Використання моделювання на основі програмованої польової матриці вентилів для покращеного прогнозного керування при регулюванні напруги в підвищувальному перетворювачі постійного струму

Abstract

У дослідженні представлено дизайн прогнозного контролера для підвищувального перетворювача та перевірку за допомогою моделювання в реальному часі. Спочатку було математичне моделювання підвищувального перетворювача, а потім розроблено електронні компоненти відповідно до вимог експлуатації. Згодом було розроблено прогнозний контролер на основі моделі (MBPC) і цифровий PI (пропорційно–інтегральний) контролер, і їх продуктивність порівнювалася за допомогою MATLAB/SIMULINK ®. Елементи керування було додатково перевірено шляхом впровадження випробувальних стендів на основі FPGA (програмована вентильна матриця) із симулятором реального часу OPAL–RT, який включав пакети моделювання RT–LAB та RT–eFPGAsim. Ці тести були успішно проведені, а методологія, використана для цього дизайну, перевірена. Результати показали кращу реакцію, отриману з MBPC, як з точки зору часу стабілізації, так і меншої перенапруги.

This study presents the design of a predictive controller for a boost converter and verification using real-time simulation. First, the boost converter was mathematically simulated, and then the electronic components were designed according to the operational requirements. Subsequently, a model-based predictive controller (MBPC) and a digital PI (proportional-integral) controller were developed, and their performance was compared using MATLAB/SIMULINK ®. The controls were further validated by implementing FPGA (Field Programmable Gate Array) based testbeds with the OPAL–RT real-time simulator, which included the RT–LAB and RT–eFPGAsim simulation packages. These tests were successfully conducted and the methodology used for this design was validated. The results showed a better response obtained with the MBPC, both in terms of settling time and lower overvoltage.