Research Article
BibTex RIS Cite

Tip-2 sinirsel bulanık denetleyici kullanarak DSP tabanlı bir elektronik güç transformatörünün deneysel kurulumu

Year 2020, Volume: 35 Issue: 4, 2147 - 2160, 21.07.2020

Hakan Açıkgöz Mustafa Şekkeli

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.557277
Cited By: 1

Abstract

Güç
transformatörleri, enerji iletim ve dağıtım sistemlerinin en vazgeçilmez
bileşenlerinden biridir. Güç elektroniği ve mikroişlemci teknolojisindeki
gelişmelerle birlikte, yakın bir gelecekte klasik güç transformatörlerinin
yerini alması beklenen Elektronik Güç transformatörleri (EGT’ler)
geliştirilmekte ve tasarlanmaktadır. EGT’ler uygun tasarımlarla klasik güç transformatörlere
göre daha az hacim ve ağırlığa sahip olmaktadır. Ayrıca, uygun EGT yapısı ile reaktif
güç kompanzasyonu, harmonik kompanzasyon, gerilim çökmesi/yükselmesi kompanzasyonu
gerçekleştirebilmektedir. Bu çalışmasında, giriş, izolasyon ve çıkış
kısımlarından oluşan üç-fazlı bir EGT’nin deneysel kurulumu
gerçekleştirilmiştir. Bu EGT yapısı
ile şebekedeki bozucular, giriş kısmında bulunan DA-baralar sayesinde kompanze
edebilmektedir. Genellikle, EGT’nin giriş kısmında Darbe Genişlik Modülasyonu
(DGM) tabanlı doğrultucular yaygın olarak kullanılmaktadır. DGM tabanlı
doğrultucuların denetiminde ise basit yapılarından dolayı PI ya da PID
denetleyiciler tercih edilmektedir. Fakat bu denetleyiciler sabit kazanç
parametrelerine sahip oldukları için doğrusal olmayan sistemlerde tatmin edici
performans gösteremezler. Bu nedenle, bu çalışmada giriş kısmındaki DA-bara ve
dq-eksen akımlarının denetimi için Tip-2 Sinirsel Bulanık Denetleyici (T2SBD)
önerilmiştir. Ayrıca, önerilen denetleyici yapısı ile EGT’nin bozuculara karşı
performansının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. EGT’nin giriş ve çıkış kısımları
için geliştirilen denetim algoritmaları dSPACE DS1104 denetleyici kartı ile
sağlanmıştır. T2SBD ile denetlenen
EGT’nin gerilim çökmesi, yükselmesi, harmonik ve reaktif güç kompanzasyonu
performansını göstermek için gerçek zamanlı çalışma durumları hazırlanmış ve
deneysel sonuçlar elde edilmiştir.

Keywords

Güç Transformatörü Elektronik güç transformatörü Tip-2 sinirsel bulanık denetleyici Dayanıklı denetim

References

  • [1] Kulkarni S.V. and Khaparde, S.A. “Transformer Engineering Design and Practice”, Marcel Dekker, 2004.
  • [2] Zhao T., Wang G., Bhattacharya S., Huang A.Q. “Voltage and Power Balance Control for a Cascaded H-Bridge Converter-Based Solid-State Transformer”, IEEE Transactions on Power Electronics, 28(4), 1523-1532, 2013.
  • [3] McMurray W. “Power Converter Circuits Having A High-Frequency Link”, U.S Patent 3.517.300, 1970.
  • [4] Kang M., Enjeti P.N., Pitel I.J. “Analysis And Design Of Electronic Transformers For Electric Power Distribution System”, IEEE Transactions on Power Electronics,14(6), 1133-1141, 1999.
  • [5] Huber J.E. and Kolar J.W. “Volume/Weight/Cost Comparison of a 1 MVA 10 kV/400 V Solid-State Against a Conventional Low-Frequency Distribution Transformer”, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 4545–4552, 2014.
  • [6] Xu S., Huang A.Q., Burgos R. “Review of Solid-State Transformer Technologies and Their Application in Power Distribution Systems”, IEEE Journal Of Emerging and Selected Topics In Power Electronics, 1(3), 186-198, 2013.
  • [7] Falcones S., Mao X., Ayyanar R. “Topology Comparison For Solid State Transformer Implementation”, IEEE Power and Energy Society General Meeting, USA, 1-8, 25-29 July 2010.
  • [8] Iman-Eini H., Schanen J.L., Farhangil S., Barbaroux J., Keradec J.P. “A Modular Power Electronic Transformer Based On A Cascaded H-Bridge Multilevel Converter”, Electric Power Systems Research, 79(12), 1625-1637, 2009.
  • [9] Feng J., Shang J., Zhang Z., Liu H., Huang Z. “Solid-State Transformer-Based New Traction Drive System and Control”, Frontiers of Mechanical Engineering, 13(3), 411-426, 2018.
  • [10] Liu B.L., Zha Y.B., Zhang T. “Sliding Mode Control of Solid State Transformer Using A Three-Level Hysteresis Function”, Journal of Central South University, 23, 2063-2074, 2016.
  • [11] Beiranvand H. and Rokrok E. “Asymptotically Stable Controller For SSTs Based on Lyapunov Direct Stability Method”, IET Power Electronics, 10(15), 2065-2075, 2017.
  • [12] Hooshmand R.A., Ataei M., Rezaei M.H. “Improving The Dynamic Performance of Distribution Electronic Power Transformers Using Sliding Mode Control”, Journal of Power Electronics, 12(1), 145-156, 2012.
  • [13] Liu H., Mao C., Lu J., Wang D. “Optimal Regulator-Based Control Of Electronic Power Transformer For Distribution Systems”, Electric Power Systems Research, 79(6), 863-870, 2009.
  • [14] Acikgoz H., Kececioglu O.F., Yildiz C., Gani A., Sekkeli M. “Performance Analysis of Electronic Power Transformer Based on Neuro-Fuzzy Controller”, SpringerPlus, 5: 1-21, 2016.
  • [15] Zadeh L.A. “Fuzzy Sets”, Information and Control, 8(3), 338-353, 1965.
  • [16] Gani A., Acikgoz H., Kececioglu O.F., Sekkeli M. “Fuzzy Logic Controller Design Based On Sugeno Inference Method for Nonlinear Inverted Pendulum Dynamical System”, Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, 8(1), 19-30, 2017.
  • [17] Gunes M, Dogru N. “Fuzzy control of brushless excitation system for steam turbogenerators”, IEEE Transaction Energy Conversion, 25(3), 844-852, 2010.
  • [18] Deniz E., Çöteli R., Dandıl B., Tuncer S. “Üç-Seviyeli H-Köprü Evirici Tabanlı D-STATKOM’un Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 26(2), 289-298, 2011.
  • [19] Zadeh L.A. “The concept of a linguistic variable and its application to approximate reasoning-I”, Information Sciences, 8(3), 199-249, 1975.
  • [20] Coteli R., Acikgoz H., Ucar F., Dandil B. “Design and implementation of type-2 fuzzy neural system controller for PWM rectifiers”, International Journal of Hydrogen Energy, 42(32), 20759-20771, 2017.
  • [21] Mendel J.M., John R.I.B. “Type-2 fuzzy sets made simple”, IEEE Transaction Fuzzy Systems, 10(2), 117-127, 2002.
  • [22] Abiyev R.H. and Kaynak, O. “Type 2 fuzzy neural structure for identification and control of time-varying plants”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57(12), 4147-4159, 2010.
  • [23] Mendel J., Hagras H., Tan W.W., Melek W.W., Ying H. “Introduction to Type‐2 Fuzzy Logic Control: Theory and Applications”, IEEE Press Series on Computational Intelligence, 2014.
  • [24] Hassan S., Khanesar M.A., Kayacan E., Jaafard J. Khosravie A. “Optimal design of adaptive type-2 neuro-fuzzy systems: a review”, Applied Soft Computing, 44, 134–143, 2016.
  • [25] Lin FJ, Shieh PH, Hung YC. “An intelligent control for linear ultrasonic motor using interval type-2 fuzzy neural network”, IET Electric Power Applications, 2(1), 32-41, 2008.

Year 2020, Volume: 35 Issue: 4, 2147 - 2160, 21.07.2020

Hakan Açıkgöz Mustafa Şekkeli

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.557277
Cited By: 1

Abstract

References

  • [1] Kulkarni S.V. and Khaparde, S.A. “Transformer Engineering Design and Practice”, Marcel Dekker, 2004.
  • [2] Zhao T., Wang G., Bhattacharya S., Huang A.Q. “Voltage and Power Balance Control for a Cascaded H-Bridge Converter-Based Solid-State Transformer”, IEEE Transactions on Power Electronics, 28(4), 1523-1532, 2013.
  • [3] McMurray W. “Power Converter Circuits Having A High-Frequency Link”, U.S Patent 3.517.300, 1970.
  • [4] Kang M., Enjeti P.N., Pitel I.J. “Analysis And Design Of Electronic Transformers For Electric Power Distribution System”, IEEE Transactions on Power Electronics,14(6), 1133-1141, 1999.
  • [5] Huber J.E. and Kolar J.W. “Volume/Weight/Cost Comparison of a 1 MVA 10 kV/400 V Solid-State Against a Conventional Low-Frequency Distribution Transformer”, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 4545–4552, 2014.
  • [6] Xu S., Huang A.Q., Burgos R. “Review of Solid-State Transformer Technologies and Their Application in Power Distribution Systems”, IEEE Journal Of Emerging and Selected Topics In Power Electronics, 1(3), 186-198, 2013.
  • [7] Falcones S., Mao X., Ayyanar R. “Topology Comparison For Solid State Transformer Implementation”, IEEE Power and Energy Society General Meeting, USA, 1-8, 25-29 July 2010.
  • [8] Iman-Eini H., Schanen J.L., Farhangil S., Barbaroux J., Keradec J.P. “A Modular Power Electronic Transformer Based On A Cascaded H-Bridge Multilevel Converter”, Electric Power Systems Research, 79(12), 1625-1637, 2009.
  • [9] Feng J., Shang J., Zhang Z., Liu H., Huang Z. “Solid-State Transformer-Based New Traction Drive System and Control”, Frontiers of Mechanical Engineering, 13(3), 411-426, 2018.
  • [10] Liu B.L., Zha Y.B., Zhang T. “Sliding Mode Control of Solid State Transformer Using A Three-Level Hysteresis Function”, Journal of Central South University, 23, 2063-2074, 2016.
  • [11] Beiranvand H. and Rokrok E. “Asymptotically Stable Controller For SSTs Based on Lyapunov Direct Stability Method”, IET Power Electronics, 10(15), 2065-2075, 2017.
  • [12] Hooshmand R.A., Ataei M., Rezaei M.H. “Improving The Dynamic Performance of Distribution Electronic Power Transformers Using Sliding Mode Control”, Journal of Power Electronics, 12(1), 145-156, 2012.
  • [13] Liu H., Mao C., Lu J., Wang D. “Optimal Regulator-Based Control Of Electronic Power Transformer For Distribution Systems”, Electric Power Systems Research, 79(6), 863-870, 2009.
  • [14] Acikgoz H., Kececioglu O.F., Yildiz C., Gani A., Sekkeli M. “Performance Analysis of Electronic Power Transformer Based on Neuro-Fuzzy Controller”, SpringerPlus, 5: 1-21, 2016.
  • [15] Zadeh L.A. “Fuzzy Sets”, Information and Control, 8(3), 338-353, 1965.
  • [16] Gani A., Acikgoz H., Kececioglu O.F., Sekkeli M. “Fuzzy Logic Controller Design Based On Sugeno Inference Method for Nonlinear Inverted Pendulum Dynamical System”, Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, 8(1), 19-30, 2017.
  • [17] Gunes M, Dogru N. “Fuzzy control of brushless excitation system for steam turbogenerators”, IEEE Transaction Energy Conversion, 25(3), 844-852, 2010.
  • [18] Deniz E., Çöteli R., Dandıl B., Tuncer S. “Üç-Seviyeli H-Köprü Evirici Tabanlı D-STATKOM’un Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 26(2), 289-298, 2011.
  • [19] Zadeh L.A. “The concept of a linguistic variable and its application to approximate reasoning-I”, Information Sciences, 8(3), 199-249, 1975.
  • [20] Coteli R., Acikgoz H., Ucar F., Dandil B. “Design and implementation of type-2 fuzzy neural system controller for PWM rectifiers”, International Journal of Hydrogen Energy, 42(32), 20759-20771, 2017.
  • [21] Mendel J.M., John R.I.B. “Type-2 fuzzy sets made simple”, IEEE Transaction Fuzzy Systems, 10(2), 117-127, 2002.
  • [22] Abiyev R.H. and Kaynak, O. “Type 2 fuzzy neural structure for identification and control of time-varying plants”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57(12), 4147-4159, 2010.
  • [23] Mendel J., Hagras H., Tan W.W., Melek W.W., Ying H. “Introduction to Type‐2 Fuzzy Logic Control: Theory and Applications”, IEEE Press Series on Computational Intelligence, 2014.
  • [24] Hassan S., Khanesar M.A., Kayacan E., Jaafard J. Khosravie A. “Optimal design of adaptive type-2 neuro-fuzzy systems: a review”, Applied Soft Computing, 44, 134–143, 2016.
  • [25] Lin FJ, Shieh PH, Hung YC. “An intelligent control for linear ultrasonic motor using interval type-2 fuzzy neural network”, IET Electric Power Applications, 2(1), 32-41, 2008.
There are 25 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Architecture
Journal Section Makaleler
Authors

Hakan Açıkgöz 0000-0002-6432-7243

Mustafa Şekkeli 0000-0002-1641-3243

Publication Date July 21, 2020
Submission Date April 23, 2019
Acceptance Date May 26, 2020
Published in Issue Year 2020 Volume: 35 Issue: 4

Cite

APA Açıkgöz, H., & Şekkeli, M. (2020). Tip-2 sinirsel bulanık denetleyici kullanarak DSP tabanlı bir elektronik güç transformatörünün deneysel kurulumu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(4), 2147-2160. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.557277
AMA Açıkgöz H, Şekkeli M. Tip-2 sinirsel bulanık denetleyici kullanarak DSP tabanlı bir elektronik güç transformatörünün deneysel kurulumu. GUMMFD. July 2020;35(4):2147-2160. doi:10.17341/gazimmfd.557277
Chicago Açıkgöz, Hakan, and Mustafa Şekkeli. “Tip-2 Sinirsel bulanık Denetleyici Kullanarak DSP Tabanlı Bir Elektronik güç transformatörünün Deneysel Kurulumu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no. 4 (July 2020): 2147-60. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.557277.
EndNote Açıkgöz H, Şekkeli M (July 1, 2020) Tip-2 sinirsel bulanık denetleyici kullanarak DSP tabanlı bir elektronik güç transformatörünün deneysel kurulumu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35 4 2147–2160.
IEEE H. Açıkgöz and M. Şekkeli, “Tip-2 sinirsel bulanık denetleyici kullanarak DSP tabanlı bir elektronik güç transformatörünün deneysel kurulumu”, GUMMFD, vol. 35, no. 4, pp. 2147–2160, 2020, doi: 10.17341/gazimmfd.557277.
ISNAD Açıkgöz, Hakan - Şekkeli, Mustafa. “Tip-2 Sinirsel bulanık Denetleyici Kullanarak DSP Tabanlı Bir Elektronik güç transformatörünün Deneysel Kurulumu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/4 (July 2020), 2147-2160. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.557277.
JAMA Açıkgöz H, Şekkeli M. Tip-2 sinirsel bulanık denetleyici kullanarak DSP tabanlı bir elektronik güç transformatörünün deneysel kurulumu. GUMMFD. 2020;35:2147–2160.
MLA Açıkgöz, Hakan and Mustafa Şekkeli. “Tip-2 Sinirsel bulanık Denetleyici Kullanarak DSP Tabanlı Bir Elektronik güç transformatörünün Deneysel Kurulumu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 35, no. 4, 2020, pp. 2147-60, doi:10.17341/gazimmfd.557277.
Vancouver Açıkgöz H, Şekkeli M. Tip-2 sinirsel bulanık denetleyici kullanarak DSP tabanlı bir elektronik güç transformatörünün deneysel kurulumu. GUMMFD. 2020;35(4):2147-60.

Cited By

Doğru Akım Motor Sürücüsü için Bulanık Ters Model Kullanılarak Referans Model Temelli Uyarlanabilir Bulanık Denetleyici
Journal of Polytechnic
https://doi.org/10.2339/politeknik.877909