Design of discrete time controllers for DC-DC boost converter

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.DC-DC dönüştürücüler sahip oldukları yüksek verim, yüksek güç yoğunluğu, yüksek güç seviyeleri, düşük maliyet ve küçük fiziksel yapı özelliklerinden dolayı modern güç elektroniği sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Genel olarak alçaltıcı, yükseltici ve alçaltıcı/yükseltici tipinde olabilen dönüştürücüler çoklu çıkış gerilimine sahip olabilmektedirler. Yükseltici dönüşürücüler, giriş geriliminden daha yüksek bir çıkış gerilimi üreten bir tür anahtarlamalı-modlu dc-dc dönüştürücülerdir. Yükseltici tip DC-DC dönüştürücünün ortalama durum-uzay tekniğine dayalı küçük-sinyal modeli elde edilmiştir. Ayrık-zaman kontrolör iki ayı yöntem, frekans domeni ve durum-uzay yöntemleri, kullanılarak tasarlanmıştır. Kök-yer eğrisi yöntemi ile integral kontrolör tasarlanmıştır. Durum geribesleme kazanç matrisi hem kutup yerleştirme hem de doğrusal optimal kuadratik regülatör yaklaşımları kullanılarak tasarlanmıştır. Kontrolcülü yükseltici dönüştürücünün performansı MATLAB/SIMULINK ortamında yapılan similasyon çalışmaları ile incelenmiş ve doğrulanmıştır. Tasarlanan kontrolör türleri tasarım metodolojisi, uygulama problemleri ve performans açısından karşılaştırılmıştır. Tasarlanan kontrol yöntemlerinin birbirine yakın bir performansa sahip olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, yükseltici tip DC-DC dönüştürücüler için sürekli-hal ve dinamik karakteristik açısından uygun bir performansa sahip kontrolör tasarımı amaçlanmıştır.DC-DC converters are extensively used in modern power electronics devices due to their high efficiency, high power density, high power levels, low cost, and small size. In general, they can be step-up, step-down or step-up/down converters and can have multiple output voltages. Boost converter, (also known as a step-up converter) is a type of switched-mode dc-dc converter which produces output voltage that is greater than input voltage. A small signal modeling based on state space averaging technique for DC-DC Boost converter is carried out. Discrete time controller is designed using two design techniques; frequency domain and state space methods. Root locus technique is used to design an integral controller. A state feedback gain matrix is designed by pole placement technique and Linear Quadratic Optimal Regulator (LQR) methods. The performance of the controlled boost converter are investigated and verified through MATLAB/SIMULINK simulation. Comparison between the designed controllers related to the design methodology, implementation issues and performance is carried out. It is seen that the designed controllers yielded comparable performances. In this study, it is aimed to design a controller for DC-DC boost converter to provide satisfactory performance in term of static, dynamic and steady-state characteristics

Control robusto basado en modelo de referencia de convertidores multinivel. Aplicación a filtros activos en conexión paralelo para corrección de armónicos en redes eléctricas de media tensión

En esta Tesis se presentan dos aportaciones novedosas principales. La primera es la propuesta del control Robusto basado en modelo de referencia (RMF) para regular las corrientes de salida y la tensión del Bus DC de un convertidor NPC de tres niveles, trabajando como Filtro Activo Paralelo (FAP) en redes de media tensión. La segunda aportación importante de la tesis es el desarrollo de nuevos modelos de pequeña señal del convertidor NPC-FAP de tres niveles, que permiten diseñar con mayor precisión tanto los reguladores de corriente como los reguladores de tensión de Bus de continua (DC) del convertidor. Se ha propuesto una metodología de modelado de convertidores trifásicos en el sistema de referencia síncrono dq0, y se han desarrollado los modelos de pequeña y gran señal del convertidor NPC de tres niveles, para una aplicación de filtro activo paralelo a tres hilos. Se han obtenido las funciones de transferencia necesarias para el control lineal del convertidor, deduciendo las funciones de transferencia necesarias para el control de la corriente inyectada por el filtro y de la tensión de Bus DC del convertidor. Se ha realizado un estudio de nuevas alternativas para el control de las corrientes del FAP y de la tensión del Bus DC. Tras analizar el control convencional PI, se propone un nuevo control robusto RMF, aplicando ambos controles tanto a la regulación de armónicos de corriente como al control de la tensión de Bus DC. Se analiza también un "controlador resonante" basado en Integradores Generalizados (PIS) aplicado al control de corriente del convertidor. En todos los casos se desarrolla una metodología de diseño de los controladores, tanto en tiempo continuo como en tiempo discreto, y se lleva a cabo un análisis comparativo entre los distintos reguladores propuestos, tanto de corriente como de tensión. Se llega a la conclusión de que la mejor opción para el lazo de corriente es el controlador PIS, mientras que el controlador RMF es el óptimo para el lazoMunduate Tellería, A. (2007). Control robusto basado en modelo de referencia de convertidores multinivel. Aplicación a filtros activos en conexión paralelo para corrección de armónicos en redes eléctricas de media tensión [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1942Palanci