Thiết kế điều khiển hệ thống điện sử dụng năng lượng mặt trời hòa lưới điện quốc gia

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - - DƢƠNG QUỲNH NGA THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI HÒA LƢỚI ĐIỆN QUỐC GIA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA Thái Nguyên, 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - - DƢƠNG QUỲNH NGA THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI HÒA LƢỚI ĐIỆN QUỐC GIA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LẠI KHẮC LÃI Thái Nguyên, 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC KTCN THÁI NGUYÊN Độc lập – Tự – Hạnh phúc THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: “THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI HÒA LƢỚI ĐIỆN QUỐC GIA” HỌC VIÊN: LỚP: GVHD: DƢƠNG QUỲNH NGA K13TĐH PGS TS LẠI KHẮC LÃI BAN GIÁM HIỆU PHÒNG QLĐT SAU ĐẠI HỌC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN PGS TS LẠI KHẮC LÃI DƢƠNG QUỲNH NGA THÁI NGUYÊN, 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ đồ thị Chƣơng 1: Tìm hiểu lƣợng mặt trời phƣơng pháp khai thác, sử dụng 12 1.1 Nguồn lƣợng mặt trời 13 1.1.1 Cấu trúc mặt trời 13 1.1.2 Năng lượng mặt trời 14 1.1.3 Phổ xạ mặt trời 15 17 1.1.4.1 Phổ xạ mặt trời 17 1.1.4.2 Sự giảm lượng mặt trời phụ thuộc vào độ dài đường tia sáng qua lớp khí (air mass) 20 1.1.4.3 Cường độ xạ mặt trời biến đổi theo thời gian 22 1.1.4.4 Cường độ xạ mặt trời biến đổi theo không gian 23 1.2 Các phƣơng pháp khai thác sử dụng lƣợng mặt trời 23 1.2.1 Tổng quan thiết bị sử dụng lượng mặt trời 24 25 25 26 1.2.1.4 Bếp nấu dùng lượng mặt trời 26 1.2.1.5 Th 27 28 GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi -1- HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa 28 29 29 1.3 Kết luận chƣơng 32 Chƣơng 2: Hệ thống điện lƣợng mặt trời 33 2.1 Hệ thống điện lƣợng mặt trời độc lập 33 2.2 Lý thuyết hệ thống điện sử dụng lƣợng mặt trời nối lƣới 35 2.2.1 Pin mặt trời 36 2.2.2 Bộ đóng cắt mềm 39 2.2.3 Bộ biến đổi DC/DC hay Boost Converter 39 2.2.4 Bộ nghịch lưu DC/AC 43 2.2.5 Bộ lọc phía lưới: 45 2.2.6 Thiết bị điều khiển 45 2.3 Lý thuyết hòa hệ thống điện mặt trời với lƣới 48 48 48 49 49 2.3.2 Đồng vị pha hai hệ thống lưới 49 2.4 Kết luận chƣơng 50 Chƣơng : Thiết kế điều khiển hệ thống điện lƣợng mặt trời nối lƣới 51 3.1 Vài nét nghịch lƣu áp ba pha nối lƣới 51 3.1.1 Định nghĩa 51 3.1.2 Phân loại 52 3.2 Phƣơng pháp điều chế véc tơ không gian SVM 54 3.2.1 Thành lập véc tơ không gian 55 GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi -2- HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa 3.2.2 Chuyển hệ tọa độ (α, β) sang hệ tọa độ (d, q) cho véc tơ không 56 gian 3.2.3 Trạng thái van véc tơ biên chuẩn 57 3.3 Thiết kế điều khiển cho hệ thống 63 3.3.1 Mô tả Dàn Pin Mặt trời 63 3.3.2 Thiết kế mạch điều khiển cho Boost Converter 66 3.3.3 Thiết kế mạch điều khiển cho nghịch lưu áp ba pha DC/AC 74 (Voltage Source Inverter - VSI) Mạch vịng khóa pha PLL (Phase-locked loop) 78 3.4 Kết luận chƣơng 82 3.5 Kết luận kiến nghị 82 Tài liệu tham khảo 84 GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi -3- HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa LỜI CAM ĐOAN Tên tơi Dương Quỳnh Nga Sinh ngày 20 tháng 11 năm 1985 Học viên lớp cao học khóa 13 - Tự động hóa - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Hiện công tác Khoa Điện - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Tôi xin cam đoan: Bản luận văn: “Thiết kế điều khiển hệ thống điện sử dụng lƣợng mặt trời hòa lƣới điện quốc gia” thầy giáo PGS.TS Lại Khắc Lãi hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Các số liệu, kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Thái Nguyên, Ngày tháng 12 năm 2012 Tác giả luận văn Dƣơng Quỳnh Nga GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi -4- HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, động viên, giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lại Khắc Lãi, luận văn với đề tài “Thiết kế điều khiển hệ thống điện sử dụng lƣợng mặt trời hịa lƣới điện quốc gia” hồn thành Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến: Thầy giáo hướng dẫn PSG TS Lại Khắc Lãi tận tình dẫn, giúp đỡ tác giả hồn thành luận văn Phòng quản lý đào tạo sau đại học, thầy giáo, cô giáo Khoa Điện trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đặc biệt thầy giáo TS.Đặng Danh Hoằng giúp đỡ tác giả suốt trình học tập trình nghiên cứu đề tài Tồn thể đồng nghiệp, bạn bè, gia đình người thân quan tâm, động viên, giúp đỡ tác giả suốt trình học tập hoàn thành luận văn Tác giả luận văn Dƣơng Quỳnh Nga GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi -5- HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: IΦ: dòng quang điện (A/m2); ID: dịng qua điot (A/m2); IS: dịng bão hồ (A/m2); n: gọi thừa số lý tưởng phụ thuộc vào mức độ hồn thiện cơng nghệ chế tạo pin mặt trời Gần lấy n = 1; RS: điện trở nối tiếp (điện trở trong) pin mặt trời ( /m2); Rsh: điện trở sơn (điện trở dị) ( /m2) q: điện tích điện tử (C) UDC: Điện áp chiều Q: hàm đo chất lượng mạch UPV, IPV: điện áp dòng điện dàn Pin mặt trời UL, IL: dòng điện ba pha Lưới điện CDC: điện dung DC link isu, isv, isw ba dòng điện pha lưới điện ba pha u, v, w ba cuộn dây pha lưới i s s véc tơ dòng is quan sát hệ tọa độ αβ i f s véc tơ dòng is quan sát hệ tọa độ dq isα isβ thành phần dòng thuộc hệ trục tọa độ αβ θ góc lệch pha hệ tọa độ gốc dq so với hệ αβ isd isq thành phần dòng thuộc hệ trục tọa độ dq Ts chu kỳ cắt mẫu tp, tt thời gian điều chế SVM: Phương pháp điều chế vectơ không gian PWM: Phương pháp điều chế độ rộng xung GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi -6- HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa Uoc điện áp hở mạch Pin mặt trời Isc (short circuit current) dòng điện mạch ngắn Pin mặt trời DC – DC: Bộ biến đổi chiều - chiều (Bộ tăng hay Boost Converter) DC – AC: Bộ biến đổi chiều – xoay chiều (Bộ nghịch lưu) Chữ viết tắt: NLMT Năng lượng mặt trời PMT Pin mặt trời BĐK Bộ điều khiển BBĐ Bộ biến đổi MPPT Maximum Power Point Tracking NL Nghịch lưu PWM Pulse - Width – Modulation INC Incremental Conductance VSI Voltage Source Inverter L Lưới điện GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi -7- HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành Tự động hóa dP/dt M¸y phát Công suất P Flip-flop l-ỡng cực Khuếch đại vi phân Khuếch đại tích phân Ton V1 PWM Hỡnh 3.17: Sơ đồ mạch điều chế xung rộng (PWM) Bộ điều chế xung rộng (PWM) thiết bị điện tử dùng rộng rãi Về bản, chế tạo từ “đồng hồ” (Clock) cung cấp xung xung nhớ lọc RC (hình 3.17) Bằng cách biến đổi giá trị điện trở (ví dụ nhờ dùng MOSFET điều khiển thế) số thời gian thay đổi độ rộng xung thay đổi để TON Đầu PWM nối với cổng chuyển mạch K Các mạch MPPT kết hợp với biến đổi tăng giảm cho hiệu suất cao (hơn 95%) Để việc tìm kiếm điểm công suất cực đại dàn Pin mặt trời đạt hiệu suất cao ta sử dụng thuật toán điều khiển INC (Incremental Conductance) Thuật toán sau: Xuất phát từ: P U I dP dU I U dI dU Tại điểm cực trị (điểm công suất cực đại điểm cực trị): dP dU I U dI dU dI dU I U Dựa phép toán thuật toán xây dựng để xác định điểm công suất cực đại, giảm sai lệch điều khiển GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 71 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành Tự động hóa Lưu đồ thuật tốn: Bắt đầu Nhập U(k), I(k) Đ U(k)-U(k-1)=0 S Đ Đ I(k)-I(k-1)=0 dI/dU=-I/U S S S Đ dI/dU>-I/U Uref = Uref - ΔU S Uref = Uref + ΔU Đ I(k)-I(k-1)>0 Uref = Uref - ΔU Uref = Uref + ΔU Trở Hình 3.18: Lưu đồ thuật tốn xác định điểm công suất cực đại I_PV dI dI/dV 1/z dI_dV_MPPT V_PV 1/z dV ~= 1e-6 error I I/V V K Ts Delta_D z-1 Dead Zone Ki Gain Discrete-Time Integrator on/off I_V_MPPT Hình 3.19: Sơ đồ mô tả khối MPPT Matlab GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 72 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Delta_D Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa Như biết xạ mặt trời ln thay đổi thời điểm ngày Chính dẫn đến dao động điện áp dàn Pin Mặt trời (cũng điện áp đầu vào Boost Converter) Điều thể rõ đồ thị đây: Hình 3.20: Đồ thị điện áp đầu vào Boost Converter Do thi dien ap bo Boost Converter UraDCref 600 UraDC 500 UraDC 400 300 200 100 0 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 3.21: Đồ thị điện áp Boost Converter GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 73 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa Vậy điện áp đầu vào nghịch lưu DC/AC 500V chiều 3.3.3 Thiết kế mạch điều khiển cho nghịch lƣu áp ba pha DC/AC (Voltage Source Inverter - VSI) Để điều khiển cho nghịch lưu DC/AC có hai cách điều khiển điều khiển dịng điều khiển áp Nhưng phương pháp điều khiển dòng cách phổ biến để điều khiển nối lưới Điều khiển dòng điện có thuận lợi nhạy với điện áp dịch pha biến dạng điện áp lưới, dịng sóng hài giảm tới mức nhỏ Trong điện áp điều khiển kết tăng mức điện áp nghịch lưu dòng sóng hài lớn xuất điện áp lưới bị méo hay biến dạng Nếu hệ thống điện mặt trời làm việc chế độ độc lập với lưới điện áp điều khiển chọn cách tự nhiên Nhưng hệ thống làm việc chế độ nối lưới điều khiển dịng cách thức điều khiển ưu Bởi phương pháp điều khiển dịng sâu tìm hiểu phạm vi đề tài Để tránh điều khiển tách biệt dòng hay áp pha ta thực chuyển đổi từ hệ thống pha sang pha Dựa thực tế hệ thống pha có dịng điện hay điện áp độc lập, dịng hay áp pha cịn lại rút từ pha Phép biến đổi từ hệ tọa độ pha sang pha trình bày mục 3.1 Do giá trị dòng áp Ud, Uq, Id, Iq đại lượng quan tâm Mạch điều khiển nghịch lưu tạo tín hiệu điều khiển hoạt động IGBT, tín hiệu điều khiển nghịch lưu thiết kế theo kiểu điều chế độ rộng xung (PWM) Tuy nhiên để giảm sóng hài, nâng cao chất lượng điện áp đầu người ta sử dụng điều chế véc tơ không gian (SVM) Hệ thống điều khiển nghịch lưu sử dụng hai mạch vòng điều khiển Thứ mạch vịng điều khiển phía ngồi để điều chỉnh ổn định điện áp mạch DC link mức điện áp 250V Thứ hai mạch vòng điều khiển bên để điều khiển dòng điện phản hồi từ lưới Id Iq GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 74 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành Tự động hóa Dịng điện Id ref đầu điều khiển điện áp chiều phía ngồi Để trì hệ số cơng suất hệ thống lấy tham chiếu Iq ref = Điện áp Ud Uq thu đầu điều khiển dịng Hai điện áp tính tốn để đưa tín hiệu điện áp đặt Uref_abc hợp lý cho phát xung điều khiển sử dụng phương pháp điều chế SVM nghịch lưu DC/AC Tin hieu dong bo Pulses Vabc_prim Vabc_B1 Iabc_prim Iabc_B1 Vdc_mes Vab_VSC1 Vdc Dieu khien nghich luu + + v + v + - g A A a B B b C C N + Vdc Vab_VSC - Nghich luu c L Hình 3.22: Sơ đồ mơ tả điều khiển nghịch lưu DC/AC Hình 3.23: Thơng số mạch điều khiển nghịch lưu DC/AC GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 75 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa wt Pulses Vabc_prim wt Vabc_prim VdVq_prim P1 VdVq_mes Uabc_ref Iabc_prim IdIq_prim IdIq_mes VdVq_conv VdVq_conv Iabc_prim Khoi PLL & Do luong IdIq_ref Uref P2 Khoi phat xung dieu khien Khoi tinh toan Uabc_ref Iq_ref 1/z Unit Delay Bo dieu chinh dong Vdc_mes Vdc_mes Id_ref Vdc_ref Vdc_ref Khoi tinh toan Id_ref Hình 3.24: Sơ đồ mơ tả điều khiển nghịch lưu 1/Vnom_dc PI(z) Vdc_mes Id_ref PI Id_ref Vdc_ref Vdc_ref Hình 3.25: Khối tính tốn Id ref Dịng điện Id giá trị Iq = đưa tới khâu điều chỉnh dòng PI(z) IdIq_mes PI PI Saturation VdVq_conv IdIq_ref VdVq_mes Rtot_pu1 -K- Feedf orward -KLtot_pu1 Rtot_pu5 -K- -KLtot_pu2 Hình 3.26: Khâu điều chỉnh dòng GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 76 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa m Vnom_dc VdVq_conv 1/2 Re |u| Im u Saturation Uabc_ref sin Vnom_sec*sqrt(2)/sqrt(3) wt [ -2*pi/3 2*pi/3 ] -pi/6 Ts*Fnom*(2*pi) Hình 3.27: Khối tính tốn Uabc_ref Freq Vabc(pu) wt wt Sin_Cos PLL -K- abc V->pu sin_cos dq0 Vabc_prim VdVq_prim -T2 -K- abc dq0 Iabc_prim sin_cos V->pu1 IdIq_prim Hinh 3.28: Mơ tả mạch vịng khóa pha PLL khối đo lường Vabc abc sin(wt) Vabc cos(wt) sin_cos 2/3*((u[1]*u[4])+(u[2]*u[6])+(u[3]*u[8])) VdVd sin(wt) cos(wt) 2/3*((u[1]*u[5])+(u[2]*u[7])+(u[3]*u[9])) 0.5 Vq Vq sin(wt-2pi/3) sin(wt-2pi/3) sqrt(3)/2 1/3 cos(wt-2pi/3) Gain1 sin(wt+2pi/3) sin(wt+2pi/3) cos(wt-2pi/3) cos(wt+2pi/3) Vd= 2/3 (Va*sinwt + Vb*sin(wt-2pi/3) + Vc*sin(wt+2pi/3) Vq= 2/3 (Va*coswt + Vb*cos(wt-2pi/3) + Vc*cos(wt+2pi/3) V0= 1/3 (Va + Vb + Vc ) cos(wt+2pi/3) Hình 3.29: Mơ tả chuyển hệ tọa độ GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi dq0 - 77 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành Tự động hóa * Mạch vịng khóa pha PLL (Phase-locked loop): PLL (Phase-locked loop) hệ thống hồi tiếp gồm có dị pha (Phase detector), lọc thông thấp (LPF: Low-pass filter), khuếch đại mạch dao động điều khiển điện áp (VCO: Voltage-controlled oscillator) số mạch PLL VCO thay CCO (Current-controlled oscillator- tạo dao động điều khiển dòng) - Mạch dị pha (Phase detector): Bộ có nhiệm vụ cho tín hiệu phụ thuộc vào hiệu pha (hiệu tần số) hai tín hiệu vào, thường tín hiệu hình Sin dãy xung chữ nhật hay nói cách khác so sánh fin fout VCO điện DC tỉ lệ thuận với độ sai pha hai tần số Có hai loại dị pha: + Dị pha tuyến tính: thường thực mạch nhân tương tự Tín hiệu tỷ lệ với biên độ tín hiệu vào + Dị pha phi tuyến (dò pha số): thực mạch số (AND, OR, XOR, EXOR…) Tín hiệu vào dãy xung chữ nhật Tín hiệu khơng phụ thuộc vào biên độ tín hiệu vào - Mạch lọc thơng thấp: dùng để lấy tín hiệu tần số thấp, lấy điện DC Trong hệ thống PLL, người ta thường dùng lọc thấp qua bậc để bảo đảm tính ổn định cho hệ thống - Mạch khuyếch khuyếch đại tín hiệu đường truyền, - Mạch VCO: Để phát tần số tỷ lệ với điện ngõ vào Đây khối quan trọng PLL định độ ổn định tần số, đặc trưng giải điều chế tín hiệu, điều tần (FM) Các khái niệm PLL: GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 78 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  Chuyên ngành Tự động hóa Dải bắt (capture range) : Là dải tần số mà tín hiệu vào ban đầu phải lọt vào để PLL thiết lập chế độ đồng (khố) Nói cách khác dải tần số mà PLL đạt khoá pha việc khoá pha chưa thực  Dải khoá (the lock range): Là khoảng tần số lân cận fN VCO mà PLL đồng tần số fO với tần số fi Dải gọi dải đồng chỉnh (Tracking range) Nguyên lý hoạt động mạch PLL: Thực chất PLL hoạt động theo nguyên tắc vòng điều khiển mà đại lượng vào tần số chúng so sánh với pha Vịng điều khiển pha có nhiệm vụ phát điều chỉnh sai sót tần số tín hiệu vào tín hiệu ra, nghĩa PLL cho tần số fO tín hiệu so sánh bám theo tần số vào fi tín hiệu vào Khi khơng có tín hiệu lối vào Vi, điện áp lối khuếch đại Vout = 0, dao động VCO hoạt động tần số tự nhiên fN (được cài đặt điện trở tụ điện bên ngồi) Dị pha số cổng EXOR Việc sử dụng cổng EXOR so pha có hai điểm lợi độ lợi toàn giải cao so với cổng khác xung ngõ có tần số gấp đôi bất chấp tần số ngõ vào GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 79 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga SPS Discrete 3-phase PLL Pierre Giroux, Gilbert Sybille Power System Laboratory, IREQ Hydro-Quebec (August 2007) Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa Discrete Rate Limiter Discrete Rate Limiter 1/2/pi Fo=25Hz 1/z Freq 2nd-Order Filter Freq wt abc Mean Vq dq0 Vabc(pu) Variable Frequency Mean value abc_to_dq0 Transformation K Ts PID In Vq sin_cos W z-1 Controller mod sin 2*pi cos Sin_Cos AGC Freq Sin_Cos Gain Vabc Automatic Gain Control Hình 3.30: Mô tả Phase Lock Loop PLL Discre te , Ts = 1e -06 s Tin hieu dong bo Vabc_prim Vabc_B1 Iabc_prim Iabc_B1 Vab_luoi2 Vab_VSC1 Vabc_luoi2 Pulses V_PV V_PV I_PV I_PV Clock Vab_luoi1 Dieu khien DC-DC (MPPT) Boost Converter Vabc_luoi1 + m_PV L1 + v - + Diode1 + IGBT1 Vdc v + - Vab_VSC Luoi dien g A A a A B B b B C C c C a A a a b B b c C c A A a b B B b c C C c N + E Ir + C g Irradiance (W/m2) - Nghich luu B3 L B2 Pin mat troi 100 kVA 260V / 25 kV B1 A B C Irradiance (W/m^2) To Workspace1 Dieu khien nghich luu Enable Enable MPPT t Vdc Vdc_mes Pulses 10 kvar Udc Boost V P Pmean Vdc Pmean (kW) V Ir P_B1_kW P (kW) Va_B1 Va (V) Ia_B1 Ia (A) Vm P (kW) D P (kW) Udc Inverter P_B1 Vdc_ref - Vdc_meas Mod Index m Duty Cy cle VSC Luoi Ir (W/m^2) Boost Vab_VSC Vab_VSC Hình 3.31: Mạch điều khiển tồn hệ thống GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 80 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa Kết mơ 2.5 Dien ap dau cua he thong noi luoi x 10 1.5 uluoi(V) 0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 t(s) 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Hình 3.32: Điện áp đầu hệ thống nối lưới Hình 3.33: Dịng điện Id Iq GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 81 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa 3.4 Kết luận chƣơng Chương tìm hiểu đề xuất phương pháp điều khiển hệ thống điện mặt trời nối lưới, bao gồm: - Điều khiển biến tần - Điều khiển tăng DC-DC - Điều khiển trì điểm cơng suất cực đại (MPPT) - Vịng lặp khóa pha Mơ thuật tốn điều khiển cho phần tồn hệ thống Matlab; rút kết luận 3.5 Kết luận kiến nghị Luận văn nghiên cứu giải nội dung sau: Tìm hiểu nguồn lượng mặt trời phương pháp khai thác, sử dụng Tìm hiểu hệ thống điện sử dụng lượng mặt trời, gồm: - Hệ thống điện sử dụng lượng mặt trời độc lập - Hệ thống điện sử dụng lượng mặt trời nối lưới Cụ thể đưa sơ đồ nguyên lý hệ thống; cấu tạo, nguyên lý làm việc sơ đồ thay phận hệ thống điện Chỉ ưu hệ thống điện sử dụng lượng mặt trời nối lưới sâu vào nghiên cứu Vài nét lý thuyết hòa đồng hệ thống điện NLMT với lưới Tìm hiểu đề xuất phương pháp điều khiển hệ thống điện mặt trời nối lưới GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 82 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa Tiến hành mô phần mềm Matlab – Simulink đưa kết mô Các kết mô thể cách trung thực, khẳng định tính đắn việc xây dựng thuật tốn điều khiển Cần nghiên cứu để tìm cách khắc phục sai lệch mơ hình cho kết nghiên cứu mơ hình tốn học mơ hình thực tế khác không nhiều để kết nghiên cứu với mơ hình tốn học áp dụng trực tiếp cho mơ hình thực tế GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 83 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Doãn Phƣớc (2002) Lý thuyết điều khiển tuyến tính Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2] Nguyễn Phùng Quang (1998) Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha (tái lần thứ 1) Nhà xuất giáo dục [3] Nguyễn Phùng Quang (2004) MATLAB & SIMULINK dành cho kỹ sư điều khiển tự động Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [4] Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich (2002) Truyền động điện thông minh Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [5] C Cho; J Jeon; J Kim; S Kwon; K Park.; S Kim, “Active Synchronizing Control of a Microgrid” IEEE Transactions on Power Electronics, issue 99, pp., 2011 [6] N L Srinivasa Rao; G Govinda Rao; B Ragunath, “Power Flow Studies Of The Regional Grid With Inter State Tie-Line Constraints” IEEE Conference on Power Quality, pp 165-171, 2002 [7] R.D Zimmerman; C.E Murillo-Sánchez; R.J Thomas, “MATPOWER's Extensible Optimal Power Flow Architecture” IEEE Power and Energy Society General Meeting, pp 1-7, July 26-30 2009 [8] O Wasynczuk, N A Anwah Modeling and dynamic performance of a self-commutated photovoltaic inverter system IEEE Transactions on Energy Conversion, vol 4, Issue 3, pp 322-328, 1989 [9] Trần Bách, “Lưới điện Hệ thống điện”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2000 [10] Lã Văn Út, “Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện”, Nxb Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2001 [11] Nguyễn Hồng Anh, Nguyễn Minh trí, “Ứng dụng hệ mờ điều khiển SVC lưới điện” Tạp chí khoa học số 15 + 16 Đại học Đà Nẵng GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 84 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa [12] Phạm Thị Hồng Anh, “Xây dựng điều khiển nối lưới nguồn lượng mặt trời,” Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, chuyên ngành tự động hóa; 2012 [13] Một số tài liệu mạng Internet www.ebooks.edu.vn www.webdien.com.vn www.thietbidien.vn www.Mathworks.com www.bk-idse.com www.dientuvietnam.net www.diendandientu.vn GVHD: PGS.TS Lại Khắc Lãi - 85 - HV: Dƣơng Quỳnh Nga ... CHƢƠNG HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Trong thực tế, hệ thống điện lượng mặt trời có hai loại phổ biến hệ thống điện lượng mặt trời độc lập hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới 2.1 Hệ thống điện. .. trúc mặt trời đặc điểm nguồn lượng mặt trời - Các phương pháp khai thác, sử dụng lượng mặt trời Trong tác giả nhấn mạnh vấn đề sử dụng hiệu nguồn lượng mặt trời hệ thống điện mặt trời hòa lưới. .. 1.3 Kết luận chƣơng 32 Chƣơng 2: Hệ thống điện lƣợng mặt trời 33 2.1 Hệ thống điện lƣợng mặt trời độc lập 33 2.2 Lý thuyết hệ thống điện sử dụng lƣợng mặt trời nối lƣới 35 2.2.1 Pin mặt trời