Loading...

Stabilization of Back-to-Back Converters in the Presence of Nonlinear and Constant Power Loads

Akrami, Milad | 2019

1839 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 51605 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Mokhtari, Hossein
  7. Abstract:
  8. In this research, a new step-by-step and comprehensive method for the design of back-to-back converters in the presence of nonlinear and constant power loads is proposed. Common methods for the design and control of back-to-back converters consider the design procedure independent of the linearity and dynamic of the load, also, the control system design and performance of the load-side and grid-side inverters of back-to-back converters are assumed to be independent of each other which is shown in this thesis that this assumption is not valid in the presence of nonlinear loads. These methods result in challenges and problems regarding stability and power quality indices of back-to-back converters’ performance. In this thesis, the dynamic model of system is introduced and used for band-width oriented proportional-integral controller design. By the use of converters power quality indices sensitivity analysis, it is shown that the design procedure must consider all effective factors on the converters performance simultaneously to guarantee its proper and stable operation in the presence of all kinds of loads. Finally, with taking all the limits, equations, sensitivity analyses and trade-offs for selecting power electronic elements and controller coefficients into account, a step-by-step and comprehensive procedure for the design of back-to-back converters considering the effective factors simultaneously, is proposed. The performance of the proposed method is evaluated by simulation for a study system using MATLAB/SIMULINK software.
  9. Keywords:
  10. Back-to-Back Converter ; Constant Power Load ; Nonlinear Load ; Stabilization ; Power Quality

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست جدول‌ها
  • فهرست شکل‌‌ها
  • فصل1 مقدمه
    • 1-1 تعریف موضوع
    • 1-2 پیشینه‌‌ی تحقیقات
      • 1-2-1 کاربرد مبدل پشت به پشت در سیستم‌‌های قدرت و صنایع
      • 1-2-2 مدل‌‌سازی وکنترل مبدل پشت به پشت
      • 1-2-3 مدل‌‌سازی و بررسی پایداری بارهای توان ثابت در شبکه‌‌های AC
    • 1-3 اهداف و رویکردهای پایان‌‌نامه
    • 1-4 ساختار پایان‌‌نامه
  • فصل2 اصول طراحی یک مبدل پشت به پشت
    • 2-1 مقدمه
    • 2-2 طراحی پارامترهای الکتریکی و اجزای مبدل پشت به پشت
      • 2-2-1 تعیین ولتاژ لینک DC
      • 2-2-2 تعیین ظرفیت خازن لینک DC
      • 2-2-3 طراحی فیلتر برای مبدل پشت به پشت
      • 2-2-4 روش طراحی فیلتر LCL سمت شبکه مبدل پشت به پشت
      • 2-2-5 طراحی فیلتر LCL اینورتر سمت بار مبدل پشت به پشت
    • 2-3 جمع‌‌بندی
  • فصل3 ساختار کنترلی مبدل پشت به پشت
    • 3-1 مقدمه
    • 3-2 مدل دینامیکی سیستم
      • 3-2-1 مدل دینامیکی یک مبدل پشت به پشت بدون در نظرگرفتن بار مبدل
      • 3-2-2 مدل دینامیکی خطی‌‌شده بار توان ثابت متصل به مبدل AC به DC
    • 3-3 مدل فضای حالت سیستم مبدل پشت به پشت و بار توان ثابت
    • 3-4 ساختار کنترلی متداول برای مبدل پشت به پشت
    • 3-5 کنترل مبدل پشت به پشت در فضای مختصات گردان
      • 3-5-1 طراحی کنترل‌‌کننده‌‌های اینورتر سمت شبکه‌‌ی مبدل پشت به پشت
      • 3-5-2 طراحی کنترل‌‌کننده‌‌های اینورتر سمت بار مبدل پشت به پشت
    • 3-6 طراحی سیستم کنترل مبدل پشت به پشت
      • 3-6-1 طراحی کنترل‌‌کننده‌‌ی جریان شبکه
      • 3-6-2 طراحی کنترل‌‌کننده توان لینک DC
      • 3-6-3 طراحی کنترل‌‌کننده ولتاژ AC بار مبدل پشت به پشت
    • 3-7 چالش‌‌های روش‌‌های فعلی طراحی کنترل‌‌کننده مبدل پشت به پشت
      • 3-7-1 بررسی یک نمونه از روش‌‌های پیشنهادی طراحی مبدل پشت به پشت در شرایط عملکرد در حضور بارهای غیرخطی و توان ثابت
      • 3-7-1 بررسی یک نمونه از روش‌‌های پیشنهادی طراحی مبدل پشت به پشت در شرایط عملکرد در حضور بارهای غیرخطی و توان ثابت
      • 3-7-1 بررسی یک نمونه از روش‌‌های پیشنهادی طراحی مبدل پشت به پشت در شرایط عملکرد در حضور بارهای غیرخطی و توان ثابت
    • 3-8 جمع‌‌بندی
  • فصل4 بررسی عوامل تاثیرگذار بر عملکرد مبدل‌‌های پشت به پشت
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 تحلیل حساسیت پارامتر‌‌های تاثیرگذار بر عملکرد مبدل پشت به پشت به کمک شبیه‌‌سازی
      • 4-2-1 بررسی حساسیت عملکرد سیستم کنترل مبدل پشت به پشت نسبت به تغییر پارامترهای لینک DC
      • 4-2-2 بررسی حساسیت عملکرد سیستم کنترل مبدل پشت به پشت نسبت به تغییر پارامترهای فیلتر سمت شبکه
      • 4-2-3 بررسی حساسیت عملکرد سیستم کنترل مبدل پشت به پشت نسبت به تغییر پارامترهای فیلتر سمت بار
      • 4-2-4 بررسی حساسیت عملکرد سیستم کنترل مبدل پشت به پشت نسبت به تغییر ضرایب کنترل‌‌کننده‌‌های مبدل
      • 4-2-5 بررسی حساسیت عملکرد سیستم کنترل مبدل پشت به پشت نسبت به مقدار و درصد بار توان ثابت
    • 4-3 جمع‌‌بندی
  • فصل5 طراحی جامع و گام به گام یک مبدل پشت به پشت
    • 5-1 مقدمه
    • 5-2 ملاحظات تعیین ضرایب کنترل‌‌کننده‌‌های مبدل پشت به پشت
    • 5-3 روش طراحی جامع و گام به گام مبدل پشت به پشت
    • 5-4 نمونه مورد مطالعه
      • 5-4-1 بار غیرخطی و توان ثابت
      • 5-4-2 طراحی کنترل‌‌کننده‌‌های مبدل پشت به پشت برای برا غیرخطی و توان ثابت
      • 5-4-3 طراحی مبدل پشت به پشت برای بار مقاومتی
    • 5-5 نتایج شبیه‌‌سازی مبدل پشت به پشت طراحی شده
      • 5-5-1 نتایج طراحی برای بار غیرخطی و توان ثابت
      • 5-5-2 نتایج طراحی برای بار مقاومتی خطی
    • 5-6 مقایسه نتایج روش پیشنهادی با روش طراحی متداول کنونی
    • 5-7 جمع‌‌بندی
  • فصل6 نتیجه‌‌گیری و پیشنهادها
    • 6-1 نتیجه‌‌گیری
    • 6-2 نوآوری‌‌های پایان‌‌نامه
    • 6-3 پیشنهادها
  • مراجع
...see more