Izravno modelsko prediktivno upravljanje u učinskoj elektronici

master's thesis

• Title (english): Direct Model Predictive Control for Power Electronics
• Author: Ivan Mišković
• Mentor: Mato Baotić (mentor)
• Committee member: Mato Baotić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Nedjeljko Perić (član povjerenstva)
• Committee member: Vinko Lešić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2017-07-18, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering

Abstract

Ovaj rad spaja novija istraživanja na području upravljanja frekvencijskim pretvaračima i zanimljivu i sve prisutniju primjenu vezanu za pohranu električne energije iz istosmjernih naponskih izvora, kao što su fotonaponski paneli i baterije, u električnu mrežu. Upravljanje frekvencijskim pretvaračem, koji je nužan za ovakav oblik pohrane energije, vrši se pomoću modelskog prediktivnog regulatora. Za model stvarnog sustava projektirani su regulator i observer te je na simulacijskom modelu u MatLab Simulinku provjereno ponašanje cijelog sustava. Regulator je projektiran tako da koristi metodu modelskog prediktivnog upravljanja sa konačnim upravljačkim skupom (engl. Finite Control Set – Model Predictive Control), ili skračeno FCS-MPC. Ta metoda spada pod metode optimalnog upravljanja, odnosno određuje optimalne upravljačke akcije, koje minimiziraju kriterijsku funkciju. Optimizacijski problemi su računski vrlo složeni pa se koriste razni optimizacijski algoritmi za njihovo efikasnije rješavanje. U sklopu FCS-MPC regulatora, implementiran je Sphere Decoding optimizacijski algoritam, koji vrlo dobro iskorištava specifičnosti FCS-MPC upravljanja i efikasno minimizira kriterijsku funkciju koja je svedena na cjelobrojni problem najmanjih kvadrata (engl. integer least-squares problem). Nakon što je cijeli simulacijski postav izrađen, provjereno je ponašanje sustava na promjenu parametara regulatora, te je naposljetku provjerena i robusnost sustava, podvrgavajući ga raznim realnim vanjskim utjecajima.

Abstract (english)

This paper combines new research topics in the field of power electronics and interesting and increasingly present application of the electrical energy storage from DC voltage sources, such as photovoltaic panels and batteries, to the power grid. The frequency converter control, which is required for this type of energy storage, is performed using a model predictive regulator. The regulator and the observer have been designed for the real system model and the behavior of the whole system has been checked thru the simulation model in MatLab Simulink. The controller is designed to use the model predictive control with the Finite Control Set or shortened the FCS-MPC. This method belongs to optimal control methods, which means that it determines optimal control actions, which minimize the criterion function. Optimization problems are complex in a computational manner, so various optimization algorithms are used to make them more efficient. Within the FCS-MPC controller, a Sphere Decoding optimization algorithm has been implemented, which utilizes the FCS-MPC control method specificity and efficiently minimizes the criterion function that is reduced to the integer least-squares problem. After the entire simulation setup was made, the behavior of the system was checked with respect to the change of the controller parameters, and finally the system robustness was checked, subjecting it to various realistic external influences.

• Keywords: frekvencijski pretvarač; pohrana el. energije u mrežu; MPC; optimalno upravljanje; sphere decoding algoritam; observer u rotirajućem koordinatnom sustavu
• Keywords (english): Frequency converter; el. power grid storage; MPC; optimal control; sphere decoding algorithm; Synchronous frame observer
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:155169
• Study programme: Title: Electrical Engineering and Information Technology; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2019-03-13 23:13:19