آموزش تحلیل کنترل مبدل‌های متصل به شبکه با پایتون - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

مقدمه Introduction

• مروری بر دوره Overview of the course

• پیش‌نیازهای دوره Course requirements

• نحوه استفاده از این دوره How to use this course

مبانی شبکه Grid Basics

• مقدمه Introduction

• مروری بر شبکه‌های سیستم قدرت An overview of power system grids

• شکل موج ولتاژ شبکه Grid voltage waveforms

• دانلود الکترونیک قدرت پایتون Downloading Python Power Electronics

• ویدئوهایی درباره نصب الکترونیک قدرت پایتون Videos on installing Python Power Electronics

• نصب الکترونیک قدرت پایتون Installing Python Power Electronics

• شبیه‌سازی یک منبع ولتاژ تک فاز Simulating a single phase voltage source

• مدل‌سازی فیدر شبکه Modeling the grid feeder

• محاسبه امپدانس فیدر Calculating the feeder impedance

• شبیه‌سازی شبکه با فیدر Simulating a grid with a feeder

• نتیجه‌گیری‌ها Conclusions

محاسبات شبکه Grid computations

• مقدمه Introduction

• مفهوم محاسبه پیک و RMS Peak and RMS calculation concept

• پیاده‌سازی محاسبه پیک Implementation of peak calculation

• محاسبه پیک در طول رویدادهای شبکه Peak calculation during grid events

• پیاده‌سازی محاسبه RMS Implementation of RMS calculation

• محاسبه RMS روی شکل موج غیر سینوسی RMS calculation on non-sinusoidal waveform

• نیاز به تخمین فرکانس The need for frequency estimation

• شبیه‌سازی سیستمی با چندین فرکانس Simulation of a system with multiple frequencies

• مقدمه‌ای بر حلقه قفل شده فاز (PLL) Introduction to Phase Locked Loop

• کدنویسی منطق ساده شده PLL Coding the simplified PLL logic

• عملکرد PLL پایه Performance of the basic PLL

• مشخصه‌های پاسخ فرکانسی کنترلر PI در PLL Frequency response characteristics of the PLL PI controller

• بهبود عملکرد PLL Improved performance of the PLL

• نواقص در انتگرال‌گیری عددی Offsets during numerical integration

• شبیه‌سازی نواقص انتگرال‌گیری Simulating the integration offset

• حذف نواقص انتگرال‌گیری Removal of the integration offset

• طراحی فیلتر پایین‌گذر Design of a Low Pass Filter

• کدنویسی فیلتر پایین‌گذر Coding the low pass filter

• عملکرد فیلتر پایین‌گذر در شبیه‌سازی Performance of the low pass filter in a simulation

• عملکرد PLL با فیلتر پایین‌گذر Operation of the PLL with the low pass filter

• عملکرد PLL هنگام تغییر فرکانس شبکه PLL operation when grid frequency changes

• عملکرد PLL هنگام وجود هارمونیک در ولتاژ شبکه PLL operation when grid voltage has harmonics

• جمع‌بندی حلقه کنترل PLL Summing up the PLL control loop

• نتیجه‌گیری‌ها Conclusions

مقدمه‌ای بر سیستم‌های کنترلی Introduction to control systems

• مقدمه Introduction

• مبانی کنترل Control basics

• تعاریف کنترل Control definitions

• اهداف کنترل در سیستم‌های متصل به شبکه Control objectives in grid connected systems

• نمایش سیستم مبدل متصل به شبکه System representation of a grid connected converter

• مدل فرآیند Model of the plant

• سیستم‌های خطی نامتغیر با زمان (LTI) Linear time invariant systems

• سیستم‌های LTI و قابلیت کنترل LTI systems and controllability

• نتیجه‌گیری‌ها Conclusions

شروع تحلیل سیستم Getting started with system analysis

• مقدمه Introduction

• تبدیل لاپلاس و نمایش دامنه فرکانس Laplace transform and frequency domain representation

• مبانی پایداری Basics of stability

• معادله مشخصه یک سیستم Characteristic equation of a system

• مثال‌هایی از پایداری Examples of stability

• نصب بسته پایتون-کنترل Installing the python-control package

• ایجاد توابع انتقال در پایتون Creating transfer functions in Python

• شیء تابع انتقال تولید شده توسط python-control The transfer function object produced by python-control

• توابع انتقال سری Transfer functions in series

• توابع انتقال موازی Transfer functions in parallel

• محاسبه تابع انتقال سیستم حلقه بسته Calculating the transfer function of the closed loop system

• ترکیب یک تابع انتقال غیر استاندارد Synthesizing a non-standard transfer function

• پاسخ ضربه یک سیستم Impulse response of a system

• انتگرال کانولوشن Convolution integral

• نمودارهای بود (Bode plots) Bode plots

• تولید نمودارهای بود با استفاده از پایتون Generating Bode plots using Python

• استفاده از نمودارهای بود برای پیش‌بینی نتایج شبیه‌سازی Using Bode plots to predict simulation results

• تحلیل نتایج شبیه‌سازی با نمودارهای بود Analyzing the simulation results with Bode plots

• جمع‌بندی با نمودارهای بود Summing up with Bode plots

• نتیجه‌گیری‌ها Conclusions

طراحی و تحلیل کنترل‌کننده‌ها Design and analysis of controllers

• مقدمه Introduction

• رویکرد کنترل Approach to control

• راه‌اندازی شبیه‌سازی Setting up the simulation

• مبدل به عنوان منبع ولتاژ قابل کنترل Converter as a controllable voltage source

• تنظیم حلقه باز ولتاژ مبدل Open loop regulation of converter voltage

• بستن حلقه با کنترل‌کننده بهره واحد Closing the loop with a unity gain controller

• تحلیل عملکرد کنترل‌کننده بهره واحد Analyzing the performance of the unity gain controller

• معرفی کنترل‌کننده تناسبی (P) Bringing in the proportional (P) controller

• پیش‌نیازهای یک کنترل‌کننده Requirements of a controller

• تحلیل تابع انتقال پیش‌خور با کنترل‌کننده تناسبی Analyzing the forward transfer function with the proportional controller

• کنترل زمان گسسته Discrete-time control

• مدل ریاضی نمونه‌برداری Mathematical model of sampling

• توابع انتقال اصلاح شده با تاخیر نمونه‌برداری Modified transfer functions with sampling delay

• نمودارهای بود با تاخیر نمونه‌برداری Bode plots with sampling delay

• شبیه‌سازی کنترل‌کننده زمان گسسته Simulating the discrete-time controller

• کدنویسی تابع انتقال بین ولتاژ و جریان شبکه Coding the transfer function between grid voltage and current

• تحلیل تاثیر ولتاژ شبکه Analyzing the impact of the grid voltage

• تاثیر بهره‌های کنترل‌کننده تناسبی بر عملکرد کنترل Effect of proportional controller gains on control performance

• تأیید نتایج تحلیلی در شبیه‌سازی Verifying analytical results in a simulation

• قطب‌های سیستم حلقه بسته Poles of the closed loop system

• حاشیه بهره و حاشیه فاز Gain margin and phase margin

• حاشیه‌های پایداری در نمودار بود Stability margins on a Bode plot

• فرآیند طراحی تحلیلی برای کنترل‌کننده تناسبی Analytical design process for the proportional controller

• طراحی و تحلیل کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی (PI) Design and analysis of a Proportional-Integral controller

• شبیه‌سازی کنترل‌کننده PI Simulation of the PI controller

• جمع‌بندی تلاش طراحی کنترل Summing up the control design effort

• نتیجه‌گیری‌ها Conclusions

تبدیلات همزمان Synchronous transformations

• مقدمه Introduction

• تعریف قاب مرجع متحرک Definition of a moving reference frame

• مثالی از استفاده از قاب مرجع متحرک Example of the use of a moving reference frame

• قاب مرجع چرخان در مهندسی برق Rotating reference frame in electrical engineering

• نظریه تبدیل قاب مرجع چرخان همزمان Theory of synchronously rotating reference frame transformation

• راه‌اندازی شبیه‌سازی برای پیاده‌سازی تبدیل‌ها Setting up a simulation to implement transformations

• ولتاژهای شبکه تبدیل شده Transformed grid voltages

• توضیح خطاها در شبیه‌سازی Explaining the errors in the simulation

• تبدیل با قاب مرجع چرخان غیر همزمان Transformation with a non synchronous rotating reference frame

• نگاهی دیگر به استراتژی کنترل PLL Another look at the PLL control strategy

• مدل سیستم در قاب مرجع چرخان System model in the rotating reference frame

• رویکرد کنترل در قاب مرجع چرخان Control approach in the rotating reference frame

• تأثیر قاب مرجع چرخان بر توابع انتقال سیستم Impact of the rotating reference frame on system transfer functions

• کدنویسی توابع انتقال قاب چرخان در پایتون Coding the rotating frame transfer functions in Python

• محاسبه قطب‌های سیستم حلقه بسته Computing closed loop system poles

• ترسیم قطب‌های حلقه بسته برای آرایه‌های بهره‌های کنترل‌کننده Plotting closed loop poles for arrays of controller gains

• تقسیم نمودار به اشیاء پایتون جداگانه Dividing the plot into separate Python objects

• تعریف رویدادهای کاربر در پنجره نمودار Defining user events on the plot window

• تفسیر داده‌های مربوط به حرکت موس روی نمودار Interpreting data related to a mouse moving over the plot

• نگاشت بهره‌های کنترل‌کننده به یک قطب خاص روی نمودار Mapping controller gains to a particular pole on the plot

• نمایش بهره‌های کنترل‌کننده روی نمودار کنار یک قطب Displaying controller gains on the plot next to a pole

• استفاده از نمودار برای درک چگونگی تأثیر بهره‌های کنترل‌کننده بر پایداری سیستم Using the plot to understand how controller gains affect system stability

• تحلیل پایداری سیستم Analyzing system stability

• راه‌اندازی شبیه‌سازی برای تأیید تحلیل کنترل Setting up simulation for verifying control analysis

• تبدیل متغیرهای AC به قاب مرجع چرخان در شبیه‌سازی Transforming ac variables to the rotating reference frame in the simulation

• پیاده‌سازی کنترل‌کننده PI در قاب مرجع چرخان Implementing the PI controller in the rotating reference frame

• اتصال کنترل‌کننده PI به منبع ولتاژ مدار Connecting the PI controller to the circuit voltage source

• تحلیل متغیرهای کنترل‌کننده Analyzing controller variables

• اشکال‌زدایی کنترل‌کننده Debugging the controller

• عملکرد اولیه ردیابی جریان کنترل‌کننده Basic current tracking performance of the controller

• بهبود عملکرد کنترل‌کننده Improving the performance of the controller

• پیشنهاداتی برای بررسی عملکرد سیستم کنترلی Suggestions for examining performance of the control system

• نتیجه‌گیری‌ها Conclusions

شبیه‌سازی مبدل قدرت Simulating the power converter

• توپولوژی مبدل پل H H-bridge converter topology

• اتصال فیلتر LC و بار به خروجی مبدل Connecting a LC filter and load to converter output

• ویرایش پارامترهای مبدل و مدار تست Editing the parameters of the converter and test circuit

• تولید شکل موج حامل برای مدولاسیون عرض پالس (PWM) Generating the carrier waveform for Pulse Width Modulation (PWM)

• مقایسه سینوسی-مثلثی در PWM Sine triangle comparison in PWM

• عملیات حلقه باز مبدل پل H Open loop operation of the H bridge converter

• بازطراحی بهره‌های کنترل برای اتصال مبدل به شبکه Redesigning control gains for converter interconnection to grid

• راه‌اندازی شبیه‌سازی با مبدل و شبکه Setting up the simulation with converter and grid

• تحلیل شبیه‌سازی مبدل متصل به شبکه Analyzing simulation of grid connected converter

• بررسی نوسانات در شکل موج‌ها Examining oscillations in the waveforms

• تنظیم فیلتر مبدل قدرت Adjusting the filter of the power converter

• ملاحظات و پیشنهادات پایانی Concluding remarks and suggestions

نتیجه‌گیری‌ها Conclusions

• نتیجه‌گیری‌ها Conclusions