Güç Elektroniği Dönüştürücüleri için Adaptif Histerezis Akım Kontrol Yönteminin Geliştirilmesi

Öz

Histerezis akım kontrol yöntemi, güç elektroniği dönüştürücülerinde kullanılan analog temelli eski bir yöntemdir. Diğer akım kontrol yöntemlerine göre daha yüksek bir dinamik cevap ve kararlılık sağlamasına rağmen mikroişlemcilerin gelişmesi ile kullanımı azalmıştır. Bunun en temel nedeni anahtarlama frekansının değişken olmasıdır. Zira değişken anahtarlama frekansı bazı uygulamalarda çözümü zor sorunlara yol açmaktadır. Analog temelli histerezis akım kontrol yönteminde anahtarlama frekansının değişmesi tasarımcıları sabit frekanslı yöntemlere yöneltmiştir. Akım kontrol performansı ve kararlılık güç elektroniği uygulamalarında oldukça önemlidir. Sistemin kararlı çalışmasının sağlanması ve dinamik cevabının iyileştirilmesi için detaylı kontrol analizlerinin yapılmasını gerekmektedir. Histerezis akım kontrol yönteminde bu tür analizlere ihtiyaç bulunmamaktadır. Dinamik cevap diğer yöntemlere göre daha iyidir. Bu çalışmada histerezis akım kontrol yönteminde karşılaşılan sorunların çözümü için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen sayısal akım kontrol yöntemi ile analog yöntemin problemleri ortadan kaldırılarak frekansın sabit tutulması sağlanmıştır.  

Anahtar Kelimeler

• Histerezis akım kontrolü,güç elektroniği,sabit frekans

Kaynakça

1. D. G. Holmes, R. Davoodnezhad, B. P. McGrath, “An improved three-phase variable-band hysteresis current regulator”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 1, pp. 441 – 450, Jan 2013 .
2. R. Davoodnezhad, D. G. Holmes, B. P. McGrath, “A novel three-level hysteresis current regulation strategy for threephase three-level inverters,” IEEE Trans. on Power Electron., vol. 29, no. 11, pp. 6100-6109, Nov. 2014.
3. S. Buso, S. Fasolo, L. Malesani, P. Mattavelli, “A deadbeat adaptive hysteresis current control,” IEEE Trans. on Ind. App., vol. 36, no. 4, pp. 1174-1180, July/August 2000. H. Mao, X. Yang, Z. Chen, Z. Wang, “A hysteresis current controller for single-phase three-level voltage source inverters,” IEEE Trans. on Power Electron., vol. 27, no. 7,pp. 3330-3339, July 2012.
4. C. N. Ho, V. S. P. Cheung, H. S. Chung, “Constantfrequency hysteresis current control of grid-connected VSI without bandwidth control,” IEEE Trans. on PowerElectron., vol. 24, no. 11, pp. 2484-2495, Nov. 2009.
5. L. Malesani, L. Rossetto, P. Tomasin, A. Zuccato, “Digital adaptive hysteresis current control with cloked commutations and wide operating range,” IEEE Trans. onInd. App., vol. 32, no. 2, pp. 316-325, March/April 1996.
6. W. Stefanutti, P. Mattavelli, “Fully digital hysteresis modulation with switching-time prediction,” IEEE Trans. on Ind. App., vol. 42, no. 3, pp. 763-769, May/June 2006
7. L. Malesani, P. Mattavelli, P. Tomasin, “Improved constant-frequency hysteresis current control of VSI inverters with simple feedforward bandwidth prediction,” IEEE Trans. on Ind. App., vol. 33, no. 5, pp. 1194-1202, Sep./Oct. 1997.
8. S. Buso, L. Malesani, P. Mattavelli, “Comparison of current control techniques for active filter applications,” IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 45, no. 5, pp. 722-729,Oct. 1998.

9. L. Malesani, P. Mattavelli, P. Tomasin, “Highperformance hysteresis modulation technique for active filters,” IEEE Trans. on Power Electron., vol. 12, no. 5, pp.876-884, Sep. 1997.
10. L. Malesani, P. Tenti, “A novel hysteresis control method for current-controlled voltage-source PWM inverters with constant modulation frequency,” IEEE Trans. on Ind.App., vol. 26. no. I , pp. 88-92, Jan./Feb. 1990.
11. E. Aldabas, L. Romeral, A. Arias, M.G. Jayne, “Softwarebased digital hysteresis-band current controller,” IEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol. 153, No. 2, pp. 184-190, Mar. 2006.
12. F. Liu, A. I. Maswood, “A novel variable hysteresis band current control of three-phase three-level unity PF rectifier with constant switching frequency,” IEEE Trans on Power Electron., vol. 21, no. 6, pp. 1727-1734, Nov. 2006.
13. A. K. Panda, R. Patel, “Adaptive hysteresis and fuzzy logic controlledbased shunt active power filter resistant to shoot-through phenomenon,” IET Power Electron., Vol. 8, Iss. 10, pp. 1963–1977, 2015.
14. A. Fereidouni, M. A. S. Masoum, K. M. Smedley, “Supervisory nearly constant frequency hysteresis current control for active power filter applications in stationary reference frame,” IEEE Power and Energy Technology Systems Journal, vol. 3, no. 1, pp. 1-12, March 2016.
15. B. K. Bose, “An adaptive hysteresis-band current control technique of a voltage-fed PWM inverter for machine drive system,” IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 31, no.5, pp. 402-408, Oct. 1990.
16. K. M. Rahman, M. R. Khan, M. A. Choudhury, “Implementation of programmed modulated carrier HCC based on analytical solution for uniform switching of voltage source inverters,” IEEE Trans. on Power Electron., vol. 18, no. 1, pp. 188-197, Jan. 2003.
17. R. Mayell, E.H. Quek, “A New Integrated Switcher IC Family -- A Feature Rich Solution for Demanding Power Conversion Applications,” Power Integrations - Technical Article.