Xây dựng bộ điều khiển dòng bằng phương pháp tối ưu bầy đàn PSO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG GIẢI THUẬT BỘ ĐIỀU KHIỂN DÒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU BẦY ĐÀN (PSO) S K C 0 9 MÃ SỐ: T2014-05TĐ S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2014 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 XÂY DỰNG GIẢI THUẬT BỘ ĐIỀU KHIỂN DÒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU BẦY ĐÀN (PSO) Mã số: T2014-05TĐ Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Quang Thọ TP HCM, tháng 11 / 2014 THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI Báo cáo MỤC LỤC Trang Chương Mở đầu Tổng quan Tính cấp thiết Mục tiêu Cách tiếp cận Phương pháp phạm vi nghiên cứu Nội dung Kết nghiên cứu Giá trị khoa học ứng dụng Hiệu nghiên cứu 10 Kết luận 11 Hướng phát triển Chương Mô hình nghịch lưu pin mặt trời nối lưới pha 1.1 Mô hình dàn pin mặt trời 1.2 Điều chỉnh điện áp chiều DC 10 1.3 Vòng khóa pha PLL 11 Chương Xác định tham số điều khiển dòng ện phương pháp Ziegler-Nichols 2.1 Giới thiệu 12 2.2 Nguyên lý điều khiển dòng PI 14 2.3 Xác định tham số phương pháp Ziegler-Nichols 18 2.4 Kết mô 19 2.5 Nhận xét kết 24 Chương Xác định tham số điều khiển dòng GA PSO 3.1 Phương pháp GA 25 3.1.1 Giải thuật GA 26 3.1.2 Kết mô 27 3.1.3 Nhận xét kết (GA) 31 T2014-05TĐ ThS Trần Quang Thọ Báo cáo 3.2 Phương pháp PSO 32 3.2.1 Giải thuật PSO 32 3.2.2 Kết mô theo PSO 34 3.2.3 Nhận xét (PSO) 38 Chương Nhận xét – Kết luận 4.1 Tóm tắt kết 39 4.2 Nhận xét chung 39 4.3 Kết luận 40 4.4 Hướng phát triển 41 Tài liệu tham khảo 42 Phụ lục Bản Thuyết minh đề tài đư ợc phê duyệt T2014-05TĐ ThS Trần Quang Thọ Báo cáo DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thông số mô Bảng 4.1 Kết mô trường hợp T2014-05TĐ ThS Trần Quang Thọ Báo cáo DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bản đồ xạ giới NASA Hình 1.2 Phân bố xạ Mặt trời Hình 1.3 Cấu tạo pin mặt trời Hình 1.4 Hoạt động tế bào quang điện Hình 1.5 Qui trình chế tạo pin mặt trời Hình 1.6 Mạch tương đương tế bào pin mặt trời Hình 1.7 Thông số pin 85W hãng RedSun Hình 1.8 Đặc tuyến V-A dàn pin thay đổi theo xạ Hình 1.9 Đặc tuyến V-W dàn pin thay đổi theo xạ Hình 1.10 Giải thuật P&O Hình 1.11 Khối dò ện áp Vref Hình 1.12 Khối điều chỉnh điện áp Vdc Hình 1.13 Khối vòng khóa pha PLL Hình 2.1 Các phương pháp điều khiển dòng điện nghịch lưu Hình 2.2 Nguyên lý hệ thống nghịch lưu nối lưới Hình 2.3 Các kỹ thuật điều chế nghịch lưu pha Hình 2.4 Quan hệ điện áp dòng ện hệ tọa độ đồng dq Hình 2.5 Nguyên lý vòng điều khiển dòng điện Hình 2.6 Sơ đồ đơn giản mạch lọc LCL Hình 2.7 Đáp ứng theo hàm step nghịch lưu có lọc LCL Hình 2.8 Mô hình mô Hình 2.9 Đáp ứng công suất P Q Hình 2.10 Đáp ứng dòng điện điện áp pha Hình 2.11 Đáp ứng dòng áp pha A (1/6) Hình 2.12 Sóng hài dòng điện pha A khoảng thời gian t1=3.02% Hình 2.13 Sóng hài dòng ện pha A khoảng thời gian t2=7.45% Hình 2.14 Sóng hài dòng ện pha A khoảng thời gian t3=3.51% Hình 2.15 Đáp ứng dòng điện Idq Hình 2.16 Đáp ứng phát thu Iq_ref t=0.4 s t=0.6 s Hình 2.17 Đáp ứng phát thu Q t=0.4 s t=0.6 s với THD 5.09% T2014-05TĐ ThS Trần Quang Thọ Báo cáo Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật GA Hình 3.2 Kết trình thực theo GA Hình 3.3 Đáp ứng công suất P Q Hình 3.4 Đáp ứng dòng điện điện áp pha Hình 3.5 Đáp ứng dòng ện điện áp pha A (1/6) Hình 3.6 THD dòng điện pha (GA) khoảng t1[...]... tiêu  Xây dựng mô hình hệ thống nghịch lưu pin mặt trời nối lưới 3 pha dùng bộ điều khiển dòng điện  Xây dựng các giải thuật xác định các tham số của bộ điều khiển bằng các phương pháp Ziegler-Nichols, di truyền (GA) và tối ưu bầy đàn (PSO) bằng phần mềm Matlab  Đánh giá kết quả với tiêu chí tối ưu đáp ứng động công suất và giảm thiểu sóng hài dòng điện bơm vào lưới và thể hiện tính ưu việt của phương. .. tham số của bộ điều khiển trong các hệ thống nghịch lưu nối lưới 3 pha là một công đoạn quan trọng đối với người thiết kế Sử dụng các phương pháp truyền thống thường tốn nhiều thời gian và công sức trong khi kết quả rất hạn chế T2014-05TĐ ThS Trần Quang Thọ Chương mở đầu 2 Đề tài này đề xuất phương pháp xác định tham số cho bộ điều khiển dòng trong nghịch lưu nối lưới bằng phương pháp PSO vì tính đơn... chuyên đề điều khiển điện tử công suất… Sản phẩm ứng dụng: Phương pháp tính chọn các tham số của bộ điều khiển dòng của đề tài có thể áp dụng cho các bộ nghịch lưu nối lưới cũng như đi ều khiển động cơ Chương trình mô phỏng của đề tài có thể ứng dụng để triển khai thi công phần cứng 8 Giá trị khoa học và ứng dụng Giá trị khoa học: Nêu được phương pháp dò nhanh các tham số cho bộ điều khiển dòng và khẳng... thống nghịch lưu nối lưới 3 pha trên phần mềm Matlab tạo cơ sở cho nghiên cứu liên quan Giới thiệu bộ điều khiển dòng và phương pháp xác đ ịnh tham số Phân tích ảnh hưởng của các tham số đến các chỉ tiêu kỹ thuật Xây dựng qui trình tính chọn tham số cho các bộ điều khiển dòng T2014-05TĐ ThS Trần Quang Thọ Chương mở đầu 4 Thảo luận kết quả mô phỏng và khẳng định tính ưu việt của phương pháp PSO trong xác... điện áp common mode và vòng khóa pha PLL 6 Nội dung Chương 1 Mô hình hệ thống nghịch lưu pin mặt trời nối lưới 3 pha Chương 2 Xác định tham số bộ điều khiển dòng bằng phương pháp Ziegler-Nichols Chương 3 Xác định tham số bộ điều khiển dòng bằng phương pháp GA và PSO Chương 4 Nhận xét và kết luận T2014-05TĐ ThS Trần Quang Thọ Chương mở đầu 3 7 Kết quả nghiên cứu Sản phẩm khoa học: Một bài báo khoa học... trong xác định nhanh (15 vòng lặp) tham số của bộ điều khiển dòng trong nghịch lưu nối lưới ba pha Trình bày các ưu điểm của bộ nghịch lưu nối lưới trong cải thiện chất lượng điện năng 11 Hướng phát triển: Bổ sung phương pháp điều chỉnh thích nghi tần số chuyển mạch để cực tiểu tổn hao chuyển mạch Nghiên cứu giảm điện áp common mode để giảm sóng hài Tối ưu vòng khóa pha Bổ sung tính năng anti-islanding... để hòa lên lưới điện lại là một trong các nguyên nhân làm ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của hệ thống Trong bộ nghịch lưu nối lưới, bộ điều khiển dòng điện có vai trò quyết định đáng kể đến chất lượng của bộ nghịch lưu Việc xác định các tham số bộ điều khiển trong các hệ thống nghịch lưu nối lưới cần phải đạt các tiêu chuẩn cho phép có ý nghĩa vô cùng quan tr ọng Ở trong nước hiện nay, tình trạng... số cho bộ điều khiển dòng và khẳng định tính ưu việt của phương pháp PSO trong việc cải thiện chất lượng điện năng Giá trị ứng dụng: có thể triển khai ứng dụng thi công, thử nghiệm phần cứng phục vụ nghiên cứu chuyên ngành liên quan và sản xuất thử nghiệm 9 Hiệu quả nghiên cứu +Về giáo dục và đào tạo: cung cấp phương pháp tính chọn tham số cho bộ điều khiển dòng trong nội dung bài giảng chuyên đề liên... nghịch lưu nối lưới 3 pha sẽ tăng cao trong khi chưa được nghiên cứu nhiều Việc nghiên cứu lĩnh vực này giúp chúng ta làm chủ công nghệ và có sản phẩm với giá thành thấp có ý nghĩa r ất lớn Để tối ưu công suất phát lên lưới cần có bộ điều chỉnh dòng điện hợp lý bơm vào lưới với tính năng thỏa mãn tiêu chuẩn nối lưới như đáp ứng động nhanh và nhiễu hài dòng điện thấp… Việc xác định loại bộ điều khiển. .. nên được thực hiện bằng các phương pháp:  Phương pháp tham khảo tài liệu: gồm các giải thuật sẵn có của các báo cáo khoa học liên quan  Phương pháp mô phỏng: thực hiện mô phỏng bằng Simulink/Matlab để tìm ra kết quả tốt nhất  Bỏ qua ảnh hưởng của điều khiển MPPT phía DC  Bỏ qua ảnh hưởng điện áp common mode và vòng khóa pha PLL 6 Nội dung Chương 1 Mô hình hệ thống nghịch lưu pin mặt trời nối lưới