Kesintisiz güç kaynağı sisteminde çıkış gücü regülasyonu için uyarlanır ve bulanık mantık kontrolörlerin performanslarının karşılaştırılması
Comparison of adaptive and fuzzy logic controllers performances for output power regulation in uninterruptible power supply system
Yazar: VEDAT GÜL
Danışman: DOÇ. DR. SAVAŞ ŞAHİN
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Eviriciler = Inverters ; Kesintisiz güç kaynağı = Uninterruptible power supply ; PI denetleme = PI control

Özet:
Bu tez, kesintisiz güç kaynağı (KGK) sisteminde evirici için çıkış gücü regülasyonu sağlayan geleneksel oransal-integral (PI) kontrolör, bulanık mantık (BM), kazanç çizelgesi uyarlanır (KÇU) tabanlı PI kontrolör tasarımlarını ve bu tasarlanan kontrolörlerin performanslarını sunmaktadır. KGK'larda evirici için kontrolör tasarımı en yaygın geleneksel PI kontrolör ile yapılmaktadır. Bu yöntemde kontrolör paremetreleri model veya deneysel yöntemler kullanılarak sabit katsayılar olarak hesaplanır ancak sabit katsayılı PI kontrolörler uygulamalar açısından kolay olmalarına rağmen, söz konusu KGK'nın yük varyasyonları için yeterli performans sağlamazlar. Bu tez kapsamında, KGK eviricide çıkış gücü regülasyonu için değişen yüklere göre kontrolör katsayılarının güncellenmesini sağlayan, kapalı çevrim sistem hatası ve türevinin dikkate alındığı BM ve güncellenebilen parametrelerle KÇU tabanlı PI kontrolör tasarımları gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan geleneksel PI, BM ve KÇU tabanlı PI kontrolör algoritmalarının gerçek sistem üzerinde test edilmesi için sayısal sinyal çevre arayüz kontrolör (dsPIC) tabanlı gömülü sistem elektronik kartı ve test yükünün bulunduğu donanım gerçeklenmiştir. Benzetim ve deneysel çalışmalarda, 5 𝑘𝑊 KGK sisteminin performans sonuçları sistem çıkış geriliminin toplam harmonik bozulma (THD), ortalama karesel hata (MSE), ortalama mutlak hata (MAE) ve ortalama karekök hata (RMSE) değerleri açısından karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışma sonuçlarına göre, dsPIC tabanlı tasarlanan geleneksel PI, BM ve KÇU tabanlı PI kontrolörlerin performansları açısından karşılaştırma yapıldığında sistem çıkış geriliminin kontrolünde en iyi sonucu KÇU tabanlı PI kontrolör ile elde edilmiştir. THD, MSE, MAE ve RMSE değerleri sırasıyla %1,0, 15,8596, 3,2264 ve 3,9824 olarak bulunmuştur.

Abstract:
This thesis presents the conventional proportional-integral (PI) controller, a fuzzy logic (FL), and a gain-scheduling adaptive (GSA) based PI controller designs and performances providing the output power regulation for the inverter of the uninterruptible power supply (UPS) system. The controller design for the inverter in UPSs is made with the most common conventional PI controller. In this method, controller parameters are calculated as constant coefficients using the model or experimental methods. However, although fixed coefficient PI controllers are easy for applications, they are not sufficient performance for the load variations of the considered UPS. In the scope of this thesis, FL, which allows updating the controller coefficients according to the load variations taking into account the closed-loop system error and its derivative, and GSA based PI controllers with updateable parameters have been designed for the inverter output power regulation of UPS. The designed conventional PI, FL, and GSA-based PI controllers have been tested with a digital signal peripheral interface controller (dsPIC) based embedded system electronic card, and the experimental test-setup is realized. In the simulations and experimental studies, performance results of the designed PI, FL, and GSA based PI controllers for the 5𝑘𝑊 UPS system have been compared in terms of the total harmonic distortion (THD), mean square error (MSE), mean absolute error (MAE), and root mean squares error (RMSE). According to the experimental results, when comparing the performances of traditional PI, FL, and GSA based PI controllers designed based on dsPIC, the best result in controlling the system output voltage has been obtained with the GSA based PI controller. Its THD, MSE, MAE, and RMSE values are calculated as 1,0%, 15,8596, 3,2264 and 3,9824 respectively.