Mitigation of Negative Impedance Instabilities in DC Distribution Systems: A Sliding Mode Control Approach

این کتاب بر کاهش اثرات بی‌ثبات‌کننده معرفی‌شده توسط بارهای توان ثابت (CPL) در مبدل‌های مختلف DC/DC غیر ایزوله و ریزشبکه‌های DC جزیره‌ای با استفاده از رویکرد کنترل حالت لغزشی غیرخطی قوی (SMC) تمرکز دارد. . این کتاب مفاهیم نظری را با استفاده از مطالعات شبیه‌سازی بلادرنگ و پیاده‌سازی سخت‌افزار تایید می‌کند. کنترل‌کننده‌های حالت لغزشی جدید برای کاهش ناپایداری‌های امپدانس منفی در تقویت DC/DC، باک، باک بوست، مبدل‌های تقویت‌کننده باک دو طرفه، و ریزشبکه‌های DC جزیره‌ای پیشنهاد شده‌اند. در هر مورد، شرایط برای پایداری سیگنال بزرگ مبدل تغذیه کننده یک CPL ایجاد می شود. یک طرح کنترل غیرخطی مبتنی بر SMC برای یک ریزشبکه DC جزیره‌ای که بار غالب CPL را تغذیه می‌کند، پیشنهاد شده است تا اثر بی‌ثبات‌کننده CPL را کاهش داده و پایداری سیستم را تحت شرایط عملیاتی مختلف تضمین کند. محدودیتی در توان CPL نیز برای اطمینان از ثبات سیستم ایجاد شده است. برای همه راه‌حل‌های پیشنهادی، مطالعات شبیه‌سازی و پیاده‌سازی سخت‌افزار برای تأیید اثربخشی کنترل‌کننده‌های حالت لغزشی پیشنهادی ارائه شده است.

This book focuses on the mitigation of the destabilizing effects introduced by constant power loads (CPLs) in various non-isolated DC/DC converters and island DC microgrids using a robust non-linear sliding mode control (SMC) approach. This book validates theoretical concepts using real-time simulation studies and hardware implementations. Novel sliding mode controllers are proposed to mitigate negative impedance instabilities in DC/DC boost, buck, buck-boost, bidirectional buck-boost converters, and islanded DC microgrids. In each case, the condition for the large-signal stability of the converter feeding a CPL is established. An SMC-based nonlinear control scheme for an islanded DC microgrid feeding CPL dominated load is proposed so as to mitigate the destabilizing effect of CPL and to ensure system stability under various operating conditions. A limit on CPL power is also established to ensure system stability. For all proposed solutions, simulation studies and hardware implementations are provided to validate the effectiveness of the proposed sliding mode controllers.