Direct power control (DPC) and model predictive control (MPC) are two well-known methods to achieve direct control of active power and reactive power in pulse-width modulation rectifiers. They both select a voltage vector, according to a switching table or by minimizing a cost function, and then apply it in the next control period. The use of only one voltage vector during one control period leads to high power ripples and variable switching frequency, especially in DPC. Recently duty-cycle control was proposed in DPC to achieve steady-state performance improvement. This paper proposes an improved MPC with duty-cycle control and compares it with prior DPC with duty-cycle control in terms of power ripple reduction, dynamic response, and robustness against external load disturbance. The duration of the selected vector is determined by minimizing the active power ripple during one control period. Simulation and experimental results are presented to confirm the theoretical study

چکیده

کنترل مستقیم توان (DPC) و مدل کنترل پیش بین (MPC) دو روش شناخته شده برای کنترل مستقیم توان اکتیو و توان رأکتیو در یکسوسازهای PWM می باشند. هر دوی این روش ها، بردار ولتاژ را مطابق با جدول سوئیچینگ و یا با مینیمم سازی یک تابع هزینه، انتخاب کرده و سپس این بردار را در دوره تناوب کنترل بعدی اعمال می کنند. استفاده از یک بردار ولتاژ در هر دوره تناوب کنترلی باعث می شود که ریپل های زیاد توان و نیز تغییرات فرکانس سوئیچینگ به خصوص در DPC ظاهر گردد. اخیراً، کنترل سیکل وظیفه در DPC به منظور بهبود عملکرد حالت دائمی این روش پیشنهاد شده است. این مقاله یک مدل اصلاح شده از MPC را با کنترل سیکل وظیفه و نیز مقایسه آن با DPC ی قبلی با کنترل سیکل وظیفه از نظر کاهش ریپل توان، بهبود پاسخ دینامیکی و نیز مقاومت روش کنترلی در مقابل اغتشاش های بار خارجی، پیشنهاد می کند. مدت زمان انتخاب بردار ولتاژ با مینیمم سازی ریپل توان اکتیو در هر دوره تناوب کنترل، تعیین می گردد. نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی به منظور تأیید بررسی تئوری، ارائه می گردد.

1-مقدمه

یکسوسازهای PWM ی سه فاز به صورت گسترده در انواع کاربردهای صنعتی مختلف به واسطه ویژگی های منحصر به فردش، نظیر جریان ورودی سینوسی، اندازه کوچک فیلتر ورودی، قابلیت پخش توان در حالت دو جهته، و قابلیت کنترل ضریب قدرت، مورد استفاده قرار می گیرند [1]–[3]. روش های کنترلی متعددی به منظور کنترل مستقل توان اکتیو و رأکتیو پیشنهاد شده است. یکی از متداول ترین و کامل ترین روش ها برای یکسوسازهای PWM، کنترل ولتاژ جهت دار (VOC) است [4], [5], که در آن، جریان های شبکه در فریم سنکرون بر اساس بردار ولتاژ شبکه، به مؤلفه های توان اکتیو و رأکتیو تجزیه می شوند. اگرچه عملکرد حالت دائمی خوب و نیز پاسخ دینامیکی سریع با استفاده از روش VOC حاصل می گردد، اما این روش به خاطر تنظیم کنترل کننده های جریان داخلی و نیز تعدد پارامترهای سیستم، با مشکل مواجه است...