Điều khiển thích nghi các bộ nghịch lưu kết nối song song trong microgrid tt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM THỊ XUÂN HOA ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI CÁC BỘ NGHỊCH LƢU KẾT NỐI SONG SONG TRONG MICROGRID Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số chuyên ngành: 62.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2018 Cơng trình hồn thành Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Lê Minh Phương Người hướng dẫn khoa học 2: Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG – TP.Hồ Chí Minh vào lúc ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp HCM - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM CHƢƠNG TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC ĐÍCH CỦA LUẬN ÁN 1.1 Giới thiệu chung Nguồn phát điện phân tán (DG-Distributed generation) ngày đóng vai trò chủ đạo sản xuất cung cấp điện Hiện nay, DG ý nhiều lĩnh vực công nghiệp trở thành hướng nghiên cứu quan tâm lĩnh vực lượng [1] Mặc dù, nguồn phát điện phân tán sử dụng lượng gió, lượng mặt trời hay diesel,…là nguồn lượng sản xuất điện quy mơ nhỏ, tương lai coi nguồn thay bổ sung cho nguồn điện truyền thống, giúp giải gia tăng tượng ấm lên toàn cầu gây lượng hóa thạch Microgrid lưới điện nhỏ bao gồm nhiều nguồn phát điện phân tán (DG) Nguồn phát điện phân tán DG cho phép tích hợp dạng lượng khác như: mặt trời, gió, diesel,…vào hệ thống điện 1.2 Đặc điểm chung Microgrid: Công suất ngõ Microgrid nhỏ nhiều so với nhà máy điện thông thường hiệu cao thường lắp đặt gần với tải tổn thất đường dây truyền tải nhỏ Microgrids làm việc song song với lưới công cộng, hỗ trợ lưới điện cách cung cấp nguồn cho tải cục Mặt khác, hỗ trợ việc ngăn chặn tình trạng tải điện lưới điện Quốc gia Đối với vấn đề môi trường, Microgrid giúp cắt giảm ô nhiễm môi trường sử dụng nguồn có khí thải thấp không, đồng thời Microgrids giúp việc giảm tiêu thụ lượng hóa thạch Về kinh tế, có chi phí lắp đặt thấp, hệ thống Microgrids cục giúp tiết kiệm đáng kể chi phí sở hạ tầng tổn thất truyền tải Microgrids thường ứng dụng để cung cấp điện cho vùng sâu vùng xa nơi mà khơng có lưới điện Quốc gia Trong vấn đề điều khiển vận hành, Microgrids đảm bảo cung cấp lượng cho tải quan trọng đảm bảo độ tin cậy cho hệ thống cung cấp điện Trong Microgrid, q trình khơi phục hệ thống điện dễ dàng giới hạn số lượng biến điều khiển 1.3 Các vấn đề xây dựng hệ thống Microgrid 1.3.1 Vấn đề ứng dụng điều khiển nghịch lưu Microgrid Microgrid gồm nhiều nguồn phát điện phân tán DG giao tiếp với lưới điện thông qua biến đổi công suất Microgrid thiết kế cho làm việc linh hoạt hai chế độ: độc lập kết nối lưới [1]-[6] Trong chế độ độc lập, microgrid có hai nhiệm vụ quan trọng chia công suất theo yêu cầu phụ tải nghịch lưu kết nối song song trì ổn định điện áp, tần số Trong chế độ kết nối lưới, microgrid phải điều khiển hịa đồng đồng thời phát cơng suất lên lưới nhiều [1] 1.3.2 Điều khiển chia công suất nghịch lưu kết nối song song Việc kết nối song song nghịch lưu chung AC vấn đề khó khăn phức tạp nhiều so với việc kết nối song song nguồn DC, nghịch lưu phải đảm bảo chia công suất đồng thời đảm bảo đồng hệ thống Vấn đề đặt việc kết nối song song nghịch lưu làm để chia công suất đảm bảo chúng kết nối hay ngắt cách linh hoạt không ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống 1.4 Phân tích tình hình nghiên cứu cứu ngồi nƣớc vấn đề cịn tồn Hiện nay, tất nghiên cứu nước việc chia công suất cho nghịch lưu kết nối song song phương pháp droop truyền thống droop cải tiến gặp khó khăn sau đây: Ảnh hưởng thông số đường dây đến hiệu chia công suất nghịch lưu kết nối song song Thông số trở kháng đường dây nghiên cứu giả thiết mang tính cảm, mang tính trở, thực tế thơng số đường dây bao gồm điện trở R điện kháng X, nên kết chia công suất đạt không mang tính thực tế Theo lý thuyết nghiên cứu phương pháp droop truyền thống hay droop cải tiến cần phải biết trước thông số đường dây, mà trở kháng đường dây lại thay đổi theo nhiệt độ, tần số tái thiết kế lại microgrid Hơn nữa, cấp điện áp sử dụng microgrid cấp trung cấp hạ thế, công suất truyền tải hệ thống nhỏ, nên thay đổi dù nhỏ trở kháng đường dây ảnh hưởng lớn đến công suất phát nghịch lưu Liên kết truyền thông sử dụng số nghiên cứu cải tiến droop nhằm tăng cường xác chia cơng suất việc thực kỹ thuật nhạy cảm với chậm trễ giao tiếp, chậm trễ giao tiếp làm giảm xác việc chia công suất Độ tin cậy nghiên cứu bị ảnh hưởng trường hợp bus truyền thông bị gián đoạn Hiệu suất cải thiện độ xác việc chia cơng suất không đáng kể tải cục kết nối ngõ đơn vị nguồn phát DG Các phương pháp chia công suất cải tiến làm giảm chất lượng điện áp cung cấp cho tải (phương pháp trở kháng ảo, phương pháp droop kết hợp với bơm tín hiệu) 1.5 Mục đích luận án Để giải vấn đề khó khăn việc chia công suất cho nghịch lưu kết nối song song Mục đích luận án nghiên cứu phát triển phương pháp “Điều khiển thích nghi nghịch lƣu kết nối song song microgrid” cho phép chia công suất theo tỉ lệ công suất định mức nghịch lưu kết nối song song microgrid, điều kiện: Có khác biệt đáng kể thơng số đường dây nối từ nghịch lưu đến điểm kết nối chung (PCC) Có thay đổi điện trở, điện kháng đường dây theo nhiệt độ, tần số tái thiết kế lại Microgrid Có tồn tải cục kết nối ngõ nghịch lưu Sự gián đoạn delay hệ thống truyền thông 1.6 Đóng góp khoa học luận án Luận án trình bày số cải tiến vấn đề chia công suất nghịch lưu kết nối song song microgrid độc lập sau: Nghiên cứu sơ đồ điều khiển chia công suất cải tiến cho phép chia công suất theo tỉ lệ công suất định mức nghịch lưu kết nối song song microgrid độc lập, có khác biệt đáng kể thông số đường dây nối từ nghịch lưu đến điểm kết nối chung, tải cục nối ngõ nghịch lưu Các kết mô thực nghiệm chứng minh cho phù hợp điều khiển Trình bày phương pháp đo lường lọc Kalman cho trở kháng đường dây theo thời gian thực Trình bày chứng minh khả đáp ứng điều khiển đề xuất có ảnh hưởng tải cục mà nhóm nghiên cứu trước chưa đề cập đến vấn đề Đưa giải pháp nâng cao độ xác việc chia cơng suất độ tin cậy cho điều khiển đề xuất truyền thông bị chậm trễ hay gián đoạn Thiết kế điều khiển droop trở kháng ảo kết hợp với thuật toán ước lượng trở kháng đường dây Ưu điểm điều khiển không cần sử dụng bus truyền thông mà đảm bảo chia công suất tốt 1.7 Cấu trúc luận án Luận án bố cục chương: Chương Tính cấp thiết mục đích luận án Chương Cơ sở lý thuyết điều khiển nghịch lưu kết nối song song Microgrid Chương Phương pháp điều khiển chia cơng suất thích nghi đề xuất Chương Mơ hình mơ kết mơ Chương Mơ hình thực nghiệm kết thực nghiệm Chương Kết luận hướng phát triển CH Ƣ ƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU KHIỂN CÁC BỘ NGHỊCH LƢU KẾT NỐI SONG SONG TRONG MICROGRID 2.1 Phạm vi nghiên cứu đề tài Trọng tâm nghiên cứu luận án nâng cao độ xác việc chia cơng suất cho nghịch lưu kết nối song song Microgrid độc lập, với giả thiết điện áp bus DC ổn định hệ thống ba pha cân bằng, tải tuyến tính Cấu hình Microgrid áp dụng cho đề tài hiển thị hình 2.1 Các nguồn lượng gió, mặt trời, diesel, Thanh DC Thanh AC chung (PCC) Bộ lọc L, C Bộ nghịch lưu Ắc qui tích trữ lượng L1 Tải Local R1 Điện trở điện cảm đường dây Tải Public DG1 Các nguồn lượng gió, mặt trời, diesel, Thanh DC Bộ lọc L, C Bộ nghịch lưu n Ắc qui tích trữ lượng Ln Tải local n Rn Điện trở điện cảm đường dây n DG n Hình 2.1 Cấu hình Microgrid độc lập áp dụng cho đề tài 2.2 Kỹ thuật chia công suất cho nghịch lƣu kết nối song song phƣơng pháp droop truyền thống Cơ sở lý thuyết phương pháp điều khiển droop truyền thống nghiên cứu [17]-[33] thành lập cách phân tích mạch điện tương đương nghịch lưu kết nối với tải điểm chung PCC thể hình 2.26 Hình 2.26 Mạch điện tương đương nghịch lưu kết nối với tải Từ hình 2.26, cơng suất phát nghịch lưu tính: [ ( ) ] ( ) [ ( )] ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Từ (2.39 (2.40) suy ra: Từ cơng thức (2.41) (2.42), ta có trường hợp sau: 2.2.1 Trường hợp đường dây có X lớn nhiều so với R Khi cơng thức (2.41) (2.4 viết: { Cơng thức (2.43) (2.44) cho thấy tần số phụ thuộc vào công suất tác dụng P, độ lệch điện áp phụ thuộc vào cơng suất kháng Q Vì điện áp ngõ nghịch lưu điều khiển Q, tần số điều khiển P Từ công thức (2.43) (2.44) ta thu công thức cho điều khiển droop P/f Q/V: ( ( { ) ) Trong đó: P, Q cơng suất tác dụng phản kháng nghịch lưu phát ra; V0, ω0 điện áp định mức tần số góc định mức nguồn tải; V, ω điện áp tần số góc ngõ nghịch lưu Hệ số độ dốc mp mq chọn theo độ thay đổi điện áp tần số góc cho phép so với định mức Trường hợp đường dây có R X 2.2.2 Để xem xét đặc tính droop trường hợp ta sử dụng hệ trục tọa độ ảo để chuyển đổi công suất P, Q thành P’, Q’ thông qua ma trận chuyển đổi T nghiên cứu [51]-[60]: [ [ ] ] [ ][ ] [ * +[ ] ] ( ) ( ) ( ) ( ( ) ) Kết hợp (3.3), (3.4) (3.14), góc  nhỏ viết: { Cơng thức (3.15) (3.16, ta có đặc tính droop { /f /V : 3.2.2 Phân tích khả đáp ứng điều khiển đề xuất có tải cục Phương pháp thích nghi đề xuất bù trừ sai lệch điện áp V’1 V’2 cách điều chỉnh điện áp điện áp V’1 V’2 đến với điện áp Vpcc thơng qua khâu tích phân trình bày công thức (3.19): ∫( ) ( ) ∫( ) ( ) Bằng cách điều chỉnh hệ số độ lợi tích phân kp1 kp2 cho điều khiển đề xuất nghịch lưu cơng thức (3.44) (3.45) Khi xác lập điện áp V’1 V’2 tiến đến giá trị điện áp (V’1=V’2=Vpcc), điều có nghĩa loại bỏ sai lệch sụt áp đường dây khác tải cục bộ, hay nói cách khác loại bỏ ảnh hưởng sai lệch trở kháng đường dây khác tải cục Cuối điều khiển thích nghi đề xuất chia cơng suất theo tỉ lệ công suất định mức nghịch lưu 3.3 Giải pháp khắc phục truyền thông bị chậm trễ (delay) hay bị gián đoạn 3.3.1 Giải pháp khắc phục Khi truyền thông bị gián đoạn điều khiển thích nghi đề xuất khơng nhận giá trị điện áp tham chiếu Vppc để thực điều chỉnh điện áp ngõ Vì cần phải cải tiến điều khiển thích nghi đề xuất để nâng cao độ tin cậy trường hợp bus truyền thông bị gián đoạn Phương pháp cải tiến sau: Bộ điều khiển thích nghi đề xuất theo biểu thức (3.19) thêm 18 vào khối gồm cổng logic nhằm nâng cao độ tin cậy cho điều khiển trường hợp bus truyền thông bị gián đoạn, điều khiển cải tiến thể hình 3.19 Khi bus truyền thơng bị gián đoạn khối cổng logic cho phép vơ hiệu hóa việc điều chỉnh điện áp, hệ thống điều khiển tiếp tục hoạt động trạng thái gần bus truyền thông khôi phục trở lại Vpcc Receiver Time-out Enable Khối gồm cổng logic Vpcc V0 Q’ vc i2 Tính tốn cơng suất lọc thơng thấp Q mq -+ mp -+ [T] P P’ V’ w +- X X Kp ʃ ʃ Vref θ Phát điện áp tham chiếu vref Đến điều khiển điện áp w0 R/L Bộ điều khiển Droop thích nghi đề xuất cải tiến Ứơc lượng trở kháng đường dây Hình 3.19 Khối droop thích nghi đề xuất cải tiến 3.3.2 Kết luận điều khiển thích nghi đề xuất cải tiến Bộ điều khiển thích nghi đề xuất cải tiến thực chia công suất theo tỉ lệ công suất định mức nghịch lưu kết nối song song mà không bị ảnh hưởng trở kháng đường dây tải cục trường hợp bình thường hay trường hợp bus truyền thông bị delay bị cố Tuy nhiên, tải trở kháng đường dây thay đổi khoảng thời gian bus truyền thông bị gián đoạn kết chia cơng suất phản kháng cho sai lệch so với trước đó, tốt nhiều so với sử dụng điều khiển droop truyền thống Vì để nâng cao độ xác cho việc chia cơng suất kháng trường hợp điều khiển thích nghi đề xuất cải tiến điều khiển kết hợp với điều khiển droop trở kháng ảo để nâng cao độ xác việc 19 chia cơng suất kháng, điều khiển droop trở kháng ảo trình bày mục 3.4 3.4 Giải pháp nâng cao độ tin cậy độ xác việc chia cơng suất phản kháng việc sử dụng trở kháng ảo 3.4.1 Cơ sở lý thuyết cho điều khiển droop trở kháng ảo đề xuất Bộ điều khiển droop trở kháng ảo đề xuất dựa sở lý thuyết điều khiển droop truyền thống P/f Q/V 3.4.2 Phương pháp thực 3.4.2.1 Thuật tốn ước tính sụt áp trở kháng Thuật tốn ước tính sụt áp thành lập dựa vào đường đặc tính điện áp theo công suất kháng thể hình 3.21 Hình 3.21 Đường đặc tính điện áp theo cơng suất kháng Độ xác chia cơng suất kháng micrgrid độc lập cải tiến cách thêm vào hệ số độ dốc đường đặc tính điện áp theo cơng suất kháng điều chỉnh độ dốc droop Q/V Nếu hệ số độ dốc kqi khơng điều chỉnh độ dốc đường đặc tính droop điện áp Q/V cố định, điều dẫn đến nhiều nghịch lưu phát công suất vượt công suất giới hạn cực đại Trong kqi xem xét để định độ dốc mong muốn đường đặc tính droop Q/V cho nghịch lưu, nhằm 20 hạn chế rủi ro nghịch lưu phải hoạt động vượt công suất giới hạn điện áp microgrid giá trị tối thiểu cho phép, đồng thời nâng cao độ xác việc chia cơng suất kháng Hệ số độ dốc đường đặc tính điện áp theo cơng suất kháng có tải cục viết sau: ( ) Trong đó: Qlocal_i công suất kháng tải cục Nếu điện áp điểm chung VPCC với điện áp định mức microgrid thì: ( ) ( ) ( ) Nếu điện áp điểm chung Vpcc với điện áp cực tiểu microgrid thì: ( ) ( ) ( ) Hệ số độ dốc phương trình droop Q/V tương ứng với phương trình (3.60) (3.63) là: ( ) ( ) Phương trình droop Q/V tương ứng: ( ) Thuật tốn ước tính sụt áp trở kháng thực theo phương trình từ (3.59) đến (3.65) 21 i1 Điều khiển dòng + Lf Vòng điều khiển bên - Rf PWM L R PCC C Điều khiển áp Tải local1 vc Bộ nghịch lưu Tải public vc Vịng điều khiển bên ngồi Trở kháng ảo Bộ điều khiển trở kháng ảo đề xuất i2 P/Q Tính tốn cơng suất lọc thơng thấp Thuật tốn ước tính sụt áp i1 Điều khiển dòng +- Lf Vòng điều khiển bên Rf PWM L L R C Điều khiển áp Bộ nghịch lưu n Tải local n vc vc Vòng điều khiển bên Trở kháng ảo Bộ điều khiển trở kháng ảo đề xuất i2 P/Q Thuật tốn ước tính sụt áp Tính tốn cơng suất lọc thơng thấp Hình 3.22 Sơ đồ khối điều khiển droop trở kháng ảo đề xuất 3.5 Bộ điều khiển tổng hợp Để nâng cao độ xác cho việc chia cơng suất kháng trường hợp bus truyền thông bị gián đoạn tải trở kháng đường dây thay đổi điều khiển thích nghi đề xuất cải tiến điều khiển kết hợp với điều khiển droop trở kháng ảo đề xuất, điều khiển tổng hợp mơ hình gồm điều khiển Vpcc SOGI-PLL i1 Điều khiển dòng Lf Vòng điều khiển bên Rf PWM L R PCC C Điều khiển áp Bộ nghịch lưu Tải local vc Tải public vc P’/Q’ Droop thích nghi đề xuất [T] P/Q R/L Bộ điều khiển droop thích nghi đề xuất Tính tốn Cơng suất lọc thơng thấp i2 Ứơc lượng trở kháng đường dây Vòng điều khiển bên + _ Trở kháng ảo vpcc Bộ điều khiển trở kháng ảo đề xuất Thuật tốn ước tính sụt áp Hình 3.23 Sơ đồ khối điều khiển tổng hợp đề xuất 22 CH Ƣ ƠNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 4.1 Mơ chia cơng suất điều khiển thích nghi đề xuất Mô chia công suất cho hai nghịch lưu giống nhau, trở kháng hai đường dây khác (R1=0.8, L1=0.7mH; R2=1, L2=0.5mH), tải không đổi Q(Var) P(W ) 3000 4000 P1 P2 3500 Q1 Q2 2500 3000 2000 2500 2000 1500 1500 1000 1000 500 500 0 t(s) (a) P(W ) t(s) (a) Q(Var) 10 3000 P1 P2 4000 0 10 Q1 Q2 2500 3500 3000 2000 2500 1500 2000 1500 1000 1000 500 500 0 0.5 t(s) 1.5 (b) 0 0.5 1.5 t(s) (b) Hình 4.4 Cơng suất ngõ nghịch lưu, Công suất tác dụng (cột bên trái), Công suất phản kháng (cột bên phải) Hình 4.4a cho thấy điều khiển đề xuất cho kết chia cơng suất tốt, hình 4.4b thể đáp ứng độ công suất, tốc độ đáp ứng tốt (khoảng 1,5s đến 2s), độ vọt lố nằm giới hạn cho phép, không làm ảnh hưởng đến thiết bị bảo vệ dòng microgrid i(A) i(A) 10 10 i1 i2 i1 i2 5 0 -5 -5 -10 0.05 0.1 0.15 (a) t(s) 0.2 -10 0.2 0.4 t(s) 10 i1 i2 i1 i2 0 -5 -5 0.47 t(s) 0.35 (b) i(A) 10 0.46 0.3 t(s) i(A) -10 0.45 0.25 0.48 (c) 0.49 -10 2.4 0.5 2.41 2.42 t(s) 2.43 2.44 (d) 2.45 Hình 4.5 Dịng điện pha ngõ nghịch lưu 23 t(s) (a) Hình 4.5a; 4.5b; 4.5c thể đáp ứng độ dòng điện pha ngõ nghịch lưu, ta thấy khoảng thời gian điều khiển chưa đạt đến trạng thái xác lập nên có sai lệch việc chia công suất ảnh hưởng sai lệch trở kháng đường dây, khoảng thời gian dòng điện bị sai lệch Hình 4.5d thể đáp ứng xác lập dịng điện pha ngõ nghịch lưu, ta thấy khoảng thời gian điều khiển đạt đến trạng thái xác lập nên khơng có sai lệch việc chia cơng suất, khoảng thời gian dịng điện khơng bị sai lệch 400 350 V'1 V''2 Vpcc 350 300 300 250 250 150 150 100 100 50 50 0 V'1 V''2 Vpcc 200 200 t(s) (a) 10 0 0.05 t(s) 0.1 0.15 0.2 0.25 (b) 0.3 310 315 V'1 V''2 Vpcc V'1 V''2 Vpcc 314 313 312 311 310 309 308 307 306 305 0.4 0.42 t(s) 0.44 0.46 0.48 (c) 0.5 3052 2.5 t(s) 3.5 (d) Hình 4.7 Điện áp điểm chung PCC điện áp V’ điều khiển đề xuất Hình 4.7a thể đáp ứng điện áp điểm chung PCC điện áp V’1, V’2 điều khiển đề xuất Hình 4.7c cho thấy điều khiển đề xuất chưa đạt đến trạng thái xác lập điện áp V’1 điện áp V’2 không nhau, điều ảnh hưởng sai lệch trở kháng đường dây, kết khoảng thời gian việc chia cơng suất bị sai lệch Hình 4.7d cho thấy lúc điều khiển đề xuất đạt đến trạng thái xác lập điện áp V’1, V’2 Vpcc nhau, cuối khoảng thời gian việc chia cơng suất khơng cịn sai lệch 24 Vref (V) Vref (V) 316 Vref Vref 315 316 314 314 313 313 312 312 311 Vref Vref 315 311 310 t(s) 10 (a) 310 0.2 0.4 t(s) 0.6 0.8 (b) Hình 4.8 Điện áp ngõ điều khiển đề xuất Hình 4.8a 4.8b cho thấy điện áp ngõ hai điều khiển khác nhau, trở kháng đường dây khác nên điều khiển điều chỉnh cho V’1=V’2 hệ số điều chỉnh kp1 kp2 khác Cuối điện áp ngõ hai điều khiển khác V(V) 316 V (Voltage) 400 V1 V2 350 V1 V2 315 314 300 250 313 200 312 150 100 311 50 0 t(s) 10 310 (a) 5.5 t(s) 6.5 (b) V (Voltage) 400 V1 V2 350 300 250 200 150 100 50 0 0.02 0.04 t(s) 0.06 0.08 0.1 (c) Hình 4.9 Điện áp ngõ ngh ịch lưu (phía sau lọc LC) Hình 4.9 thể đáp ứng xác lập đáp ứng độ điện áp ngõ nghịch lưu, hình 4.9b cho thấy điện áp ngõ nghịch lưu khác nhau, điều điện áp ngõ điều khiển đề xuất hình 4.8 khác nhau, mà điện áp lại làm giá trị tham chiếu cho điều khiển điện áp, nên cuối điện áp ngõ nghịch lưu khác 25 4.5 Mô chia công suất điều khiển tổng hợp Mô chia công suất cho hai nghịch lưu giống nhau, trở kháng hai đường dây khác điều khiển tổng hợp Q(Var) P(W) 5000 Bộ droop thích nghi hoạt động 4000 Bộ droop trở kháng ảo hoạt động 3000 2000 1000 3000 2500 2000 1500 1000 500 P1 -500 P2 -1000 10 Bus truyền thông phục hồi, droop thích nghi hoạt động trở lại Bus truyền thông bị gián đoạn -1000 t(s) Bus truyền thông phục hồi, droop thích nghi hoạt động trở lại Bộ droop trở kháng ảo hoạt động Bộ droop thích nghi hoạt động Bus truyền thông bị gián đoạn (a) t(s) Q1 Q2 10 (b) R(Ohm) Vpcc(V) 500 400 0.8 300 0.6 200 100 0.4 0.2 -100 -200 t(s) 0 10 x 10 t(s) (c) 10 (d) L(H) -3 0.8 0.6 0.4 0.2 0 t(s) 10 (e) Hình 4.52 Cơng suất phát hai nghịch lưu, (a) Công suất tác dụng, (b) Công suất phản kháng, (c) Điện áp tải, (d) Điện trở, (e) Điện cảm Bus truyền thông bị gián đoạn t=4s, khoảng thời gian từ t=4s đến t=6s tải kháng đường dây khơng đổi nên điều khiển thích nghi chia cơng suất xác Sau khoảng thời gian cố tsc=2s bus truyền thơng chưa phục hồi, lúc ta đóng điều khiển Droop trở kháng ảo vào để thay cho điều khiển thích nghi khoảng thời gian từ t=6s đến t=8s Ta thấy khoảng thời gian từ 6s đến 8s điều khiển trở kháng ảo thực chia cơng suất xác Tại t=8s bus truyền thơng phục hồi điều khiển thích nghi hoạt động chia cơng suất trở lại 26 CHƢƠNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 5.1 Mơ hình thực nghiệm 5.2 Kết thực nghiệm 5.2.1 Thiết lập thí nghiệm đo lường trở kháng đường dây Đo lường phương pháp LSM lọc Kalman cho đường dây có điện trở thực tế Ractual =1Ω điện cảm thực tế Lactual =1mH: Hình 5.1 Đo lường lọc Kalman cho điện trở đường dây Hình 5.2 Đo lường lọc Kalman cho điện cảm đường dây Đo lường lọc cho điện trở có Ractual=1Ω, nhiệt độ mơi trường thay đổi điện trở thực tế đường dây Ractual=1.15Ω: Hình 5.3 Đo lường lọc Kalman cho điện trở đường dây 27 5.2.2 Thiết lập thí nghiệm chia cơng suất cho nghịch lưu với điều khiển thích nghi đề xuất Microgrid gồm có hai nghịch lưu giống kết nối song song, trở kháng hai đường dây khác nhau: Hình 5.4 Chia cơng suất tác dụng phản kháng cho hai nghịch lưu Hình 5.4 cho thấy điều khiển đề xuất thực chia công suất theo tỉ lệ định mức cho hai nghịch lưu, trước sau thay đổi tải Hình 5.5 Dịng điện chạy dây pha tổng độ méo dạng điện áp tải Hình 5.5 cho thấy tải tăng lên điện áp tải sụt giảm, tổng độ méo dạng điện áp tải nằm khoảng (từ 3.2% đến 3.5%) Microgrid gồm có ba nghịch lưu giống kết nối song song, trở kháng đường dây khác nhau, tải thay đổi q trình thí nghiệm: Hình 5.6 Đồ thị chia công suất tác dụng phản kháng cho ba nghịch lưu Hình 5.6 cho thấy điều khiển đề xuất thực chia công suất theo tỉ lệ định mức cho ba nghịch lưu, trước sau thay đổi tải 28 Hình 5.7 Phân tích độ méo dạng điện áp đặt lên tải Hình5.7 cho thấy tải tăng lên điện áp tải sụt giảm, tổng độ méo dạng điện áp tải nằm khoảng (từ 3.0% đến 3.2%) 5.2.3 Kết luận thí nghiệm điều khiển đề xuất Thí nghiệm cho thấy phương pháp đo lường trở kháng đường dây LSM cho kết tốt, biên độ dao động nhỏ, lọc Kalman lọc nhiễu tốt, sai lệch đo lường điện trở điện cảm nhỏ nhiều so với kết nhóm nghiên cứu [87] [117] Thí nghiệm dùng điều khiển thích nghi đề xuất để thực chia cơng suất cho microgrid độc lập gồm có hai ba nghịch lưu kết nối song song, trở kháng đường dây khác nhau, tải thay đổi q trình thí nghiệm Từ kết thực nghiệm cho thấy điều khiển thích nghi đề xuất chia cơng suất theo tỉ lệ định mức cho nghịch lưu trường hợp trở kháng đường dây khác Kết thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Tuy nhiên việc chia cơng suất cịn dao động, trở kháng pha chưa điều chỉnh hoàn toàn cân bằng, ảnh hưởng nhiễu đo lường 29 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Trong Luận án “Điều khiển thích nghi nghịch lưu kết nối song song microgrid”, tác giả có đóng góp khoa học vào lĩnh vực điều khiển công suất microgrid sau: Thiết kế điều khiển thích nghi để thực chia công suất theo tỉ lệ công suất định mức nghịch lưu mà không bị ảnh hưởng trở kháng đường dây tải cục Có ưu điểm độ xác việc chia công suất, chất lượng điện áp tốc độ đáp ứng điều khiển đề xuất so với điều khiển truyền thống hay điều khiển cải tiến nhóm nghiên cứu trước Trình bày phương pháp đo lường lọc Kalman cho trở kháng đường dây theo thời gian thực Các kết mô thực nghiệm cho thấy phương pháp đo lường trở kháng đường dây cho kết tốt, biên độ dao động nhỏ, lọc Kalman lọc nhiễu tốt Kết phương pháp so sánh với kết nhóm nghiên cứu gần Trình bày chứng minh khả đáp ứng điều khiển đề xuất có ảnh hưởng tải cục mà nhóm nghiên cứu trước chưa đề cập đến vấn đề Đưa giải pháp nâng cao độ xác việc chia cơng suất độ tin cậy cho điều khiển đề xuất truyền thông bị chậm trễ hay gián đoạn Các kết mô thực nghiệm chứng minh điều khiển đáp ứng tốt mục đích đặt mà khơng bị hạn chế 30 tình trạng biến đổi thơng số đường dây, thông số tải chất lượng truyền thông Đây vấn đề mà nhóm nghiên cứu trước chưa đề cập đến Thiết kế điều khiển droop trở kháng ảo kết hợp với thuật toán ước lượng trở kháng đường dây Ưu điểm điều khiển không cần sử dụng bus truyền thông mà đảm bảo chia công suất tốt khắc phục tình trạng gây sụt áp đáng kể kết nghiên cứu nhóm nghiên cứu trước phương pháp trở kháng ảo 6.2 Hƣớng phát triển Mặc dù ttrong luận án, tác giả nhận kết lĩnh vực điêu khiển thích nghi chia cơng suất tác dụng phản kháng nghịch lưu kết nối song song Microgrid, việc áp dụng cho tải phi tuyến cịn hạn chế gặp nhiều khó khăn Vì hướng nghiên cứu sau kết điều khiển nâng cao chất lượng điện cung cấp cho tải, giảm tổng độ méo dạng sóng hài - THD (Total harmonic distortion) điện áp đến mức tối thiểu trường hợp tải phi tuyến hay tải khơng cân DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ  Bài báo đăng tạp chí thuộc danh mục ISI: Phuong Minh Le, Xuan Hoa Thi Pham, Huy Minh Nguyen, Duc Duy Vo Hoang, Tuyen Dinh Nguyen, Dieu Ngoc Vo “Line Impedance Estimation Based Adaptive Droop Control Method for Parallel Inverters”, Journal of Power Electronics, Vol 18, No 1, pp 234-250, January 2018  Bài báo đăng tạp chí nƣớc: Phạm Thị Xuân Hoa, “ Adjusting the Voltage and Frequency based on Fuzzy logic Control for Parallel Inverters in Microgrid”, Journal of 31 science & technology technical universities, ISSN 2354-1083, 110 (2016) 029-035 Lê Minh Phương, Hoàng Võ Đức Duy, Phạm Thị Xuân Hoa, Nguyễn Minh Huy, “New adaptive droop control with combined line impedance estimation method for parallel inverters”, Tạp chí Phát triển KH&CN - ĐHQG-HCM, ISSN-1859-0128, tập 19, số K7-2016, pp.4564 Phạm Thị Xuân Hoa, Nguyễn Minh Huy, “Phương pháp điều khiển sliding mode droop control cho nghịch lưu Microgrid”, Science & Technology Development-VNU-HCM, ISSN 1859-0128, vol 19, 2016, pp.40-50 Lê Minh Phương, Lê Tấn Đại, Phạm Thị Xuân Hoa, “Giải thuật điều khiển chia công suất nghịch lưu song song tải phi tuyến”, Science & Technology Development-VNU-HCM, ISSN 18590128, vol 18, 2015, pp 16-28 Lê Minh Phương, Hoàng Võ Đức Duy, Phạm Thị Xuân Hoa, Nguyễn Minh Huy, Võ Ngọc Điều “Điều khiển thích nghi chia cơng suất tác dụng công suất phản kháng chế độ lưới độc lập”, Tạp chí Phát triển KH&CN - ĐHQG-HCM, ISSN-1859-0128, tập 19, số K72016, pp.14-34  Bài báo đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế: Phuong Le Minh, Hoa Pham Thi Xuan, Duy Vo Hoang Duc, Huy Nguyen Minh, “Control of power in an island Microgrid using Adaptive Droop control”, 2017 International conference on system science and Engineering (ICSSE), pp 162-167 Phuong Le Minh, Hoa Pham Thi Xuan, Duy Vo Hoang Duc, Huy Nguyen Minh, “Control of power sharing in an island Microgrid using virtual impedance”, 2017 International conference on system science and Engineering (ICSSE), pp 168-173 Phuong Le Minh, Hoa Pham Thi Xuan, Duy Vo Hoang Duc, Huy Nguyen Minh, “Control of power inverter in islanded microgrids based on online line impedance estimation”, 2017 International conference on system science and Engineering (ICSSE), pp 194-199 32 ... VỀ ĐIỀU KHIỂN CÁC BỘ NGHỊCH LƢU KẾT NỐI SONG SONG TRONG MICROGRID 2.1 Phạm vi nghi? ?n cứu đề tài Trọng tâm nghi? ?n cứu luận án nâng cao độ xác việc chia công suất cho nghịch lưu kết nối song song... thuyết điều khiển nghịch lưu kết nối song song Microgrid Chương Phương pháp điều khiển chia cơng suất thích nghi đề xuất Chương Mơ hình mơ kết mơ Chương Mơ hình thực nghi? ??m kết thực nghi? ??m Chương Kết. .. suất nghịch lưu kết nối song song microgrid độc lập sau: Nghi? ?n cứu sơ đồ điều khiển chia công suất cải tiến cho phép chia công suất theo tỉ lệ công suất định mức nghịch lưu kết nối song song microgrid