استفاده از يك‌سوسازهاي چندسطحي ديودمهاري با كنترل‌كننده MPC، جهت تغذيه فرستنده لورن

در اين مقاله، روش كنترلي پيش‌بين مبتني بر مدل (MPC)، در ساختار يك‌سوساز فعال دوسطحي و سه‌سطحي، جهت استفاده در سيستم تغذيه سامانه لورن مطالعه مي‌گردد. تا به امروز، فرستنده لورن تنها با استفاده از يك‌سوسازهاي ديودي تغذيه‌شده است؛ كه اين يك‌سوسازها، داراي اعوجاجات هارمونيكي شديدي در جريان ورودي بوده و در اتصال به بارهاي پالسي، ضريب توان بسيار پاييني را در ورودي ايجاد مي‌كنند. جهت كاهش هارمونيك‌هاي جريان و ارتقاء ضريب توان ورودي، ساختار يك‌سوساز فعال كنترل‌شده به­روش MPC، به­صورت سه‌سطحي ديودمهاري پيشنهاد مي­شود. دليل استفاده از اين ‌روش به‌جاي روش­هاي متداول، ازجمله كنترل مبتني بر امتداديابي ولتاژ (VOC) و كنترل مستقيم توان (DPC)، نتايج مطلوب­تر آن از منظر بهبود شاخص­هاي كيفيت توان، كاهش فركانس كليدزني و همچنين سادگي كنترل مؤلفه‌هاي مختلف با تغيير ضرايب وزني است. نتايج مقايسه‌ اين سه روش نشان مي‌دهد كه روش MPC علاوه بر حصول ضريب توان نزديك به واحد و اعوجاج هارمونيكي ناچيز، از فركانس كليدزني بسيار كمتري نسبت به دو روش قبل برخوردار است. فركانس كليدزني در روش‌هاي MPC، VOC و DPC براي يك بار نوعي متداول، به ترتيب kHz 3/11، kHz 5/74 و kHz 60 هستند. همچنين سادگي منطق و پياده­سازي آسان روش كنترلي MPC نسبت به دو روش ديگر و نيز دست­يابي به نقطه كار مطلوب­تر با هزينه كمتر از مزيّت‌هاي مهم اين روش به شمار مي‌روند.

The present work studies a model predictive controlled two- and three-level active front-end rectifier system for supplying LORAN transmitter system. Up to now, the LORAN transmitters have been supplied by only diode rectifiers, which inject sever harmonics into the AC network and induce a very low input power factor when supplying pulsed loads. Therefore, an MPC-controlled active rectifier system with three level neutral point clamped topology is proposed to attenuate the input current harmonics and improve the input power factor. Compared with the conventional methods (e.g. voltage oriented control (VOC), direct power control (DPC)), the proposed control method provides such advantages as improved power quality indices, reduced switching frequency, and simplicity for controlling different indices just by changing the weighting factors of the relevant cost function. The results of comparing these thee methods demonstrate that the MPC method could not only give a power factor close to unity and negligible harmonic distortion, but also very lower switching frequency, as compared to the two other methods. Using the MPC, VOC, and DPC control methods, the switching frequencies for a typical load were found to be 11.3, 74.5, and 60 kHz, respectively. Moreover, the intuitive logic and easy implementation of the MPC method, compared to the two other ones, besides achieving an improved operating point with a lower cost, represent the other important advantages of the MPC method.