(Luận văn) nghiên cứu điều khiển công suất hệ thống điện mặt trời nối lưới 3 pha

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG PHẠM THỊ THOAN lu an NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT va n HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƢỚI PHA ie gh tn to p Ngành: kỹ thuật điều khiển tự động hóa d oa nl w Mã số: 8520216 lu an LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ll u nf va NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA oi m NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC z at nh z m co l gm @ PGS.TS LẠI KHẮC LÃI an Lu Thái Nguyên - 2020 n va ac th si ii MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI CAM ĐOAN v LỜI CẢM ƠN vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG .ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu lu Đối tƣợng nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Bố cục luận văn an n va gh tn to CHƢƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 1.1 Bộ biến đổi chiều- chiều(DC-DC) p ie 1.1.1 Chức biến đổi DC-DC oa nl w 1.1.2 Bộ biến đổi DC-DC không cách li 1.1.2.1 Mạch Buck 1.1.2.1 Mạch Boost d 1.1.2.3 Mạch Buck – Boost 1.1.2.4 Mạch Cuk 1.1.3 Bộ biến đổi DC- DC có cách ly u nf va an lu ll 1.1.4 Điều khiển biến đổi DC-DC 10 1.1.4.1 Mạch vòng điều khiển điện áp 10 m oi 1.1.4.2 Mạch vòng điều khiển dòng điện 11 1.2 BIẾN ĐỔI MỘT CHIỀU SANG XOAY CHIỀU DC-AC (Inverter) 11 1.2.1 Biến đổi chiều sang hệ thống xoay chiều pha 11 z at nh z 1.2.2 Biến đổi chiều sang hệ thống xoay chiều ba pha 12 1.3 Các phép chuyển đổi 14 1.3.1 Các hệ trục tọa độ 14 l gm @ m co 1.3.1.1 Hệ trục tọa độ tự nhiên 14 1.3.1.2 Hệ trục tọa độ cố định αβ 16 an Lu 1.3.1.3 Hệ trục tọa độ quay dq 17 n va 1.3.2 Các phép chuyển đổi 17 ac th si iii 1.3.2.1 Biến đổi hệ thống ba pha sang pha 17 1.3.2.2 Chuyển đổi hệ thống pha sang hai pha 19 1.4 Điều chế độ rộng xung (PWM - Pulse Width Modulation) 21 1.4.1 Điều chế độ rộng xung dựa sóng mang (CB-PWM) 21 1.4.2 Điều chế véc tơ không gian (SVM) 22 1.5 Điều khiển chuyển đổi DC-AC 23 1.5.1 Bộ điều khiển PI 24 1.5.2 Bộ điều khiển cộng hƣởng tỉ lệ (PR - Proportional Resonant) 24 1.5.3 Bộ điều khiển phản hồi trạng thái 25 1.6 Vấn đề hòa nguồn điện với lƣới 26 1.6.1 Các điều kiện hòa đồng 26 lu 1.6.1.1 Điều kiện tần số 26 1.6.1.2 Điều kiện điện áp 26 1.6.1.3 Điều kiện pha 27 an n va gh tn to 1.6.2 Đồng vị pha hai hệ thống lƣới 27 1.7 Kết luận chƣơng 28 p ie CHƢƠNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 29 oa nl w 2.1 Năng lƣợng mặt trời 29 2.1.1 Cấu trúc mặt trời 29 2.1.2 Năng lƣợng mặt trời 30 d 2.1.3 Phổ xạ mặt trời 31 2.1.4 Đặc điểm xạ mặt trời bề mặt trái đất 33 2.1.4.1 Phổ xạ mặt trời 33 u nf va an lu ll 2.1.4.2 Sự giảm lƣợng mặt trời phụ thuộc vào độ dài đƣờng tia sáng qua lớp khí (air mass) 36 m oi 2.1.4.3 Cƣờng độ xạ mặt trời biến đổi theo thời gian 37 2.1.4.4 Cƣờng độ xạ mặt trời biến đổi theo không gian 37 2.2 Khai thác, sử dụng trực tiếp lƣợng mặt trời 38 z at nh z 2.2.1 Thiết bị sấy khô dùng NLMT 39 2.2.2 Thiết bị chƣng cất nƣớc sử dụng NLMT 39 2.2.3 Động stirling chạy NLMT 40 l gm @ m co 2.2.4 Bếp nấu dùng NLMT 40 2.2.5 Thiết bị đun nƣớc nóng lƣợng mặt trời 41 an Lu 2.2.6 Thiết bị làm lạnh điều hịa khơng khí dùng NLMT 42 2.2.7 Nhà máy nhiệt điện sử dụng lƣợng mặt trời 43 n va ac th si iv 2.3 PIN mặt trời 43 2.3.1 Khái niệm 43 2.3.2 Mơ hình tốn đặc tính làm việc pin mặt trời 44 2.4 Hệ thống điện mặt trời 46 2.4.1 Ý nghĩa hệ thống điện mặt trời 46 2.4.2 Hệ thống điện mặt trời làm việc độc lập 48 2.4.3 Hệ thống điện mặt trời nối lƣới 49 2.4.3.1 Sơ đồ khối hệ thống 49 2.4.3.2 Điều khiển hệ thống điện mặt trời nối lƣới 49 lu 2.5 Kết luận chƣơng 50 CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƢỚI PHA 51 an n va 3.1 Giới thiệu 51 3.2 Cấu trúc hệ thống điện mặt trời pha nối lƣới 51 gh tn to 3.2.1 Sơ đồ khối 51 3.2.2 Xây dựng mơ hình tốn học khối chức 52 ie 3.2.2.1 Mơ hình toán máy phát quang điện (Photovoltaic Generator - PVG) 52 p 3.2.2.2 Mơ hình tốn học chuyển đổi DC/DC 53 3.2.2.3 Mơ hình tốn Bus chiều (DC Bus) 54 nl w d oa 3.2.2.4 Mơ hình nghịch lƣu nối lƣới pha (Inverter) 54 3.2.2.5 Mơ hình lƣới (Grid) 55 lu an 3.3 Điều khiển theo dõi điểm làm việc có công suất cực đại 55 ll u nf va 3.4 Điều khiển công suất tác dụng công suất phản kháng cho biến tần pha nối lƣới57 3.4.1 Nguyên tắc điều khiển công suất 57 3.4.2 Công suất pha hệ qui chiếu khác 58 m oi 3.4.3 Sơ đồ điều khiển công suất tác dụng công suất phản kháng 59 3.5 Mô hệ thống điện mặt trời nối lƣới pha 61 3.5.1 Sơ đồ số liệu kịch mô 61 z at nh z 3.5.2 Kết mô 62 3.5.3 Nhận xét 66 3.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG 67 l gm @ m co KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 Kết luận: 68 an Lu Kiến nghị: 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 n va ac th si v LỜI CAM ĐOAN Tên là: Phạm Thị Thoan Sinh ngày 01 tháng 09 năm 1984 Học viên lớp cao học CĐK17A - Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên Hiện công tác Khoa Điện tử, Tin học- Trƣờng Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Bắc Ninh Tôi xin cam đoan: Bản luận văn: “Nghiên cứu điều khiển công suất hệ thống điện mặt trời nối lƣới pha” PGS.TS Lại Khắc Lãi hƣớng dẫn cơng trình nghiên cứu lu an riêng Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Các số liệu, kết n va luận văn hoàn toàn trung thực chƣa công bố cơng trình ie gh tn to khác Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm p Bắc Ninh, Ngày tháng năm 2020 d oa nl w Tác giả luận văn lu ll u nf va an Phạm Thị Thoan oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vi LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, đƣợc động viên, giúp đỡ hƣớng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Lại Khắc Lãi, luận văn với đề tài “Nghiên cứu điều khiển công suất hệ thống điện mặt trời nối lƣới pha” hồn thành Tác giả xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến: Thầy giáo hƣớng dẫn PGS TS Lại Khắc Lãi tận tình dẫn, giúp đỡ tác giả hồn thành luận văn Phịng quản lý đào tạo sau đại học, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật điều khiển tự động hóa- Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên lu giúp đỡ tác giả suốt trình học tập nhƣ trình nghiên cứu đề tài an Tồn thể đồng nghiệp, bạn bè, gia đình ngƣời thân quan tâm, động viên, giúp va n đỡ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn tn to ie gh Bắc Ninh, Ngày tháng năm 2020 p Tác giả luận văn d oa nl w ll u nf va an lu Phạm Thị Thoan oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu NLMT PMT Pin mặt trời BĐK Bộ điều khiển BBĐ Bộ biến đổi DC-DC Bộ biến đổi chiều- chiểu DC-AC Bộ biến đổi chiều- xoay chiều PV MPPT Maximum Power Point Tracking PWM Pules- With- Modulation 10 CB- PWM Carrier Based Pulse With 11 ZSS Zero sequence signal 12 SVM Space vector Modulation lu STT an n va p ie gh tn to Năng lƣợng mặt trời Tế bào quang điện CC Current Control VC Voltage Control oa 15 nl 14 w 13 Chú thích VSI Voltage Source Inverter d Cƣờng độ xạ mặt trời (w/m2) IN 17 UPV, IPV 18 Igc 19 I0 Dòng bão hịa (A) 20 q Điện tích điện tử; q= 1,6.10-19 (C) 21 K Hằng số Boltzman (J/K) 22 TC Nhiệt độ làm việc tế bào quang điện (0K) 23 ID, UD 24 ISC 25 UOC 26 G Điện áp dòng điện dàn pin mặt trời va an lu 16 ll u nf Dòng quang điện (A) oi m z at nh z @ gm Dòng điện (A), điện áp diode (V) m co l (Short circuit current): Dòng điện ngắn mạch PV Điện áp hở mạch Pin mặt trời an Lu Bức xạ mặt trời (Kw/m2) n va ac th si viii Hệ số làm việc 27 D 28 Ton 29 T 30 fDC 31 IL1, IL2 32 UC1, UC2 33 tK 34 PLL Thời gian khóa K mở Chu kỳ làm việc khóa Tần số đóng cắt Dịng điện cuộn cảm L1, L2 Điện áp tụ C1, C2 Thời điểm lấy mẫu Vịng khóa pha lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Bảng 2.1 Phân bố phổ xạ mặt trời theo bƣớc sóng Bảng 2.2 Màu sắc bƣớc sóng ánh sáng mặt trời Trang lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck Hình 2: Sơ đồ nguyên lý mạch Boost Hình 3: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost Hình 4: Sơ đồ biến đổi Cuk Hình 5: Sơ đồ mạch Cuk khóa SW mở thơng dịng Hình 6: Sơ đồ mạch Cuk khóa SW đóng Hình 7: Bộ chuyển đổi DC- DC có cách ly 10 Hình 8: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều khiển điện áp 11 Hình 9: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng điện 11 lu an Hình 10: Sơ đồ mạch nghịch lƣu áp cầu pha đồ thị 12 n va Hình 11: Sơ đồ mạch nghịch lƣu pha 13 tn to Hình 12: Sơ đồ dẫn transistor điện áp pha 14 gh Hình 13: Chuyển đổi từ hệ tọa độ abc sang hệ tọa độ αβ 18 p ie Hình 14: Chuyển đổi từ hệ qui chiếu αβ sang hệ qui chiếu dq 19 Hình 15: Cấu trúc SOGI 20 nl w Hình 16: Điều chế độ rộng xung dựa sóng mang hình sin 22 d oa Hình 17: Biểu diễn véc tơ không gian điện áp 22 an lu Hình 1: Cấu trúc mặt trời 30 va Hình 2: Thang sóng điện từ xạ mặt trời 31 u nf Hình 3: Định nghĩa vĩ tuyến (a) kinh tuyến (b) 33 ll Hình 4: Phổ xạ mặt trời bên ngồi bầu khí 34 m oi Hình 5: Định nghĩa cách xác định air mass 37 z at nh Hình 6: Thiết bị sấy thực phẩm dùng NLMT 39 z Hình 7: Thiết bị chƣng cất nƣớc dùng NLMT 39 gm @ Hình 8: Động stirling chạy NLMT 40 l Hình 9: Bếp nấu dùng NLMT 41 m co Hình 10: Bình nƣớc nóng Thái Dƣơng Năng 41 Hình 11: Thiết bị làm lạnh điều hịa khơng khí dùng NLMT 42 an Lu Hình 12: Nhà máy sử dụng Năng lƣợng mặt trời 43 n va ac th si 56 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 7: Lưu đồ thuật tốn nhiễu loạn quan sát (P&O) z gm @ Trong luận văn tơi sử dụng thuật tốn nhiễu loạn quan sát để phát trì l điểm làm việc có cơng suất lớn pin quang điện Lƣu đồ thuật toán P&O đƣợc m co Hình 3.7 Đây thuật tốn thƣờng đƣợc sử dụng để dị điểm MPP dựa sở gây nhiễu loạn điện áp quan sát dP/dt, đạo hàm cho thấy điện áp an Lu cao hay thấp cần giảm hay tăng điện áp đạo hàm n va ac th si 57 3.4 Điều khiển công suất tác dụng công suất phản kháng cho biến tần pha nối lƣới 3.4.1 Nguyên tắc điều khiển công suất Sơ đồ khối biến tần nối lƣới đƣợc hình 3.6, L điện cảm cuộn kháng lọc R điện trở chúng, E trị hiệu dụng điện áp đầu nghịch lƣu, U trị hiệu dụng điện áp lƣới điện i dòng điện chạy mạch Quan hệ điện áp biến tần điện áp lƣới đƣợc biểu diễn qua phƣơng trình Kirhop dƣới dạng số phức: (3.4) lu an va n Hình 3.8: Sơ đồ khối nghịch lưu nối lưới chúng, phƣơng trình (3.4) trở thành: ie gh tn to Giá trị điện trở cuộn kháng thƣờng nhỏ, nên để đơn giản ta bỏ qua p (3.5) nl w Đồ thị véc tơ biểu diễn quan hệ nhƣ hình 3.9 Trong  góc lệch pha điện oa áp dòng điện biến tần bơm vào lƣới,  góc lệc pha điện áp đầu biến tần d điện áp lƣới Từ đồ thị véc tơ ta có quan hệ: an lu va (3.6) ll u nf Công suất tác dụng công suất phản kháng từ biến tần vào lƣới đƣợc xác định: oi m (3.7) z at nh z (3.8) m co l gm @ an Lu Hình 3.9: Đồ thị véc tơ điện áp dòng điện biến tần n va ac th si 58 Biểu thức (3.7) (3.8) cho thấy điều khiển cơng suất tác dụng công suất phản kháng đƣa vào lƣới điện cách điều chỉnh góc lệch pha điện áp () điều chỉnh điện áp đầu biến tần (E) Phƣơng pháp điều khiển góc điện áp phƣơng pháp đơn giản đƣợc đề cập tài liệu [3,6] Trong luận văn này, đề xuất phƣơng pháp điều chỉnh công suất tác dụng công suất phản kháng bơm vào lƣới điện thông qua việc điều chỉnh điện áp đầu biến tần, gọi điều khiển theo hƣớng điện áp 3.4.2 Công suất pha hệ qui chiếu khác Công suất tác dụng công suất phản kháng hệ thống pha đƣợc tính theo biểu thức: lu (3.9) an n va gh tn to Trong đó: p ie - U trị hiệu dụng điện áp pha w - Um Biên độ điện áp pha oa nl - I trị hiệu dụng thành phần dòng điện d - Im biên độ thành phần dòng điện an lu - φ góc lệch pha điện áp pha dịng điện pha va u nf Áp dụng cơng thức biến đổi Park ta thu đƣợc biểu thức công công suất tác dụng, ll công suất phản kháng hệ tọa độ quay (dq) hệ tọa độ tĩnh (α,β) nhƣ sau: oi m  vdid  vqiq  Q vqid  vdiq   P v  i   vi    z at nh P (3.10) z @ m co l gm (3.11) (3.12) an Lu n va ac th si 59 vi   v  i   Q (3.13) 3.4.3 Sơ đồ điều khiển công suất tác dụng công suất phản kháng Quan hệ thơng số trạng thái Hình 3.10 biểu diễn dƣới dạng phƣơng trình vi phân: e L di dt Ri u (3.14) Chuyển sang hệ qui chiếu d,q ta có: lu ed an L n va eq d id dt iq L id iq R id ud iq uq gh tn to Sau biến đổi ta đƣợc: d id dt d L iq dt L p ie ed Ri d ud Li d Ri q uq (3.15) d oa nl w eq Li q lu va an i θ a b i P e L c oi m - i L - z at nh i - i ll I I u nf I u - P - e z u gm @ m co l Hình 8: Vòng điều khiển dòng điện Từ (3.15) ta có cấu trúc mạch điều khiển dịng điện đƣợc Hình 3.10 an Lu Đầu vào dịng điện tham chiếu đƣợc so sánh với dòng điện đo lƣờng từ lƣới Sai số chúng đƣợc đƣa qua điều khiển PI đƣa đến tổng hợp Kết ta thu đƣợc n va ac th si 60 giá trị điện áp yêu cầu hệ qui chiếu d,q ed eq Các giá trị điện áp đƣợc chuyển đổi sang hệ qui chiếu α,β, thành phần eα đƣa vào điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM) để tạo xung điều khiển khóa chuyển mạch Các dịng điện tham chiếu id,ref, iq,ref đƣợc tổng hợp từ mạch vòng điều khiển i p i P - P - i Q i lu P an - Q va - n cơng suất có cấu trúc nhƣ hình 3.11 gh tn to Hình 9: Bộ điều khiển công suất p ie Công suất tác dụng công suất phản kháng chuyển từ biến tần vào lƣới đƣợc d oa nl w so sánh với công suất đặt tƣơng ứng Sai lệch chúng đƣợc đƣa qua PI, đầu ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 10: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển công suất biến tần pha nối lưới n va ac th si 61 PI dòng điện tham chiếu P Q đƣợc tính tốn ƣớc lƣợng theo biểu thức (3.12) (3.13) Sơ đồ khối hệ thống điều khiển biến tần pha nối lƣới đƣợc Hình 3.12 Trong điều khiển theo định hƣớng điện áp sai lệch thành phần tác dụng phản kháng dòng điện giá trị đặt chúng đƣợc đƣa vào điều khiển PI hệ qui chiếu đồng bộ, tạo điện áp tham chiếu cho chuyển đổi Điện áp sau đƣợc áp dụng cho điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM) Trong phƣơng pháp này, cần phải đo lƣờng điện áp dòng điện lƣới 3.5 Mô hệ thống điện mặt trời nối lƣới pha lu 3.5.1 Sơ đồ số liệu kịch mô an Sơ đồ mô hệ thống điện mặt trời nối lƣới phần mềm Matlab/Simulink - va Simscape đƣợc Hình 3.13 Các thơng số sử dụng mô nhƣ sau: n song song, chuỗi PV có 10 modulle mắc nối tiếp, cƣờng độ xạ mặt trời (G) thay đổi từ 600W/m2 đến 1000W/m2, nhiệt độ làm việc T0C PV giả thiết đƣợc p ie gh tn to  Pin lƣợng mặt trời mã hiệu Aavid Solar ASMS-220P, gồm 40 chuỗi PV mắc trì 250C suốt thời gian mô w oa nl  Lƣới điện pha có điện áp dây 380V, tần số 50Hz, trở kháng nguồn R0 d = 0,0015Ω, L0 = 0,015mH; lƣới vận hành với tải pha có cơng suất 2.103W lu an  Bộ tăng áp có thơng số: L1 = 0,4H, sử dụng van IGBT loại IRG4BC40FPbF, u nf va Diot có điện trở thuận mΩ, điện áp thuận 0,8V  Tuyến chiều có điện áp biến thiên khoảng 600 - 700V ll oi m  Inverter sử dụng chuyển mạch IGBT mã hiệu IRG4BC40FPbF, van có điện z at nh trở thuận 0,5Ω lọc đầu inverter cuộn kháng có điện cảm L = 4,6mH, R = 4,3mΩ Tải cục inverter 200W z  Thời gian mô 0,6s, ban đầu hệ thống điện mặt trời chạy không tải với G = m co l xạ mặt trời tăng lên 1000W/m2 gm @ 600W/m2 T0C = 250, sau thời gian 0,1s hệ thống đƣợc nối với lƣới, t = 0,35s an Lu n va ac th si 62 lu an n va p ie gh tn to w oa nl Hình 11: Sơ đồ mô điều khiển công suất hệ thống ĐMT nối lưới d 3.5.2 Kết mô lu va an Các kết mô đƣợc hình từ Hình 3.14 đến Hình 3.20, đó: u nf  Hình 3.14 đƣờng cong điện áp đƣờng cong dòng điện tâm pin PV ll cƣờng độ xạ mặt trời thay đổi từ (600 - 1000)W/m2 m oi  Hình 3.15 biểu diễn điện áp DC bus z at nh  Hình 3.16 biểu diễn thay đổi séc tơ theo góc pha phƣơng pháp điều chế véc tơ khơng gian z gm @  Hình 3.17 biểu diễn đƣờng cong điện áp dòng điện pha A đầu Inverter (chú ý dòng điện đƣợc tăng lên 10 lần để tiện biểu diễn) l  Hình 3.18 biểu diễn đƣờng cong điện áp dòng điện pha đầu Inverter m co (chú ý dòng điện đƣợc tăng lên 10 lần để tiện biểu diễn) lƣới điện an Lu  Hình 3.19 biểu diễn cơng suất pin mặt trời công suất Inverter bơm vào n va ac th si 63  Hình 3.20 biểu diễn hoạt động vịng khóa pha PLL lu an n va gh tn to p ie Hình 12: Điện áp dòng điện PV d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 64 Hình 13: Điện áp DC link lu an va n Hình 14 Sự thay đổi sector theo góc pha p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z Hình 15: Điện áp dịng điện pha A đầu Inveter m co l gm @ an Lu n va ac th si 65 lu an n va Hình 16: Điện áp dịng điện pha đầu inveter p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 17: Hệ thống điện mặt trời bơm vào lưới điện z m co l gm @ an Lu n va ac th si 66 lu an n va Hình 18: Điện áp pha lưới góc pha PLL Từ kết mơ ta có nhận xét sau: gh tn to 3.5.3 Nhận xét p ie + Đƣờng cong điện áp Upv hầu nhƣ đƣợc giữ không đổi xạ mặt trời thay đổi w (Hình 3.14) oa nl + Điện áp đƣờng chiều (DC bus) nhƣ (Hình 3.15) có biến động nhỏ hệ d thống PV đƣợc kết nối vào lƣới, xạ mặt trời tăng Udc_bus tăng theo lu va an + Hoạt động thuật tốn điều chế véc tơ khơng gian đƣợc mô tả thông qua đồ thị sector (từ sector đến sector 6) góc pha thay đổi từ π đến - π (Hình 3.16) u nf ll + Hình dáng điện áp pha A pha đầu inverter ban đầu khác sin m oi trình q độ, dịng điện khơng inverter chƣa nối lƣới khác không nối lƣới z at nh có q trình q độ (Hình 3.17, Hình 3.18) + Cơng suất hệ thống điện mặt trời bơm vào lƣới (Hình 3.19), chƣa nối lƣới, công z gm @ suất dƣơng đƣợc cung cấp cho tải cục bộ, nối lƣới công suất âm đƣợc bơm vào lƣới Ta thấy đƣờng cong công suất đƣờng nét đậm thể rung thuật tốn l muốn cần có giải pháp khắc phục m co MPPT, dẫn đến công suất bơm vào lƣới điện biến động theo, điều không mong an Lu n va ac th si 67 + Hình 3.20, ta cho thấy PLL trích xuất xác góc pha điện áp lƣới, góc pha trích cho phép đồng với lƣới đƣợc sử dụng để chuyển đổi hệ qui chiếu (abc), (αβ) (dq) Hiệu hiệu suất khai thác sử dụng lƣợng mặt trời đƣợc tăng lên cách phát triển cấu trúc điều khiển phù hợp Trong luận văn mô tả hoạt động hệ thống điện mặt trời kết nối lƣới điện pha, sử dụng phƣơng pháp nhiễu loạn quan sát (P&O) để phát trì điểm làm việc có cơng suất cực đại PV, sử dụng phƣơng pháp điều chế véc tơ không gian (SVM) cho inverter, PLL để đồng hóa lƣới Hoạt động hồn chỉnh hệ thống đƣợc mơ hình hóa mơ lu Matlab/Simulink có kể đến thành phần không lý tƣởng linh kiện điện tử an biến đổi va n 3.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG tn to Chƣơng trình bày cấu trúc xây dựng mơ hình tốn hệ thống điện mặt trời nối lƣới gh pha; Vấn đề điều khiển hoạt động hệ thống; ý nghĩa, nguyên tắc thuật tốn điều p ie khiển luồng cơng suất hệ thống điện mặt trời bơm vào lƣới; mơ hình hóa mô hệ d oa nl w thống với số liệu cụ thể để kiểm tra thuật toán điều khiển đề xuất ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Luận văn tập trung nghiên cứu giải số nội dung sau:  Nghiên cứu tổng quan đề cập tổng quan số kiến thức chuyển đổi chiều - chiều, chuyển đổi chiều - xoay chiều Nguyên tắc biểu diển điều khiển hệ thống pha hệ qui chiếu α,β hệ qui chiếu d,q  Tìm hiểu nguồn gốc, đặc tính lƣợng mặt trời, pin mặt trời; mơ hình khai thác sử dụng lƣợng mặt trời từ truyền thống đến đại; hệ thống điện mặt lu trời làm việc độc lập nối lƣới an  Xây dựng cấu trúc hệ thống điện mặt trời nối lƣới pha, xây dựng mơ hình va n toán phần tử chức hệ thống Đề xuất thuật tốn điều khiển cơng suất to tn tác dụng công suất phản kháng hệ thống điện mặt trời bơm vào lƣới Mơ hình tính khả thi thuật tốn điều khiển p ie gh hóa mô hệ thống điều khiển công suất Các kết mô cho thấy nl w Kiến nghị: d oa Với thời gian nghiên cứu ít, kiến thức kinh nghiệm thực tiễn có hạn, nội an lu dung luận văn số hạn chế Tác giả tiếp tục nghiên cứu hồn thiện để áp dụng tốt kết nghiên cứu vào công tác chuyên môn sau này, đặc biệt nghiên cứu va ll u nf sâu việc cân cung/ cầu ổn định công suất hệ thống oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thanh Hoa Lai, Nguyen Hai Vu, KL Lai, “Improving the Quality of Solar Power in the Micro-Grids” Journal of Engineering Research and Application, ISSN: 22489622 Vol 10, Issue 03 (Series -IV) March 2020, pp 33-39 [2] L.K Lai, Roan Van Hoa “Flywheel Energy Storage in Electrical System Integrates Renewable Energy Sources”, SSRG International Journal of Electrical and Electronics Engineering ( SSRG - IJEEE ) - Volume Issue - June 2020 [3] Lai Khac Lai "Fuzzy Logic Controller for Grid-Connected single phase Inverter" Journal of science and technology - Thai Nguyen University No:02 (2013) lu an [4] Lại Khắc Lãi, Vũ Nguyên Hải, Lại Thị Thanh Hoa "Điều khiển công suất tác dụng va công suất phản kháng biến tần pha nối lƣới" Tạp chí Khoa học Công n tn to nghệ Đại học Thái Nguyên số 8, tập 122 (2014); Tr 149-154 ie gh [5] Lại Khắc Lãi cộng “Báo cáo tổng kết luận văn nghiên cứu khoa học cấp Bộ mã p số B2011-TN01-01” oa nl w [6] E Miller, “Smart grids – a smart idea?,” Renewable Energy Focus Magazine, vol 10, pp 62-67, Sep.-Oct 2009 d lu va an [7] H Yang, Z Wei, and L Chengzh, “Optimal design and techno-economic analysis of a hybrid solar-wind power generation system,” Applied Energy, vol 86, pp 163-169, ll u nf Feb 2009 oi m z at nh [8] S Dihrab, and K Sopian, “Electricity generation of hybrid PV/wind systems in Iraq,” Renewable Energy, vol 35, pp 1303-1307, Jun 2010 z gm @ [9] S.K Kim, J.H Jeon, C.H Cho, E.S Kim, and J.B Ahn, “Modeling and simulation of a grid-connected PV generation system for electromagnetic transient analysis, “Insolation-oriented model of photovoltaic module an Lu Tsai, m co [10] H.L l ”Solar Energy, vol.83, pp 664-678, May 2009 using Matlab/Simulink,” Solar Energy, vol 84, pp 1318-1326, July 2010 n va ac th si 70 [11] J.A Gow, and C.D Manning, “Development of a photovoltaic array model for use in power-electronics simulation studies,” IEE Proceedings- Electric Power Applications, vol 146, pp 193-199, Mar 1999 [12] M.G Villalva, J.R Gazoli, and E.R Filho, “Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol 24, pp 1198 - 1208, May 2009 [13] Crowhurst, B., El-Saadany, E.F., El Chaar, L., Lamont, L.A.: „Single-phase grid-tie inverter control using DQ transform for active and reactive load power lu compensation‟ Proc Power and Energy (Pecon), 2010, pp 489–494 an va [14] Ichikawa, R., Funato, H., Nemoto, K.: „Experimental verification of single-phase n utility interface inverter based on digital hysteresis current controller‟ Int Conf to gh tn Electrical Machines and Systems, 2011, pp 1–6 ie [15] Tran Cong Binh, Mai Tuan Dat, Phan Quang An, Pham Dinh Truc and Nguyen Huu p Phuc: „Active and reactive power controler for single phase grid connected oa nl w photovoltaic systems‟, www4.hcmut.edu.vn/ /HCMUT_VN [16] Gong, J.W., Chen, B.F., Li, P., Liu, F., Zha, X.M.: „Feedback decoupling and d an lu distortion correction based reactive compensation control for single-phase inverter‟ ll u nf va Proc Power Electronics and Drive Systems (PEDS), 2009, pp 1454–1459 oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si