Mô hình, mô phỏng và điều khiển giảm áp Common mode cho bộ biến đổi năng lượng mặt trời 3 pha: luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện

MỤC LỤC MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Điểm đề tài Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan lượng mặt trời 2.1.1 Các dạng cấu trúc chuyển đổi PV 2.1.2 Hệ thống lượng mặt trời độc lập hòa lưới 2.2 2.1.2.1 Hệ thống lượng mặt trời độc lập 2.1.2.2 Hệ thống lượng mặt trời hòa lưới Bộ nghịch lưu đa bậc 2.2.1 Khái quát nghịch lưu áp đa bậc 2.2.1.1 Khái niệm 2.2.1.2 Phân loại 2.2.2 Các cấu trúc nghịch lưu áp đa bậc 10 2.2.2.1 Cấu trúc nghịch lưu áp chứa cặp diode kẹp (Neutral Point Clamped multilevel inverter –NPC) 10 2.2.2.2 Cấu trúc tụ thay đổi (Flying capacitor inverter) 12 2.2.2.3 Cấu trúc dạng Cascade 12 2.2.3 bậc Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) cho nghịch lưu NPC 13 2.2.3.1 Phương pháp điều chế SPWM (Sin Pulse Wide Modulation) 14 2.2.3.2 Phương pháp điều chế Vector không gian 16 2.2.4 Kỹ thuật điều khiển biến tần NPC bậc 18 2.2.4.1 Kỹ thuật PWM dùng sóng mang 18 2.2.4.2 Kỹ thuật PWM dùng véc tơ không gian 21 Chương 3: ĐIỀU KHIỂN GIẢM COMMON - MODE 23 3.1 Định nghĩa giảm điện áp Common - mode cho NPC bậc 23 3.2 Các phương pháp giảm điện áp Common - mode 25 3.2.1 Phương pháp giảm điện áp Common - mode kỹ thuật điều chế sóng mang 25 3.2.1.1 Kỹ thuật giảm Common – mode phương pháp PD PWM 26 3.2.1.2 Kỹ thuật giảm Common – mode phương pháp POD PWM 27 3.2.2 Phương pháp giảm điện áp Common - mode điều chế véc tơ không gian 29 3.2.3 Bài toán triệt tiêu điện áp Common - mode 30 3.2.4 Đề xuất giải thuật giảm CMV 30 3.3 Mô biến tần NPC bậc 31 3.3.1 Các tham số mơ hình mơ 32 3.3.2 Mô biến tần NPC bậc sử dụng giải thuật PD giảm Common-mode 33 3.3.2.1 Khối tạo xung PWM 33 3.3.2.2 Khối nghịch lưu 34 3.3.2.3 Khối tải 35 3.3.2.4 Khối hiển thị 35 3.3.2.5 Các kết mô 35 3.3.3 Mô biến tần NPC bậc sử dụng giải thuật POD giảm Common-mode 38 3.3.4 Ứng dụng giải thuật POD giảm áp Common mode biến đổi hệ thống lượng mặt trời pha 42 3.3.4.1 Mô tả chức khối mơ hình 42 3.3.4.2 Kết mô 43 Chương 4: THỰC NGHIỆM GIẢM COMMON MODE TRÊN MƠ HÌNH NPC BẬC VỚI KỸ THUẬT LẬP TRÌNH NHÚNG 45 4.1 Thiết kế hệ thống phần cứng 45 4.1.1 Khối nguồn 45 4.1.2 Khối mạch công suất nghịch lưu 45 4.1.3 Khối tải 45 4.1.4 Khối điều khiển thành phần khác 46 4.2 4.1.4.1 Mạch điều khiển sử dụng Kit DSP TMS320F28335 46 4.1.4.2 Mạch kích lái 49 4.1.4.3 Mạch đệm mạch đảo 50 Kỹ thuật lập trình nhúng 51 4.2.1 Sơ đồ tín hiệu hệ thống lập trình nhúng 51 4.2.2 Giới thiệu thư viện lập trình nhúng Matlab/Simulink 52 4.3 Mơ hình lập trình nhúng Matlab/simulink 55 4.4 Kết thực nghiệm 57 4.4.1 Kết thực nghiệm vùng điều chế tuyến tính 57 4.4.1.1 Kết thực nghiệm m= 0.4 58 4.4.1.2 Kết thực nghiệm m= 0.5 60 4.4.1.3 Kết thực nghiệm m= 0.6 63 4.4.1.4 Kết thực nghiệm m= 0.7 65 4.4.1.5 Kết thực nghiệm m= 0.8 68 4.4.1.6 Kết thực nghiệm m= 0.866 70 4.4.2 Kết thực nghiệm vùng điều chế 72 4.4.2.1 Kết thực nghiệm m= 73 4.4.2.2 Kết thực nghiệm m= 1.017 75 4.4.3 Tổng hợp kết đạt 77 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ CÁC ĐỀ XUẤT 80 5.1 Kết luận: 80 5.2 Đề xuất: 80 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CMV: Common mode Voltage NPC : Neutral Point Clamped Multilevel Inverter PD PWM: Phase Disposition Pulse Width Modulation POD PWM: Phase Opposite Disposition Pulse Width Modulation PV : Photovoltaic PWM : Pulse Width Modulation SVPWM: Space Vector Pulse Width Modulation THD : Total harmonic distortion DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Tổng quan theo lịch sử chuyển đổi PV Hình 2.2: Hệ thống lượng mặt trời độc lập [Nguồn 21] Hình 2.3: Hệ thống lượng mặt trời Hybrid [Nguồn 21] Hình 2.4: Hệ thống lượng mặt trời hòa lưới [Nguồn 21] Hình 2.5: Hệ thống lượng mặt trời hịa lưới có dự trữ [ Nguồn 21] Hình 2.6: Bộ nghịch lưu áp dạng diode kẹp (NPC) [Nguồn 20] 11 Hình 2.7: Bộ nghịch lưu áp dạng tụ điện thay đổi 12 Hình 2.8: Bộ nghịch lưu áp đa bậc dạng cascaded 13 Hình 2.9: Dạng sóng mang, sóng điều khiển xung kích điều chế liên tục [7] 15 Hình 2.10: Dạng sóng mang, sóng điều khiển xung kích điều chế gián đoạn [7] 15 Hình 2.11: Đường đặc tuyến số m tỉ số biên độ sóng sin/biên độ 15 Hình 2.12: Giản đồ vector điện áp nghịch lưu bậc 18 Hình 2.13: Sơ đồ cấu trúc nghịch lưu NPC bậc 18 Hình 2.14: Sơ đồ phát xung PWM dùng sóng mang 19 Hình 2.15: Giản đồ đóng ngắt sử dụng sóng mang bố trí pha 20 Hình 2.16: Giản đồ đóng ngắt sử dụng sóng mang bố trí 20 Hình 2.17: Sơ đồ pha NPC bậc 21 Hình 2.18: Giản đồ Vector khơng gian nghịch lưu NPC bậc 21 Hình 3.1: Sơ đồ nghịch lưu pha bậc kết nối với tải 24 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý sử dụng sóng mang 25 Hình 3.3: Dạng sóng mang tham chiếu sử dụng phương pháp PD PWM 26 Hình 3.4: Dạng sóng mang tham chiếu sử dụng phương pháp POD PWM 28 Hình 3.5: Giản đồ véc tơ không gian NPC bậc 30 Hình 3.6: Lưu đồ giải thuật 31 Hình 3.7: Tổng quan mơ hình mô NPC bậc 34 Hình 3.8: Khối nghịch lưu 34 Hình 3.9: Khối tải 35 Hình 3.10: Khối hiển thị 35 Hình 3.11: Dạng sóng điện áp dây UAB sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV 35 Hình 3.12: Dạng sóng điện áp nghịch lưu UAO sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV 36 Hình 3.13: Dạng sóng dịng tải pha sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV 36 Hình 3.14: Phân tích THD dịng tải sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV 36 Hình 3.15: Phân tích THD áp dây tải sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV 37 Hình 3.16: Dạng sóng điện áp Common mode sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV 37 Hình 3.17: Mơ hình mơ sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV 38 Hình 3.18: Dạng sóng điện áp dây UAB sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV 38 Hình 3.19: Dạng sóng điện áp nghịch lưu UAO sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV 39 Hình 3.20: Dạng sóng dịng tải pha sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV 39 Hình 3.21: Phân tích THD dịng tải sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV 39 Hình 3.22: Phân tích THD áp dây tải sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV 40 Hình 3.23: Dạng sóng điện áp Common – mode sử dụng kỹ thuật POD 40 Hình 3.24: Đồ thị THD dòng tải sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV 41 Hình 3.25: Đồ thị THD áp dây tải sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV 41 Hình 3.26: Mơ hình mơ điều khiển giảm áp Common mode biến đổi 42 Hình 3.27: Thơng số PV 42 Hình 3.28: Khối điều khiển động pha 43 Hình 3.29: Đáp ứng dòng điện pha động 43 Hình 3.30: Đáp ứng tốc độ động 44 Hình 3.31: Đáp ứng mơ men động 44 Hình 3.32: Tốc độ phản hồi động 44 Hình 4.1: Hình ảnh thực tế mạch nguồn 45 Hình 4.2: Khối tải L 45 Hình 4.3: Khối tải R 45 Hình 4.4: Kit vi xử lý DSP TMS320F28335 46 Hình 4.5: Sơ đồ khối chức DSP F28335ing 49 Hình 4.6: Hình ảnh thực tế mạch kích lái 49 Hình 4.7: Sơ đồ mạch đệm bảo vệ DSP 50 Hình 4.8: Hình ảnh thực tế mạch điều khiển xung kích mơ hình thực nghiệm 50 Hình 4.9: Sơ đồ tín hiệu hệ thống thực nghiệm với kỹ thuật lập trình nhúng 51 Hình 4.10: Thư viện Target Preferences 52 Hình 4.11: Cửa sổ khai báo cấu hình phần cứng 52 Hình 4.12: Thư viện Chip Support với khối chức lập trình nhúng 53 Hình 4.13: Cửa sổ lựa chọn ngõ vào/ra digital 53 Hình 4.14: Cửa sổ khai báo ePWM 54 Hình 4.15: Mơ hình thực nghiệm với kỹ thuật nhúng từ Matlab/Simulink điều khiển giảm CMV cho nghịch lưu NPC3 bậc 55 Hình 4.16: Cửa sổ khai báo thông số khối F28335 eZdsp 55 Hình 4.17: Khối xử lý 56 Hình 4.18: Khối xuất xung kích từ card DSP28335 56 Hình 4.19: Đồ thị THD dịng tải sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV 78 Hình 4.20: Đồ thị THD áp dây tải sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV 78 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Điện áp Bộ nghịch lưu NPC ứng với trạng thái kích đóng, với x = a,b,c 11 Bảng 2: Trạng thái áp nghịch lưu dùng sóng mang 19 Bảng 3: Trạng thái áp nghịch lưu dùng véc tơ không gian 21 Bảng 3.1: Quan hệ điện áp Common - mode trạng thái véc tơ điều khiển 25 Bảng 3.2: Bảng số liệu mô mạch công suất 32 Bảng 3.3: Kết mô sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV 37 Bảng 3.4: Tổng hợp kết mô điện áp CMV sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV 40 Bảng 3.5: Tổng hợp kết THD dòng tải sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV 41 Bảng 3.6: Tổng hợp kết THD áp dây tải sử dụng kỹ thuật PD POD 41 Bảng 1: Bảng số liệu thực nghiệm 57 Bảng 2: Bảng kết thực nghiệm vùng điều chế tuyến tính 57 Bảng 3: Kết thực nghiệm số m=0.4 58 Bảng 4: Kết thực nghiệm số m=0.5 60 Bảng 5: Kết thực nghiệm số m=0.6 63 Bảng 6: Kết thực nghiệm số m=0.7 65 Bảng 7: Kết thực nghiệm số m=0.8 68 Bảng 8: Kết thực nghiệm số m=0.866 70 Bảng 9: Bảng kết thực nghiệm vùng điều chế 72 Bảng 10: Kết thực nghiệm số m=1 73 Bảng 11: Kết thực nghiệm số m=1.017 75 Bảng 12: Tổng hợp kết thực nghiệm (Vd = 60V) 77 Bảng 4.13: Tổng hợp kết thực nghiệm giảm điện áp Common – mode sử dụng kỹ thuật PD kỹ thuật POD 79 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Năng lượng mặt trời nguồn tài nguyên tái tạo đầy hứa hẹn mà sử dụng để sản xuất lượng điện thông qua trình quang điện Một lợi đáng kể hệ thống quang điện (PV) việc sử dụng nguồn lượng dồi miễn phí từ mặt trời Tuy nhiên, hệ thống phải đối mặt với trở ngại cản trở việc sử dụng rộng rãi họ giá thành cao hiệu thấp so sánh với công nghệ lượng tái tạo khác Hơn nữa, chất không liên tục công suất đầu hệ thống PV giảm độ tin cậy việc cung cấp điện liên tục Trong việc khai thác nguồn lượng mặt trời, biến đổi cơng suất đóng vai trị vơ quan trọng, giúp điều hịa ổn định lưới điện, khắc phục chất thay đổi nguồn lượng thiên nhiên Những kỹ thuật khác mơ hình hóa điều khiển hệ thống điện mặt trời với mục tiêu giúp cho tăng cường thâm nhập nhiều lượng mặt trời vào hệ thống điện đề cập nhiều nghiên cứu [1], [2], [3], [4] Cùng với phát triển thiết bị điện hệ thống quang điện PV, hệ thống pha phù hợp cho hệ thống điện có quy mơ lớn lựa chọn thường xuyên Hơn nữa, hệ thống pha có ưu điểm, độ gợn sóng cơng suất đầu nhỏ giá trị tụ DC-link nhỏ Trong hệ thống pha cho ứng dụng PV, thiết bị chuyển đổi điện cần thiết để thay đổi điện áp DC sang điện áp AC Bộ biến tần bậc sử dụng để chuyển đổi điện áp DC sang AC, nhiên, gia tăng công suất định mức, tụ biến tần bậc cần lọc có kích thước lớn Khi sử dụng biến tần bậc sinh điện áp Common mode (CMV) Để hạn chế nhược điểm này, ngày nay, biến tần bậc chọn để thay cho biến tần bậc Do chi phí cao lượng mặt trời, công nghệ biến tần thúc đẩy chủ yếu hiệu Tại thời điểm tại, hầu hết ứng dụng quang điện (PV) địi hỏi phải tích hợp vào lưới điện Có loại hệ thống PV chủ yếu: Có máy biến áp khơng có máy biến áp Hệ thống PV với máy biến áp tần số thấp cung cấp cách điện với lưới điện Tuy nhiên, máy biến áp làm tăng tổn hao, kích thước giá thành Mặt khác, không dùng máy biến áp, hệ thống sinh dịng rị Vì vậy, việc giảm thiểu điện áp Common - mode ( CMV) vấn đề quan trọng việc thiết kế chuyển đổi điện tử công suất cho ứng dụng PV không dùng máy biến áp Điện áp common-mode sinh trạng thái đóng-ngắt khóa nghịch lưu Dịng điện điện áp gây nên phát sinh hiệu ứng điện từ làm hư hỏng phận khí hệ truyền động sử dụng động điện ứng dụng cơng nghiệp Bài tốn giảm điện áp Common-mode nhiều nhà khoa học quan tâm từ trước đến [5], [6], [7] Hầu hết giải pháp đề cập trước tập trung nghịch lưu bậc thấp [5], [6], [8], [9] Bộ nghịch lưu đa bậc ngày sử rộng rộng rãi nhiều ứng dụng ưu điểm làm tăng công suất ngõ ra, điện áp đặt lên linh kiện giảm xuống biên độ sóng hài bậc cao giảm theo Các biến tần đa bậc có số lượng lớn trạng thái chuyển đổi giảm thiểu loại bỏ CMV Dựa lợi này, nhiều nghiên cứu việc giảm nhẹ CMV thực việc sử dụng biến tần NPC bậc Việc điều khiển khóa nghịch lưu sử dụng phương pháp điều biến độ rộng xung (PWM) Các kỹ thuật điều chế PWM đươc sử dụng để chuyển đổi NPC bậc dựa kỹ thuật sóng mang kỹ thuật véc tơ khơng gian Chính vậy, người thực chọn đề tài: “Mơ hình, mơ điều khiển giảm áp Common mode cho biến đổi Năng lượng mặt trời pha” 1.2 Mục đích đề tài Nghiên cứu giải thuật làm giảm điện áp Common-mode q trình đóng ngắt chuyển mạch khóa nghịch lưu Từ đề xuất giải thuật tối ưu để làm giảm tổn hao chuyển mạch nghịch lưu NPC bậc, đáp ứng nhu cầu tiết kiệm lượng hạn chế gia tăng điện áp Common- mode độ méo hài tổng THD biến đổi lượng mặt trời pha 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài - Nghiên cứu giải thuật giảm điện áp Common - mode nghịch lưu NPC bậc ứng dụng vào biến đổi lượng mặt trời pha - Xây dựng mơ hình mô Matlab, thực mô chế độ hoạt động khác - Thực nghiệm lập trình nhúng DSP F28335 đo đạc kết mơ hình thí nghiệm nghịch lưu NPC bậc - Đánh giá kết mô thực nghiệm 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp nghiên cứu sở tham khảo tài liệu, tính tốn lý thuyết, mơ thực nghiệm - Mơ phần mềm Matlab 2016b - Thực nghiệm lập trình nhúng vi xử lý DSP F28335, thiết kế mơ hình đo đạc kết thực nghiệm, so sánh với kết mô 1.5 Điểm đề tài - Đề tài phát triển giải thuật giảm điện áp Common-mode dựa kỹ thuật sóng mang Trong đề tài cịn trình bày kỹ thuật lập trình nhúng DSP F28335 từ Matlab/ Simulink, điều giúp cho người lập trình khơng chun dễ dàng lập trình vi xử lý để phát triển giải thuật 68 4.4.1.5 Kết thực nghiệm m= 0.8 Bảng 7: Kết thực nghiệm số m=0.8 Điện áp common-mode Điện áp common-mode ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Điện áp nghịch lưu Điện áp nghịch lưu (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Phân tích FFT điện áp nghịch lưu Phân tích FFT điện áp nghịch lưu ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 69 Điện áp dây tải Điện áp dây tải (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Phân tích FFT điện áp dây Phân tích FFT điện áp dây (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Dạng sóng dịng điện tải Dạng sóng dịng điện tải ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 70 Phân tích FFT dịng tải Phân tích FFT dịng tải (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 4.4.1.6 Kết thực nghiệm m= 0.866 Bảng 8: Kết thực nghiệm số m=0.866 Điện áp common-mode Điện áp common-mode ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Điện áp nghịch lưu Điện áp nghịch lưu (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 71 Phân tích FFT điện áp nghịch lưu Phân tích FFT điện áp nghịch lưu (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Điện áp dây tải Điện áp dây tải ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Phân tích FFT điện áp dây Phân tích FFT điện áp dây (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 72 Dạng sóng dịng điện tải Dạng sóng dịng điện tải ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Phân tích FFT dịng tải Phân tích FFT dòng tải ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 4.4.2 Kết thực nghiệm vùng điều chế Bảng 9: Bảng kết thực nghiệm vùng điều chế 1.017 Điện áp Common mode sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV 10.2 10.2 Điện áp Common mode sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV 10.2 10.2 Chỉ số m  Kết luận: Trong vùng điều chế điện áp Common – mode sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV không thay đổi so với điện áp Common – mode sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV Các kết thực nghiệm đo với kỹ thuật lập trình nhúng thể bảng thực nghiệm bên 73 4.4.2.1 Kết thực nghiệm m= Bảng 10: Kết thực nghiệm số m=1 Điện áp common-mode Điện áp common-mode (khi sử dụng kỹ (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) thuật POD giảm CMV) Điện áp nghịch lưu Điện áp nghịch lưu ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Phân tích FFT điện áp nghịch lưu Phân tích FFT điện áp nghịch lưu (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 74 Điện áp dây tải Điện áp dây tải ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Phân tích FFT điện áp dây Phân tích FFT điện áp dây (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Dạng sóng dịng điện tải Dạng sóng dịng điện tải (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 75 Phân tích FFT dịng tải Phân tích FFT dịng tải (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 4.4.2.2 Kết thực nghiệm m= 1.017 Bảng 11: Kết thực nghiệm số m=1.017 Điện áp common-mode Điện áp common-mode (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Điện áp nghịch lưu Điện áp nghịch lưu (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 76 Phân tích FFT điện áp nghịch lưu Phân tích FFT điện áp nghịch lưu ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Điện áp dây tải Điện áp dây tải (khi sử dụng kỹ thuật (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) POD giảm CMV) Phân tích FFT điện áp dây Phân tích FFT điện áp dây ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 77 Dạng sóng dịng điện tải Dạng sóng dịng điện tải (khi sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) Phân tích FFT dịng tải Phân tích FFT dịng tải ( sử dụng kỹ thuật PD giảm CMV) (khi sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV) 4.4.3 Tổng hợp kết đạt Bảng 12: Tổng hợp kết thực nghiệm (Vd = 60V) Chỉ số m Giải thuật PWM 0.4 0.6 0.8 0.866 PD POD PD POD PD POD PD POD 32 32 32 32 32 32 32 32 22.2 11.1 22 11 20 10 20 10 PD POD Áp nghịch lưu UAO(V) 30 30 Áp CMVPK-PK (V) 10.2 10.2 78 Áp dây UAB (V) THD áp tải (%) Dòng tải (A) 52.8 60 60 60 60 60 60 60 66.1 134 33.2 80.6 30.5 45.7 29.9 32.5 0.26 0.26 0.38 0.38 0.45 0.45 0.48 0.48 11.04 15.76 6.58 10.31 5.1 8.02 4.9 5.09 60 25.5 0.56 60 25.2 0.56 THD dịng tải 4.65 5.84 (%) Hình 4.19: Đồ thị THD dòng tải sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV Hình 4.20: Đồ thị THD áp dây tải sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV 79 Bảng 4.13: Tổng hợp kết thực nghiệm giảm điện áp Common – mode sử dụng kỹ thuật PD kỹ thuật POD Chỉ số điều chế m Điện áp Common mode sử kỹ thuật PD Điện áp Common mode sử kỹ thuật POD 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.866 1.017 22.2 22.2 22 20.4 20 20 10.2 10.2 11.1 11.1 11 10.2 10 10 10.2 10.2 Nhận xét: Qua kết đo q trình mơ thực nghiệm cho thấy biên độ điện áp Common-mode sử dụng kỹ thuật POD giảm 50% so với việc điều khiển sử dụng sử dụng kỹ thuật PD Tuy nhiên THD dòng tải THD áp dây tải sử dụng kỹ thuật POD cao so với kỹ thuật PD Điều cho thấy sử dụng kỹ thuật POD đạt hiệu việc giảm điện áp Common-mode cho nghịch lưu NPC bậc 80 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ CÁC ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận: Trong trình sử dụng nghịch lưu điện áp Common-mode ln ln tồn tại, tác động xấu đến hệ thống điều khiển tự động đặc biệt điều khiển máy điện Có nhiều phương pháp hạn chế triệt tiêu điện áp Common-mode như: sử dụng biến tần nhiều bậc sử dụng giải thuật điều chế độ rộng xung PWM Việc sử dụng biến tần nhiều bậc có nhiều hạn chế như: số khóa đóng ngắt tăng, làm tăng kích thước thiết bị, điều khiển khó khăn Để khắc phục nhược điểm giải thuật điều chế độ rộng xung giảm điện áp Common-mode đưa nghiên cứu đề tài Kỹ thuật điều chế độ rộng xung giảm điện áp Common-mode kiểm chứng mơ hình mơ Matlab/Simulink thực nghiệm mơ hình NPC bậc với kỹ thuật lập trình nhúng DSP F28335 Bước đầu thực với điện áp thấp Vd= 60V để thử nghiệm giải thuật mô hình thực nghiệm Điện áp Common-mode sử dụng kỹ thuật POD giảm 50% (tương ứng Vd/6) so với việc điều khiển sử dụng sử dụng kỹ thuật PD (Vd/3) 5.2 Đề xuất: Hạn chế đề tài chỗ thử nghiệm điện áp thấp bước đầu thử nghiệm mơ hình NPC bậc Hướng phát triển đề tài tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện giải thuật, thực nghiệm với điện áp cao thực nghiệm mô hình NPC bậc cao để chứng minh tính khả thi giải thuật Tiếp tục nghiên cứu kỹ thuật lập trình nhúng để khai thác nhiều tính vi xử lý DSP F28335 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lopez, O., Teodorescu, R., Freijedo, F and DovalGandoy, J., “Leakage Current Evaluation of a Single-Phase Transformerless PV Inverter Connected to the Grid” In Applied Power Electronics Conference, APEC 2007 – Twenty Second Annual IEEE, 25 February–1 March 2007, pp 907–912 [2] Gerardo Vazquez, Tamás Kerekes, Joan Rocabert, Pedro Rodríguez, Remus Teodorescu, Daniel Aguilar, A Photovoltaic Three-Phase Topology to Reduce Common Mode Voltage, 2010 [3] Remus Teodorescu, Marco Liserre and Pedro Rodríguez, “Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems”, 2011 John Wiley & Sons, Ltd ISBN: 978-0470-05751-3 [4] José Rodríguez, Jorge Pontt, Pablo Correa, Patricio Cortés, and César Silva, “A New Modulation Method to Reduce Common-Mode Voltages in Multilevel Inverters”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 51, No 4, August 2004 [5] Haoran Zhang, Annette von Jouanne, Shaoan Dai, Alan K Wallace, and Fei Wang, Multilevel Inverter Modulation Schemes to Eliminate Common-Mode Voltages, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 36, No 6, November/ December, 2000 [6] Hee-Jung Kim, Hyeoun-Dong Lee, and Seung-Ki Sul, “A New PWM Strategy for Common-Mode Voltage Reduction in Neutral-Point-Clamped Inverter-Fed AC Motor Drives”, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 37, No 6, November/ December, 2001 [7] Nguyễn Vinh Quan, Nguyễn Văn Nhờ, Dương Hoài Nghĩa “Kỹ thuật điều khiển PWM giảm áp common mode cho nghịch lưu cascade đa bậc” - Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá - VCCA-2015 [8] Poh Chiang Loh, Donald Grahame Holmes, Yusuke Fukuta, and Thomas A Lipo, “A Reduced Common Mode Hysteresis Current Regulation Strategy for Multilevel Inverters”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 19, No 1, January 2004 [9] Ville Naumanen, Juhamatti Korhonen, Julius Luukko, and Pertti Silventoinen, “Multilevel Inverter Modulation Method to Reduce Common-mode Voltage and Overvoltage at the Motor Terminals”, 2010 IEEE 26-th Convention of Electrical and Electronics Engineers in Israel [10] E Un and A Hava, “Performance analysis and comparison of reduced common mode voltage PWM and standard PWM techniques for threephase voltage source inverters”, Twenty-First Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006 APEC '06 , pág pp [11] Mohan M Renge and Hiralal M Suryawanshi, Multilevel Inverter to Reduce Common Mode Voltage in AC Motor Drives Using SPWM Technique, 2010 [12] C Bharatirajai, S Raghu 2, R.Palanisami, “A New Space Vector Pulse width Modulation for Reduction of Common Mode Voltage in Three Level Neutral Point Diode Clamped Multilevel Inverter ”, IEEE - Interational Conference On Advances In Engineering, Science And Management (lCAESM -2012) March 30, 31 [13] Pradyumn Chaturvedi, Shailendra Jain and Pramod Agarwal, Carrier-Based Common Mode Voltage Control Techniques in Three-Level Diode-Clamped Inverter, 2012 [14] June-Seok Lee , and Kyo-Beum Lee, “New Modulation Techniques for a Leakage Current Reduction and a Neutral-Point Voltage Balance in Transformerless Photovoltaic Systems Using a Three-Level Inverter”, IEEE Transactions on Power Electronics, VOL 29, NO 4, APRIL 2014 [15] Tuyen D Nguyen*, Dzung Quoc Phan*, Dat Ngoc Dao*, and Hong-Hee Lee, “Carrier Phase-Shift PWM to Reduce Common-Mode Voltage for Three-Level T-Type NPC Inverters “, Journal of Power Electronics, Vol 14, No 6, pp 1197-1207, November 2014 [16] Somogyi, Chad Alexander, "Common Mode Voltage Mitigation Strategies Using PWM in Neutral-Point-Clamped Multilevel Inverters" (2015) Master's Theses (2009 ) [17] Ahmet M Hava, and Emre Uă , Performance Analysis of Reduced CommonMode Voltage PWM Methods and Comparison With Standard PWM Methods for Three-Phase Voltage-Source Inverters”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 24, No 1, January 2009 [18] Nguyen Van Nho, Nguyen Tu Khanh Tam and Lee Hee Hong, “A Reduced Switching Loss PWM Strategy to Eliminate Common - Mode Voltagein Multilevel Inverters”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 30, No 10, October 2015 [19] Akash S Pabbewar, Dr Kowsalya M, “Three Level Neutral Point Clamped Inverter using Space Vector Modulation with Proportional Resonant Controller”, Applied Energy Symposium and Forum, REM2016: Renewable Energy Integration with Mini/Microgrid, 19-21 April 2016, Maldives [20] PGS.TS Nguyễn Văn Nhờ, Giáo trình điện tử cơng suất 1, Nhà xuất ĐHQG-HCM, 2017 [21] https://nangluongtieudiem.com/ ... với kỹ thuật PD 42 3. 3.4 Ứng dụng giải thuật POD giảm áp Common mode biến đổi hệ thống lượng mặt trời pha Hình 3. 26: Mơ hình mơ điều khiển giảm áp Common mode biến đổi hệ thống lượng mặt trời. .. – mode sử dụng kỹ thuật POD giảm CMV Bảng 3. 4: Tổng hợp kết mô điện áp CMV sử dụng kỹ thuật PD POD giảm CMV Chỉ số điều chế m 0.4 Điện áp Common mode 33 .6 0.5 0.6 33 .62 33 .67 0.7 0.8 0.866 33 .7... vi cho 38 phép điện áp Common- mode cao 33 .77 V cần có phương pháp giảm điện áp 3. 3 .3 Mơ biến tần NPC bậc sử dụng giải thuật POD giảm Common- mode Mơ hình mơ xây dựng dựa kết phân tích kỹ thuật giảm