Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2019 - zeszyt 9

LQR controller with an integral action for Z-source DC-DC converter

Sterownik z własną akcją LQR do przekształtników DC-DC ze źródłem Z

10.15199/48.2019.09.17

nr katalogowy: 122074
10.15199/48.2019.09.17

Streszczenie

This paper presents a robust linear quadratic regulator with an integral action (LQR+i) designed for Z-source DC-DC converter (ZSC) operating in conduction continuous mode (CCM). Depending on converter’s commutation states and using the electrical equivalent circuits, both switched and small-signal models of ZSC are built. The design procedure of LQR + i controller is described. The robustness of the controller is tested, using Matlab/Simulink software, considering circuit parameter (source and load) uncertainties and external signal (reference voltage) disturbance. A comparison study with classical PI controller are performed. It has been shown that the robustness of LQR + i controller is better than classical PI controller.

Abstract

W artykule zaprezentowano liniowy, kwadraturowy sterownik w włączonym LQR zaprojektowany do przekształtników DC-DC ze źródłem Z. Odporność kontrolera była testowania przy wykorzystaniu programu Matlab/Simulink. Porównano sterownik z klasycznym układem PI.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Carrasco J. M., et al., Power-electronic Systems for the Grid Integration of Renewable Energy Sources: A Survey, IEEE Trans. Power Electron., vol. 53(2006), no. 4, pp. 1002-1016.
[2] Iov F., et al., Power Electronics and Control of Renewable Energy Systems, in Proceedings of the IEEE 7th Inter. Conf. on Power Electronics and Drive Systems,PEDS07, Bangkok, Thailand, 27-30 Nov. 2007.
[3] Zhang Z., et al., A Review and Design of Power Electronics Converters for Fuel Cell Hybrid System Applications, Energy Procedia, vol. 20( 2012), pp. 301-310.
[4] Yang L.-S., et al., Transformerless DC-DC Converters with High Step-Up Voltage Gain, IEEE Trans. on Ind. Electronics, vol. 56, no. 8(2009), pp. 3144-3152.
[5] Mitra L. and Rout U. K., Single Switched Non-Isolated High Gain Converter, Inter. J. of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS), vol. 8(2017), no. 1, pp. 20-30.
[6] Mohan N., et al., Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, 3rd Edition. 2003.
[7] Peng F. Z., Z-Source Inverter, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 39(2003), no. 2, pp. 504-510.
[8] Liu J., et al., Dynamic Modeling and Analysis Of Z-Source converter-Derivation of AC Small Signal Model and Design- Oriented Analysis, IEEE Trans. Pow. Elect, vol. 22(2007), no. 5, pp. 1786-1796.
[9] Sen G. and Elbuluk M. E., Voltage and Current-Programmed Modes in Control of the Z-Source Converter, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 46(2010), no. 2, pp. 680-686.
[10] Galigekere V. P. and Kazimierczuk M. K., Analysis of PWM Z- Source DC-DC Converter in CCM for Steady State, IEEE Trans. Cir. Sys.-I, vol. 59(2012), no. 4, pp. 854-863.
[11] Sarode S. and Kadwane S. G., Dynamic Modelling and Controller Design for Z-Source DC-DC Converter, Int. J. Sc. Eng. Tech., vol. 2(2013), no.4, pp. 272-277. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 95 NR 9/2019 93
[12] Middlebrook R. D. and Cuk S., A general unified approach to modeling switchingconverter power stages, in Proceedings of the IEEE Power Electronics Specialist Conference, PESC76, vol. 1(1976), pp.18-34.
[13] Erickson R. W. and Macksimovic D., Fundamental of Power Electronics, Kluwer Academic, Norwell, Massachusetts, 2001.
[14] Ogata K., Modern Control Engineering," 5th Edition, Prentice Hall, 2010.
[15] Leung F. H. F., et al., The control of switching DC-DC converters-a general LQR problem, IEEE IEEE Trans. Ind. Electronics, vol. 38(1991), no. 1, pp. 65-71.
[16] Leung F. H. F., et al., An improved LQR-based controller for switching DC-DC converters, IEEE Trans. Ind. Electronics, vol. 40(1993), no. 5, pp. 521-528.
[17] Jaen C., et al., A linear-quadratic regulator with integral action applied to PWM DC-DC converters, in Proceedings of the IEEE Industrial Electronics Conference, pp. 2280-2285, 2006.
[18] Olalla C., et al., Robust LQR Control for PWM Converters: An LMI Approach, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 56(2009), no. 7, pp. 2548-2558.
[19] Abdullah M. A., et al., Input Current Control of Boost Converters using Current-Mode Controller Integrated with Linear Quadratic Regulator, Int. J. of Renewable Energy Research, vol. 2(2012), no. 2, pp. 262-268.
[20] Dupont F. H., et al., Comparison of linear quadratic controllers with stability analysis for dc-dc boost converters under large load range, Asian Journal of Control, 15(2013), no. 3, pp.11-31.
[21] Vinodh K. E. and Jovitha J., Robust LQR Controller Design for Stabilizing and Trajectory Tracking of inverted Pendulum, Procedia Engineering, vol. 64(2013), pp. 169-178.
[22] Habib M. and Khoucha F., An Improved LQR-based Controller for PEMFC Interleaved DC-DC Converter, Balkan J. of Electrical and Computer Engineering, vol.3(2015), no.1, pp. 30-35.
[23] Bouziane H. A., et al., Design of Robust LQR Control for DCDC Multilevel Boost Converter, in Proceedings of the IEEE 4th Inter. Conf. on Electrical Engineering (ICEE), Boumerdes, Algeria, 13-15 Dec. 2015.
[24] Falcones S. and Ayyanar R., LQR Control of a Quad-Active- Bridge Converter for Renewable Integration, in Proceedings of the IEEE Ecuador Technical Chapters Meeting (ETCM), Guayaquil, Ecuador, 12-14 Oct. 2016.
[25] Zhang M., et al., Dual-mode LQR-feedforward Optimal Control for Non-minimum Phase Boost Converter, IET Power Electronics, vol. 10(2017), no.1, pp. 92-102.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 122074 "LQR controller with an in..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2019-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2019-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma