đồ án thiết kế nghịch lưu nối lưới một pha năng lượng mặt trời PV

tìm hiểu pin quang điện, dsp28335, phần mềm code composer studio.thiết kế phần cứng và mô phỏng hệ thống pin mặt trời nối lưới. thuật toán mppt. Khảo sát kết quả mô phỏng của đáp ứng và hiệu suất của hệ thống pin quangđiện nối lưới với các điều kiện làm việc khác nhau bằng thuật toán MPPT đã dùng.Nghiên cứu, đề xuất phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu DCAC; kết quả môphỏng đáp ứng của bộ nghịch lưu khi có sự thay đổi của hệ thống hay sự thay đổi của lưới.

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi sự trân trọng và lòng biết ơn đến thầy Tô Hữu Phúc Thầy đã hướng dẫn em

đồ án môn học trong học kì này Những công sức, lời dạy, lời khuyên của thầy luôn là hành trang, là tài sản quý giá giúp em tiến bộ lên từng ngày

Và em cũng cảm ơn cha mẹ, cùng những người bạn thân nhất, đã sánh vai cùng mình trong suốt thời gian này Những lời động viên, an ủi lúc khó khăn chính là nhân tố giúp

em thực hiện đồ án này một cách tốt nhất

Thân cảm ơn đến tất cả

Nghiên cứu, đề xuất phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu DC/AC; kết quả mô phỏng đáp ứng của bộ nghịch lưu khi có sự thay đổi của hệ thống hay sự thay đổi của lưới

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:

MỤC LỤC

DANH SÁCH HÌNH VẼ 6

DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU 7

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐÒ ÁN: 8

1.1 Nhiệm vụ của đồ án môn học: 8

CHƯƠNG II: PIN QUANG ĐIỆN (PV) 8

2.1 Cấu tạo pin quang điện: 8

2.1.1 Nguyên lý hoạt động: 9

2.2 Đặc tính pin quang điện: 11

2.2.1 Đặc tính I-V ở điều kiện tiêu chuẩn: 11

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI 13

3.1 Hệ thống pin mặt trời nối lưới……… ………13

3.2 Bộ biến đổi điện áp một chiều(DC-DC) 15

3.3 Bộ nghịch lưu cầu 1 pha: 17

CHƯƠNG IV: THUẬT TOÁN TÌM CÔN VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI………19

4.1 Thuật toán tìm điểm công suất cực đại: 19

4.1.1 Thuật toán Perturb and Observe P&O: 19

4.2 Phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu 1 pha: 21

4.2.1 Phương pháp điều khiển tỷ lệ-cộng hưởng (Proportional Resonant-PR): 22

4.3 Hoàn thiện mô phỏng hệ thống pin mặt trời nối lưới trên

psim:……… 25

CHƯƠNG V: ĐÁP ỨNG CỦA TOÀN BỘ HỆ THÓNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI: 26

5.1 Đáp ứng của dòng điện Iivt theo tín hiệu đặt Iref: 26

5.1.1 Đáp ứng của dòng điện Iivt khi tần số lưới thay đổi………27

5.1.2 Đáp ứng của dòng điện Iivt khi điện áp lưới thay đổi………….28

5.2 Đáp ứng toàn hệ thống : 29

5.3 Khảo sát đáp ứng của bộ biến đổi DC/DC với các thuật toán MPPT khi điều kiện môi trường thay đổi: 30

5.3.1 Công suất ngõ ra và hiệu suất của bộ biến đổi DC/DC khi độ rọi thay đổi: 30

5.3.2 Công suất ngõ ra và hiệu suất của bộ biến đổi DC/DC khi nhiệt độ

thay đổi: 31

CHƯƠNG VI: GIỚI THIỆU VỀ DSP TMS320F28335……….… 32

6.1 Tổng quan về các bộ xử lí tín hiệu số……… 32

6.2 Sơ lược về họ TMS320……….……….32

6.3 DSP TMS320F28335……….……33

6.3.1 Bộ phận vào ra (I/O)……….….… 35

6.3.2 Khối tạo xung PWM……….…… 38

6.3.3 Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số………….………39

6.4 Code Composer Studio………40

CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN, HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN…….41

7.1 Kết luận 41

7.2 Hạn chế: 41

7.3 Hướng phát triển 41

PHỤ LỤC 1: CODE CỦA THUẬT TOÁN 42

Tài liệu tham khảo: 45

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2 1: Sơ đồ cấu tạo pin quang điện 8

Hình 2 2: Nguyên lý hoạt động pin quang điện 9

Hình 2 3: Hai mức năng lượng E1>E2 9

Hình 2 4: Các vùng năng lượng 10

Hình 2 5: Thông số kỹ thuật và đặc tính I-V và P-V của pin quang điện STP240-20/Wde, SUNTECH 12

Hình 2 5 (t-t): Thông số kỹ thuật và đặc tính I-V và P-V của pin quang điện STP240-20/Wde, SUNTECH 13

Hình 3 1: Hệ thống pin mặt trời nối lưới 13

Hình 3 2: Sơ đồ khối hệ thống sử dụng MPPT 14

Hình 3 3: Sơ đồ Push-Pull Converter 16

Hình 3 4: Mạch nghịch lưu 1 pha kiểu cầu 17

Hình 3 5: Dạng sóng điện áp ngõ ra 18

Hình 4 1: Sơ đồ khối thuật toán PO 21

Hình 4 2: Sơ đồ mạch bộ nghịch lưu nối lưới 1 pha 23

Hình 4 3: Bộ nghịch lưu nối lưới 1 pha với bộ điều khiển PR 23

Hình 4 4: Hệ thống pin mặt trời nối lưới 25

Hình 5 1: Đáp ứng dòng điện ngõ ra Iivt theo tín hiệu đặt Iref khi f=50Hz 26

Hình 5 2: Khi tần số lưới f=51Hz 27

Hình 5 3: Khi tần số lưới f=49Hz 27

Hình 5 4: Biên độ điện áp lưới thay đổi theo thời gian 28

Hình 5 5: Đáp ứng của dòng điện ngõ ra Iivt khi biên độ điện áp lưới thay đổi (Ug=220) 28

Hình 5 6: Đáp ứng toàn hệ thống khi độ rọi thay đổi với thuật toán PO 29

Hình 5 7: Thuật toán PO khi độ rọi thay đổi 30

Hình 5 8: Thuật toán PO khi nhiệt độ thay đổi 31

Hình 6 1: Sơ đồ ngoại vi của TMS320F28335 35

DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU Bảng 5 1: Hiệu suất của phương pháp PO khi chịu ảnh hưởng của độ rọi 30

Bảng 5 2: Hiệu suất của phương pháp PO khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ 31

Bảng 6 1: Bảng PORTA(GPIO0-GPIO31) 36

Bảng 6 2: Bảng PORTB(GPIO32-GPIO63) 37

Bảng 6 3: Bảng PORTC(GPIO33-GPIO87) 38

Bảng 6 4: Các dạng file và vai trò trong CCS 40

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

1.1 Nhiệm vụ của đồ án môn học:

- Tìm hiểu pin quang điện

- Dùng psim mô phỏng bộ solar micro inverter nối lưới

- Khảo sát phương pháp điều khiển MPPT (phương pháp PO)

- Tìm hiểu DSP28335

CHƯƠNG II: PIN QUANG ĐIỆN (PV)

2.1 Cấu tạo pin quang điện:

Pin quang điện là thiết bị sử dụng vật liệu bán dẫn để chuyển hóa quang năng thành điện năng, do đó kỹ thuật chế tạo pin quang điện rất gần với kỹ thuật chế tạo linh kiện bán dẫn như transistor, diode,…Vật liệu cơ bản để chế tạo pin quang điện cũng như các loại linh kiện bán dẫn khác, thường là tinh thể silicon tinh khiết thuộc nhóm IV trong bảng phân loại tuần hoàn và được thêm vào Boron (B) hay phosphorous (P), thuộc nhóm III và nhóm V Galium và arsenic được dùng để tạo ra vật liệu quang điện GaAs, còn cadmium

và tellurium dùng để tạo ra vật liệu quang điện CdTe Hầu hết vật liệu pin quang điện sử dụng bán dẫn silic và hai loại pin quang điện chiếm thị phần lớn nhất là pin quang điện silicon monocrystalline (đơn tinh thể) và polycrystalline (đa tinh thể)

Hình 2 1: Sơ đồ cấu tạo pin quang điện

2.1.1 Nguyên lý hoạt động:

Hình 2 2: Nguyên lý hoạt động pin quang điện

Thông thường điện tử chiếm mức năng lượng thấp hơn E2 Khi được chiếu sáng, lượng tử ánh sáng (photon) mang năng lượng hv ( h là hằng số Plank và v là tần số ánh sáng) bị điện tử hấp thụ và chuyển lên múc E1

Hình 2 3: Hai mức năng lượng E1>E2

Phương trình cân bằng năng lượng: hv = E1 –E2

Trong tế bào quang điện gồm rất nhiều mức năng lượng con rất sát nhau tạo thành vùng năng lượng Vùng năng lượng thấp bị các điện tử chiếm đầy khi ở trạng thái cân bằng gọi

là vùng hóa trị mà mức bên trên của nó có năng lượng Ev Vùng năng lượng phía trên tiếp

đó hoàn toàn trống hoặc chỉ bị chiếm một phần gọi là vùng dẫn, mức bên dưới của vùng dẫn có năng lượng EC, cách ly giữa vùng hóa trị và vùng dẫn đó gọi là một vùng cấm có

độ rộng năng lượng là Eg, trong đó không có mức năng lượng cho phép nào của điện tử

Khi ánh sáng chiếu đến tế bào quang điện có vùng năng lượng nói trên, photon có năng lượng hv bị điện tử của vùng hóa trị hấp thụ và nó có thể chuyển lên vùng dẫn để trở thành điện tử tự do e, lúc này vùng hóa trị sẽ có một lỗ trống có thể di chuyển như “hạt” mang điện tích nguyên tố ( kí hiệu là h+) Lỗ trống này có thể di chuyển và tham gia quá trình dẫn điện

Hình 2 4: Các vùng năng lượng

Vậy khi chiếu sáng vào tế bào quang điện, điện tử ở vùng hóa trị thấp hấp thụ năng lượng photon hv và chuyển lên vùng dẫn tạo ra cặp hạt dẫn điện tử - lỗ trống e-h, tức là tạo ra một điện thế Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang điện bên trong

Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời chính là hiện tượng quang điện xảy ra trên lớp tiếp xúc p-n

Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng lượng đủ để kích thích electron lớp ngoài cùng dẫn điện, nên phần lớn năng lượng mặt trời lớn hơn mức cần thiết (1,12eV với silic) được chuyển thành nhiệt năng

2.2 ĐẶC TÍNH PIN QUANG ĐIỆN

2.2.1- Đặc tính I-V ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn

Vì đặc tính I-V của pin quang điện thay đổi theo độ chiếu nắng và nhiệt độ của pin, nên để có thể so sánh các module pin quang điện khác nhau, nhà sản xuất thường

cung cấp số liệu về đặc tính pin ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC- Standard

Test Condition) Điều kiện tiêu chuẩn này bao gồm: pin được chiếu sáng với ánh sáng

phải nhiệt độ môi trường) Những thông số của pin được cung cấp trong điều kiện thử

thông số kỹ thuật của một pin quang điện thực tế (STP240-20/Wde, SUNTECH) được cho trong hình 2.6

Cần lưu ý là với độ chiếu nắng cho trước, công suất ra của pin phụ thuộc vào đặc tính tải và sẽ đạt giá trị công suất cực đại gần điểm cánh chỏ (knee-point) của đặc

tính I-V Đặc tính I-V và P-V (công suất theo điện áp ra) của pin quang điện

STP240-20/Wde với các độ chiếu nắng khác nhau cho trên hình 2.6

Hình 2 5: Thông số kỹ thuật và đặc tính I-V và P-V của pin quang điện STP240-20/Wde, SUNTECH

➔ Đây cũng là thông số mà đồ án môn học chọn để thực hiện mô phỏng trên phần mềm psim

Hình 2 5(t-t): Thông số kỹ thuật và đặc tính I-V và P-V của pin quang điện STP240-20/Wde, SUNTECH

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI 3.1-Hệ thống pin mặt trời nối lưới:

Solar Micro Inverter

Hình 3.1: Hệ thống pin mặt trời nối lưới

Hệ thống pin mặt trời như hình 3.1 gồm một tấm PV có công suất 240W, một bộ biến đổi điện áp DC/DC và bộ nghịch lưu Từ một tấm PV phát ra dòng và áp đi qua bộ biến đổi DC-DC đề tăng điện áp rồi qua bộ biến đổi DC-AC để phát ra dòng điện sin để hòa lưới Tuy nhiên không phải lúc nào tấm PV cũng phát ra công suất ổn định (công suất cực đại) vì thế để tấm PV luôn hoạt động tốt và phát ra công suất tối ưu ta phải dùng các thuật

Photovoltaic Panel

toán MPPT ( tìm điểm công suất cực đại) ngoài ra khi thiết kế bộ nghịch lưu nối lưới ta cũng phải tìm phương án làm cho khi nối lưới dòng Iivt luôn được bám theo Iref dù điều kiện lưới thay đổi.Và dưới đây ta sẽ làm làm rõ hơn các phương pháp điều khiển nói trên

Bộ Solar micro Inverter nối lưới được sử dụng để chuyển toàn bộ công suất nhận được từ tấm PV để biến đổi thành tín hiệu dòng điện đẩy hết lên lưới Do đó, bộ nghịch lưu (DC/AC Converter) có nhiệm vụ phát một dòng điện sin lên lưới Biên độ dòng sin này được quyết định bởi điện áp ngõ vào bộ nghịch lưu

I reference MPPT

DC/AC Converter DC/DC Converter

PV System

PR Controller

PWM Generator PWM Generator

Grid

Thông số kỹ thuật khi thiết kế hệ thống pin mặt trời nối lưới:

3.2-Bộ biến đổi điện áp một chiều (DC-DC):

- Ở đồ án này ta dùng bộ biến đổi điện áp một chiều là bộ Push – Pull Converter

Ta chọn bộ Push – Pull Converter vì hệ thống pin mặt trời của ta là một hệ thống có

công suất nhỏ ,điện áp ra của tấm PV rất thấp ,cho nên để phát lên lưới ta cần hệ số biến đổi rất lớn, vì thế ta sử dụng mạch cách ly Tuy nhiên để đạt được hiệu quả song song khi tải có điện áp lớn hơn điện áp hệ thống ta dùng mạch tăng áp và ngược lại ta dùng mạch giảm áp thì vì thế ta nên sử dụng mạch Push – Pull Converter cho hệ thống này

*Cơ sở lý thuyết về Push-pull Converter:

Trong trạng thái xác định, khi Q1 đóng trong khoảng thời gian TON (B), cuộn NP1 có điện áp, diode D5 bị phân cực ngược do ngược chiều dòng và diode D6 phân cực thuận

Do đó, diode D6 dẫn dòng qua phía NS2, đi qua cuộn L, làm dòng IL tăng lên đến IL2 (D) Sau đó hết thời gian TON, cả Q1 và Q2 đều đóng trong TOFF, cuộn L sẽ phóng năng lượng đi qua 2 diode D6 và D5, mỗi diode dẫn ½ dòng điện, đi qua 2 cuộn NS1, NS2 tạo ra

2 điện thế cùng độ lớn nhưng ngược chiều nhau, khiến điện thế trên cả cuộn thứ cấp bằng không Điện áp VL bằng âm của giá trị điện áp Vout Giá trị dòng IL giảm từ IL2 xuống IL1(D)

Khi qua nửa chu kỳ tiếp theo, Q2 đóng trong khoảng thời gian TON (B), cuộn NP2 có điện áp, diode D6 phân cực ngược và D5 phân cực thuận Dòng điện được diode D5 dẫn qua cuộn L từ cuộn NS1, làm dòng IL tăng từ IL1 lên IL2 Tiếp tục, Q2 và Q1 đóng trong TOFF

Hình 3.3: Sơ đồ Push – Pull Converter

Điện áp ngõ ra được tính theo công thức:

3.3 - Bộ nghịch lưu cầu 1 pha:

- Đồ án sẽ sử dụng bộ nghịch lưu 1 pha kiểu cầu điều khiển kiểu PWM với điện áp đóng ngắt đơn cực (2-arm bridge (4 pulse)) như hình 3.5:

Hình 3.4: Mạch nghịch lưu 1 pha kiểu cầu

Với phương pháp điều chế này, hai nhánh cầu của bộ nghịch lưu sẽ được điều khiển riêng biệt Nhánh A sẽ được đóng cắt bằng cách so sánh điện áp điều khiển ucontrol với sóng mang utri , và nhánh B sẽ được đóng cắt bằng cách so sánh điện áp điều khiển –ucontrol với sóng mang utri

ucontrol > utri : S1 ON và S4 OFF ucontrol < utri : S1 OFF và S4 ON

Tương tự:

-ucontrol > utri : S3 ON và S2 OFF

-ucontrol < utri : S3 OFF và S2 ON

Dạng sóng điện áp ngõ ra như hình 3.5 : ( để đơn giản, trên hình chỉ vẽ dạng sóng điều khiển S1, S3 Dạng sóng điều khiển S4 là nghịch đảo của dạng sóng S1, và dạng sóng S2 là nghịch đảo của dạng sóng S3)

CHƯƠNG IV: THUẬT TOÁN TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI (MPPT) VÀ

THUẬT TOÁN NỐI LƯỚI CHO NGHỊCH LƯU

4.1-Thuật toán tìm điểm công suất cực đại:

- MPPT là một thuật toán đáp ứng theo điều kiện môi trường để làm sao dịch chuyển được điểm làm việc của tấm pin mà tại đó công suất phát ra từ tấm PV là tối đa MPPT rất đa dạng, đa dạng từ độ phức tạp, cách điều khiển, các biến khiển và cả giá thành Theo như sự tìm hiểu hiểu của nhóm thì MPPT có 3 thuật toán: Perturb and observe (P&O), Incremental Conductance (INC), Fractional Open Circuit Voltage (FOCV) Tuy nhiên trong đồ án này ta sẽ dùng thuật toán P&O

- Thuật toán P&O rất nhạy khi môi trường thay đổi, ví dụ như mây rải rác che phủ tấm pin,đây chính là điểm mạnh của phương pháp này vì nó đáp ứng rất tốt với điều kiện môi trường thay đổi, điểm làm việc sẽ được thay đổi liên tục để thích nghi Một vấn đề nữa chính là độ thay đổi điện áp Ở đây, việc thay đổi điện áp được thực hiện gián tiếp qua duty cycle (D) Độ thay đổi D (delta D) của ta nếu lựa chọn đúng sẽ làm tăng đáp ứng, giảm thời gian xác lập, tăng ổn định cho hệ thống

4.1 1-Thuật toán Perturb and Observe (P&O)

Theo sơ đồ khối thuật toán P&O tại hình 4.3, điện áp sẽ được thay đổi một lượng nhỏ Sau đó 2 công suất trước và sau khi thay đổi sẽ được so sánh, nếu P2 lớn hơn P1 thì chiều thay đổi V đã đúng, nếu P2 nhỏ hơn P1, thì phải đổi ngược lại Sau một vài chu kỳ, điện

áp tại điểm làm việc công suất cực đại VMPP và công suất cực đại sẽ được tìm thấy

Như đã nói ở trên độ thay đổi D (delta D) của ta nếu lựa chọn đúng sẽ làm tăng đáp ứng, giảm thời gian xác lập, tăng ổn định cho hệ thống Có 2 hướng là delta D cố định và delta thay đổi được

Delta D cố định: Với hướng này, thời gian lập trình ngắn, đơn giản hơn Việc nghiên cứu môi trường để chọn delta D là cần thiết, thích hợp cho từng vùng miền mà sự biến đổi của môi trường là lớn hay nhỏ Tuy nhiên, khi đạt được trạng thái gần xác lập, do delta D

cố định, hệ thống sẽ bị dao động quanh điểm công suất cực đại

Delta D thay đổi được (Hill Climbing): Delta d được tính toán qua mỗi chu kỳ bằng một hằng số nhân với độ thay đổi của công suất Tùy vào sự thay đổi công suất nhiều hay

ít mà độ thay đổi duty cycle lớn hay nhỏ Hướng này yêu cầu phải chọn được hằng số nhân vào, tương tự như cách trên, việc nghiên cứu môi trường là cần thiết, nhưng nếu sử dụng phương pháp thử và sai sẽ giản đơn quá trình Tức nghĩa là, hằng số được chọn qua những lần mô phỏng sao cho đáp ứng bám theo công suất cực đại mà từng điều kiện môi trường cho phép

Tùy chiều thay đổi công suất và điện áp mà tăng hay giảm delta D Cụ thể hơn, khi công suất theo chiều tăng, duty cycle được thay đổi đúng với hướng mà điện áp thay đổi (nếu điện áp tăng, duty cycle sẽ tăng để điện áp tăng nữa và ngược lại) Ngược lại, khi công suất giảm, duty cycle được thay đổi sao cho ngược hướng chiều điện áp thay đổi (nếu điện áp tăng, duty cycle sẽ thay đổi để điện áp giảm và ngược lại)

• Công thức chi tiết:

Với mạch Push -Pull Converter:

Tụ ngõ ra lớn để ổn áp ngõ ra, vậy khi duty cycle tăng thì Vin giảm và ngược lại

• Khi công suất thay đổi:

Sơ đồ khối của thuật toán PO:

Hình 4.1: Sơ đồ khối thuật toán PO

4.2- Phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu 1 pha:

Ngõ ra của bộ nghịch lưu có 2 đại lượng cần quan tâm đến đó là điện áp ngõ ra bộ nghịch lưu (U0) và dòng điện ngõ ra bộ nghịch lưu (Iivt)

Giả sử chọn điều khiển điện áp U0 thì khi hòa lưới với hệ thống lưới có điện áp cố định không đổi nên không thể điều khiển điện áp ngõ ra được, không thể hồi tiếp điện áp

vì khi đó tín hiệu đặt sẽ bằng giá trị điện áp lưới tuy vẫn đóng công suất lên lưới được nhưng không thể điều khiển công suất đó được Còn nếu khi không hòa lưới thì mới điều

khiển điện áp U0 để điện áp của hệ thống ổn định.Vì vậy ở đây đồ án sẽ thiết kế để điều khiển dòng điện ngõ ra của bộ nghịch lưu Iivt theo dòng điện đặt mong muốn Iref bằng cách hồi tiếp dòng điện Iivt về so sánh với dòng điện Iref được tạo ra bằng cách hồi tiếp điện áp lưới về tính toán trong khối chức năng 1_sine_phase của hệ thống

4.2.1- Khảo sát phương pháp điều khiển tỷ lệ-cộng hưởng (Proportional Resonant- PR):

- Phương pháp điều khiển tỷ lệ cộng hưởng (Proportional Resonant-PR):

Bộ nghịch lưu có trách nhiệm cho việc chuyển điện áp từ DC sang AC và giữ cho năng lượng được đủ chất lượng để nối lưới Bộ nghịch lưu cũng phải đáp ứng tốt khi có sự thay đổi hay mất ổn định của hệ thống

Proportional Resonant-type (PR) được sử dụng rộng rãi cho điều khiển bộ chỉnh lưu nối lưới 1 pha công suất nhỏ bởi vì khả năng đạt được sai số xác lập về không một cách nhanh chóng và có cấu hình đơn giản, dễ thiết kế

Bộ điều khiển PR được thiết kế và thực hiện theo nhiều cách nhưng ở đây đồ án sẽ thiết

kế để điều khiển dòng điện ngõ ra của bộ nghịch lưu Iivt theo dòng điện đặt mong muốn Iref bằng cách hồi tiếp dòng điện Iivt về so sánh với dòng điện Iref được tạo ra bằng cách hồi tiếp điện áp lưới về tính toán trong khối chức năng 1_sine_phase của hệ thống, để tính sai số giữa 2 tín hiệu, sau đó sai số này được đưa qua 2 khâu hiệu chỉnh H1(s), H2(s) để được điện áp ra ucontrol, điện áp ucontrol được so sánh với sóng tam giác utri có tần số đóng ngắt là fsw=20kHz và có biên độ là 1 để tạo ra xung PWM riêng biệt để đưa vào cực Gate đóng ngắt cho từng con IGBT Điện áp và dòng điện ngõ ra sẽ được lọc bớt thành phần sóng hài bởi bộ lọc RL và sau đó nối lưới

-Thông số của mạch lọc RL:

R=0.1Ω

L= 20mH

Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nối lưới như hình 4.2:

Hình 4.2: Sơ đồ mạch bộ nghịch lưu nối lưới 1 pha

Hình 4.3 là cấu trúc cơ bản của bộ điều khiển PR hồi tiếp và điều khiển dòng điện cho hệ thống với H1(s) là khâu cộng hưởng ở tần số cơ bản và H2(s) là khâu tỷ lệ cộng ở tần số sóng hài bậc cao

Hình 4.3: Bộ nghịch lưu nối lưới 1 pha với bộ điều khiển PR

Với:

i-Iivt là dòng điện ngõ ra của bộ nghịch lưu iref-Iref là dòng điện đặt

cộng hưởng ở tần số cơ bản được mô tả bằng:

2 2

2 w 0 ( )

2 2

3

2 w 0 ( ) 1

Độ lợi k được chọn dựa vào biên độ pha PM (Phase Margin) yêu cầu

 được chọn sao cho góc của hệ số công suất không vượt quá 2.60 cho tất cả các tần

Để nghiên cứu tác động của độ lợi H2(s) lên hiệu suất điều khiển của hệ thống thì đồ

2 2

2 w 0 ( )

tài liệu tham khảo

Bộ thông số của H1(s) và H2(s) dùng để mô phỏng khi chọn K=50 và  =1:

2 2 2

2 *50 * 2 *50 10000 ( )