DA-DA boost konvertör için klasik PI ve kesir dereceli PID kontrolörlerinin tasarımı ve performans analizi

Bu çalışma, Sürekli İletim Modu (CCM) boost DA-DA dönüştürücü için parametreleri Ziegler-Nichols Yöntemi ile tasarlanan PI ve parametreleri Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ile ayarlanan PID kontrolörlerinin performans analizini sunmaktadır. DA-DA boost dönüştürücüler, elektrikli araç şarj cihazları, DC motor sürücüsü, mobil cihaz yenilenebilir enerji sistemleri ve fotovoltaik uygulamalar gibi birçok güç elektroniği uygulamasında kullanılmaktadır. Yüksek güç seviyeleri, yüksek verim, yüksek güç yoğunluğu, düşük maliyet ve küçük boyutları onları cazip kılmaktadır. Güncel yaşamda pek çok alanda kullanılan DA-DA dönüştürücüler bu nedenle kontrol çalışmalarında her zaman ilgi görmüştür. Bu çalışmada da bu tür bir konvertör ele alınmıştır. Öncelikle 5-15 V giriş gerilim aralığında ve 25 V çıkış gerilimi için tasarlanan dönüştürücünün lineer modeli sürekli iletim modunda çalışmasına uygun olarak elde edilmiştir. İkinci olarak, nominal çalışma koşulları için sistem modeli, durum uzayı averaj modeli ve küçük sinyal modeli yaklaşımları ile elde edilmiştir. Daha sonra kontrolörler Ziegler Nichols Metodu ve Parçacık Sürü Optimizasyonu ile tasarlanmıştır. PSO, 10 ve 20 parçacıklı olmak üzere iki farklı şekilde gerçekleştirilmiştir. Daha sonra elde edilen oransal kazanç, integral kazancı, türevsel kazanç parametreleri opamplar ile analog devre olarak sentezlenmiştir. İki farklı yöntemle tasarlanan bu üç PI ve PID denetleyicilerin performans analizleri, PSIM'de gerçeklenen simülasyon çalışmalarının sonuçları kullanılarak sunulmuştur. Ortalama Karesel Hata (MSE), sunulan çalışmalar için kontrol performans indeksi olarak kabul edilmiştir. Kontrolörler üst aşım ve yerleşme zamanı açısından da değerlendirilmiştir. Sonuçlar 20 parçacıklı PSO algoritması ile geliştirilen PID kontrolörün diğerle denetleyicilerden daha başarılı olduğunu göstermiştir. Son olarak kontrolörler laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiş ve benzetim çalışmalarındaki gibi performans verdiği gözlemlenmiştir.