Tóm tắt luận án Tiến sĩ Điều khiển và Tự động hóa: Điều khiển nghịch lưu nguồn Z ứng dụng cho hệ phát điện phân tán

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là đưa ra giải pháp điều chế vector không gian cho nghịch lưu nguồn Z phù hợp khi cài đặt trong thực tiễn, với các công thức tính toán đơn giản hơn, thuần đại số. Phân tích các đặc điểm mẫu xung tương ứng với từng trạng thái làm việc nghịch lưu nguồn Z và đưa ra chỉ dẫn nên sử dụng mẫu xung nào cho một ứng dụng của nghịch lưu nguồn Z cụ thể.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Điều khiển và Tự động hóa: Điều khiển nghịch lưu nguồn Z ứng dụng cho hệ phát điện phân tán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Hoàng Phương ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NGUỒN Z ỨNG DỤNG CHO HỆ PHÁT ĐIỆN PHÂN TÁN Chuyên nghành : Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Mã số : 62520216 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội - 2014
Công trình được hoàn thành tại: DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI [1]. Trần Trọng Minh, Vũ Hoàng Phương (2011) Thiết kế bộ điều khiển cuốn chiếu cho mạch vòng điện áp một chiều của nghịch lưu Người hướng dẫn khoa học: nguồn Z. Trang 696 – 702, Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011. 1. TS. Trần Trọng Minh [2]. Trần Trọng Minh, Phạm Quang Đăng, Vũ Hoàng Phương 2. TS. Phạm Quang Đăng (2012) Chiến lược điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối lưới cho trạm phát điện sức gió sử dụng máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Trang 143-150, Hội nghị toàn quốc lần thứ 6 về Cơ Điện tử - VCM- Phản biện 1: 2012. [3]. Tran Trong Minh, Vu Hoang Phuong (2013) analysis of switching patterns in space vector modulation method for Z source Phản biện 2: inverter . Pages: 1-6, No.91, Journal of Science & Technology Technical Universities. [4]. Tran Trong Minh, Pham Quang Dang, Vu Hoang Phuong Phản biện 3: (2013) Control strategy for grid-connected PV system based on Z source inverter. Pages 147-150, The 5th AUN/SEED-Net Regional Conference in Electrical and Electronics Engineering, February 2013. [5]. Vũ Hoàng Phương, Trần Trọng Minh, Phạm Quang Đăng (2013) Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối lưới dùng DSP. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ Trang 30-34, Chuyên san Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, số 7, năm 2013. cấp Trường, họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [6]. Vũ Hoàng Phương, Trần Trọng Minh, Phạm Quang Đăng (2013) Hệ thống điều khiển nghịch lưu nguồn Z theo phương pháp Backstepping cho hệ phát điện sức gió. Trang 701-708, Hội nghị Vào hồi…….giờ……..ngày…….tháng…….năm…… toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2013. [7]. Trần Trọng Minh, Phạm Quang Đăng, Vũ Hoàng Phương (2013) Mô phỏng thời gian thực nghịch lưu nguồn Z nối lưới cho Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: pin mặt trời. Trang 8-14, số 96, Tạp chí Khoa học và Công nghệ 1.Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội các Trường đại học Kỹ thuật, 2013. 2. Thư viện Quốc gia
24 1 điện cảm L và tụ Cpv trong mô hình, thứ hai là phương pháp tuyến MỞ ĐẦU tính hóa chính xác. Khảo sát ứng dụng bộ biến đổi điều khiển hệ phát Sự xuất hiện các hệ phát điện phân tán (DG - Distributed Generation) điện pin mặt trời, có kết hợp với thuật toán xác định điểm làm việc là sự bổ sung cần thiết cho nguồn năng lượng hiện tại. Hệ phát điện công suất lớn nhất và các mạch vòng phía xoay chiều, đảm bảo khả phân tán tạo ra các dạng nguồn năng lượng sơ cấp khác nhau, nên năng hấp thụ công suất và chuyển ra lưới trong các điều kiện thay đổi cần thiết phải có thiết bị biến đổi điện tử công suất để biến đổi sang ánh sáng và nhiệt độ môi trường. Hệ thống được kiểm chứng bằng năng lượng điện phù hợp, cấp cho phụ tải khác nhau. Do đó, lựa chọn mô hình mô phỏng offline và mô phỏng thời gian thực. cấu trúc mạch lực thiết bị biến đổi điện tử công suất và phương pháp • Mô hình hóa NLNZ khi đầu vào nối với nguồn áp. Thiết kế bộ điều khiển đóng vai trò quan trọng đảm bảo việc khai thác hiệu quả điều chỉnh ổn định điện áp trên tụ C1 và C2 trong mạng trở kháng hệ phát điện phân tán. Nghịch lưu nguồn Z (NLNZ) được giới thiệu nguồn Z bằng hằng số theo phương pháp backstepping thích nghi, xét vào năm 2003, là thiết bị chỉ với một tầng biến đổi điện tử công suất, đến trường hợp tải thay đổi. Đối với ứng dụng bộ biến đổi điều khiển cho phép đạt điện áp đầu ra mong muốn khi điện áp sơ cấp đầu vào máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu trong hệ phát điện sức gió, thay đổi, phù hợp với đặc điểm làm việc của hệ phát điện phân tán. nghiên cứu tích hợp với các mạch vòng phía xoay chiều để đảm bảo Do đó, luận án đặt ra nhiệm vụ ‘‘Điều khiển nghịch lưu nguồn Z ứng ổn định điện áp xoay chiều trên tải trong chế độ độc lập và điều khiển dụng cho hệ phát điện phân tán” sử dụng các phương pháp điều được quá trình trao đổi công suất trong chế độ nối lưới. Xây dựng các khiển phi tuyến, để làm cơ sở nâng cao chất lượng điều khiển khi ứng mô hình mô phỏng offline và mô phỏng thời gian thực để kiểm dụng cho hệ phát điện phân tán. Kết quả nghiên cứu này sẽ là tiền đề chứng cấu trúc điều khiển và khả năng hoạt động của toàn hệ thống cho việc tích hợp các hệ phát điện phân tán với nguồn điện truyền khi tốc độ gió thay đổi trong dải rộng. thống để hình thành lưới điện mới - lưới điện thông minh. Trong quá • Xây dựng mô hình thực nghiệm NLNZ trong phòng thí nghiệm, trình thực hiện nhiệm vụ, luận án đã tập trung giải quyết một số vấn với các thuật toán điều khiển được cài đặt trên DSP TMS320F2812 đề về lý thuyết và thực nghiệm như sau. Về lý thuyết, đưa ra giải để đánh giá khả năng làm việc trong hai chế độ: độc lập và nối lưới. pháp điều chế vector không gian (ĐCVTKG) và mô hình toán học Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo: NLNZ. Nghiên cứu, sử dụng các phương pháp điều khiển phi tuyến, • Nghiên cứu thêm về phương pháp điều khiển cho NLNZ khi vận dụng cho mạch vòng phía một chiều tương ứng với các ứng dụng điều kiện đối xứng mạng trở kháng không thỏa mãn. Do khi đó, đối NLNZ. Từ đó, thiết kế cấu trúc điều khiển NLNZ cho hệ phát điện tượng điều khiển được mô tả bởi hệ phương trình vi phân bậc 4. phân tán điển hình: pin mặt trời, hệ phát điện sức gió. Về thực • Đánh giá tính bền vững của hệ thống điều khiển NLNZ cho hê nghiệm, luận án xây dựng cấu trúc mô phỏng thời gian thực trên phát điện phân tán, khi lưới điện xuất hiện trạng thái không bình thiết bị kỹ thuật cụ thể Card ds1103 - DSP TMS320F2812 và mô thường (Abnormal). hình thực nghiệm NLNZ trong phòng thí nghiệm, để kiểm chứng cấu • Nghiên cứu, vận dụng nội dung của luận án cho bộ biến đổi điện trúc điều khiển đưa ra. Bản luận án có bố cục như sau: tử công suất khác, sử dụng cho hệ phát điện phân tán. Đặc biệt, bộ 1. Tổng quan biến đổi có thêm khâu DC/DC, được điều khiển theo phương pháp 2. Giải pháp ĐCVTKG và mô hình toán học nghịch lưu ba pha PWM nguồn Z. • Đặt ra vấn đề tích hợp hệ phát điện phân tán thành một hệ thống 3. Thiết kế cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z cho pin mặt trời. điện mới như: Micro grid, Smart grid...trên cơ sở sử dụng các thiết bị 4. Thiết kế cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z cho hệ phát điện biến đổi điện tử công suất như: NLNZ, NLNA... sức gió. 5. Mô phỏng thời gian thực và thí nghiệm cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z.
2 23 Cuối cùng là, kết luận và kiến nghị. 5.7. Kết luận 1. TỔNG QUAN Xây dựng hệ thống mô phỏng thời gian thực cho cấu trúc điều khiển 1.1. Hệ phát điện phân tán tham gia trong mạng điện NLNZ nối lưới cho hệ phát điện phân tán dựa trên thiết bị Card ds1103 và DSP TMS320F2812. Đây là phương pháp nghiên cứu hiện đại, cho phép đánh giá chính xác khả năng cài đặt các thuật toán điều khiển trên thiết bị kỹ thuật cụ thể như DSP TMS320F2812. Ngoài ra, còn cho phép ta có thể mô hình hóa đối tượng điều khiển là thiết bị biến đổi điện tử công suất, hệ phát điện phân tán và lưới điện trên Card ds1103 (với điều kiện thực tế rất khó xây dựng được). Với cấu trúc điều khiển được xây dựng theo phương pháp mô phỏng thời gian thực, có thể dễ dàng tạo ra tình huống thí nghiệm khác nhau cho hệ thống, mà thực tế không thể thực hiện được và rút ngắn được rất nhiều thời gian để triển khai cấu trúc điều khiển trong thực tế. Nội dung mục này cũng kiểm chứng khả năng làm việc NLNZ với một cấu hình mạch lực cụ thể và thuật toán điều khiển được cài đặt Hình 1.1. Hệ phát điện phân tán tham gia trong mạng điện vào DSP TMS320F2812. Trong cả hai trường hợp khảo sát, khả năng 1.2. Vai trò thiết bị biến đổi điện tử công suất cho hệ phát điện làm việc NLNZ độc lập (stand alone) và nối lưới (grid connected) phân tán cho thấy điện áp trên tụ (C1&C2) nguồn Z tăng và giữ ổn định theo 1.3. Giới thiệu nghịch lưu nguồn Z giá trị đặt, khi điện áp sơ cấp đặt vào NLNZ không đủ lớn, để đảm Nhóm thiết bị biến đổi nguồn Z có mạch trở kháng đặt giữa nguồn sơ bảo yêu cầu nối lưới và cung cấp điện áp ra tải có biên độ ổn định cấp và mạch van bán dẫn [9]. Mạch trở kháng là các phần tử thụ theo giá trị đặt. động như cuộn cảm (L1&L2), tụ điện (C1&C2) có giá trị bằng nhau và KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ nối theo hình chữ Z được Sau khi phân tích vai trò của thiết bị biến đổi công suất sử dụng cho chỉ ra trên Hình 1.5. hệ phát điện phân tán và tình hình nghiên cứu về NLNZ cho đến thời Trong luận án đi sâu khai điểm hiện nay. Luận án đã có những đóng góp chính như sau, cũng thác thiết bị biến đổi NLNZ như chỉ ra hướng phát triển tiếp theo của đề tài. có sơ đồ mạch lực thuộc Những đóng góp chính luận án: nhóm thiết bị biến đổi • Đưa ra giải pháp điều chế vector không gian cho NLNZ phù hợp nguồn Z thực hiện kiểu khi cài đặt trong thực tiễn, với các công thức tính toán đơn giản hơn, biến đổi DC - AC trên Hình thuần đại số. Phân tích các đặc điểm mẫu xung tương ứng với từng 1.6. NLNZ làm việc cả hai trạng thái làm việc NLNZ và đưa ra chỉ dẫn nên sử dụng mẫu xung chế độ tăng – giảm áp vốn nào cho một ứng dụng của NLNZ cụ thể. chỉ được thực hiện trên • Mô hình hóa NLNZ khi đầu vào nối với nguồn dòng. Sử dụng NLNA hoặc NLND. Nguyên lý làm việc NLNZ xuất hiện trạng thái các phương pháp điều khiển phi tuyến để thiết kế bộ điều chỉnh cho “ngắn mạch” nhánh van mạch nghịch lưu (trạng thái “shoot mạch vòng đảm bảo điện áp đầu vào mạng trở kháng nguồn Z bám through”) - đây là trạng thái cấm trong NLNA. Trạng thái ngắn mạch theo lượng đặt. Bộ điều chỉnh điện áp được thiết kế theo hai phương nhánh van nghịch lưu được điều khiển, cho phép tạo điện áp đầu ra pháp, thứ nhất là backstepping thích nghi tham số bất định với giá trị
22 3 mong muốn, có thể lớn hơn điện áp đầu vào, mà không cần thêm một tầng biến đổi công suất. 1.4. Các công trình nghiên cứu về nghịch lưu nguồn Z và hướng nghiên cứu luận án 1.5. Kết luận NLNZ mang đặc điểm tồn tại khâu DC/DC ẩn, có khả năng tăng - giảm điện áp khi điện áp sơ cấp đầu vào biến đổi. Do đó, NLNZ được xem giải pháp khả thi cho các ứng dụng yêu cầu điện áp ra ổn định trong khi điện áp đầu vào thay đổi như: hệ phát điện phân tán, hệ thống truyền động xoay chiều ba pha khi thay đổi điện áp lưới... a. Góc đồng bộ điện áp lưới đo từ b. Điện áp trên tụ (C1&C2) và điện Luận án sẽ đưa ra giải pháp điều chế độ rộng xung, với thuật toán kênh PWM DAC của TMS320F2812 áp sơ cấp đặt vào NLNZ điều chế vector không gian được tính toán theo các phương trình thuần đại số phù hợp cài đặt vào vi điều khiển. Xây dựng mô hình toán học tương ứng đầu vào sơ cấp: nguồn áp, nguồn dòng. Từ đó, khảo sát đặc điểm động học không của mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ với đầu vào sơ cấp dạng nguồn áp, để xây dựng các cấu trúc điều khiển đúng đắn. Các phân tích cũng chỉ ra những điểm tồn tại của hệ thống điều khiển NLNZ trong các ứng dụng khác nhau, chủ yếu ở phần mạch vòng phía một chiều. Từ đó, luận án tập trung thiết kế cấu trúc điều khiển NLNZ sử dụng các phương pháp điều khiển phi tuyến, phù hợp với đặc điểm của mô hình toán học mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ cho ứng dụng pin mặt trời và hệ phát điện sức gió sử c. Điên áp đặt lên nhánh van nghịch d. Điện áp trên tụ (C1&C2) và dòng dụng máy phát PMSG. lưu và điện áp sơ cấp điện iS (thời điểm quá độ) Để triển khai cấu trúc điều khiển NLNZ cho nguồn phát phân tán trên thiết bị kỹ thuật cụ thể, mà trong thực tế gặp nhiều khó khăn xây dựng mô hình thực nghiệm. Luận án đưa ra phương pháp mô phỏng thời gian thực trong đó thuật toán điều khiển được cài đặt trên DSP TSM320F2812, NLNZ và hệ phát điện phân tán được mô hình hóa bằng Card ds1103. Ngoài ra, mô hình thực nghiệm NLNZ trong phòng thí nghiệm được xây dựng, để đánh giá cụ thể khả năng làm trong trường hợp nối lưới (grid connected) và độc lập (stand alone). 2. GIẢI PHÁP ĐCVTKG VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN Z Phương pháp điều chế vector không gian (ĐCVTKG) là một giải e. Điện áp pha và dòng điện iS (thời f. Phân tích phổ sóng hài dòng điện pháp thực hiện trong nhóm phương pháp điều chế độ rộng xung điểm xác lập) iS Hình 5.9. Kết quả thực nghiệm NLNZ làm việc nối lưới (PWM), sẽ quyết định đến đặc điểm khác biệt trong quá trình hoạt
4 21 động nghịch lưu nguồn Z so với các thiết bị biến đổi điện tử công suất khác. Nội dung mục này sẽ đưa ra một giải pháp cụ thể về phương pháp ĐCVTKG cho nghịch lưu nguồn Z cài đặt trên vi điều khiển. Bên cạnh đó, mô hình toán học nghịch lưu nguồn Z xây dựng, tương ứng với đặc điểm nguồn sơ cấp khác nhau. Việc có được mô hình chính xác, đảm bảo cơ sở toán học chắc chắn khi xây dựng hệ thống điều khiển nghịch lưu nguồn Z. 2.1. Phương pháp điều chế vector không gian cho nghịch lưu nguồn Z Từ mẫu xung chuẩn Hình 2.3a chỉ ra giới hạn thời gian xuất hiện c. Điện áp trên tụ (C1&C2) và d. Điên áp đặt lên nhánh van nghịch 3 điện áp sơ cấp đặt vào NLNZ lưu và điện áp trạng thái ‘‘ngắn mạch’’ là T0 và từ mẫu xung chuẩn Hình 2.3b, 4 Hình 2.3c chỉ ra giới hạn thời gian xuất hiện trạng thái ‘‘ngắn mạch’’ là T0 , Hình 2.3d chỉ ra giới hạn thời gian xuất hiện trạng thái ‘‘ngắn 1 mạch’’ là T0 . 2 T0 T0 T2 T2 4 4 T1 2 T1 2 T0 2 T0 2 4 4 Tsh Tsh Tsh e. Điện áp dây sau lọc LfCf f. Điện áp dây ra mạch nghịch lưu và điện áp dây sau lọc LfCf 6 6 12 TS TS 2 2 a) b) T0 T0 T2 T2 4 4 T1 2 T1 2 T0 2 T0 2 4 4 Tsh Tsh 4 2 g. Dòng điện qua cuộn cảm (L1&L2) h. Dòng điện tải pha a Hình 5.8. Kết quả thực nghiệm NLNZ làm việc độc lập 5.6. Mô hình thực nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc nối lưới TS TS 2 2 5.5.1. Xây dựng mô hình c) d) 5.5.2. Kết quả thực nghiệm Hình 2.3 Mẫu xung xuất hiện trong điều chế vector không gian cho NLNZ
20 5 5.6.1. Xây dựng mô hình Từ (2.18) với mẫu xung MX2, MX3 xác định điện áp nhỏ nhất trên tụ 5.6.2. Kết quả thực nghiệm (C1&C2) mạch trở kháng nguồn Z cần thiết, để đảm bảo NLNZ có điện áp ra mong muốn: 3 3 min(U C ) = us (2.20) π Do đó, hệ thống điều khiển NLNZ nên sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung với mẫu MX2 hoặc MX3 và hệ số điều chế cho mỗi van bán dẫn mạch nghịch lưu được tổng hợp chi tiết theo Bảng 2.1, Bảng 2.2. 2.2. Mô hình toán học nghịch lưu nguồn Z 2.2.1. Mô hình nghịch lưu nguồn Z phía xoay chiều a. Tốc độ gió và tốc độ turbine e. Điện áp đầu và trên tụ (C1&C2) 2.2.2. Mô hình nghịch lưu nguồn Z phía một chiều với đầu vào nguồn dòng t idc idc _ s2 iCt i C _ S2 iC _ S1 iLt c. Dòng điện đầu ra NLNZ iS d. Dòng điện qua (L1&L2) Hình 5.6. Kết quả mô phỏng thời gian thực hệ sức gió sử dụng PMSG 5.5. Mô hình thực nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc độc lập Hình 2.6. a) Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ với đầu vào 5.5.1. Xây dựng mô hình nguồn dòng, b) trạng thái “ngắn mạch”, c) trạng thái” không ngắn mạch”, 5.5.2. Kết quả thực nghiệm d) dạng dòng điện tức thời chảy qua các phần tử. Hệ phương trình vi phân mô tả mạch điện Hình 2.6a  diL  L dt = ( 2d − 1) uC + (1 − d ) uin   duC C = (1 − 2d ) iL + ( d − 1) iinv (2.35)  dt  duin Cin dt = iin − iL  Mô hình được mô tả theo (2.35) là cơ sở để thiết kế bộ điều chỉnh a. Dạng hàm điều chế cho nhánh b. Xung mở một nhánh van NLNZ cho mạch vòng phía một chiều NLNZ. Theo [44], có thể sử dụng van pha a (thời điểm xác lập) phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc cân bằng như(2.37), để thu được mô hình tín hiệu nhỏ và từ đó áp dụng các
6 19 phương pháp điều khiển tuyến tính để thiết kế các bộ điều chỉnh làm Trong đó: việc trong chế độ điện áp (direct mode) hoặc chế độ dòng điện   LI dc _ max ( k1 + k2 )   dsp a41 (k ) = iLdsp (k ) (indirect mode) [22, 23, 24]. Tuy nhiên, mô hình (2.35) có tính phi   U c _ max tuyến, thể hiện phép nhân giữa hệ số điều chế “ngắn mạch” d và biến     LI dc _ max ( k1 + k2 ) trạng thái, nên một giải pháp điều khiển phi tuyến đưa ra là phù hợp    dsp a42 (k ) = dsp i pv (k ) hơn phương pháp điều khiển tuyến tính, với hy vọng nâng cao chất   U c _ max lượng điều khiển.  (5.6)   LC pv (k1 + k2 )U pv _ max  * dsp  * dsp 2.2.3. Mô hình nghịch lưu nguồn Z phía một chiều với đầu vào nguồn   dsp a43 (k ) = (u pv ) (k ) − (u pv ) (k −1)   Td U c _ max   áp   Với cách xây dựng tương tự như mục 2.2.2, thu được hệ phương   LC pv (k1 + k2 ) k1U pv _ max  dsp dsp   (k ) = u pv ( k ) − (u pv ) ( k ) dsp * trình vi phân mô tả mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ  a44   U c _ max   với đầu vào nguồn áp theo (2.40)  Được thực hiện hoàn toàn tương tự cho thuật ở cấu trúc điều khiển  diL  L dt = ( 2d − 1) uC + (1 − d ) udc NLNZ. Các thuật toán điều khiển NLNZ cho hệ phát điện phân tán  (2.40) được viết theo từng module (gồm file *.h – khai báo biến, *.c – thực C duC = (1 − 2d ) i + ( d − 1) uc hiện thuật toán) cho DSP TMS320F2812 .  dt L R 5.4. Kết quả mô phỏng thời gian thực NLNZ nối lưới cho pin mặt 2.2.4. Điểm cân bằng trong mô hình phía một chiều nghịch lưu trời nguồn Z Điểm cân bằng mô hình được xác định bằng cách cho thành phần đạo hàm trong (2.35), (2.40) bằng không. Đối với hệ (2.40), điểm cân bằng được chỉ ra theo (2.43).   U   I inv = C   R  (2.43)    1 − D  U C U C2 1  I L =   = b. Điện áp đầu ra PV   1− 2 D  R U in R a. Điện áp một trên tụ (C1&C2)  2.4. Đặc điểm động học không của mô hình nghịch lưu nguồn Z phía một chiều với đầu vào nguồn áp 2.4.1. Khảo sát với đầu ra dòng điện trung bình chảy qua cuộn cảm (L1&L2)   xɺ1 = x2     Lx2 − udc (1− d ) (2.50)    2 x dɺ   xɺ 2 = (d −1)  − (2d −1) 1 − (udc − 2 Lx2 )   RLC LC L (2d −1)  Các điểm cân bằng (2.53) trên Hình 2.11 cho thấy d2 là điểm cân c. Dòng điện đầu ra PV c. Dòng điện qua (L1&L2) Hình 5.2. Kết quả mô phỏng thời gian thực khi mật độ ánh sáng thay đổi bằng ổn định trong vùng làm việc NLNZ. Do đó, hệ (2.40) là hệ pha 5.6. Kết quả mô phỏng thời gian thực NLNZ nối lưới cho sức gió
18 7 nghiệm được xây dựng để kiểm chứng khả năng làm việc trong hai cực tiểu (minimum phase) đối với đầu ra là dòng điện trung bình qua trường hợp: độc lập (stand alone) và nối lưới (grid connected). cuộn cảm (L1&L2) - iL. 5.1. Cấu trúc hệ thống mô phỏng thời gian thực 2.4.2. Khảo sát với đầu ra điện áp trung bình trên tụ (C1&C2) Cấu hình mô phỏng thời gian thực dựa trên Card ds1103 mô hình  xɺ1 = x2    hóa nguồn phát phân tán, bộ biến đổi công suất, tải và thuật toán điều   2 x1 udc dɺ (2.57) khiển cài đặt trên DSP TMS320F2812 được chỉ ra trên Hình 5.1 [60].   xɺ 2 = ( 2 d − 1) + ( 2 d − 1)(1 − d ) + (2 RCx2 + x1 )    LC LC RC ( 2d −1) Các điểm cân bằng (2.60) trên Hình 2.12 cho thấy không tồn tại điểm cân bằng ổn định trong vùng làm việc NLNZ. Do đó, hệ (2.40) là hệ pha không cực tiểu (non - minimum phase) đối với đầu ra là điện áp trung bình trên tụ (C1&C2) - uC. Vì vậy, điện áp trên tụ (C1&C2) sẽ được điều khiển gián tiếp thông qua điều khiển dòng qua cuộn cảm (L1&L2). 2.5. Kết luận Nội dung mục này đã đưa ra một giải pháp điều chế vector không Hình 5.1. Cấu trúc hệ thống mô phỏng thời gian thực (nguồn: [60]) gian với các bước thực hiện thuật toán chi tiết, thuận lợi cài đặt vào Các thuật toán điều khiển được xây dựng trong (mục 3), (mục 4) sẽ vi điều khiển và đề nghị mẫu xung cụ thể cho ứng dụng NLNZ. Mô chưa thể cài đặt hay viết chương trình do biến còn chứa thứ nguyên hình hóa NLNZ tương ứng với hai dạng nguồn áp, nguồn dòng - đây vật lý. Để có thể cài đặt thuật toán vào DSP, cần thiết phải chuẩn hóa là các dạng nguồn sơ cấp phổ biến sử dụng trong các ứng dụng thuật toán. nhiệm vụ chuẩn hóa, chuyển các biến sang dạng không có NLNZ và phân tích đặc điểm động học không của mô hình NLNZ thứ nguyên mà không làm sai ý nghĩa vật lý ban đầu của chúng tạo với đầu vào sơ cấp dạng nguồn áp. Trên cơ sở đó cũng gợi ý một cấu điêu kiện cho công tác lập trình. Ngoài ra, DSP sử dụng là loại dấu trúc điều khiển NLNZ, gồm mạch vòng phía xoay chiều và mạch phẩy tĩnh, nên từ tham số thu được sau khi chuẩn hóa sẽ xác định vòng phía một chiều. Trong đó, mạch vòng phía một chiều của NLNZ được cần thiết phải trượt vị trí dấu phảy bao nhiêu để đảm bảo độ tương ứng nguồn sơ cấp dạng nguồn áp, điện áp trên tụ (C1&C2) sẽ chính xác thuật toán, với dòng TMS320F2812 việc trượt dấu phảy sẽ được gián tiếp điều khiển thông qua dòng điện qua cuộn cảm được thực hiện dựa trên thư viện toán học Iqmath() [42, 64]. (L1&L2). 5.2. Chuẩn hóa thuật toán điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối 3. THIẾT KẾ TỔ HỢP ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NGUỒN lưới cho pin mặt trời Z CHO PIN MẶT TRỜI a) Phương pháp backstepping Trên cơ sở mô hình toán học và điều chế vector không gian cho Hàm điều chế “ngắn mạch” d trong (3.28) cài đặt vào DSP viết lại nghịch lưu nguồn Z đã được xây dựng mục 2. Nội dung mục này như: thiết kế cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối lưới ứng dụng cho pin mặt trời, đảm bảo yêu cầu nối lưới, xác định được công suất  U pv max  dsp a1dsp ( k ) − a2dsp ( k ) + a3dsp ( k ) − a4dsp ( k ) + ucdsp ( k ) −   u pv ( k ) lớn nhất trao đổi giữa pin mặt trời và lưới, trong các điều kiện làm d dsp ( k ) =  U c max  việc khác nhau pin mặt trời. Trong đó, mạch vòng phía một chiều  U pv max  dsp được thiết kế theo phương pháp tuyến tính hóa chính xác và phương 2ucdsp −   u pv  U c max  pháp backstepping kể cả khi không biết chính xác tham số mạch điện (5.7) trở kháng nguồn Z.
8 17 3.1. Điện tử công suất ứng dụng cho hệ phát điện pin mặt trời 20 0.5 600 15 0.45 3.2. Mô hình toán học pin mặt trời 10 400 3.3. Thiết kế tổ hợp điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối lưới cho 5 200 0.4 U t (V ) 0 it (A ) pin mặt trời 0 0.35 d Cấu trúc điều khiển NLNZ nối lưới cho pin mặt trời chỉ ra trên Hình -5 -200 0.3 -10 3.6 . Trong đó, mạch vòng điều chỉnh phía xoay chiều với lượng đặt -400 0.25 -15 -600 là điện áp một chiều trên tụ (C1&C2) bằng hằng số, đảm bảo đủ điện -20 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 t(s) 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 t(s) 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 t(s) 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 áp một chiều cho khâu ĐCVTKG thỏa mãn các yêu cầu nối lưới và d. Dòng điện tải ba pha e. Điện áp tải ba pha f. hệ số điều chế “ngắn có khả năng điều chỉnh được cả HSCS thông qua điều chỉnh thành (sau lọc LC) mạch’’ phần dòng điện isq trên hệ tọa độ tựa điện áp lưới VOC (xem mục Hình 4.11 Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển NLNZ độc lập cho\ hệ phát điện sức gió sử dụng máy phát PMSG 3.3.2). Mạch vòng điều chỉnh phía một chiều, với lượng đặt là điện 4.5. Kết luận áp tính từ khối MPPT, đầu ra bộ điều chỉnh là hệ số điều chế “ngắn Trong mục này đã thiết kế được tổ hợp điều khiển NLNZ cho hệ phát mạch’’ để đảm bảo xác định và duy trì công suất lớn nhất trên đường điện sức gió sử dụng máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Mạch đặc tính công suất - điện áp (đặc tính p-v) của hệ pin mặt trời (xem vòng phía xoay chiều với bộ điều chỉnh dòng điện kiểu Deadbeat kế mục 3.3.3) - thực chất điều khiển quá trình trao đổi công suất giữa thừa từ NLNA và thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn PV với lưới điện, thông qua điện áp đầu ra pin mặt trời upv. nhất để đảm bảo công suất đưa lên lưới là lớn nhất, tương ứng với i pv các tốc độ gió khác nhau hoặc điện áp đưa ra trên tải ổn định theo giá trị đặt. Mạch vòng phía một chiều được thiết kế theo phương pháp i pv u pv backstepping thích nghi, đảm bảo cho điện áp trên tụ (C1&C2) bám theo giá trị đặt ngay cả khi không xác định được chính xác tham số Cdc D iL tải trong mô hình mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ. C1 Nguồn Z 5. MÔ PHỎNG THỜI GIAN THỰC VÀ THÍ NGHIỆM CẤU L2 L1 TRÚC ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NGUỒN Z C2 uC u pv u *pv i pv Trong thực tế để xây dựng các hệ thống thí nghiệm hệ phát điện phân S1 S4 tán: sức gió, pin năng lượng ... gặp nhiều khó khăn về kỹ thuật, kinh uC* isd* phí thực hiện và thậm chí có xây dựng được cũng rất khó thu thập S3 u sd u sα S6 sin ϕ * isq* u sq dq αβ được đầy đủ các kết quả thí nghiệm trong các điều kiện làm việc u sβ khác nhau. Trong khi đó, đối với người thiết kế hệ thống điều khiển, S2 S5 cần thiết tạo ra các tình huống giả định khác nhau để kiểm chứng đáp sin ϕ isd dq ứng động học hệ thống, cũng như chứng minh khả năng cài đặt thuật abc isq toán vào thiết bị điều khiển. Để khắc phục vấn đề này, nội dung mục Lf θ Cf Rf này trình phương pháp mô phỏng thời gian thực (online) để giải LCL filter quyết mô hình hóa nguồn phát phân tán, thiết bị biến đổi công suất, Lt end tải trên Card ds1103 và cài đặt thuật toán điều khiển vào DSP enq TMS320F2812 của hãng Texas Instruments dưới dạng firmware. en Hình 3.6. Tổ hợp điều khiển NLNZ nối lưới cho hệ pin mặt trời Ngoài ra, mô hình thực nghiệm nghịch lưu nguồn Z trong phòng thí
16 9 4.4. Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển nghịch lưu nguồn Z 3.3.1. Xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất của pin mặt trời cho hệ phát điện sức gió 3.3.2. Mạch vòng dòng điện phía xoay chiều NLNZ 4.4.3. Kết quả mô phỏng trường hợp nối lưới (grid connected) Thuật điều chỉnh dòng điện được thực hiện với vector điện áp đầu ra mạch NLNZ us xác định như sau [42]: 14 800 60 700 12 wt(rad/s) 50   L f  Tc    10 600 40  usd ( k + 1) = y ( k ) + e ( k + 1) Tc   d Nvd  v (m /s ), wt (ra d / s ) U c (V ), U d c (V ) Uc(V)  Lf   iL (A ) 8 500 30  (3.10) 6 v(m/s) 400 20   Lf  T   usq ( k + 1) =  yq ( k ) + c eNvq (k + 1) 4 300 Udc(V)   Tc  Lf  10   Trong đó, đầu ra y được tính như dưới đây: 2 200 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 t(s) t(s) t(s) a.Tốc độ gió và tốc độ b. Điện áp trên tụ c. Dòng điện qua cuộn cảm   TR  turbine (C1&C2), điện áp sơ cấp (L1&L2)  yd ( k ) = igd * ( k ) - igd ( k ) - 1- c f  igd* ( k ) - igd ( k ) -ωsTc igq* ( k ) - igq ( k ) + yd ( k -2) 50 0.5   Lf   14000 40  Tc RT  * 0.45 30   yq ( k ) = igq ( k ) - igq ( k ) - 1- L  igq ( k ) - igq ( k )  + ωsTc igd ( k ) - igd ( k )  + yq ( k -2) 12000 * * 20 0.4    10000 10 T P *(W ), P (W) iS (A ) 0 d 0.35 8000 P*(W) P(W) -10 (3.11) 6000 -20 0.3 3.3.3. Mạch vòng phía một chiều nghịch lưu nguồn Z Do nhiệm vụ của mạch vòng phía một chiều là điều khiển điện áp sơ -30 4000 0.25 -40 2000 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 t(s) 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -50 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 t(s) 1 1.1 1.2 1.3 1.4 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 cấp đặt vào NLNZ bám theo điện áp u *pv - được tính từ thuật toán d. Công suất đặt (P*) và t(s) e. Dòng điện iS f. Hệ số điều chế ‘‘ngắn MPPT, nên ta sẽ sử dụng hai phương trình trong hệ phương trình công suất trao đổi với lưới mạch’’ d (3.12) để thiết kế bộ điều chỉnh cho mạch vòng phía một chiều Hình 4.10 Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển NLNZ nối lưới cho NLNZ như sau: hệ phát điện sức gió sử dụng máy phát PMSG   di   L L = ( 2d −1) uC + (1− d ) u pv   dt  (3.13) 4.4.4. Kết quả mô phỏng trường hợp nối lưới (grid connected)   du pv 700 1000 50  C pv = i pv − iL 600 900 45   dt 800 700 40 3.3.3.1. Thiết kế theo phương pháp Backstepping Đặt biến trạng thái xT = [ x1 x2 ] = iL u pv  cho hệ phương trình (3.13) 500 35 Uc(V) T T 600 U c & U d c (V ) 30 U in v (V ) iL (A ) 400 500  Lxɺ1 = ( 2d − 1) uC + (1 − d ) x2 25 400 300 20 300  (3.14) C pv xɺ2 = i pv − x1 Udc(V) 15 200 200 100 10 100 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 5 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Từ (3.23), (2.27) hệ số điều chế “ngắn mạch” d được xác định: t(s) t(s) t(s) a. Điện áp trên tụ b. Điện áp đặt vào nhánh c. Dòng điện qua cuộn cảm (C1&C2), điện áp sơ cấp van mạch nghịch lưu (L1&L2)
10 15   iɺpv   4.3.1. Tải mạch điện tương đương xác định  LC pv  − uɺɺ*pv  + LC pv (1 − k12 ) z1 − LC pv ( k1 + k2 ) z2 + uC − x2  Đạo hàm của hệ số điều chế ‘‘ngắn mạch’’ d được tính theo (4.21).   d=  C pv   (3.28)    Lx2 − udc (1− d )    3 x1   ( d −1)( 2d −1) ( 2uC − x2 ) c z L 2 2  ( 2 d − 1) + ( 2 d − 1) z1 − ( 2 d −1) + LC RLC        3.3.3.2. Thiết kế theo phương pháp Backstepping thích nghi   +c1 ( z 2 − c1 z1 )( 2 d −1) − ( 2 d − 1) ɺɺiL*    Do sai số trong quá trình chế tạo cuộn cảm (L1&L2), sai số của tụ dɺ = (udc − 2 Lx2 ) điện Cpv hoặc giá trị cuộn cảm và tụ điện bị thay đổi trong quá trình (4.21) hoạt động của bộ biến đổi. Khi đó, mô hình toán học được mô tả theo 4.3.2. Tải mạch điện tương đương bất định (3.14) được coi là hệ có tham số bất định (Uncertainty Trong trường hợp tải phía xoay chiều của NLNZ không biết trước, equivalence).Vì vậy, ta không có được thông tin chính xác về tham việc xác định tham số tải để đưa vào luật điều khiển (4.21) gặp nhiều số LCpv như thiết kế ban đầu để đưa vào luật điều khiển (3.28). khó khăn. Để giải quyết vấn đề này, khi thiết kế bộ điều chỉnh hàm V 1 1 sẽ được bổ sung thêm phần sai lệch ước lượng tham số tải và có trình Đặt θ L = và θC = hệ (3.14) được viết lại dưới dạng: L C pv tự thiết kế giống như trường hợp tải xác định.  xɺ1 = θ L ( 2d − 1) uC + (1 − d ) x2  Đặt θ R = 1 hệ phương trình (4.5) trở thành hệ có tham số bất định  (3.33)  xɺ2 = θC ( i pv − x1 ) R (Uncertainty equivalence). Luật thích nghi tham số được chỉ ra như sau:  xɺ1 = x2 θɺˆ = γ z ( i − x )   C   Lx2 − udc (1 − d )  2 x1 dɺ (4.26) ɺ C 1 pv 1 (3.47)  xɺ = ( d − 1) θ − ( 2d − 1) − ( udc − 2Lx2 ) LC L ( 2d −1) 2 R θˆL = γ L z2 ( 2d − 1) uC + (1 − d ) x2   LC  Hệ số điều chế “ngắn mạch” d được tính theo (3.49) Từ (4.5) giá trị dòng điện đặt ước lượng qua cuộn cảm iˆ = θɵ R * (u ) * 2 C , ( k1zɺ1 − uɺɺ*pv )θˆC − γ C z1 (ipv − x1 ) ( k1z1 − uɺ*pv ) + iɺ − k z +θˆ z −θˆ x − u L udc L( 2 C) θˆC2 với θɵ R giá trị ước lượng tham số tải. pv 2 2 C 1 d= (3.49) θˆL ( 2uC − x2 ) Luật thích nghi chỉ ra theo (4.42). 3.3.3.3. Thiết kế theo phương pháp tuyến tính hóa chính xác ɺ ( d − 1)  Lx2 − udc (1 − d ) θˆR = γ R z2 (4.42) Hệ số k1, k2 của luật điều khiển được xác định sao cho đầu ra y và LC lượng đặt y theo khâu dao động bậc hai. Và đạo hàm hệ số điều chế “ngắn mạch” dɺ được lựa chọn theo ω = −2ξωn yɺ − ωn2 ( y − y ) = −k2 z2 − k1 ( z1 − u *pv ) (3.61) (4.53). Từ (3.54), (3.58), (3.61) hệ số điều “ngắn mạch” d được xác định:  3 x Lx2 −udc (1−d)   c2z2 ( 2d −1) +( 2d −1) z1 −( 2d −1) 1 +θˆR ( d −1)( 2d −1) x2 − u C   i pv − x1   L LC LC   k1 ( x2 − u *pv ) + k2  L d= −     +c1 ( z2 −c1z1 )( 2d −1) −( 2d −1) iL ɺɺˆ* x2 − 2uC x2 − 2uC   C (3.62)   pv   dɺ = (4.53) 3.4. Kết quả mô phỏng tổ hợp điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối ( udc −2Lx2 ) lưới cho pin mặt trời
14 11 3.4.2.1. Kết quả mô phỏng theo phương pháp Backstepping 350 40 800 30 700 20 300 600 10 U c (V ) Upv (V ) iS (A) 500 0 udc 250 400 -10 -20 300 iL -30 200 200 -40 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 uC t(s) t(s) t(s) a. Điện áp ra PV b. Điện áp trên tụ C1&C2 e. Dòng điện is 60 80 400 Ua Ia (x3) 55 300 70 uC* 50 60 200 45 50 100 Ua (V ), Ia (A ) utd* isd* 40 uC Ipv (A) iL (A) 0 usd usα 35 40 dq αβ 30 -100 30 utq* u sq u sβ 25 20 -200 isq* 20 10 -300 15 0 -400 isd 10 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 dq t(s) t(s) t(s) isq ω θ abc c. Dòng điện ra PV c. Dòng điện (L1&L2) f. Điện áp và dòng điện ∫ * Hình 3.14. Kết quả mô phỏng khi mật độ ánh sáng thay đổi utd utq dq abc 3.4.2.2. Kết quả mô phỏng theo phương pháp TTHCX 350 800 40 30 700 Hình 4.6. Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z hệ phát điện sức gió 20 làm việc độc lập 300 600 10 Hệ phương trình (2.50) được viết lại theo dạng tổng quát dưới đây: U p v (V ) U c (V ) iS (A ) 500 0  xɺ1 = f1 ( x1 , x2 ) -10 250 400  (4.4) -20 (  xɺ2 = f 2 x1 , x2 , d , d ɺ ) 200 300 -30 -40 200 Trong đó x2 coi là “biến điều khiển ảo’’ của phương trình thứ nhất và 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 t(s) t(s) t(s) mô tả biến trạng thái trong phương trình thứ hai của hệ phương trình a. Điện áp ra PV b. Điện áp trên tụ C1&C2 e. Dòng điện is 50 60 1 (4.4). Do đó, tác giả sẽ vận dụng phương pháp backstepping thiết kế 45 55 0.9 bộ điều chỉnh cho mạch vòng phía một chiều NLNZ với luật điều 50 0.8 40 45 0.7 khiển được xác định là đạo hàm dɺ . Điện áp trung bình trên tụ 35 40 0.6 Ip v (A ) iL (A ) 30 35 0.5 (C1&C2) sẽ được điều khiển gián tiếp bằng dòng điện trung bình 25 30 0.4 chảy qua cuộn cảm (L1&L2). 20 25 20 0.3 0.2 Mục tiêu điều khiển cho x1 bám theo dòng điện iL* . Trong đó, yêu cầu 15 15 0.1 10 10 0 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.202 0.204 0.206 0.208 0.21 0.212 0.214 0.216 0.218 0.22 lượng đặt dòng điện i có ràng buộc bị giới hạn, khả vi cấp 2 bằng 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 * t(s) t(s) t(s) L c. Dòng điện ra PV c. Dòng điện (L1&L2) h. Dạng sóng ĐCVTKG bậc của hệ (4.4) và phải là nghiệm của hệ (4.4). Hình 3.15. Kết quả mô phỏng khi nhiệt độ hay đổi
12 13 3.5. Kết luận Trong chế độ làm việc nối lưới, cấu trúc điều khiển phải đảm bảo Mục này đã thiết kế được cấu trúc điều khiển NLNZ nối lưới cho pin điện áp trên tụ (C1&C2) bằng hằng số, điều khiển dòng công suất mặt trời. Trong đó, mạch vòng phía một chiều được thiết kế theo hai trao đổi lên lưới với lượng đặt công suất được đưa đến từ bộ điều phương pháp backstepping và phương pháp tuyến tính hóa chính xác khiển cấp trên như: PLC, SCADA và có khả năng điều khiển HSCS kết hợp bộ điều khiển tuyến tính, đảm bảo điện áp sơ cấp đặt vào như trên Hình 4.5. NLNZ cũng chính là điện áp đầu ra pin mặt trời bám theo giá trị tính toán từ khối MPPT để công suất đưa ra là lớn nhất trong các điều kiện làm việc của pin mặt trời như: nhiệt độ làm việc và mật độ ánh sáng thay đổi. Mạch vòng phía xoay chiều với bộ điều chỉnh dòng điện kiểu deadbeat kế thừa từ NLNA và bộ điều chỉnh điện áp trên tụ u dc (C1&C2) nguồn Z bám theo giá trị đặt, đảm bảo điều kiện nối lưới của NLNZ. iL Về mặt lý thuyết và kết quả mô phỏng đều cho thấy chất lượng điều cosϕ uC khiển theo phương pháp tuyến tính hóa chính xác tốt hơn phương pháp backstepping, khi biết chính xác tham số LC để đưa vào luật uC* điều khiển. Tuy nhiên, phương pháp backstepping có ưu điểm khi áp P* isd* uC dụng cho bài toán thích nghi tham số (mục 3.3.3.2). u sd dq u sα αβ 4. THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU sin ϕ * u sq u sβ NGUỒN Z CHO HỆ PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ isq* Trên cơ sở mô hình toán học và điều chế vector không gian cho sin ϕ cosϕ isd dq abc nghịch lưu nguồn Z đã được xây dựng mục 2. Nội dung mục này isq thiết kế cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z ứng dụng cho hệ phát điện sức gió sử dụng máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu, đảm bảo end θ trao đổi được công suất khi kết nối với lưới hoặc điện áp trên tải ổn enq định khi làm việc độc lập, tương ứng với tốc độ gió khác nhau dưới định mức. Trong đó, mạch vòng phía một chiều được thiết kế theo Hình 4.5. Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z hệ phát điện sức gió phương pháp backstepping để giữ điện áp trên tụ (C1&C2) bằng hằng làm việc nối lưới số, kể cả trong trường hợp không biết chính xác tham số tải mạch Trong chế độ làm việc ở chế độ độc lập, mạch vòng điều khiển công điện tương đương phía một chiều nghịch lưu nguồn Z. suất và HCSC được thay thế bằng mạch vòng điều khiển ổn định điện 4.1. Điều khiển điện tử công suất cho hệ phát điện sức gió áp đầu ra cấp cho tải (sau mạch lọc LfCf). Để đảm bảo cân bằng năng 4.2. Công suất turbine gió lượng giữa nguồn và tải, cần thiết có hệ thống tải giả (Dump load) – Theo [56, 57,58, 59] công suất turbine xác định như sau: được điều khiển bằng khâu ĐK tải giả mang đặc điểm rơle hai vị trí, 1 sao cho giá trị lớn nhất điện áp đỉnh đặt vào nhánh van mạch nghịch Pw = ρπ Rt2 v 3C p (β , λ ) (4.1) lưu được phép dao động trong phạm vị 880V ÷ 900V như Hình 4.6. 2 Giá trị điện áp đỉnh đặt vào mạch nghịch lưu được đo gián tiếp thông 4.3. Thiết kế tổ hợp điều khiển nghịch lưu nguồn Z cho hệ phát qua điện áp sơ cấp đặt vào NLNZ udc và điện áp trên tụ (C1&C2) là điện sức gió uC theo(2.44).