و بعد از آن گین فیدبک K به صورت زیر محاسبه می شود:

(۲‑۳۷)

K=P

هنگامی که گین فیدبک k به­دست آمد، کنترلر LQR به راحتی می ­تواند برای رسیدن به حالت صفر بهینه طراحی گردد. این روش کنترلی، قابلیت قید را نیز داراست بنابراین می­توان کنترل با محدودیت را، از ویژگی­های این روش ذکر کرد [۳۴].

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۲-۲-۲-۲- مدل متوسط
در فصل ۳ به تفصیل توضیح داده شده است.
۲-۲-۳- روش­های کنترل STATCOM مستقل از مدل
در روش­های کنترل STATCOM مستقل از مدل، عموما فرایند کنترل مستقل از دینامیک و پارامترهای سیستم صورت می­گیرد. روش PI استاتیک یک روش خطی مستقل از مدل است که براساس تبدیل مراجع جریانی به مراجع ولتاژی عمل می­ کند. روش کنترل جریان هیسترزیس نیز مستقل از مدل عمل می­ کند و با یک روش غیرخطی مستقیما مراجع جریانی را دنبال می­ کند. استفاده از شبکه ­های عصبی و فازی راهبرد مستقل از مدل دیگری است که روشی غیرخطی محسوب می­ شود. هر کدام از این روش­ها دارای مزایا و معایبی است که در ادامه به توضیح هر کدام می­پردازیم.
۲-۲-۳-۱- کنترل PI استاتیک
در این روش با بهره گرفتن از سه جبرانساز خطای PI، ولتاژ­های مرجع UA، UB و UC ایجاد می­ شود. بلوک PWM سینوسی سه فاز با بهره گرفتن از این مراجع ولتاژی توابع سوییچینگ SA، SB و SC را ایجاد می­ کند]۱۸[. قسمت انتگرالی جبرانساز PI خطاها را در فرکانس پایین کم می­ کند، در حالیکه قسمت گین در تعیین محل صفر و مقدار ریپل کنترل­ کننده موثر است. عملکرد کنترل­ کننده در صورتی رضایت بخش است که هارمونیک­های جریان مرجع و EMF بار به ۱/۹ فرکانس حامل PWM محدود باشد]۱۷[. شکل (۲-۱۹) شماتیک سیستم کنترل جریان را نشان می­دهد. مهمترین عیب این روش، خطای ذاتی جبرانساز PI در دنبال کردن دامنه و فاز سیگنال مرجع است.

شکل ۲-۱۹- کنترل­ کننده PI استاتیک
۲-۲-۳-۲- روش کنترل جریان هیسترزیس
در کنترل­ کننده­ های هیسترزیس با فیدبک از جریان خروجی و مقایسه با مقادیر مرجع، وضعیت سوئیچ‌های اینورتر به گونه‌ای تغییر داده می‌شود که خطای جریان در محدوده مجاز قرار گیرد. شکل (۲-۲۰) نمایی از کنترل­ کننده هیسترزیس برای تعقیب سیگنال‌های مرجع ia,ref, ib,ref و ic,ref را نمایش می‌دهد.
∑
∑
∑
شکل ۲-۲۰ – بلوک دیاگرام کنترل کنندها هیسترزیس
V_dc
+
+
+
–
–
Load
–
i_a,ref
i_b,ref
i_c,ref
کنترل­ کننده­ های هیسترزیس نسبت به تغییر پارامترهای سیستم مقاومند و پاسخ دینامیکی سریعی دارند. مهمترین مشکل این روش تغییرات فرکانس سوئیچینگ برای تعقیب سیگنال‌های مرجع غیر ثابت می‌باشد. در سیستم‌های سه فازه سه سیم (بدون سیم خنثی) که تغییر وضعیت سوئیچ‌های هر شاخه, ولتاژ دو فاز دیگر را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد، به دلیل عدم هماهنگی میان کنترل­کنندههای هیسترزیس مستقل در هر فاز، فرکانس سوئیچینگ تا مقادیر بالایی افزایش می‌یابد ]۱۹[. این مشکل خصوصاً در مواردی که تولید جریان‌های غیرمتعادل در خروجی اینورتر مورد نظر باشد، تشدید می‌شود. علاوه بر این در حالت عدم حضور سیم خنثی خطای لحظه‌ای جریان می‌تواند به دو برابر باند هیسترزیس برسد]۲۰[.
افزایش فرکانس سوئیچینگ در روش هیسترزیس، افزایش توان تلف شده در اینورتر را به دنبال خواهد داشت. درصد افزایش توان تلفاتی تا حدود زیادی به دامنه و فاز جریان هر شاخه وابسته است. چنانچه اختلاف فاز ولتاژ و جریان ◦۹۰ باشد، افزایش فرکانس سوئیچینگ در پیک جریان واقع خواهد بود. در این حالت تلفات سوئیچینگ ماکزیمم است.
در فیلترهای اکتیو که برای کاهش هارمونیک‌های جریان در شبکه‌های قدرت بکار می‌روند، سرعت پاسخ دینامیکی کنترل­ کننده جریان در الویت است و عامل تعیین کننده کارایی سیستم توانایی فیلتر در حذف هارمونیک‌های غیر اصلی است. در این­گونه موارد افزایش تلفات سوئیچینگ در مقابل اهمیت سرعت کنترل­ کننده جریان قابل اغماض است. اما در ادوات جبرانساز توان راکتیو که تولید جریان‌های راکتیو مورد نظر است، به دلیل واقع شدن فرکانس‌های سوئیچینگ ماکزیمم در پیک جریان‌های خروجی, توان تلفاتی تا حدود زیادی افزایش می‌یابد. این افزایش در حالت ماندگار راندمان سیستم را کاهش می‌دهد. بنابراین استفاده از روش هیسترزیس در STATCOM به صورت مستقیم قابل استفاده نمی‌باشد و ضروری است با اعمال اصلاحاتی در ساختار کنترل­ کننده هیسترزیس، افزایش فرکانس سوئیچینگ محدود گردد.
در ]۱۹[ روشی جهت کاهش فرکانس سوئیچینگ و خطای جریان برای حالت متعادل با در نظر گرفتن خطای هر سه فاز در فضای برداری^[۱۶] ارائه شده است. علاوه‌ بر این با بکارگیری مقایسه‌گرهای سه وضعیتی و استفاده از جدول رجوع^[۱۷] می‌توان فرکانس سوئیچینگ را تا حدودی کاهش داد. به هر حال فرکانس سوئیچینگ در روش هیسترزیس حتی با اعمال اصلاحات جهت محدود نمودن فرکانس، در مقایسه با روش­های کنترل با مرجع ولتاژ تا چندین مرتبه بزرگتر است.
۲-۲-۳-۳- شبکه های عصبی و فازی
کنترل­ کننده­ های فازی و نیز کنترل­ کننده­هایی که بر مبنای الگوریتم­های هوشمند مانند شبکه عصبی عمل می‌کنند از دیگر تکنیک‌های غیر خطی در کنترل STATCOM می‌باشند. مهمترین امتیاز شبکه ­های عصبی، پردازش موازی، قابلیت یادگیری، نیرومندی و عمومیت داشتن است که بطور موثری می ­تواند برای کنترل جریان بکار گرفته شود. کنترلرهای بر مبنای شبکه ­های عصبی می­توانند برای تنظیم جریان خروجی کانورترهای با مدولاسیون PWM بدون نیاز به محاسبات ONLINE استفاده شوند. آموزش شبکه عصبی اگر بصورت OFFLINE صورت گیرد، عملکرد آن وابسته به تعداد و کیفیت داده ­های مورد استفاده و همچنین میزان حساسیت به تغییر پارامترها است. در عمل کنترل­ کننده­ های شبکه عصبی به دلیل پاسخ دینامیکی کند به ندرت مورد توجه قرار می‌گیرند، ضمن آنکه عملکرد صحیح چنین سیستمی مستلزم تنظیمات دقیق کنترل­ کننده است که بر پیچیدگی طراحی سیستم می‌افزاید]۱۸[.
در کاربردهای پایه­ای، کنترلرهای بر مبنای منطق فازی (FLC)^[18] بجای جبرانگرهای PI متداول استفاده می­شوند]۲۱[. خطای جریان ε و تغییرات آن Δε، ورودی­های کنترلر FL هستند. خروجی کنترلر FL، ولتاژ مرجع برای مدولاتور PWM است. وقتی یک FLC بعنوان کنترلر جریان بکار گرفته شود، خطای ردیابی و فراجهش گذرای کنترل جریان PWM بطور قابل ملاحظه­ای کاهش می­یابد، زیرا برخلاف جبرانگرهای PI متداول، سطح کنترل FLCها برای نقاط عملکرد مختلف قابل تعریف است.

شکل ۲-۲۱- بلوک شماتیک کنترل­ کننده فازی
از آنجا که سطح کنترلی در منطق فازی با توجه به تغییرات خروجی به هنگام ردیابی به فرم مناسب در ­می ­آید، عملکرد این کنترل­ کننده نسبت به کنترل­ کننده PI، که در آن سطح کنترلی در هنگام ردیابی شیب ثابتی دارد، بهتر است.این مقایسه در شکل (۲-۲۲) انجام شده است.