Kesintisiz güç kaynaklarında model öngörülü kontrol ve akıllı karar verici uygulamaları
Model predictive control and smart decision makers applications in uninterruptible power supplies
Yazar: YAHYA DANAYİYEN
Danışman: PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, üç fazlı kesintisiz güç kaynağı (KGK) çıkış gerilimi kontrolü amaçlı bozucu etki gözlemleyici tabanlı model öngörülü kontrol yöntemleri kullanılarak kontrol sistemi tasarlanmış, tasarlanan bu kontrolörlerin performansları benzetim ve deneysel ortamda hazırlanan KGK sistem modelinde incelenmiştir. İlk önce bir üç fazlı iki seviyeli KGK modeli ayrık zamanda elde edilmiş ve elde edilen bu model kullanılarak KGK sistemindeki model belirsizlikleri politopik belirsizlikler  sınıfı  biçiminde  modellenmiştir.  Yük  akımı  bozucu  etkisi  ve  model  belirsizlikleri birleştirilerek  toplu  bozucular  elde  edilmiş  ve  elde  edilen  bu  toplu  bozucular  KGK  dinamik denklemlerine eklenmiştir. Eklenen bu toplu bozucuları kestirmek için model belirsizlikleri dikkate alınarak bir dayanıklı bozucu etki gözlemleyicisi önerilmiştir. Önerilen bu gözlemleyici tabanlı CCS-MPC (Continuous Control Set Model Predictive Control) ve FCS-MPC (Finite Control Set Model Predictive  Control)  kontrolörler  tasarlanarak  KGK  çıkış  gerilimi  kontrol  edilmiştir.  Kontrol algoritması C programlama dilinde yazılmış ve dll (dynamic link library) fonksiyonu kullanılarak PSIM yazılımı ortamında elde edilen KGK benzetim modeline uygulanmış ve TMS320F283F377D mikro  denetleyicisi  kullanılarak  laboratuvar  ortamında  oluşturulan  6KW  gücüne  sahip  KGK prototipinde gerçek zamanlı deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this thesis, disturbance observer based model predictive controllers were designed to control the output voltage of a three phase uninterrupted power supply (UPS). The performances of the predictive controllers were evaluated both simulation and experimental model of the designed UPS system.  First,  a  discrete  time  model  of  a  three  phase  UPS  device  was  designed,  and  the  model uncertainties were modelled as a polytopic uncertain class using the discrete time of the UPS model. The disturbance effect of the load current and the model uncertainties were combined as lumped disturbances and a robust disturbance observer was proposed to estimate these lumped disturbances. CCS-MPC (Continuous Control Set Model Predictive Control) and FCS-MPC (Finite Control Set 
Model Predictive Control) controllers were designed based on the proposed disturbance observer and the output voltages of the UPS device were controlled using the proposed controllers. The evaluation results showed that the  %THD  values obtained with  the  proposed method  were  in the  range of international standards and it was concluded that the proposed disturbance observer could be used with the  model predictive controllers.  The  control  algorithm  was  written  in  C  language  and implemented in  simulation  model  of  a  UPS  in  PSIM  software  using  dll  (dynamic  link  library) function.  The real-time application  was carried out in a  6KW  laboratory  UPS  prototype using TMS320F28377D microcontroller.