Hcmute đồng bộ nghịch lưu nối lưới sử dụng giải thuật levenberg marquardt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG ĐỒNG BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT LEVENBERG-MARQUARDT MÃ SỐ: T2017-72TĐ SKC 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 03/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH & CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ĐỒNG BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT LEVENBERG-MARQUARDT Mã số: T2017-72TĐ Chủ nghiệm đề tài: ThS Trần Quang Thọ Tp Hồ Chí Minh, 3/2018 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH & CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ĐỒNG BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT LEVENBERG-MARQUARDT Mã số: T2017-72TĐ Chủ nghiệm đề tài: ThS Trần Quang Thọ Tp Hồ Chí Minh, 3/2018 Luan van MỤC LỤC Trang tựa TRANG MỤC LỤC i LIỆT KÊ HÌNH iii LIỆT KÊ BẢNG iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT v CÁC KÝ HIỆU vi THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU vii INFORMATION ON RESEARCH RESULTS ix MỞ ĐẦU xi Chương TỔNG QUAN 1.1 Sự phát triển nguồn điện phân tán sử dụng lượng tái tạo 1.2 Các tiêu chuẩn nối lưới .3 1.3 Cách tiếp cận 1.4 Các nghiên cứu liên quan 1.4.1 Phương pháp PLL thông thường 1.4.2 Vịng khóa pha sử dụng tích phân tổng quát bậc hai .9 1.4.3 Các phương pháp khác 11 1.5 Nhận xét đề xuất phương pháp nâng cao chất lượng PLL .12 i Luan van Chương PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG NHANH VÀ CHÍNH XÁC THAM SỐ ĐIỆN ÁP LƯỚI 2.1 Tham số hòa đồng .16 2.2 Kỹ thuật ước lượng tham số đề xuất 17 Chương KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 3.1 Cài đặt tham số 22 3.2 Nhận xét kết 23 3.2.1 Trường hợp thứ 23 3.2.2 Trường hợp thứ hai 31 3.3 Tóm tắt 37 Chương KẾT LUẬN 4.1 Kết đạt .38 4.2 Hướng phát triển .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 BÀI BÁO CÔNG BỐ LIÊN QUAN PHỤ LỤC ii Luan van LIỆT KÊ HÌNH TRANG Hình 1.1: Mức đầu tư điện gió mặt trời giới .1 Hình 1.2: Hệ thống điện gió dùng máy phát khơng đồng [1] .2 Hình 1.3: Cấu trúc hệ thống điện mặt trời nối lưới [4] Hình 1.4: PLL sử dụng phương pháp thông thường .6 Hình 1.5: Khi điện áp ba pha cân Hình 1.6: Điện áp ba pha khơng cân Hình 1.7: Vector điện áp Hình 1.8: Kỹ thuật DSOGI dùng để dò thứ tự thuận Hình 1.9: Đáp ứng DSOGI 10 Hình 1.10: Kỹ thuật khóa tần số FLL 10 Hình 1.11: Các điểm đo đại lượng ước lượng 13 Hình 2.1: PLL đề nghị sử dụng giải thuật Levenberg-Marquardt 17 Hình 2.2: Lưu đồ giải thuật đề xuất 21 Hình 3.1: Điện áp ngõ vào ba pha; (a)-(b): Mô phỏng; (c)-(f): Thí nghiệm .23 Hình 3.2: Điện áp V 24 Hình 3.3: Biên độ điện áp ước lượng 25 Hình 3.4: Điện áp mơ phóng to 0,6 s (a) Điện áp ngõ vào; (b) Điện áp ước lượng phương pháp thông thường 25 iii Luan van Hình 3.5: Đáp ứng điện áp ước lượng (a) Phương pháp DSOGI; (b) Phương pháp đề xuất 26 Hình 3.6: Tần số mô ước lượng 26 Hình 3.7: Tần số phóng to khoảng 0-0,4 s 26 Hình 3.8: Tần số phóng to khoảng 0,4-0,6 s 27 Hình 3.9: Góc pha phương pháp thơng thường 27 Hình 3.10: Góc pha phương pháp DSOGI (a) (b) Mơ phỏng; (c) Thí nghiệm 28 Hình 3.11: Góc pha DSOGI-FLL (a) (b) Mơ phỏng; (c) Thí nghiệm 29 Hình 3.12: Góc pha phương pháp đề xuất (a) (b) Mơ phỏng; (c) Thí nghiệm 29 Hình 3.13: Điện áp ngõ vào mô 31 Hình 3.14: Điện áp thí nghiệm ngõ vào ba pha 33 Hình 3.15: Tần số mơ 34 Hình 3.16: Góc pha mơ phương pháp thơng thường DSOGI 35 Hình 3.17: Góc pha mơ DSOGI-FLL phương pháp đề xuất .35 Hình 3.18: Góc pha thí nghiệm 36 LIỆT KÊ BẢNG Bảng 1.1: Các tượng nhiễu điện áp lưới thông thường Bảng 3.1: So sánh kết trường hợp kể từ 0,6 s 32 iv Luan van DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Con (conventional) DG (distributed generation) DSOGI (dual second-order general integrator) DSP (digital signal processor) D-STATCOM (distributed static compensator) DVR (dynamic voltage restorer) f-est FLL (frequency-locked loop) f-ref FRT (fault-ride through) L-M (Levenberg-Marquardt) MP MSHDC (multi-sequence harmonic decoupling cell) NTA (Newton-Type Algorithm) PCC (point of common coupling) PLL (phase-locked loop) QSG (quadrature signal generator) SOGI (second-order general integrator) TN THD (total harmonic distortion) theta-est theta-ref UPS (uninterruptible power supply) Phương pháp thông thường Nguồn điện phân tán Bộ tích phân tổng quát bậc hai kép Bộ xử lý tín hiệu số Thiết bị bù phân tán Bộ phục hồi điện áp động Tần số ước lượng Vịng khóa tần số Tần số đặt Trải qua cố Giải thuật Levenberg-Marquardt Mô Bộ tách nhiều thành phần hài Giải thuật Newton Điểm nối chung Vịng khóa pha Bộ phát tín hiệu trực giao Bộ tích phân tổng quát bậc hai Thí nghiệm Độ méo hài tồn phần Góc pha ước lượng Góc pha đặt Bộ nguồn dự phòng v Luan van CÁC KÝ HIỆU    DC  HGD HGN HLM J  Lf Lg  V V Vdc Vg Vi  W wi θ Độ dài bước lặp Tổng bình phương sai số có trọng số Một chiều Góc pha ban đầu Độ nhiễu theo phương pháp suy giảm độ dốc Độ nhiễu theo phương pháp Gauss-Newton Độ nhiễu theo Levenberg-Marquardt Ma trận Jacobi Độ lớn điều chỉnh bước lặp Điện cảm lọc Điện cảm phía lưới Tham số ngõ Điện áp trục thực Điện áp trục ảo Điện áp nguồn chiều Điện áp phía lưới Điện áp nghịch lưu Tần số góc Ma trận trọng số Giá trị trọng số sai số phép đo Góc pha Giá trị ước lượng vi Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ngày 10 tháng năm 2018 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Đồng nghịch lưu nối lưới sử dụng giải thuật Levenberg-Marquardt - Mã số: T2017-72TĐ - Chủ nhiệm: ThS Trần Quang Thọ - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM - Thời gian thực hiện: tháng đến 12 năm 2017 Mục tiêu: Đề xuất kỹ thuật xác định nhanh xác thơng số điện áp lưới tần số để hòa đồng nhằm nâng cao chất lượng điện hệ thống nghịch lưu nối lưới mạng điện phân phối Tính sáng tạo: Phương pháp đề xuất cho cách nhìn vịng khóa pha xem xét quan điểm giải toán nhận dạng Phương pháp giải dựa vào tốn học để giải phương trình vi phân có hồi tiếp thích nghi Chính điều làm giảm số lần lặp số phép tính giúp hội tụ nhanh đến cực trị Phương pháp đề xuất khơng cần dị pha, khơng có lọc vịng dao động điều khiển điện áp, khác biệt hồn tồn phương pháp vịng khóa pha phổ biến vii Luan van Trần Quang Thọ nghị sử dụng điện áp V với độ méo hài cao để đưa vào giải thuật L-M cho kết tốt Nhận xét trường hợp thứ 2: Kết mơ thí nghiệm cho trường hợp thứ hai thể hình từ 3.14 đến 3.18 bảng 3.1 + Điện áp ngõ vào pha mơ thí nghiệm thể hình 3.13(a) 3.14 tương ứng + Điện áp V phương pháp thơng thường thể hình 3.13(b) cho thấy đáp ứng biên độ nhanh cho trường hợp + Đáp ứng tần số hình 3.15(a) cho thấy phương pháp đề xuất có thời gian xác lập nhỏ 10ms, phương pháp khác phải đến 100 ms phóng to hình 3.15(b) + Sai số xác lập hình 3.15(b)- (c) cho thấy phương pháp khác > 0,1 Hz lớn tiêu chuẩn [7] Trong đó, sai số xác lập phương pháp đề xuất