Nghiên cứu trong đề xuất này xoay quanh việc thiết kế hệ thống sạc động hiệu suất cao cho ô tô điện. Đề tài nghiên cứu cấu trúc 3 cuộn truyền 1 cuộn nhận với mạch bù LCC hai phía để nâng cao hiệu suất truyền và đề xuất cấu trúc điều khiển bám trở kháng tối ưu phía nhận.
CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE SESSION Phòng: Orchid | Chủ tọa: Đinh Thành Việt, Hồng Đức Chính HỆ THỐNG SẠC ĐỘNG HIỆU SUẤT CAO CHO Ô TÔ ĐIỆN *Nguyễn Xuân Khải, Nguyễn Tuấn An, Lê Văn Hiếu, TS Nguyễn Kiên Trung Nhóm sinh viên ngành Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội *Tác giả liên hệ chính: khai.nx173970@sis.hust.edu.vn TĨM TẮT Ơ tơ điện khuyến cáo sử dụng với cuộn nhận với mạch bù LCC hai phía nhiều ưu điểm Tuy nhiên, số nhược để nâng cao hiệu suất truyền đề xuất điểm mà xe điện gặp phải như: sạc pin cấu trúc điều khiển bám trở kháng tối lâu, quãng đường ngắn, giá thành pin ưu phía nhận Hệ thống thiết kế có cao hạn chế phổ biến ô công suất định mức 1.5 kW, hoạt động tô điện Nghiên cứu đề xuất tần số 85 kHz Tính khả thi đề xuất xoay quanh việc thiết kế hệ thống sạc kiểm chứng phần mềm mô động hiệu suất cao cho ô tô điện Đề PSIM, với hiệu suất hệ thống tài nghiên cứu cấu trúc cuộn truyền thu đạt 95.3% Từ khóa: sạc khơng dây động, nâng cao hiệu suất, mạch bù LCC hai phía, điều khiển trở kháng, bám tải tối ưu ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, vấn đề cấp thiết quan tâm nhiên, ô tô điện phải đối mặt với tồn cầu nhiễm mơi trường nhiều thách thức lớn, thời gian sạc ngày nghiêm trọng nguồn lâu, giá thành pin cao quãng đường di nhiên liệu hóa thạch dần cạn kiệt chuyển lần sạc ngắn Để khắc khai thác sử dụng mức phục nhược điểm này, đề xuất đưa người Một giải pháp cho vấn sử dụng hệ thống sạc không dây đề sử dụng nguồn lượng tái tạo để thay cho lượng hóa thạch chuyển sang sử dụng thiết bị tương thích, tơ điện số Ơ tơ điện có ưu điểm như: thân thiện với môi trường, sử dụng nguồn lượng sạch, tiếng ồn nhỏ di chuyển,… Tuy H Cấu trúc chung hệ thống sạc không dây cho xe điện DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 169 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE Hệ thống sạc điện có dây có ưu điểm hiệu cần phải có dung lượng ác quy suất sạc cao, sạc nhanh, nhiên cịn tồn lớn, giá thành xe tăng theo Hệ số hạn chế không thuận tiện thống sạc động hệ thống mà sạc cho người dùng, độ an toàn chưa cao Ở bố trí đường, qng đường nơi cơng cộng, sạc có dây thường di chuyển xa hơn, xe cần hay bị hỏng hóc đầu sạc cáp sạc gây dung lượng pin nhỏ, nhờ tiết kiệm rò rỉ điện, dẫn tới nguy hiểm cho người sử chi phí, giảm giá thành dụng đặc biệt trường hợp môi trường ẩm ướt Hệ thống sạc không dây khắc phục nhược điểm sạc có dây, ứng dụng nguyên lí cảm ứng điện từ gồm cuộn truyền cuộn nhận nên an toàn thuận tiện Hệ thống sạc không dây chia làm hai loại: Sạc khơng dây tĩnh Sạc khơng dây Mục đích nghiên cứu đề tài nhằm khắc phục nhược điểm hệ thống sạc động hiệu suất chưa cao Nhằm nâng cao hiệu suất hệ thống, nghiên cứu đề xuất sử dụng cấu trúc mạng bù LCC hai phía kết hợp với cấu trúc cuộn truyền cuộn nhận phương pháp điều khiển bám tải Hệ thống sạc khơng dây tĩnh có ưu điểm tối ưu thông qua phương pháp ước lượng thuận tiện, hiệu suất truyền cao, nhiên hệ số kết nối hai cuộn dây Kết mô tồn nhược điểm: Quãng đường di chuyển cho thấy hệ thống đạt lần sạc khơng cao Muốn thời hiệu suất cao 95.3% nhiều điều gian di chuyển lần sạc cao kiện khác tải KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Để tăng hiệu suất truyền 2.1 Thiết kế cuộn dây mạch bù lượng điều kiện cần phải sử dụng nguồn Trong nghiên cứu này, hệ thống sử dụng cấu xoay chiều có tần số lớn khoảng 100 kHz Có trúc cuộn dây theo phương pháp chia đoạn, hai vấn đề làm hạn chế hiệu suất truyền module gồm có cuộn truyền (H2.) hệ thống đặt sát sử dụng chung biến đổi Ưu điểm truyền kiểu đoạn chúng điều khiển linh hoạt bật/tắt ứng với vị trí mà cuộn nhận di chuyển qua, khiến từ trường rò rỉ thấp hơn, nâng cao hiệu suất; dễ dàng điều chỉnh tổng chiều dài truyền giảm điện áp đặt tụ bù 170 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO H2 Cấu trúc hệ thống ba cuộn truyền cuộn nhận CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE Thứ nhất, chuyển mạch cứng gây tổn thất van lớn Thứ hai, tần số lớn trở kháng giá trị điện cảm rị lớn làm cho khơng thể truyền công suất từ nguồn vào sang tải Với cấu trúc mạch bù LCC hai phía có ưu điểm tạo nguồn dòng bên Ta coi dòng điện trước chỉnh lưu Để giải vấn đề này, cấu trúc nguồn dòng, thay điều khiển trực tiếp trở kết hợp hai cấu trúc nối tiếp kháng ta điều khiển tỷ số bám với giá song song Mạch bù gồm hai tụ điện trị trở kháng tối ưu cuộn cảm LCC đề xuất sử dụng Mạch bù LCC nằm hai phía thực nguồn dòng đầu vào đầu Ngồi ra, qua phân tích, cơng thức ước lượng hệ số hỗ cảm: Bên phía sơ cấp, mạch bù LCC tạo điều kiện chuyển mạch mềm giúp giảm tổn hao lượng van Bên phía thứ cấp, cơng suất phản kháng bù để tạo Việc tính tốn hệ số hỗ cảm thơng qua việc cơng suất lớn, hiệu suất tăng đo dòng điện áp bên thứ cấp cao tải nhẹ tải nặng [1] 2.2 Điều khiển trở kháng bám tải tối ưu 2.2.1 Phân tích thiết kế cơng thức ước lượng Để hiệu suất lớn khi: 2.2.2 Thiết kế điều khiển bám trở kháng tối ưu Dòng điện, điện áp đầu chỉnh lưu đo về, từ ước lượng hệ số hỗ cảm ước lượng theo (3) Sau trở kháng tối ưu để đạt hiệu suất cao Trạng thái acquy thay đổi liên tục sạc, ta cần điều khiển bám giá trị trở kháng tối ưu để hiệu suất tối ưu Ở R0 trở kháng tải, để trì trở kháng tính theo (1) Giá trị trở kháng nhân với dòng điện đầu chỉnh lưu giá trị đặt điện áp cho mạch vòng điều khiển PID, điều khiển điện áp đầu chỉnh lưu bám với giá trị trở kháng tối ưu ta sử dụng biến đổi chỉnh lưu tích cực tồn cầu sử KẾT QUẢ MÔ PHỎNG dụng phương pháp dịch pha đối xứng kết Đồ thị H mô tả hiệu suất hệ thống hợp với đồng pha Vì mối quan hệ giá trị tải trở thay đổi Nếu có điều khiển chúng biểu thị phương bám trở kháng tối ưu hiệu suất hệ trình (2) đây: thống cao đạt trung bình 95% DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 171 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE Kết hiệu suất hệ thống tải trở 220 Ω, di chuyển đồng trục thể H Khi không sử dụng điều khiển bám trở kháng tối ưu hiệu suất trung bình hệ thống đạt 92,3% Khi có điều khiển bám trở kháng tối ưu hiệu suất trung bình hệ H4 Đồ thị hiệu suất hệ thống phụ thuộc vị trí thống đạt 95,3% Từ ta thấy rõ tác dụng điều khiển bám trở kháng tối ưu để nâng cao hiệu suất hệ thống TÁC GIẢ Ý TƯỞNG Nguyễn Tuấn An sinh viên năm cuối chuyên ngành Điều khiển Tự động hóa lớp TĐH 01 Khóa 61 KẾT LUẬN Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Lĩnh vực nghiên Đề xuất trình bày tiềm xe cứu chủ yếu bao gồm hệ thống sạc điện không dây điện lợi ích việc sử cho xe điện Email: nguyentuanan1998@gmail.com dụng phương tiện giao thông chạy điện Lê Văn Hiếu sinh viên năm cuối chuyên ngành Điều việc bảo vệ môi trường sống Đề khiển Tự động hóa lớp TĐH 03 Khóa 61 Trường xuất đưa thiết kế cụ thể hệ thống sạc động hiệu suất cao cho ô tô điện Mạch bù LCC hai phía cho hệ thống (3 cuộn truyền, cuộn nhận) giảm tổn thất Đại học Bách Khoa Hà Nội Lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu bao gồm hệ thống sạc điện không dây cho xe điện Email: lehieubk98@gmail.com Nguyễn Xuân Khải sinh viên năm cuối chuyên ngành Điều khiển Tự động hóa lớp Chương trình Tài chuyển mạch, cải thiện hiệu suất Phương – Điều khiển Tự động Khóa 62 Trường Đại học pháp điều khiển tải tối ưu phù hợp để Bách Khoa Hà Nội Lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu bao nâng cao chất lượng hệ thống gồm hệ điều khiển nâng cao, hệ thống sạc điện không TÀI LIỆU THAM KHẢO 1] S Li, W Li, J Deng, T D Nguyen, and C C Mi, “A dây cho xe điện Email: khai.nx173970@sis.hust.edu.vn GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Double-Sided LCC Compensation Network and Its TS Nguyễn Kiên Trung tốt nghiệp Đại học nhận Tuning Method for Wireless Power Transfer,” IEEE Thạc sĩ khoa học chuyên nghành Điều khiển Trans Veh Technol., vol 64, no 6, pp 2261–2273, Tự động hóa Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội vào 2015 năm 2008 2011 Năm 2016 nhận Tiến Sĩ viện công nghệ Shibaura Tokyo, Nhật Bản Sau thời gian làm nghiên cứu sau Tiến Sĩ, anh nước tiếp tục công việc giảng dạy Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội từ cuối năm 2017 Lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu bao gồm biến đổi tần số cao, hệ thống sạc quản lý lượng cho xe H3 Đồ thị hiệu suất hệ thống điện, hệ thống sạc điện không dây cho xe điện 172 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO ... tiện Hệ thống sạc không dây chia làm hai loại: Sạc không dây tĩnh Sạc khơng dây Mục đích nghiên cứu đề tài nhằm khắc phục nhược điểm hệ thống sạc động hiệu suất chưa cao Nhằm nâng cao hiệu suất hệ. .. nghiên cứu chủ yếu bao gồm biến đổi tần số cao, hệ thống sạc quản lý lượng cho xe H3 Đồ thị hiệu suất hệ thống điện, hệ thống sạc điện không dây cho xe điện 172 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG... mơi trường sống Đề khiển Tự động hóa lớp TĐH 03 Khóa 61 Trường xuất đưa thiết kế cụ thể hệ thống sạc động hiệu suất cao cho ô tô điện Mạch bù LCC hai phía cho hệ thống (3 cuộn truyền, cuộn nhận)