Phương pháp điều khiển chia tải p và q trong hệ thống năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - MAI CÔNG CƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHIA TẢI P VÀ Q TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - MAI CÔNG CƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHIA TẢI P VÀ Q TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ MINH PHƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2015 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS: LÊ MINH PHƯƠNG Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày … tháng … năm 2015 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ tên Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện Phản biện Ủy viên Ủy viên, thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày … tháng 11 năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: MAI CƠNG CƯƠNG Giới tính: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 12/01/1980 Nơi sinh: THÁI BÌNH Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV: 1241830002 I- Tên đề tài: Phương pháp điều khiển chia tải p q hệ thống lượng mặt trời II- Nhiệm vụ nội dung: Tổng quan Microgrid Các phương pháp điều khiển chia tải Mô giải thuật chia tải đề xuất Mơ hình thực nghiệm III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán hướng dẫn: PGS.TS: LÊ MINH PHƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Lê Minh Phương KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Mai Công Cương ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi đến thầy PGS TS Lê Minh Phương lời biết ơn sâu sắc dành thời gian quý báu để hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi lời khun bổ ích để hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tất Thầy, Cơ Phòng Thí Nghiệm Nghiên Cứu Điện Tử Công Suất trường đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp HCM đặc biệt Tôi muốn gửi lời cảm ơn Tôi tới Thạc sĩ Nguyễn Minh Huy giúp đỡ đồng hành thời gian thực luận văn Trong suốt thời gian học tập Trường Đại Học Công Nghệ Tp HCM, Thầy, Cơ giảng dạy tận tình, cho tơi nhiều kiến thức bổ ích Tơi xin gửi đến Quý Thầy, Cô lời cảm ơn chân thành Cuối cùng, xin cám ơn người thân gia đình động viên tạo điều kiện giúp tơi vượt qua khó khăn suốt q trình học tập nghiên cứu vừa qua Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 11 năm 2015 Mai Công Cương TÓM TẮT Lưới điện siêu nhỏ phần hệ thống lưới điện thông minh tương lai bao gồm mạng nguồn phân tán có cơng suất nhỏ, điện áp thấp kế nối với có khơng sử dụng hệ thống tích trữ lượng Hiện hệ thống lưới phân phối điện cục (DG) sử dụng nguồn lượng tái tạo mặt trời, gió nguồn lưu trữ phát triển rộng rãi Tuy nhiên nguồn điện không trực tiếp tạo điện áp xoay chiều pha Vì vậy, yêu cầu phải sử dụng nghịch lưu nguồn áp pha Các nghịch lưu tạo lưới siêu nhỏ (Microgrid) trước kết nối với lưới điện Để truyền tải lượng công suất lớn hay kết nối nhiều nguồn phát với lưới cần thiết kết nối vận hành song song nghịch lưu khả mang dòng điện lớn thiết bị bán dẫn bị hạn chế Một lý khác nghịch lưu hoạt động song song tạo thành hệ thống dự phòng, nâng cao độ tin cậy hệ thống đồng thời tạo tính linh hoạt cho phép đóng ngắt nguồn vào lưới cách dễ dàng Trong giới hạn luận văn thạc sĩ, tác giả tập trung giải vấn đề kết nối song song nghịch lưu làm để chia tải đảm bảo chúng kết nối cách linh hoạt không ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống Mơ hình mơ xây dựng kiểm tra matlab Simulink, mơ hình thực nghiệm thực phòng thí nghiệm để kiếm chứng tính đắn lý thuyết đưa ABSTRACT Micro grid is an element of smart grid in future which includes low power, low voltage distributed energy resources connected together Currently, electricity distributed generator (DG) using renewable energy sources solar, wind and storage resources are developing extensively However, this power source does not directly converter to – phase AC voltage Therefore, giving the claim to use the – phase inverter before connecting to the grid To transmit large amounts of power, or connect multiple sources to micro – grid, parallel operation of the inverters are required due to large current-carrying capability of the semiconductor device is limited Another reason is that the parallel inverters will enhance the redundant power system which increases reliability and creates flexibility of system In this master thesis, authors focus on solving parallel inverter issues in micro grid such as how to share the load and ensure that they are connected in a flexible way, not affect the reliability of system Simulation model was built and tested on MATLAB Simulink, empirical model implemented in the laboratory to verify the correctness of the theory presented MỤC LỤC Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 1.1.1 Tình hình lượng giới 1.1.2 Tiềm năng lượng mặt trời Việt Nam 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .6 1.4 Nhiệm vụ luận văn Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.1 Pin lượng mặt trời (PV) 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Mơ hình tương đương pin lượng Mặt trời 2.1.3 Các đặc tuyến pin lượng mặt trời 10 2.2 Giới thiệu biến đổi công suất – tăng áp DC/DC 13 2.3 Giới thiệu biến đổi công suất – nghịch lưu DC/AC .15 2.4 Các hệ thống lượng mặt trời 17 2.4.1 Hệ thống lượng mặt trời hoạt động độc lập 17 2.4.2 Hệ thống lượng mặt trời kết nối lưới 17 2.4.3 Hệ thống lượng mặt trời kết hợp 18 2.5 Tổng quan cấp điều khiển hệ thống lượng mặt trời 19 2.5.1 Bộ điều khiển Zero: .19 2.5.2 Bộ điều khiển sơ cấp: 19 2.5.3 Điều khiển thứ cấp 21 2.5.4 Điều khiển Tertairy 22 Chương PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHIA TẢI DROOP CONTROL P/F – Q/V 23 3.1 Phương pháp điều khiển Droop .23 3.1.1 Khi tải ngõ cảm: .23 3.1.2 Khi δ nhỏ 24 3.1.3 Điều khiển độ trượt – Droop control .25 3.2 Điều khiển hệ thống 27 Chương MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHIA TẢI P VÀ Q TRÊN MATLAB SIMULINK 28 4.1 Mô pin lượng mặt trời 29 4.2 Mô tăng áp DC/DC giải thuật MPPT 30 4.2.1 Giải thuật MPPT Perturbation And Observe (PO) 30 4.2.2 Bộ tăng áp DC/DC 31 4.3 Mô nghịch lưu DC/AC 32 4.3.1 Các khối đo lường 32 4.3.2 Các khối điều khiển .35 4.3.3 Điều chế vector không gian (SVPWM) 38 4.4 Mô điều khiển độ trượt – Droop control .43 4.5 Mơ hình mơ nghịch lưu pha hoàn chỉnh .43 4.6 Kết mô 45 4.6.1 Trường hợp đường dây có trở R khác 46 4.6.2 Trường hợp đường dây có cảm L khác .48 4.6.3 Trường hợp đường dây R,L có R lớn khác 49 4.6.4 Trường hợp đường dây L,R có R nhỏ khác 52 4.6.5 Trường hợp đường dây có L, R .54 Các bước thiết kế lọc LC sau:   Xác định tần số cắt lọc theo tần số đóng ngắt nghịch lưu Để độ gợn áp ∆V