Thiết kế bộ điều khiển thiết bị điện công nghiệp

60 TRẦN QUANG THỌ (Chủ biên) NGUYỄN VINH QUAN ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN CƠNG NGHIỆP NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TS TRẦN QUANG THỌ (Chủ biên), TS NGUYỄN VINH QUAN ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022 LỜI GIỚI THIỆU Điều khiển trình thu thập, xử lý thông tin, tác động lên hệ thống để đạt thông số mong muốn Điều khiển hệ thống điện cơng nghiệp q trình điều khiển kết hợp thành phần hệ thống điện để đạt mục tiêu theo mức điều khiển tương ứng Một hệ thống điện thông thường bao gồm nguồn phát điện, hệ thống truyền tải – phân phối, phụ tải Hệ thống điện có qui mơ lớn quản lý vận hành cấp quốc gia hay vùng miền thông qua cấp điều độ Trong tài liệu này, hệ thống điện công nghiệp hiểu với qui mô nhỏ cấp sở công nghiệp Hệ thống điện cơng nghiệp nối với lưới điện quốc gia hệ thống điện công nghiệp độc lập Khi hoạt động độc lập với lưới điện quốc gia, hệ thống trở thành hệ thống điện nhỏ hay gọi Micro-grid Các thành phần hệ thống điện cơng nghiệp thường bao gồm: Các nguồn điện phân tán hệ thống điện cơng nghiệp dạng máy phát đồng với nguồn từ động đốt sử dụng dầu diesel, nhiệt điện than, khí, tua bin thủy điện nhỏ, v.v Ngoài ra, nguồn điện sử dụng lượng tái tạo gió, mặt trời hay pin nhiên liệu dạng dự trữ sẵn thông qua nghịch lưu nối lưới Đối với lượng tái tạo, xu hướng sử dụng lượng ngày nhiều có ưu điểm môi trường bền vững Tuy nhiên, phổ biến nguồn lượng tái tạo gây ảnh hưởng tiêu cực đáng kể đến hệ thống điện phụ thuộc vào thời tiết Đường dây truyền tải: cấp điện áp hệ thống điện công nghiệp thông thường cấp trung áp hạ áp với qui mơ nhỏ có thiết bị đóng cắt thiết bị bù lọc để nâng cao chất lượng điện Phụ tải hệ thống điện công nghiệp thông thường bao gồm máy sản xuất sử dụng loại động điện thông qua biến đổi công suất Đối với động điện chiều, biến đổi chỉnh lưu có điều khiển, biến đổi chiều tăng áp giảm áp Đối với động điện xoay chiều pha, biến đổi nghịch lưu biến tần Để vận hành hiệu hệ thống điện công nghiệp, tất thành phần phải điều khiển theo qui định, tiêu chuẩn ban hành quan quản lý chuyên ngành Mức độ điều khiển thành phần tùy thuộc vào qui mô, cấp độ quản lý hiệu kinh tế an ninh lượng yêu cầu hệ thống Sách Điều khiển thiết bị điện công nghiệp tập trung vào nguyên lý điều khiển vận hành thiết bị điện hệ thống điện công nghiệp cách độc lập kết hợp với thành phần hệ thống Nội dung tài liệu trình bày sở xây dựng mơ hình tốn thành phần Matlab/Simulink mô điều khiển vận hành với giả định gần với thực tiễn Các file mơ trình bày kênh youtube tác giả Tran Quang Tho Nhóm tác giả hy vọng tài liệu giúp độc giả sinh viên, học viên cao học nghiên cứu sinh chuyên ngành liên quan, có khái niệm thành phần thiết bị điện công nghiệp phương pháp điều khiển chúng để vận hành hiệu mặt kinh tế an ninh lượng Nội dung tài liệu gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan điều khiển thiết bị điện công nghiệp Chương 2: Các biến đổi công suất Chương 3: Điều khiển động chiều Chương 4: Điều khiển tốc độ động không đồng pha Chương 5: Điều khiển sạc pin Tài liệu sử dụng file hình vẽ tính tốn mơ dựa phần mềm Matlab/Simulink (2019b) Một số thuật ngữ hay ký hiệu chuyên môn tài liệu sử dụng tiếng Anh nhằm mục đích để người đọc thuận tiện tra cứu thêm thuật ngữ liên quan mạng internet Nhóm tác giả mong nhận góp ý độc giả để lần tái sau hoàn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gởi tác giả: Tiến sĩ Trần Quang Thọ - Khoa Điện - Điện tử - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, Số Võ Văn Ngân, P Linh Chiểu, TP Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh Email: thotq@hcmute.edu.vn Điện thoại: 09876 34085 Chào trân trọng! TP HCM, ngày 18 tháng năm 2022 Nhóm tác giả MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU .10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP .15 1.1 Tính cần thiết điều khiển tự động thiết bị điện .15 1.2 Các mô hình điều khiển .16 1.3 Mức độ điều khiển .18 1.4 Tiêu chuẩn đánh giá 20 1.5 Phần mềm mô 22 1.5.1 Giao diện Matlab/Simulink 23 1.5.2 Sử dụng Matlab/Simulink 25 1.5.3 Sử dụng hình từ Matlab/Simulink 29 CHƯƠNG CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT 35 2.1 Sự phát triển linh kiện bán dẫn công suất .35 2.2 Các biến đổi dc .36 2.2.1 Mạch giảm áp 36 2.2.2 Mạch tăng áp .39 2.2.3 Mạch tăng/giảm áp 60 2.3 Bộ chỉnh lưu có điều khiển pha 64 2.4 Bộ chỉnh lưu có điều khiển pha 70 2.4.1 Mô hình mơ 70 2.4.2 Khảo sát sóng hài 72 2.5 Bộ nghịch lưu pha 75 2.5.1 Bộ nghịch lưu pha bậc 75 2.5.2 Bộ nghịch lưu pha đa bậc ghép tầng 82 2.6 Bộ nghịch lưu pha 89 2.6.1 Nghịch lưu bậc 89 2.6.2 Nghịch lưu pha đa bậc 95 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU .105 3.1 Mơ hình động .105 3.1.1 Mô hình liên tục 106 3.1.2 Mơ hình rời rạc 109 3.2 Điều chỉnh tốc độ động 111 3.2.1 Sử dụng chỉnh lưu cầu pha 111 3.2.2 Sử dụng biến đổi DC-DC giảm áp .113 3.2.3 Sử dụng biến đổi DC-DC tăng áp 115 3.2.4 Sử dụng biến đổi DC-DC tăng/giảm áp .117 3.3 Xác định tham số điều khiển 118 3.3.1 Phương pháp Zigler-nichols 119 3.3.2 Phương pháp giải thuật di truyền GA 125 3.3.3 Phương pháp giải thuật tối ưu bầy đàn PSO .129 3.4 Điều khiển tốc độ động chiều không chổi than .136 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ PHA 143 4.1 Động không đồng pha 143 4.2 Mơ hình động 147 4.2.1 Sơ đồ thay pha 147 4.2.2 Xây dựng mơ hình .149 4.3 Điều khiển tốc độ động sử dụng nguyên lý V/f số .152 4.3.1 Cài đặt tham số cho mơ hình .153 4.3.2 Kết mô .154 4.3.3 Mơ hình động 15kW sử dụng nghịch lưu .156 4.4 Sử dụng điều khiển PI điều khiển chế độ trượt .163 4.4.1 Mơ hình sử dụng điều khiển PI 165 4.4.2 Nguyên lý điều khiển chế độ trượt 168 4.4.3 Cài đặt tham số 175 4.4.4 Kết nhận xét 176 4.5 Điều khiển động không đồng pha sử dụng phương pháp MPC 183 4.5.1 Nguyên lý điều khiển dự báo dựa vào mơ hình 183 4.5.2 Xây dựng mơ hình MPC 188 4.5.3 Kết khảo sát 190 4.6 Động đồng pha .193 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN BỘ SẠC PIN .199 5.1 Nhu cầu sử dụng pin sạc 199 5.2 Các tiêu chuẩn sạc pin xe điện .200 5.3 Các nghiên cứu liên quan 202 5.4 Nguyên lý hệ thống sạc .203 5.4.1 Mạch chỉnh lưu cầu pha 204 5.4.2 Mạch tăng áp chiều 205 5.4.3 Bộ biến đổi cầu H tích cực kép DAB 208 5.4.4 Nguyên lý điều khiển 211 5.4.5 Mơ hình pin sạc 214 5.5 Ảnh hưởng nhiệt độ 216 5.6 Kết nhận xét 218 5.7 Lọc sóng hài 226 TÀI LIỆU THAM KHẢO 230 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt AC Điện xoay chiều (Alternating current) AI Trí tuệ nhân tạo (Artificial intelligence) BEV BLDC CB Xe chạy hoàn toàn điện (Battery electric vehicle) Động chiều không chổi than (Brusless DC) Cầu dao tự động (Circuit breaker) CMSI Nghịch lưu pha đa bậc ghép tầng (Casdaded multilevel single- phase inverter) CMV Điện áp cân điểm trung tính (Common mode voltage) CPU Bộ điều khiển trung tâm (Central processing unit) D DAB Độ rộng xung kích [pu] (Duty) Cầu H tích cực kép (Dual active bridge) DC Điện chiều (Direct current) DG Nguồn điện phân tán (Distributed generaion) FFT Biến đổi Fourier nhanh (Fast Fourier transform) GA Giải thuật di truyền (Genetic algorithm) HB Độ rộng băng bão hòa (Hysteresis bandwidth) HCC Bộ điều khiển bão hòa dòng điện (Hysteresis current controller) IGBT Transistor cực cổng cách ly (Insulated gate bipolar transistor) INC Kỹ thuật gia tăng điện dẫn (Incremental conductance) MC Công tắc tơ điện từ (Magnetic contactor) MCB MCCB Mô tả Cầu dao tự động cỡ nhỏ (Miniature circuit breaker) Cầu dao tự động (Molded case circuit breaker) MPC Điều khiển dự báo dựa vào mơ hình (Model predictive control) MPP Điểm công suất cực đại (Maximum power point) MPPT Dị điểm cơng suất cực đại (Maximum power point tracking) OBC Bộ sạc theo xe (On-board battery charger) OL P&O Rơ le nhiệt (Overload relay) Kỹ thuật nhiễu giám sát (Perturb & Observe) PD Phân bố đồng pha (Phase disposition) PFC Bộ bù hệ số công suất (Power factor correction) PID Khâu tỉ lệ-tích phân-vi phân (Proportional integral derivative) PLC Bộ điều khiển lập trình (Programmable logic controller) PMSM Động đồng nam châm vĩnh cửu (Permanent magnet synchronous motor) POD Phân bố ngược pha (Phase opposite disposition) PR Khâu tỉ lệ cộng hưởng (Proportional resonance) PSO Tối ưu bầy đàn (Particle swarm optimization) PT Màn hình khả trình (Programmable terminal) PWM Điều rộng xung (Pulse width modulation) SAE Hiệp hội kỹ sư ô tô (Society of Automotive Engineers) SCR Chỉnh lưu bán dẫn có điều khiển (Semiconductor controlled rectifier) SMC Điều khiển chế độ trượt (Sliding mode control) SPWM SVC SVPWM Điều rộng xung theo sóng sin (Sinousoidal pulse width modulation) Điều khiển vector khơng gian (Space vector control) Điều chế vector không gian (Space vector pulse width modulation) THD Độ méo hài toàn phần (Total harmonic distortion) UPS Bộ nguồn dự phòng (Uninterruptible power supply) A Survey of Topologies, Controls, and Applications,” IEEE Trans Ind Electron., vol 49, no 4, pp 724–738, 2002, doi: 10.1142/ S1793557108000072 [12] M M Hasan, A Abu-Siada, S M Islam, and M S A Dahidah, “A New Cascaded Multilevel Inverter Topology with Galvanic Isolation,” IEEE Trans Ind Appl., vol 54, no 4, pp 3463–3472, 2018, doi: 10.1109/TIA.2018.2818061 [13] M D Siddique, S Mekhilef, N M Shah, and M A Memon, “Optimal Design of a New Cascaded Multilevel Inverter Topology With Reduced Switch Count,” IEEE Access, vol 7, pp 24498– 24510, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2890872 [14] J Zeng et al., “Dynamic space vector based discontinuous PWM for three-level inverters,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 117, no October 2019, p 105638, 2020, doi: 10.1016/j.ijepes.2019.105638 [15] G Schettino, F Viola, A O Di Tommaso, P Livreri, and R Miceli, “Experimental Validation of a Novel Method for Harmonic Mitigation for a Three-Phase Five-Level Cascaded H-Bridges Inverter,” IEEE Trans Ind Appl., vol 55, no 6, pp 6089–6101, 2019, doi: 10.1109/TIA.2019.2933522 [16] A K Yadav, K Gopakumar, R Krishna Raj, L Umanand, S Bhattacharya, and W Jarzyna, “A Hybrid 7-Level Inverter Using Low-Voltage Devices and Operation with Single DC-Link,” IEEE Trans Power Electron., vol 34, no 10, pp 9844–9853, 2019, doi: 10.1109/TPEL.2018.2890371 [17] N Raj, T Kale, A Anand, G Jagadanand, and S George, “Switch fault detection and diagnosis in space vector modulated cascaded H-bridge multilevel inverter,” Int J Electron., vol 105, no 12, pp 1977–1992, 2018, doi: 10.1080/00207217.2018.1494327 [18] P Chaturvedi, Conventional multilevel inverter: Topologies and control strategies Elsevier Inc., 2018 [19] A K Panda and Y Suresh, “Research on cascade multilevel inverter with single DC source by using three-phase transformers,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 40, no 1, pp 9–20, 2012, doi: 10.1016/j.ijepes.2011.12.012 [20] A Iqbal, M Meraj, M Tariq, K A Lodi, A I Maswood, and S 231 Rahman, “Experimental Investigation and Comparative Evaluation of Standard Level Shifted Multi-Carrier Modulation Schemes with a Constraint GA Based SHE Techniques for a Seven-Level PUC Inverter,” IEEE Access, vol 7, pp 100605–100617, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2928693 [21] A Hassan, X Yang, and W Chen, “A Multi-Cell 21-Level Hybrid Multilevel Inverter Synthesizes a Reduced Number of Components with Voltage Boosting Property,” IEEE Access, vol 8, pp 224439– 224451, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3044268 [22] D Chen, An overview of power electronic converter technology for renewable energy systems Woodhead Publishing Limited, 2013 [23] E Babaei and S H Hosseini, “New cascaded multilevel inverter topology with minimum number of switches,” Energy Convers Manag., vol 50, no 11, pp 2761–2767, 2009, doi: 10.1016/j enconman.2009.06.032 [24] C Wang, Y He, Y Wang, and J Liu, “Research of the equivalent relationship between the space vector and the triangular carrierbased PWM modulation strategies in the flying capacitor multilevel inverters,” Int J Electron., vol 106, no 3, pp 395–414, 2019, doi: 10.1080/00207217.2018.1540061 [25] H J Kim, H D Lee, and S K Sul, “A new PWM strategy for common-mode voltage reduction in neutral-point-clamped inverterfed ac motor drives,” IEEE Trans Ind Appl., vol 37, no 6, pp 1840–1845, 2001, doi: 10.1109/28.968199 [26] A K Gupta and A M Khambadkone, “A space vector modulation scheme to reduce common mode voltage for cascaded multilevel inverters,” IEEE Trans Power Electron., vol 22, no 5, pp 1672– 1681, 2007, doi: 10.1109/TPEL.2007.904195 [27] H Zhang, A Von Jouanne, S Dai, A K Wallace, and F Wang, “Multilevel inverter modulation schemes to eliminate commonmode voltages,” IEEE Trans Ind Appl., vol 36, no 6, pp 1645– 1653, 2000, doi: 10.1109/28.887217 [28] P C Loh, D G Holmes, Y Fukuta, and T A Lipo, “Reduced common-mode modulation strategies for cascaded multilevel inverters,” IEEE Trans Ind Appl., vol 39, no 5, pp 1386–1395, 232 2003, doi: 10.1109/TIA.2003.816547 [29] Yaskawa Electric America Inc., “Application Note Motor Bearing Current Phenomenon Rev : 08-08.” pp 1–9, 2008, [Online] Available: https://www.yaskawa.com/downloads/search-index/ details?showType=details&docnum=AN.AFD.17 [30] and G S Doyle Busse, Jay Erdman, Russel J Kerkman, Dave Schlegel, “Bearing Currents and Their Relationship to PWM Drives,” IEEE Trans Power Electron., vol 12, no 2, pp 243–252, 1997, doi: 10.1109/63.558735 [31] C C Hou, C C Shih, P T Cheng, and A M Hava, “Common-mode voltage reduction pulsewidth modulation techniques for three-phase grid-connected converters,” IEEE Trans Power Electron., vol 28, no 4, pp 1971–1979, 2013, doi: 10.1109/TPEL.2012.2196712 [32] J Rodríguez, J Pontt, P Correa, P Cortés, and C Silva, “A new modulation method to reduce common-mode voltages in multilevel inverters,” IEEE Trans Ind Electron., vol 51, no 4, pp 834–839, 2004, doi: 10.1109/TIE.2004.831735 [33] P C Loh, D G Holmes, Y Fukuta, and T A Lipo, “A reduced common mode hysteresis current regulation strategy for multilevel inverters,” IEEE Trans Power Electron., vol 19, no 1, pp 192– 200, 2004, doi: 10.1109/TPEL.2003.820539 [34] A M Hava and E Ün, “Performance analysis of reduced commonmode voltage PWM methods and comparison with standard PWM methods for three-phase voltage-source inverters,” IEEE Trans Power Electron., vol 24, no 1, pp 241–252, 2009, doi: 10.1109/ TPEL.2008.2005719 [35] V Naumanen, J Korhonen, J Luukko, and P Silventoinen, “Multilevel inverter modulation method to reduce common-mode voltage and overvoltage at the motor terminals,” in 2010 IEEE 26th Convention of Electrical and Electronics Engineers in Israel, IEEEI 2010, 2010, pp 296–300, doi: 10.1109/EEEI.2010.5662221 [36] M C Di Piazza, M Luna, and G Vitale, “EMI Reduction in DCFed Electric Drives by Active Common-Mode Compensator,” IEEE Trans Electromagn Compat., vol 56, no 5, pp 1067–1076, 2014, doi: 10.1109/TEMC.2014.2304836 233 [37] S.-H Kim, Electric motor control, 1st ed Joe Hayton, 2017 [38] M A El-Sharkawi, Fundamentals of Electric Drives Brooks/Cole Publishing company, 2000 [39] W P R Ned Mohan, Tore M Undeland, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, 3rd ed John Wiley & Sons, 2003 [40] Y P Siwakoti, M Forouzesh, and N Ha Pham, “Power Electronics Converters—An Overview,” in Control of Power Electronic Converters and Systems, Elsevier Inc., 2018, pp 3–29 [41] J G Ziegler and N B Nichols, “Optimum settings for automatic controllers,” J Dyn Syst Meas Control Trans ASME, pp 759– 768, 1942, doi: 10.1115/1.2899060 [42] J G Ziegler and N B Nichols, “Optimum settings for automatic controllers,” J Dyn Syst Meas Control, vol 115, pp 220–222, 1993 [43] V V Patel, “Ziegler-Nichols Tuning Method: Understanding the PID Controller,” Resonance, vol 25, no 10, pp 1385–1397, 2020, doi: 10.1007/s12045-020-1058-z [44] Y Wang and C Wei, “Design optimization of office building envelope based on quantum genetic algorithm for energy conservation,” J Build Eng., vol 35, p 102048, 2021, doi: 10.1016/j.jobe.2020.102048 [45] T Bhoskar, O K Kulkarni, N K Kulkarni, S L Patekar, G M Kakandikar, and V M Nandedkar, “Genetic Algorithm and its Applications to Mechanical Engineering: A Review,” Mater Today Proc., vol 2, no 4–5, pp 2624–2630, 2015, doi: 10.1016/j matpr.2015.07.219 [46] C K H Lee, “A review of applications of genetic algorithms in operations management,” Eng Appl Artif Intell., vol 76, no August 2017, pp 1–12, 2018, doi: 10.1016/j.engappai.2018.08.011 [47] I Costa-Carrapiỗo, R Raslan, and J N Gonzỏlez, A systematic review of genetic algorithm-based multi-objective optimisation for building retrofitting strategies towards energy efficiency,” Energy Build., vol 210, 2020, doi: 10.1016/j.enbuild.2019.109690 [48] Z Z Wang and A Sobey, “A comparative review between Genetic 234 Algorithm use in composite optimisation and the state-of-the-art in evolutionary computation,” Compos Struct., vol 233, p 111739, 2020, doi: 10.1016/j.compstruct.2019.111739 [49] I Hilali-Jaghdam, A Ben Ishak, S Abdel-Khalek, and A Jamal, “Quantum and classical genetic algorithms for multilevel segmentation of medical images: A comparative study,” Comput Commun., vol 162, no June, pp 83–93, 2020, doi: 10.1016/j comcom.2020.08.010 [50] J Kennedy and R Eberhart, “Particle swarm optimization,” Neural Networks, 1995 Proceedings., IEEE Int Conf., vol 4, pp 1942– 1948 vol.4, 1995, doi: 10.1109/ICNN.1995.488968 [51] S Koziel and X Yang, Computational optimization, methods and algorithms 2011 [52] R Fung and C Kao, “Design of Self-Tuning PID Control in a Mechanisms System,” in IEEE ICSS2005 International Conference On Systems & Signals, 2005, pp 227–234 [53] M Zamani-Gargari, M Nazari-Heris, and B Mohammadi-Ivatloo, Application of Particle Swarm Optimization Algorithm in Power System Problems, 1st ed Elsevier Inc., 2017 [54] D Wang, D Tan, and L Liu, “Particle swarm optimization algorithm: an overview,” Soft Comput., vol 22, no 2, pp 387–408, 2018, doi: 10.1007/s00500-016-2474-6 [55] H Xue, Y Bai, H Hu, T Xu, and H Liang, “A Novel Hybrid Model Based on TVIW-PSO-GSA Algorithm and Support Vector Machine for Classification Problems,” IEEE Access, vol 7, no c, pp 27789– 277801, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2897644 [56] V Veerasamy et al., “A Hankel Matrix Based Reduced Order Model for Stability Analysis of Hybrid Power System Using PSOGSA Optimized Cascade PI-PD Controller for Automatic Load Frequency Control,” IEEE Access, vol 8, pp 71422–71446, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2987387 [57] W O R Mathew, D Houghton, “Vector control techniques for induction motors,” in PEDS 95, 1995, no 95, pp 813–818, [Online] Available: https://ieeexplore.ieee.org/document/404965 [58] M P Kazmierkowski and W Sulkowski, “A Novel Vector Control 235 Scheme for Transistor PWM Inverter-Fed Induction Motor Drive,” IEEE Trans Ind Electron., vol 38, no 1, pp 41–47, 1991, doi: 10.1109/41.103482 [59] C Mun Ong, “Three-phase Induction Machines,” in Dynamic Simulation of Electric Machinery Using MATLAB SIMULINK, R Hall, Ed New Jersey: Prentice Hall, 1997, p 173 [60] R Marino, Induction Motor Control Design, vol AIC London: Springer, 2010 [61] M Aktas, K Awaili, M Ehsani, and A Arisoy, “Direct torque control versus indirect field-oriented control of induction motors for electric vehicle applications,” Eng Sci Technol an Int J., vol 23, no 5, pp 1134–1143, 2020, doi: 10.1016/j.jestch.2020.04.002 [62] H Yang, H Lin, and Z Q Zhu, “Recent advances in variable flux memory machines for traction applications: A review,” CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol 2, no pp 34–50, 2020, doi: 10.23919/tems.2018.8326450 [63] X Liang, M Z Ali, and H Zhang, “Induction Motors Fault Diagnosis Using Finite Element Method: A Review,” IEEE Trans Ind Appl., vol 56, no 2, pp 1205–1217, 2020, [Online] Available: https://ieeexplore.ieee.org/document/8930293 [64] T Q Thọ and N V Quan, “Điều khiển động không đồng pha sử dụng phương pháp truợt thuộc Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm T2020-35TD,” Hochiminh city, 2020 [65] T Arun Srinivas, G Themozhi, and S Nagarajan, “Current mode controlled fuzzy logic based inter leaved cuk converter SVM inverter fed induction motor drive system,” Microprocessors and Microsystems, vol 74 2020, doi: 10.1016/j.micpro.2020.103002 [66] H Sathishkumar and S S Parthasarathy, “A novel neural network intelligent controller for vector controlled induction motor drive,” Energy Procedia, vol 138 pp 692–697, 2017, doi: 10.1016/j egypro.2017.10.202 [67] P Alkorta, J A Cortajarena, O Barambones, and F J Maseda, “Effective generalized predictive control ofinduction motor,” ISA Trans J., vol 103, pp 295–305, 2020, [Online] Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/ 236 S0019057820301610 [68] A J M C Younes Azzoug, Mohamed Sahraoui, Remus Pusca, Tarek Ameid, Raphaël Romary, “High-performance vector control without AC phase current sensors for induction motor drives: Simulation and real-time implementation,” ISA Trans., vol 98, pp 382–392, 2020, [Online] Available: https://www.sciencedirect.com/science/ article/abs/pii/S0019057820301610 [69] Y A Abdelkarim Ammar, Aissa Kheldoun, Brahim Metidji, Tarek Ameid, “Feedback linearization based sensorless direct torque control using stator flux MRAS-sliding mode observer for induction motor drive,” ISA Trans J., vol 98, pp 382–392, 2020 [70] R N Mishra and K B Mohanty, “Development and implementation ofinduction motor drive using sliding-mode based simplified neurofuzzy control,” Eng Appl ofArtificial Intell., vol 19, 2020 [71] L Wang, J Mishra, Y Zhu, and X Yu, “An Improved Sliding Mode Current Control of Induction Machine in Presence of Voltage Constraints,” IEEE Trans Ind Informatics, vol 16, no 2, pp 1182– 1191, 2020 [72] I SAMI, S ULLAH, A BASIT, N ULLAH, and J.-S RO, “Integral Super Twisting Sliding Mode Based Sensorless Predictive Torque Control of Induction Motor,” IEEE Access, vol 8, pp 186740– 186755, 2020 [73] V M Panchade, R H Chile, and B M Patre, “A survey on sliding mode control strategies for induction motors,” Annual Reviews in Control, vol 37, no pp 289–307, 2013, doi: 10.1016/j arcontrol.2013.09.008 [74] V Q Nguyen, T Q Tho, and H N Duong, “Stator-flux-oriented control for three- phase induction motors using sliding mode control,” J Electr Syst., vol 16, no 2, pp 171–184, 2020 [75] Y Chang, “Adaptive sliding mode control of multi-input nonlinear systems with perturbations to achieve asymptotical stability,” IEEE Trans Automat Contr., 2009, doi: 10.1109/TAC.2009.2033748 [76] Z Yan, C Jin, and V I Utkin, “Sensorless sliding-mode control of induction motors,” IEEE Trans Ind Electron., 2000, doi: 10.1109/41.887957 237 [77] A Šabanovic, “Variable structure systems with sliding modes in motion control - A survey,” IEEE Trans Ind Informatics, 2011, doi: 10.1109/TII.2011.2123907 [78] C Zieliński et al., “Variable structure robot control systems: The RAPP approach,” Rob Auton Syst., 2017, doi: 10.1016/j robot.2017.05.002 [79] V I Utkin, “Survey Paper: Variable Structure Systems with Sliding Modes,” IEEE Trans Automat Contr., 1977, doi: 10.1109/ TAC.1977.1101446 [80] Y Li and Q Xu, “Adaptive sliding mode control with perturbation estimation and PID sliding surface for motion tracking of a piezodriven micromanipulator,” IEEE Trans Control Syst Technol., 2010, doi: 10.1109/TCST.2009.2028878 [81] K Zeb et al., “Indirect Vector Control of Induction Motor using Adaptive Sliding Mode Controller,” 2016 Australian Control Conference, AuCC 2016 pp 358–363, 2017, doi: 10.1109/ AUCC.2016.7868216 [82] P C Krause, O Wasynczuk, and S D Sudhoff, Analysis of Electric Machinery and Drive Systems 2010 [83] J Rodriguez and P Cortes, Predictive control of power converters and electrical drives John Wiley & Sons, Ltd., Publication, 2012 [84] J Holtz, “Dynamic representation of AC drive systems by complex signal flow graphs,” IEEE Int Symp Ind Electron., pp 1–6, 1994, doi: 10.1109/isie.1994.333121 [85] S N Vukosavić, “Digital control of electrical drives,” Digit Control Electr Drives, pp 1–353, 2007, doi: 10.1007/978-0-387-48598-0 [86] Z Darabi and M Ferdowsi, “Aggregated impact of plug-in hybrid electric vehicles on electricity demand profile,” IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol 2, no pp 501–508, 2011, doi: 10.1109/TSTE.2011.2158123 [87] N Imanishi and O Yamamoto, “Rechargeable lithium–air batteries: characteristics and prospects,” Mater Today, vol 17, no 1, pp 24–30, 2014, [Online] Available: https://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/S1369702113004586 [88] J Y Yong, V K Ramachandaramurthy, K M Tan, and N 238 Mithulananthan, “A review on the state-of-the-art technologies of electric vehicle, its impacts and prospects,” Renew Sustain Energy Rev., vol 49, pp 365–385, 2015, [Online] Available: https://www sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702113004586 [89] C H Dharmakeerthi, N Mithulananthan, and T K Saha, “Overview of the impacts of plug-in electric vehicles on the power grid,” 2011, doi: 10.1109/ISGT-Asia.2011.6167115 [90] R C G II, L Wang, and M Alam, “The impact of plug-in hybrid electric vehicles on distribution networks: A review and outlook,” Renew Sustain Energy Rev., vol 15, pp 544–553, 2011 [91] M Aziz and T Oda, “Simultaneous quick-charging system for electric vehicle,” in 9th International Conference on Applied Energy, ICAE2017, 2017, pp 1811–1816 [92] Y Miao, P Hynan, A Von Jouanne, and A Yokochi, “Current liion battery technologies in electric vehicles and opportunities for advancements,” Energies, vol 12, no 6, 2019, doi: 10.3390/ en12061074 [93] Statista, “Electric vehicles - global lithium-ion battery pack costs 2011-2020,” Statista Research Department, 2020 https://www statista.com/statistics/883118/global-lithium-ion-battery-packcosts/ [94] D Stringer and A Rathi, “The Electric Car Battery Boom Has Screeched to a Halt, For Now,” Hyperdrive, Bloomberg, 2020 https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-06-17/the-electriccar-battery-boom-has-screeched-to-a-halt-for-now [95] P Sun, R Bisschop, H Niu, and X Huang, “A Review of Battery Fires in Electric Vehicles,” Fire Technol., vol 56, pp 1361–1410, 2020, doi: 10.1007/s10694-019-00944-3 [96] V A Marcis, A V J S Praneeth, L Patnaik, and S S Williamson, “Analysis of CT-CV Charging Technique for Lithium-ion and NCM 18650 Cells over Temperature Range,” in Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology, 2020, vol 2020Feb, pp 947–952, doi: 10.1109/ICIT45562.2020.9067186 [97] M A Masrur et al., “Military-Based Vehicle-to-Grid and Vehicleto-Vehicle Microgrid - System Architecture and Implementation,” 239 IEEE Transactions on Transportation Electrification, vol 4, no pp 157–171, 2017, doi: 10.1109/TTE.2017.2779268 [98] H KLAINA, I PICALLO, P LOPEZ-ITURRI, J J ASTRAIN, and L AZPILICUETA, “Aggregator to Electric Vehicle LoRaWAN based Communication Analysis in Vehicle-to-Grid Systems in Smart Cities,” IEEE Access, 2020 [99] X Chen and K.-C Leung, “Non-cooperative and Cooperative Optimization of Scheduling with Vehicle-to-Grid Regulation Services,” IEEE Trans Veh Technol., vol 69, no 1, pp 114–130, 2020 [100] M Yilmaz and P T Krein, “Review of battery charger topologies, charging power levels, and infrastructure for plug-in electric and hybrid vehicles,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol 28, no pp 2151–2169, 2013, doi: 10.1109/TPEL.2012.2212917 [101] S Zou, J Lu, A Mallik, and A Khaligh, “Modeling and Optimization of an Integrated Transformer for Electric Vehicle On-Board Charger Applications,” IEEE Trans Transp Electrif., vol 4, no 2, pp 355– 363, 2018 [102] Y Luo, G Feng, S Wan, S Zhang, V Li, and W Kong, “Charging scheduling strategy for different electric vehicles with optimization for convenience of drivers, performance of transport system and distribution network,” Energy, vol 194, 2020, doi: 10.1016/j energy.2019.116807 [103] S Sachan, S Deb, and S N Singh, “Different charging infrastructures along with smart charging strategies for electric vehicles,” Sustain Cities Soc., vol 60, 2020, doi: 10.1016/j.scs.2020.102238 [104] J Pokrzywa, “SAE International standards work, including communication protocols and connectors, fast charge, batteries.” 2011 [105] G Kissel, “SAE International releases new fast-charging combo coupler standard (SAE J1772) for plug-in electric and electric vehicles,” Global Battery Systems, GM, and SAE, 2012 https:// www.greencarcongress.com/2012/10/j1772-20121015.html [106] I Publications, “IET Code of Practice for Electric Vehicle Charging Equipment 4th Edition,” The IET, 2020 https://www.cef.co.uk/ 240 catalogue/products/4892783-code-of-practice-for-electric-vehiclecharging-equipment-4th-edition [107] N D Đỉnh, “Một số thách thức công nghệ sạc nhanh ô tô điện,” Tự động hóa ngày nay, vol 227, pp 62–65, 2020 [108] Y Ma, L Wu, Y Guan, and Z Peng, “The capacity estimation and cycle life prediction of lithium-ion batteries using a new broad extreme learning machine approach,” J Power Sources, vol 476, 2020, [Online] Available: https://www.sciencedirect.com/science/ article/abs/pii/S0378775320308855 [109] Z Lyu, R Gao, and X Li, “A partial charging curve-based datafusion-model method for capacity estimation of Li-Ion battery,” J Power Sources, vol 483, 2021, [Online] Available: https://www sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775320314257 [110] M Y Metwly, M S Abdel-Majeed, A S Abdel-Khalik, R A Hamdy, M S Hamad, and S Ahmed, “A Review of Integrated On-Board EV Battery Chargers: Advanced Topologies, Recent Developments and Optimal Selection of FSCW Slot/Pole Combination,” IEEE Access, vol pp 85216–85242, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2992741 [111] H Zhao, Y Shen, W Ying, S S Ghosh, M R Ahmed, and T Long, “A Single- And Three-Phase Grid Compatible Converter for Electric Vehicle On-Board Chargers,” IEEE Trans Power Electron., vol 35, no 7, pp 7545–7562, 2020, doi: 10.1109/TPEL.2019.2956653 [112] M Bayati, M Abedi, G B Gharehpetian, and M Farahmandrad, “Sinusoidal-Ripple Current Control in Battery Charger of Electric Vehicles,” IEEE Trans Veh Technol., vol 69, no 7, pp 7201–7210, 2020 [113] G Barone et al., “A dual active bridge dc-dc converter for application in a smart user network,” 2014 Australasian Universities Power Engineering Conference, AUPEC 2014 - Proceedings 2014, doi: 10.1109/AUPEC.2014.6966538 [114] T Instruments, “Bi-Directional , Dual Active Bridge Reference Design for Level Electric Vehicle Charging Stations,” Texas Instruments, no June pp 1–51, 2019 [115] E E Henao-Bravo, C A Ramos-Paja, A J Saavedra-Montes, D 241 González-Montoya, and J Sierra-Pérez, “Design method of dual active bridge converters for photovoltaic systems with high voltage gain,” Energies, vol 13, no 2020, doi: 10.3390/en13071711 [116] C H Dharmakeerthi, N Mithulananthan, and T K Saha, “Modeling and planning of EV fast charging station in power grid,” 2012, doi: 10.1109/PESGM.2012.6345008 [117] A Tazay and Z Miao, “Control of a Three-Phase Hybrid Converter for a PV Charging Station,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol 33, no pp 1002–1014, 2018, doi: 10.1109/ TEC.2018.2812181 [118] J Everts, F Krismer, J Van Den Keybus, J Driesen, and J W Kolar, “Optimal zvs modulation of single-phase single-stage bidirectional dab ac-dc converters,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol 29, no pp 3954–3970, 2014, doi: 10.1109/TPEL.2013.2292026 [119] L Zhu, A Taylor, G Liu, and K Bai, “A Multiple-Phase-Shift Control for A SiC-Based EV Charger To Optimize the Light-load Efficiency, Current Stress and Power Quality,” IEEE J Emerg Sel Top Power Electron., vol 6, no 4, pp 2262–2272, 2018 [120] D Patil and V Agarwal, “Compact On Board Single Phase EV Battery Charger with Novel Low Frequency Ripple Compensator and Optimum Filter Design,” IEEE Trans Veh Technol., pp 1948– 1956, 2016 [121] A Verma, B Singh, A Chandra, and K Al-Haddad, “An Implementation of Solar PV Array Based Multifunctional EV Charger,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol 56, no pp 4166–4178, 2020, doi: 10.1109/TIA.2020.2984742 [122] W Gao, X Li, M Ma, Y Fu, J Jiang, and C Mi, “Case Study of an Electric Vehicle Battery Thermal Runaway and Online Internal Short Circuit Detection,” IEEE POWER Electron., vol 36, no 3, pp 2452–2455, 2021 [123] J Zhang, L Zhang, F Sun, and Z Wang, “An Overview on Thermal Safety Issues of Lithium-ion Batteries for Electric Vehicle Application,” IEEE Access, vol 6, pp 23848–23863, 2018 [124] D Li, Z Zhang, P Liu, Z Wang, and L Zhang, “Battery Fault Diagnosis for Electric Vehicles Based on Voltage Abnormality by 242 Combining the Long Short-term Memory Neural Network and the Equivalent Circuit Model,” IEEE Trans Power Electron, vol 36, no 2, pp 1303–1315, 2021 [125] C Zhu, X Li, L Song, and L Xiang, “Development of a theoretically based thermal model for lithium ion battery pack,” Journal of Power Sources, vol 223 pp 155–164, 2013, doi: 10.1016/j jpowsour.2012.09.035 [126] L H Saw, K Somasundaram, Y Ye, and A A O Tay, “Electrothermal analysis of Lithium Iron Phosphate battery for electric vehicles,” Journal of Power Sources, vol 249 pp 231–238, 2014, doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.10.052 [127] N Omar and E Al, “Lithium iron phosphate based battery – Assessment of the aging parameters and development of cycle life model,” Appl Energy, vol 113, pp 1575–1585, 2014 243 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Trần Quang Thọ (chủ biên), Nguyễn Vinh Quan Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trụ sở: Phòng 501, Nhà Điều hành ĐHQG-HCM, phường Linh Trung, thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh ĐT: 028 62726361 E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn Văn phòng đại diện: Tòa nhà K-Trường Đại học Khoa học Xã hội & Nhân văn, số 10-12 Đinh Tiên Hoàng, phường Bến Nghé, Quận 1,Thành phố Hồ Chí Minh ĐT: 028 62726390 Website: www.vnuhcmpress.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất nội dung TS ĐỖ VĂN BIÊN Biên tập VÕ THÀNH THẮNG Sửa in SONG ANH Trình bày bìa TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH Đối tác liên kết TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH Xuất lần thứ Số lượng in: 250 cuốn, khổ 16 x 24cm Số XNĐKXB: 3018-2022/CXBIPH/5-40/ĐHQGTPHCM QĐXB số: 230/QĐNXB cấp ngày 30/8/2022 In tại: Công ty TNHH In & Bao bì Hưng Phú Địa chỉ: 162A/1, KP1A, phường An Phú, TP Thuận An, tỉnh Bình Dương Nộp lưu chiểu: Năm 2022 ISBN: 978-604-73-9263-6 Bản quyền tác phẩm bảo hộ Luật Xuất Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam Nghiêm cấm hình thức xuất bản, chụp, phát tán nội dung chưa có đồng ý tác giả Nhà xuất ĐỂ CÓ SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! NXB ĐHQG-HCM ISBN: 978-604-73-9263-6 786 047 39 263 NXB ĐHQG-HCM ISBN: 978-604-73-9263-6 786047 392636