Nghiên cứu bộ nghịch lưu nối lưới có chế độ hoạt động buck in buck và boost in boost ở phía DC Nghiên cứu bộ nghịch lưu nối lưới có chế độ hoạt động buck in buck và boost in boost ở phía DC Nghiên cứu bộ nghịch lưu nối lưới có chế độ hoạt động buck in buck và boost in boost ở phía DC Nghiên cứu bộ nghịch lưu nối lưới có chế độ hoạt động buck in buck và boost in boost ở phía DC Nghiên cứu bộ nghịch lưu nối lưới có chế độ hoạt động buck in buck và boost in boost ở phía DC
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HỒNG ĐÌNH NGUYỄN NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI CÓ CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG “BUCK IN BUCK” VÀ “BOOST IN BOOST” Ở PHÍA DC Chuyên ngành: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHẠM VIỆT PHƯƠNG HÀ NỘI – 2018 Luận văn Thạc Sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa LỜI CAM ĐOAN Tên tơi là: Hồng Đình Nguyễn Học viên lớp cao học Điều khiển tự động hóa 2015B – Trường đại học Bách khoa Hà Nội Xin cam đoan: đề tài “Nghiên cứu nghịch lưu nối lưới có chế độ hoạt động “Buck in buck” “Boost in boost” phía DC” thầy giáo TS Phạm Việt Phương hướng dẫn riêng “Tôi cam đoan rằng, ngoại trừ kết tham khảo từ cơng trình khác ghi rõ luận văn, cơng việc trình bày luận văn tơi thực chưa có phần nội dung luận văn nộp để lấy cấp trường trường khác” Hồng Đình Nguyễn ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc Sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI 11 1.1 Các nghịch lưu sử dụng chuyển mạch cưỡng 12 1.1.1 Chuyển mạch cưỡng nghịch lưu 12 1.1.2 Một số nghịch lưu sử dụng chuyển mạch cưỡng 13 1.2 Các nghịch lưu sử dụng chuyển mạch mềm 14 1.2.1 Chuyển mạch mềm nghịch lưu 14 1.2.2 Một số cấu trúc nghịch lưu nối lưới chuyển mạch mềm 14 1.3 Kết luận chương 20 CHƯƠNG - BỘ NGHỊCH LƯU AALBORG 21 2.1 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động 21 2.1.1 Cấu trúc nghịch lưu Aalborg cấu trúc nửa cầu 21 2.1.2 Nguyên lí hoạt động nghịch lưu Aalborg 22 2.2 Tính tốn thơng số mạch lực 24 2.2.1 Tính chọn van bán dẫn 24 2.2.2 Tính chọn lọc LCL 26 2.3 Kết luận chương 29 CHƯƠNG - MƠ HÌNH HĨA VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 30 3.1 Mơ hình hóa nghịch lưu Aalborg 30 Hồng Đình Nguyễn ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc Sĩ Chun ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa 3.1.1 Mơ hình biến đổi chế độ Boost 31 3.1.2 Mơ hình biến đổi chế độ Buck 37 3.2 Thiết kế điểu khiển 42 3.2.1 Thiết kế điều khiển cho chế độ Boost 44 3.2.2 Thiết kế điều khiển cho chế độ Buck 48 3.3 Kết luận chương 51 CHƯƠNG - MÔ PHỎNG BỘ NGHỊCH LƯU AALBORG 53 4.1 Thông số điều kiện mô 53 4.2 Sơ đồ khối mô 53 4.3 Kết mô 57 4.3.1 Trường hợp điện áp DC đầu vào lớn biên độ điện áp lưới nghịch lưu hoạt động trạng thái đầy tải 57 4.3.2 Trường hợp điện áp DC đầu vào thấp biên độ điện áp lưới nghịch lưu hoạt động trạng thái đầy tải 59 4.3.3 Trường hợp điện áp DC đầu vào thấp biên độ điện áp lưới công suất bơm vào lưới thay đổi 61 4.3.4 Trường hợp điện áp DC đầu vào biến đổi 64 4.4 Kết luận chương 67 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 68 Phụ lục 1: Code m-file 71 Hồng Đình Nguyễn ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc Sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các chữ ký hiệu Ý nghĩa Chữ viết tắt DC Dòng điện chiều (Direct current) AC Dòng điện xoay chiều (Aternating current) VSI Nghịch lưu nguồn áp (Voltage source inverter) CSI Nghịch lưu nguồn dòng (Current source inverter) ZSI Nghịch lưu nguồn Z (Z – Source Inverter) ZVS Điện áp van khơng (Zero Voltage Switching) ZCS Dịng điện van không (Zero Current Switching) Các ký hiệu Ký hiệu Đơn vị 𝐸1 & 𝐸2 V Giá trị điện áp chiều mạch nghịch lưu Aalborg P W Giá trị công suất bơm vào lưới 𝑉𝑔_𝑅𝑀𝑆 V Điện áp hiệu dụng lưới điện 𝐼𝑔_𝑅𝑀𝑆 A Dòng điện hiệu dụng lưới điện 𝑅𝑓 Ω Điện trở tương đương nghich lưu Aalborg 𝑉𝑔_𝐴 V Điện áp đỉnh điện áp lưới 𝐼𝑔_𝐴 A Dòng điện đỉnh lưới 𝐿𝑃,𝐿𝑁,𝐿2 H Giá trị cuộn cảm mạch nghịch lưu Aalborg C F Giá trị tụ điện mạch nghịch lưu Aalborg 𝑓𝑟𝑒𝑠 Hz Giá trị tần số cộng hưởng lọc LCL 𝑓𝑔𝑟𝑖𝑑 Hz Giá trị tần số lưới điện 𝑓𝑠 Hz Giá trị tần số chuyển mạch cao nghịch lưu Aalborg 𝑄𝐶 W Cơng suất phản kháng tụ 𝑖1 A Dịng điện tức thời cuộn cảm 𝐿1 𝑖𝑔 A Dòng điện tức thời phía lưới điện Hồng Đình Nguyễn Ý nghĩa ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc Sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa DANH MỤC BẢNG Bảng Tham số lọc LCL 29 Bảng Thông số mạch lực mô 53 Hồng Đình Nguyễn ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc Sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Hình 1 Dạng điện áp dòng điện qua van chuyển mạch cưỡng .12 Hình Bộ nghịch lưu nguồn áp (a) nguồn dòng (b) pha nối lưới 13 Hình Điện áp dòng điện chuyển mạch mềm van 14 Hình Nghịch lưu nguồn Z pha nối lưới 15 Hình Bộ nghịch lưu chuyển mạch mềm tự nhiên pha nối lưới 16 Hình Bộ nghịch lưu tầng công suất nối lưới pha .17 Hình Nguyên tắc hoạt động nghịch lưu tầng công suất .17 Hình Bộ nghịch lưu ba tầng cơng suất nối lưới pha 18 Hình Nguyên tắc hoạt động nghịch lưu ba tầng cơng suất .18 Hình 10 Bộ nghịch lưu Aallborg loại A (a) nghịch lưu Aallborg loại B (b) 19 Hình Bộ nghịch lưu Aalborg cấu trúc nửa cầu .21 Hình 2 Mạch điện tương đương E1 E2 cao biên độ điện áp lưới nửa chu kì dương (a) nửa chu kì âm (b) 22 Hình Thứ tự làm việc nghịch lưu điện áp E1 E2 nhỏ biên độ điện áp lưới chu kì dương (a) âm (b) điện áp lưới .22 Hình Mạch tương đương chu kì dương nghịch lưu (a) khoảng thời gian T1 T3, (b) khoảng thời gian T2 23 Hình Mạch tương đương chu kì âm nghịch lưu (a) khoảng thời gian T4 T6, (b) khoảng thời gian T5 23 Hình Sơ đồ khối mơ hình khơng gian trạng thái [10] 31 Hình Sơ đồ tương đương nghịch lưu Aalborg chế độ Boost .31 Hình 3 Sơ đồ mạch điện thay trạng thái 32 Hình Sơ đồ mạch điện thay trạng thái 33 Hình Sơ đồ mạch điện nghịch lưu Aalborg chế độ Buck .38 Hình Sơ đồ mạch điện thay chế độ Buck trạng thái 38 Hình Sơ đồ thay chế độ Buck trạng thái .40 Hình Sơ đồ điều khiển nghịch lưu Aalborg 43 Hình Đồ thị Bode hàm truyền đối tượng .45 Hồng Đình Nguyễn ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc Sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình 10 Sơ điều khiển chế độ Boost 45 Hình 11 Đồ thị Bode điều khiển PI 46 Hình 12 Đồ thị Bode hệ hở bao gồm điều khiển 47 Hình 13 Đáp ứng bước nhảy hàm truyền hệ kín có điều khiển 47 Hình 14 Sơ đồ điều khiển chế độ Buck .48 Hình 15 Đồ thị Bode đối tượng chưa có điều khiển 49 Hình 16 Đồ thị Bode điều khiển PI 50 Hình 17 Đồ thị Bode hệ hở bao gồm điều khiển 50 Hình 18 Đáp ứng bước nhảy hệ kín có điều khiển 51 Hình Sơ đồ khối tổng quát mô 54 Hình Sơ đồ khối điều khiển 54 Hình Sơ đồ khối mạch lực nghịch lưu Aalborg 55 Hình 4 Sơ đồ khối chọn chế độ làm việc 55 Hình Sơ đồ khối điều khiển Mode 56 Hình Khối tổng hợp xung 56 Hình Điện áp DC (E1, E2), điện áp lưới (Vg(t)) dịng điện bơm vào lưới 57 Hình Dịng điện cuộn cảm phía chiều iLN(t) iLP(t) 58 Hình Biểu đồ xung cho van TH1 .58 Hình 10 Dạng tín hiệu điện áp lưới, điện áp đầu vào chiều dịng điện đầu phía lưới 59 Hình 11 Dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn cảm LP LN 60 Hình 12 Dạng xung cấp cho van ứng với trường hợp mơ thứ hai 61 Hình 13 Dạng tín hiệu điện áp lưới, điện áp đầu vào chiều dịng điện đầu phía lưới 62 Hình 14 Dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn cảm LP LN 63 Hình 15 Dạng xung cấp cho van ứng với trường hợp mơ thứ ba 64 Hình 16 Dạng tín hiệu điện áp lưới, điện áp đầu vào chiều dịng điện đầu phía lưới 65 Hình 17 Dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn cảm LP LN 66 Hình 18 Dạng xung cấp cho van ứng với trường hợp mơ thứ tư .67 Hồng Đình Nguyễn ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Do thách thức lượng toàn cầu nay, việc phát triển nghịch lưu sử dụng lượng tái tạo có khả nối với lưới điện ngày trở nên thực cần thiết Các nguồn lượng tái tạo lượng gió, lượng mặt trời…có giá trị điện áp dao động dải rộng, yêu cầu nối lưới nghiêm ngặt, mong muốn tăng hiệu suất nghịch lưu nối lưới Trong khn khổ khóa học Cao học, chun ngành Điều khiển Tự động hóa trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tạo điều kiện giúp đỡ nhà trường Tiến sĩ Phạm Việt Phương, tác giả lựa chọn đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu nghịch lưu nối lưới có chế độ hoạt động “Buck in buck” “Boost in boost” phía DC” Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài Các nghịch lưu nối lưới biến đổi DC/AC với điều kiện điện áp hay dịng điện đầu có dạng hình sin có biên độ, tần số góc pha so với lưới điện có khả bơm công suất vào lưới điện Ở nghịch lưu nối lưới, phía đầu nguồn nguồn DC chiều yêu cầu đầu nối lưới nên việc nối lưới điện việc bơm cơng suất tồn phần S, bao gồm cơng suất phản kháng Q công suất tác dụng P vào lưới Trong thực tế, việc bơm công suất vào lưới có thành phần Q, nhiên việc đưa cơng suất Q không (hoặc xấp xỉ không) mục tiêu điều khiển đặt ra, Q nhỏ tốt để công suất tác dụng P đưa lên lưới nhiều Như vậy, vấn đề điều khiển nghịch lưu nối lưới đặt điều khiển hệ số công suất cho cos𝜑 =1 Trong luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu nghịch lưu Aalborg [1] với ưu điểm: nghịch lưu nối lưới hai tầng cơng suất đó: tầng cơng suất DC/DC đóng cắt tần số cao có cấu trúc biến đổi Buck – Boost nên có khả tăng – giảm áp phù hợp với việc sử dụng nguồn lượng tái tạo mà điện áp DC đầu vào có khả thay đổi dải rộng chuyển mạch với tần số Hồng Đình Nguyễn ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa cao Phía tầng cơng suất DC/AC chuyển mạch với tần số lưới giúp tổn hao chuyển mạch biến đổi giảm thiểu đáng kể Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Phần mở đầu Chương Tổng quan nghịch lưu nối lưới Chương trình bày vấn đề tổng quan nghịch lưu nối lưới, so sánh ưu điểm chuyển mạch mềm so với chuyển mạch cưỡng nghịch lưu nối lưới Một số cấu trúc nghịch lưu chuyển mạch mềm đưa để thấy rõ ưu, nhược điểm chuyển mạch mềm Chương Bộ nghịch lưu Aalborg Trong chương trình bày nguyên lý hoạt động, chế độ làm việc nghịch lưu Aalborg Các thơng số mạch lực tính tốn cuối chương Chương Mơ hình hóa thiết kế điều khiển cho nghịch lưu Aalborg Bằng phương pháp mơ hình tín hiệu nhỏ tiến hành mơ hình hóa nghịch lưu Từ mơ hình hóa có, thiết kế điều khiển cho nghịch lưu hai chế độ Buck Boost Chương Mô nghịch lưu Aalborg Tiến hành mô nghịch lưu phần mềm Matlab kiểm chứng kết lý thuyết chương Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Hiểu rõ, chủ động việc xây dựng cấu trúc nghịch lưu Aalborg điều khiển, ứng dụng vào nguồn lượng tái tạo phân tán nối lưới Để hồn thành luận văn này, tơi xin gửi lời cảm ơn tới Thầy giáo TS PHẠM VIỆT PHƯƠNG tập thể thầy cô môn Tự động hóa cơng nghiệp, Viện Điện, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình giảng dạy hướng dẫn tháng năm qua, tạo điều kiện tốt cho Hồng Đình Nguyễn ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình Dịng điện cuộn cảm phía chiều iLN(t) iLP(t) Hình Biểu đồ xung cho van TH1 Hồng Đình Nguyễn 58 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Biểu đồ xung Hình 4.9 cho thấy thời gian điều kiện làm việc van trường hợp 4.3.2 Trường hợp điện áp DC đầu vào thấp biên độ điện áp lưới nghịch lưu hoạt động trạng thái đầy tải Điều kiện mô trường hợp thứ hai: E1 = E2 = 240V, Vg(t)=220√2sin(𝜔𝑡), công suất bơm vào lưới 2000W Ta kết mô sau: Hình 10 Dạng tín hiệu điện áp lưới, điện áp đầu vào chiều dòng điện đầu phía lưới Hình 4.10 biểu diễn dạng tín hiệu điện áp chiều E1, E2, tín hiệu điện áp lưới Vg tín hiệu dịng điện phía lưới Ig Ở trường hợp này, nghịch lưu hoạt động hai chế độ Buck Boost Hệ số công suất cosφ giữ giá trị 1, Hồng Đình Nguyễn 59 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chun ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa nhiên có chuyển chế độ làm việc nên độ đập mạch dịng điện phía lưới có cao chút so với trường hợp mơ thứ Hình 11 Dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn cảm LP LN Hình 4.11 biểu diễn dạng tín hiệu dòng điện qua cuộn cảm LP LN ứng với trường hợp mô thứ hai So với dịng điện phía lưới, dịng điện qua cuộn cảm có độ đập mạch lớn nằm phạm vi cho phép Hồng Đình Nguyễn 60 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình 12 Dạng xung cấp cho van ứng với trường hợp mơ thứ hai Hình 4.12 biểu diễn biểu đồ xung van, cho thấy thời gian điều kiện làm việc van điều kiện mô 4.3.3 Trường hợp điện áp DC đầu vào thấp biên độ điện áp lưới công suất bơm vào lưới thay đổi Điều kiện mô trường hợp thứ ba: E1 = E2 = 240V, Vg(t)=220√2sin(𝜔𝑡), công suất bơm vào lưới ban đầu 2000W, sau thay đổi cơng suất bơm vào lưới từ 2000W sang 1000W trở giá trị ban đầu Ta kết mô sau: Hồng Đình Nguyễn 61 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chun ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình 13 Dạng tín hiệu điện áp lưới, điện áp đầu vào chiều dịng điện đầu phía lưới Hình 4.13 biểu diễn dạng tín hiệu điện áp chiều E1, E2, tín hiệu điện áp lưới Vg tín hiệu dịng điện phía lưới Ig Ở trường hợp này, nghịch lưu hoạt động hai chế độ Buck Boost Hệ số công suất cosφ trì giá trị 1, cơng suất đầu thay đổi cách thay đổi giá trị điện trở quy đổi Rf, thời điểm thay đổi t = 0.025s t = 0.058s Thời điểm thay đổi công suất bơm vào lưới cố tình lựa chọn để diễn hai chế độ khác nhau, nhằm kiểm tra thời gian tác động đặc tính động học nghịch lưu Dịng điện phía lưới nhanh chóng bám giá trị mong muốn tương ứng theo điều kiện công suất đầu ra, nhiên tránh khỏi tượng điều chỉnh thời điểm độ Có thể thấy rằng, chế độ Buck hệ kín dễ bị dao động xuất chuyển trạng thái, chế độ Boost chuyển trạng thái tạo độ điều chỉnh lớn q trình q độ Hồng Đình Nguyễn 62 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình 14 Dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn cảm LP LN Hình 4.14 biểu diễn dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn cảm LP LN ứng với trường hợp mơ thứ ba So với dịng điện phía lưới, dịng điện qua cuộn cảm có độ đập mạch lớn nằm phạm vi cho phép Khi thay đổi công suất bơm vào lưới, dòng điện qua cuộn cảm LP LN nhanh chóng bám theo giá trị đặt tương ứng, nhiên tránh khỏi độ điều chỉnh lớn thời điểm q độ Hồng Đình Nguyễn 63 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình 15 Dạng xung cấp cho van ứng với trường hợp mô thứ ba Hình 4.15 biểu diễn biểu đồ xung van, cho thấy thời gian điều kiện làm việc điều kiện mô Hoạt động van hoàn toàn tương tự trường hợp mô thứ hai 4.3.4 Trường hợp điện áp DC đầu vào biến đổi Điều kiện mô trường hợp thứ tư: Trong khoảng từ t = đến t = 0.025s t = 0.065s đến t = 0.08s: E1 = 350V; từ t = 0.025s đến t = 0.065s: E1 = 230V; khoảng từ t = đến t = 0.035s t = 0.055s đến t = 0.08s: E2 = 350V; từ t = 0.035s đến t = 0.055s: E2 = 230V; Vg(t)=220√2sin(𝜔𝑡), công suất bơm vào lưới 2000W Ta kết mô sau: Hồng Đình Nguyễn 64 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chun ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình 16 Dạng tín hiệu điện áp lưới, điện áp đầu vào chiều dịng điện đầu phía lưới Hình 4.16 biểu diễn dạng tín hiệu điện áp chiều E1, E2, tín hiệu điện áp lưới Vg tín hiệu dịng điện phía lưới Ig Ở trường hợp này, nghịch lưu hoạt động hai chế độ Buck Boost Tuy thời điểm điện áp đầu vào thay đổi, dòng điện đầu có độ điều chỉnh gợn sóng phạm vi cho phép Tương tự trường hợp mơ trên, thấy rằng, chế độ Buck hệ kín dễ bị dao động xuất chuyển trạng thái, chế độ Boost chuyển trạng thái tạo độ điều chỉnh lớn q trình q độ Hồng Đình Nguyễn 65 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình 17 Dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn cảm LP LN Hình 4.17 biểu diễn dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn cảm LP LN ứng với trường hợp mô thứ tư So với dịng điện phía lưới, dịng điện qua cuộn cảm có độ đập mạch lớn nằm phạm vi cho phép Khi điện áp đầu vào thay đổi đột ngột, dòng điện qua cuộn cảm LP LN nhanh chóng bám theo giá trị đặt tương ứng, nhiên tránh khỏi độ điều chỉnh thời điểm q độ Hồng Đình Nguyễn 66 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Hình 18 Dạng xung cấp cho van ứng với trường hợp mơ thứ tư Hình 4.18 biểu diễn biểu đồ xung van, cho thấy thời gian điều kiện làm việc van điều kiện mô Các van thay đổi linh hoạt trạng thái làm việc để chuyển đổi chế độ Buck Boost liên tục 4.4 Kết luận chương Như vậy, kết mơ hồn toàn với nguyên lý làm việc nghịch lưu Aalborg Đồng thời, kết mô cịn cho ta thấy rõ đặc tính động học nghịch lưu, tính hiệu phương án điều khiển thiết kế Các tham số điều khiển mơ có số tinh chỉnh nhỏ so với tham số tính tốn phản ánh ý tưởng thiết kế điều khiển đưa Chương Hồng Đình Nguyễn 67 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chun ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Qua thời gian nghiên cứu lý thuyết để hoàn thành luận văn, tác giả thu thành định, nhiên bên cạnh cịn khó khăn, vướng mắc Cụ thể sau: - Những thành tựu đạt được: Tổng quan nghịch lưu nối lưới; mơ hình tốn nghịch lưu Aalborg chế độ làm việc; xây dựng phương án điều khiển thiết kế tham số điều khiển cho nghịch lưu Aalborg; tính tốn, mơ nghịch lưu Aalborg nối lưới phần mềm Matlab để kiểm nghiệm lại lý thuyết xây dựng Kết mơ phản ánh tính đắn nguyên lý làm việc nghịch lưu tính hiệu phương án điều khiển đưa - Những hạn chế: Mặc dù nỗ lực, song khơng thể khơng có thiếu sót Do tác giả mong nhận đóng góp ý kiến sửa đổi, bổ sung thêm Thầy, Cô bạn Qua tác giả xin chân thành cảm ơn TS Phạm Việt Phương, người trực tiếp hướng dẫn tận tình suốt trình nghiên cứu làm luận văn Hồng Đình Nguyễn 68 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] W Wu and F Blaabjerg,“Aalborg Inverter-A new type of “Buck in Buck, Boost in Boost” Grid-tied Inverter ”, In Proc of APEC2013, CA, Mach 17-21, 2013, pp 460-467 [2] F Z Peng, “Z-source inverter,” IEEE Trans on Ind Applicat., vol 39, no 2, pp.504–510, Mar./Apr 2003 [3] R.O Caceres, I Barbi, "A boost DC-AC converter: analysis, design, and experimentation," IEEE Trans Power Electron., vol.14, no.1, pp.134141, Jan 1999 [4] W Wu, P Geng, J Chen, Y Ye, T Tang, “A Novel Three-Phase QuasiSoft-Switching DC/AC Inverter”, In Proc of PEDG2010, Hefei, China, June 16-18, 2010, pp 477-480 [5] J Li, J Liu, Z Liu, "Comparison of Z-source inverter and traditional two-stage boost-buck inverter in grid-tied renewable energy generation", In Proc of the IPEMC2009, Wuhan, China,17-20 May 2009, pp 1493 – 1497 [6] W Wu, B Gu, Z.M Qian, F.Z Peng , “A Natural Soft-Switch Power Converter with Adjustable DC-link Voltage”, Proceedings of the CSEE, vol 25, No 12, pp: 62~66, 2005 [7] W Wu, Y He, and F Blaabjerg, "An LLCL- Power Filter for Single phase Grid-tied Inverter", IEEE Trans Power Electron., vol 27, no 2, pp 782-789, Feb 2012 [8] M Liserre, F Blaabjerg, and S Hansen, “Design and control of an LCLfilter-based three-phase active rectifier,” IEEE Trans Ind Appl., vol 41, no 5, pp 1281–1291, Sep./Oct 2005 Hồng Đình Nguyễn 69 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ [9] Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, , NXB Khoa học Kỹ thuật, 2007 [10] Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển tự động tuyến tính, NXB Khoa học Kĩ thuật, 2009 [11] Trần Trọng Minh, Vũ Hoàng Phương, Bài giảng thiết kế biến đổi điện tử công suất, 2014 [12] W Wu, H Geng, P Geng, Y Ye, and M Chen, “A Novel Control Method for Dual Mode Time-sharing Grid-connected Inverter”, In Proc of ECCE 2010, Atlanta, GA, Sept 12-16 ,2010, pp 53 – 57 [13] Phạm Quốc Hải, Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất, NXB Khoa học & Kĩ thuật, 2009 [14] Robert W.Rickson, D Maksimovic, Fundamentals of Power electronic, 2004 [15] F Blaabjerg, M Liserre, K Ma, " Power Electronics Converters for Wind Turbine Systems", IEEE Trans on Ind Applicat., vol 48, no.2, pp.708-719, March-April 2012 [16] https://daitronglobal.com/products/power/test/features.html, truy nhập cuối ngày 10/10/2018 [17] http://www.industrial-electronics.com/DC_pwr_4.html, truy nhập cuối ngày 10/10/2018 Hoàng Đình Nguyễn 70 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa Phụ lục 1: Code m-file %Tinh toan bo dieu khien cho bo Boost % Name: Hoang Dinh Nguyen %% DK&TDH_2015B % LUAN VAN TOT NGHIEP E=240; L1=600e-6; L2=L1; C=2e-6; R1=0.1; R2=R1; Vg=(220*sqrt(2)+240)/2 D1=E/Vg;% D1 thuc chat D'=1-D=0.87 I1=(Vg)^2/(24.2*E) Vc=R2*(-D1^2*Vg+E*D1)/(R1+D1^2*R2)+Vg Gboost=tf([Vc*L2*C (Vc*C*R2+D1*I1*L2) Vc+D1*I1*R2],[L1*L2*C (L2*R1*C+L1*R2*C) (C*R1*R2*+L2*D1^2+L1) (R1+R2*D1^2)]) bode(Gboost)%khao sat thi bode de xem tan so cat cua doi tuong fc=2e4 ;%chon tan so cat [mag,phase]=bode(Gboost,2*pi*fc) phase_margin=60 %chon du tru pha mong muon phase_compensator=(phase_margin-180-phase)*pi/180%goc pha can bu w_L=-2*pi*fc*(tan(phase_compensator))%tinh gia tri wL cua bo dieu khien PI Gc=tf([1 w_L],[1 0])% Ham truyen bo PI chua nhan voi hang so G_kPI [mag1,phase1]=bode(Gc,2*pi*fc)% tinh toan bien do,goc pha cua bo dieu khien chua co hang so G_kPI G_kPI=1/(mag*mag1)%tinh toan hang so cua bo dieu khien G_kPI G_PI=Gc*G_kPI % ham truyen bo dieu khien PI Gh=Gboost*G_PI % ham truyen he ho gom ca bo dieu khien bode(Gh)%khao sat thi bode cua he ho bao gom bo dieu khien Gk=Gh/(1+Gh)%ham truyen he kin co BDK %step(Gk)%kiem tra dap ung buoc nhay cua he thong stepinfo(Gk)%kiem tra thong tin ve dac tinh dong hoc cua he thong %Neu dau co qua dieu chinh va thoi gian xac lap chua dat yeu cau mong %muon thi dat lai gia tri du tru pha roi tinh toan lai %Tinh toan bo dieu khien cho bo Buck % Name: Hoang Dinh Nguyen %% DK&TDH_2015B % LUAN VAN TOT NGHIEP E=240; L1=600e-6; L2=L1; C=2e-6; R1=0.1; R2=R1; Vg=240 Gbuck=tf([E*C*L2 E*C*R2 E],[L1*L2*C (L2*C*R1+L1*C*R2) (C*R1*R2+L2+L1) (R2+R1)]) bode(Gbuck)%khao sat thi bode de xem tan so cat cua doi tuong fc=20000 ;%chon tan so cat [mag,phase]=bode(Gbuck,2*pi*fc) phase_margin=60 %chon du tru pha mong muon phase_compensator=(phase_margin-180-phase)*pi/180%goc pha can bu w_L=-2*pi*fc*(tan(phase_compensator))%tinh gia tri wL cua bo dieu khien PI Gc=tf([1 w_L],[1 0])% Ham truyen bo PI chua nhan voi hang so G_kPI [mag1,phase1]=bode(Gc,2*pi*fc)% tinh toan bien do,goc pha cua bo dieu khien chua co hang so G_kPI Hồng Đình Nguyễn 71 ĐK-TĐH2015B Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Điều khiển & Tự Động Hóa G_kPI=1/(mag*mag1)%tinh toan hang so cua bo dieu khien G_kPI G_PI=Gc*G_kPI % ham truyen bo dieu khien PI bode(G_PI) Gh=Gbuck*G_PI % ham truyen he ho gom ca bo dieu khien bode(Gh)%khao sat thi bode cua he ho bao gom bo dieu khien Gk=Gh/(1+Gh)%ham truyen he kin co BDK step(Gk)%kiem tra dap ung buoc nhay cua he thong stepinfo(Gk)%kiem tra thong tin ve dac tinh dong hoc cua he thong %Neu dau co qua dieu chinh va thoi gian xac lap chua dat yeu cau mong %muon thi dat lai gia tri du tru pha roi tinh toan Hồng Đình Nguyễn 72 ĐK-TĐH2015B ... đề tài tốt nghiệp ? ?Nghiên cứu nghịch lưu nối lưới có chế độ hoạt động ? ?Buck in buck? ?? ? ?Boost in boost? ?? phía DC? ?? Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài Các nghịch lưu nối lưới biến đổi DC/ AC với điều kiện... áp lưới tức thời, van