Thiết kế lắp đặt bộ giảm áp DCDC dùng trong hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA B I THI T K ANH HUY ẮP Đ T B GIẢ ÁP DC DC D NG TRONG H THỐNG N NG Ƣ NG T TRỜI NỐI Ƣ I Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện ã số: 60.52.02.02 UẬN V N THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS DƢƠNG Đà Nẵng - Năm 2018 INH QUÂN ỜI CA ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Trong luận văn có trích dẫn số tài liệu chuyên ngành điện Việt Nam số tổ chức khoa học giới hệ thống lượng mặt trời Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn B i Anh Hu TRANG TÓ THI T K TẮT TI NG VI T, TI NG ANH ẮP Đ T B GIẢ ÁP DC/DC D NG TRONG H THỐNG N NG Ƣ NG T TRỜI NỐI Ƣ I Học viên: i Lê nh Huy Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khóa: K34 t i Nha Trang Trường Đ i học ách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Trư c t nh tr ng nguồn n ng lư ng truyền thống có nguy c thiếu h t n ng lư ng g y nhi m tr m trọng Nguồn n ng lư ng tái t o có n ng lư ng mặt trời đư c nghiên c u ng ng r ng rãi nhiều l nh v c Xu hư ng s ng điện n ng lư ng mặt trời nối lư i gi i pháp vận hành đ n gi n r t th n thiện v i m i trường Hệ thống kh ng s ng c quy nên gia đ nh oanh nghiệp kh ng ph i tốn chi ph o tr o ng Hệ thống t m pin n ng lư ng mặt trời đư c l p đặt mái nhà nhà xưởng mặt hồ giúp h p thu ánh n ng mặt trời t o nguồn điện s ch để hòa vào lư i điện cung c p tr c tiếp cho thiết ị điện Tuy nhiên nguồn pin mặt trời chịu nhiều nh hưởng o thời tiết làm cho điện áp lu n thay đổi V iến đổi điện t c ng su t c n đư c t ch h p kèm theo phư ng pháp điều khiển V i thời gian có h n luận v n ch m m ch gi m áp Matla Simulink thiết kế điều khiển PI để điều khiển điện áp đ u c a m ch gi m áp C C T kết qu thiết kế l p đặt gi m áp C C có điều khiển để đ m o đ ổn định điện áp đ u cho ph t i C v i m c đ ch kiểm ch ng kh n ng ho t đ ng th c tế so v i l thuyết Kết qu đ t đư c cho th y m ch th c tế ho t đ ng r t ổn định đáp ng thu đư c g n giống v i tr nh m Nhờ vào đề tài phát triển theo hư ng nối lư i sau Từ khóa: DC/DC; Buck; PID; Hệ thống n ng lư ng mặt trời; N ng lư ng điện mặt trời nối lư i Abstract: Traditional energy sources are at risk of energy shortages and serious pollution Renewable energy sources which include solar energy are being researched and widely applied in many fields The trend of usage solar electric on – grid is simple and environmental friendly method Because the system oesn’t use atteries people an usinesses on’t have to spen maintenance costs Solar cells panel system are installed on roofs, factories, lakes and so on which absorb sunlight and generate clean electricity to match the electricity supply directly to electrical devices However, solar cells is influenced by the weather, so the voltage always changes Therefore, power electronics converters need to be integrated with the control method Because of the limited time, this thesis only simulates buck on the Matlab/ Simulink, designing the PI controller to control the output voltage of the DC/DC buck From this result, the design buck is to ensure the output voltage stabilization for the DC loads for the purpose of verifying actual operating performance against the theory The results show that the actual circuit is very stable and the response is close to the simulation process Thanks to this task, the topic could be developed according to the solar electric on – grid connection later Key words: DC/DC, Buck, PID, solar energy systems, solar electric on – grid C C TRANG BÌA TRANG T M T T TIẾNG VIỆT TIẾNG NH MỤC LỤC NH MỤC C C K HIỆU C C CH VIẾT T T NH MỤC C C NG NH MỤC C C H NH MỞ ĐẦU 1 L o chọn đề tài M c đ ch nghiên c u Đối tư ng ph m vi nghiên c u .1 Phư ng pháp nghiên c u .1 ngh a khoa học th c ti n c a đề tài Bố c c đề tài CH NG : TỔNG QU N HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TR I VÀ C C CHUYỂN ĐỔI N NG L NG 1.1 Tổng Quan Về N ng Lư ng Mặt Trời Tình hình tổng quát ngu n lượng mặt trời Việt Nam phát tri n ngu n lượng mặt trời Việt Nam 1.2 Pin N ng Lư ng Mặt Trời iới thiệu .9 hình hóa 10 1.3 Thuật Tốn B t Điểm Cơng Su t C c Đ i MPPT 15 iới thiệu thuật toán T 15 Thuật toán 17 1.4 Các B Chuyển Đổi N ng Lư ng Thường Đư c S ng Cho Nguồn N ng Lư ng Mặt Trời .21 Bộ chuy n đổi DC/DC 21 Bộ chuy n đổi DC/AC 21 CH NG 2: T NH TO N THIẾT KẾ GI M P C C 23 2.1 Gi i Thiệu Chung Về B Chuyển Đổi DC/DC .23 hân loại chuy n đổi 23 Cấu trúc chi tiết nguyên lý hoạt động .24 2.2 M ch Điều Khiển Cho B Chuyển Đổi DC/DC .31 iới thiệu phương pháp điều n .31 hương pháp băm xung – Các khâu c n thiết 33 hương pháp điều n ID 35 2.3 Thiết Kế Gi m p DC/DC 40 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động .40 hình tốn học giảm áp Buck theo phương pháp trung bình khơng gian trạng thái .40 Tính tốn ph n tử giảm áp 42 CH NG 3: M PHỎNG VÀ L P ĐẶT GI M P C C .45 3.1 L a Chọn Thông Số M Phỏng .45 3.2 Mô Phỏng B Điều Khiển PI 46 3.3 Mô Phỏng Kết Qu Và Phân Tích 47 3.4 L p M ch Gi m p C C Th c Tế .48 Cấu tạo mạch động lực thực tế 48 ạch điều n 50 3.5 Kết Qu Đo Th c Tế .52 KẾT LU N VÀ KIẾN NGH 55 TÀI LIỆU TH M KH O 56 PHỤ LỤC QUYẾT Đ NH GI O ĐỀ TÀI LU N V N THẠC SĨ ( N S O) N S O KẾT LU N CỦ H I ĐỒNG N S O NH N XÉT CỦ CÁC PH N IỆN DANH C CÁC K HI U, CÁC CH Ký hiệu BXMT VI T TẮT Giải thích c x mặt trời DC/AC Direct Current/ Alternating Current DC/DC Direct Current/ Direct Current IGBT Isulated Gate Bipolar Transistor MOSFET Metal – Oxide Semiconductor Field – Effect Transistor MPP Maximum Power Point MPPT Maximum Power Point Tracking NLMT N ng lư ng mặt trời OP Operational amplifier PID Proportional Integral Derivative PV Photovoltaic System PWM Pulse – Width – Modulation TOE Ton of Oil Equivalent DANH Số T n bảng hiệu 1.1 Số liệu Trang c x mặt trời t i Việt Nam Lư ng tổng x 1.2 C CÁC BẢNG c x mặt trời trung nh ngày c a tháng n m m t số địa phư ng c a nư c ta (đ n vị: MJ/m2.ngày) DANH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 C CÁC H NH Tên hình Trang n đồ c x mặt trời Việt Nam Máy nư c nóng n ng lư ng mặt trời S đồ tổng thể hệ thống nhà máy điện mặt trời S đồ khối hệ thống điện mặt trời cho t i C C u t o c a m t tế pin mặt trời S đồ m ch điện tư ng đư ng c a PV M h nh m àn PV nhiệt đ cường đ cx thay đổi Đặc t nh tư ng quan c a PV c x mặt trời thay đổi Đặc t nh tư ng quan c a PV nhiệt đ thay đổi V t m pin mặt trời đư c m c tr c tiếp Đường đặc t nh làm việc c a pin c a t i thu n trở có giá trị điện trở thay đổi đư c Đường đặc t nh làm việc c a pin cường đ c x thay đổi c ng m t m c nhiệt đ 9 10 Đặc t nh làm việc I – V c a pin C u trúc điều khiển MPPT c a àn PV Đường đặc t nh P-V thuật toán P&O 17 Lưu đồ thuật toán P&O điều khiển Phư ng pháp t m điểm làm việc c ng su t l n nh t P&O S đồ khối tổng quát chuyển đổi C C S đồ nguyên l c a m ch gi m áp Tr ng thái làm việc c a m ch gi m áp khóa S đóng Tr ng thái làm việc c a m ch gi m áp khóa S mở ng sóng điện áp ịng điện c a m ch gi m áp m t chu kỳ S đồ nguyên l c a m ch t ng áp Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khóa S đóng Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khóa S đóng ng sóng điện áp ịng điện c a m ch t ng áp m t chu kỳ S đồ nguyên l c a m ch đ o u điện áp 19 11 13 14 15 15 16 18 18 20 23 24 24 25 25 27 27 27 28 29 Số hiệu 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 Tên hình Tr ng thái làm việc c a m ch đ o u điện áp khóa S đóng Tr ng thái làm việc c a m ch đ o u điện áp khóa S mở ng sóng điện áp ịng điện S đồ c u trúc m ch điều khiển m xung m t chiều kiểu PWM S đồ c u trúc m ch điều khiển M ch so sánh (a) M t cổng; ( ) Hai cổng Các s đồ c u trúc khối khuếch đ i xung M t số m ch phối h p xung Đồ thị PV theo thời gian (Kp Ki K h ng số) Đồ thị PV theo thời gian (Kp Ki K h ng số) Đồ thị PV theo thời gian (Kp Ki K h ng số) S đồ nguyên l m ch gi m áp S đồ m ch điện gi m áp gi m áp (a) S đồ m ch điện gi m áp uck tr ng thái ; ( ) S đồ m ch điện gi m áp uck tr ng thái Điện áp c a gi m áp gi m áp (chưa có điều khiển PI) Đồ thị m s thay đổi điện áp đ u điện c m thay đổi M ch m M ch điều khiển PWM kết h p PI M PI S thay đổi c a hệ số m xung Xung k ch mở van án n Các điện áp m ch m Điện áp đ u điện áp tham chiếu m Pin n ng lư ng mặt trời s ng t o nguồn đ u vào M ch đ ng l c m ch gi m áp M ch điều khiển Điện áp đ u vào th c tế c a m ch gi m áp Đáp ng điện áp đ u m ch gi m áp Trang 30 30 31 32 32 33 34 35 37 37 38 40 40 43 44 45 45 46 46 47 47 48 49 50 51 53 53 MỞ ĐẦU DO CHỌN Đ T I Ngày v n đề nhi m m i trường g y nh hưởng đến s c khỏe người nhiên liệu hóa th ch (than u ) ngày c n kiệt đòi hỏi ph i thay đổi hư ng phát triển t m cách khai thác tối đa nguồn n ng lư ng tái t o (mặt trời gió ) V i ưu điểm ật như: v tận s ch rẻ; n ng lư ng tái t o đư c ng ng r ng rãi h u hết nư c gi i Tuy nhiên ên c nh ưu điểm kể chúng có nhiều h n chế hiệu su t làm việc chịu nh hưởng ởi điều kiện thời tiết o iến đổi điện t c ng su t c n ph i đư c t ch h p Ngoài m t người làm c ng tác gi ng y ngành Kỹ thuật điện muốn ch ng minh kh n ng ho t đ ng th c tế c a m ch chuyển đổi điện áp m t chiều có điều khiển so v i l thuyết để ph c v c ng tác gi ng y Để gi i v n đề t i chọn đề tài: Thiết Kế L p Đặt Gi m p C C ng Trong Hệ Thống N ng Lư ng Mặt Trời Nối Lư i” N i ung luận v n tập trung thiết kế t m th ng số c a m ch gi m áp m Matla Simulink Thiết kế điều khiển PI để điều khiển điện áp đ u c a m ch gi m áp C C T kết qu thiết kế l p đặt gi m áp C C th c tế Ph n nối lư i phư ng hư ng phát triển sau c a luận v n C Đ CH NGHI N C U - Tính tốn l a chọn thơng số phù h p cho m ch gi m áp DC/DC; - Thiết kế b điều khiển PI; - Phân tích kết qu thông qua việc mô b ng ph n mềm Matlab/Simulink; - Thiết kế l p đặt gi m áp C C có điều khiển th c tế ĐỐI TƢ NG V PHẠ VI NGHI N C U 3.1 Đối tƣợng nghi n cứu - Thông số c a m ch gi m áp DC/DC; - B điều khiển PI; - L p m ch th c tế 3.2 Phạm vi nghi n cứu - Nghiên c u thiết kế điều khiển PI a phư ng pháp Ziegier- Nichols; - Thiết kế l p đặt gi m áp C C PHƢƠNG PHÁP NGHI N C U Đề tài Thiết Kế L p Đặt Gi m p C C ng Trong Hệ Thống N ng Lư ng Mặt Trời Nối Lư i” tập trung nghiên c u m m ch gi m áp áp ng kiểu điều khiển khác để đưa điện áp đ u mong muốn Đề tài đư c x y ng a ng ng cho hệ thống điện mặt trời nối lư i Các m ch tính 22 - ám sát đư c s thay đổi c a điện áp tham chiếu điện áp đ u vào; - Hiệu qu làm việc đư c nâng cao K t luận: Trong khuôn khổ c a luận v n ch ng ng l thuyết liên quan đến gi m áp C C s ng thuật toán MPPT v i phư ng pháp P&O 23 CHƢƠNG 2: T NH TOÁN THI T K B GIẢ ÁP DC DC 2.1 Giới thiệu chung v chuyển đ i DC/DC chuyển đổi C C s ng r ng rãi hệ thống điện m t chiều thiết ị điện t hay đ ng c m t chiều Chúng có nhiệm v iến đổi nguồn điện m t chiều có điện áp kh ng th ng ng thành nguồn điện m t chiều ổn định thông ng cho t i m t chiều Vin Hình 2.1: S đồ khối tổng quát V0 chuyển đổi C C Nh n chung iến đổi C C thường ao gồm ph n t c n như: nguồn điện đ u vào (Vin), khóa án n (IG T hay MOS ET) cu n c m (L) t điện (C) điốt ( ) t kỳ chuyển đổi ho t đ ng hai chế đ liên quan đến òng điện n c a cu n c m: chế đ n liên t c chế đ n kh ng liên t c Khi òng điện n c a cu n c m l n h n th m ch làm việc chế đ n liên t c òng điện n c a cu n c m nhỏ o điện trở t i cao t n số chuyển m ch th p m ch làm việc chế đ n kh ng liên t c Trong hệ thống pin mặt trời th b chuyển đổi C C lu n g n liền v i MPPT kết h p v i điều khiển PWM để t o điện áp mong muốn 2.1.1 Phân loại chuy đ i T y thu c vào cách ố tr khác c a cu n c m khóa chuyển m ch đi-ốt chuyển đổi th c m c đ ch khác a tư ng uy tr òng điện qua cu n c m a ch c n ng c a t ng m ch ph n thành lo i nói trên: - M ch gi m áp; - M ch t ng áp; - M ch đ o u điện áp 24 2.1.2 Cấu trúc chi tiết nguyên lý hoạ động ạch giảm áp a) Is S + _ VL I I0 IC V + _ D + C R V0 _ Hình 2.2: S đồ nguyên l c a m ch gi m áp M ch gi m áp có vai trị iến điện áp đ u lu n nhỏ h n điện áp đ u vào (VoVin) Nguồn áp m t chiều đư c m c nối tiếp v i m t cu n c m có vai trị m t nguồn ịng M t khóa chuyển m ch m c song song đư c đóng mở theo chu kỳ t điện ng để lọc điện áp đ u h nh 2.6 i đ y 27 L Is D + V + _ S T I C V0 _ Hình 2.6: S đồ nguyên l c a m ch t ng áp Tư ng t m ch gi m áp m ch t ng áp ho t đ ng phóng n ng lư ng qua cu n c m L Is V a s t ch lũy gi i + + + _ C T I _ V0 _ Hình 2.7: Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khóa S đóng Khi khóa S đóng (Ton) th ịng điện cu n c m đư c t ng lên r t nhanh òng điện ch y vòng qua cu n c m nguồn đ y thời gian n p n ng lư ng cho cu n c m òng điện cu n c m t ng lên Trong ịng điện kh ng qua đi-ốt o ph n c c ngư c lúc điện áp cung c p cho t i đư c t o t n ng lư ng t ch trữ t Ở thời điểm th t i đư c cung c p ởi t điện Ở chu kỳ đ u nói ch có nguồn cu n c m việc tr ng thái t điện chưa t ch điện o t i chưa đư c cung c p n ng lư ng làm việc Ở tr ng thái làm việc c a chu kỳ t điện đư c n p n ng lư ng giai đo n Toff c a khóa th điện áp c a đ u đư c uy tr có tr ng thái làm việc c a ph n t đư c m t h nh 2.7 Is L + V + _ C T I V0 _ Hình 2.8: Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khóa S đóng 28 Hình 2.8 m t tr ng thái làm việc c a t i chiều ịng điện ch y m ch Khi khóa S mở (Toff) lúc cuối cu n c m xu t su t điện đ ng đư c t o nên t việc thay đổi đ l n òng điện ch y qua cu n c m Điện áp đư c t o có xu hư ng làm gi m s thay đổi c a òng điện lúc cu n c m làm việc giống m t nguồn điện nối tiếp v i nguồn điện an đ u Điện áp t i đ u lúc ng tổng điện áp nguồn c p điện áp cu n c m th ng qua đi-ốt c p cho t i đồng thời n p cho t điện Tư ng t đối v i m ch gi m áp tr ng thái xác lập th s c n ng n ng lư ng cu n kháng thời gian khóa đóng mở đư c uy tr ng sóng c a điện áp òng điện thời gian m t chu kỳ đư c thể h nh 2.9 iS imax imin iD DT T t DT T t DT T t imax imin iL imax imin VL Vin Hình 2.9: DT -(VC -VS) T t ng sóng điện áp ịng điện c a m ch t ng áp m t chu kỳ a vào nguyên l ho t đ ng d ng sóng c a điện áp ịng điện ta thiết lập đư c mối liên hệ điện áp đ u vào điện áp đ u sau: Do: (2.7) Trong đó: - : ịng điện qua cu n c m IC: òng điện qua t điện 29 : ịng điện t i Vì Vo = VC nên: Khi khóa S đóng (Ton): (2.8) Khi khóa S mở (Toff): (2.9) T (2.7) (2.8) suy ra: (2.10) Trong đó: - Vo (V): điện áp đ u Vin (V): điện áp đ u vào - : hệ số làm việc c a khóa S I0 ( ): òng điện đ u ( ): ao đ ng c a òng điện qua cu n c m L c) Mạch đảo dấu điện áp V i c u t o đ n gi n m ch gi m áp t ng áp m ch đ o u điện áp s kết h p m ch gi m áp m ch t ng áp Điện áp đ u c a chúng cao h n th p h n điện áp đ u vào t y thu c vào thời gian đóng c t c a khóa S Is D S _ V + _ L T I C V0 + Hình 2.10: S đồ nguyên l c a m ch đ o u điện áp C u t o c a m ch đ o u điện áp g n giống v i c u t o c a m ch t ng áp Tuy nhiên vị tr c a cu n c m khóa S đư c đổi cho V chế đ khóa S n m ch đ o u điện áp làm việc m ch t ng áp Khi khóa S đóng (Ton) ịng điện cu n c m t ng lên r t nhanh đặt lên cu n c m m t điện áp h nh v i điện áp đi-ốt ị ph n c c ngư c chia m ch điện thành hai m ch điện khép k n làm việc đ c lập: m t m ch gồm nguồn c p cu n c m òng điện qua cu n c m iến thiên c p cho cu n c m m t n ng lư ng; m ch điện l i gồm t t i gi định 30 đ u Ở chu kỳ làm việc đ u tiên t chưa đư c t ch điện t i chưa ho t đ ng Những chu kỳ làm việc t đư c n p th ng qua giai đo n mở c a khóa S đ t đư c tr ng thái làm việc h nh iđ y Is IL V + _ _ + L T I C _ + Hình 2.11: Tr ng thái làm việc c a m ch đ o _ V0 + IC u điện áp khóa S đóng Khi khóa K mở (Toff) n ng lư ng đư c t ch lũy cu n c m đư c gi i phóng uy tr ịng điện làm việc c a t i đồng thời n p cho t điện Lúc điện áp đ u ch nh điện áp c a cu n c m T y thu c vào thời gian uy tr ịng điện mà điện áp cao h n th p h n điện áp đ u vào _ V + _ L C T I V0 + Hình 2.12: Tr ng thái làm việc c a m ch đ o u điện áp khóa S mở Hình m t ng sóng điện áp c a cu n c m VL òng điện ch y qua nguồn Is òng điện ch y qua đi-ốt ID dòng qua cu n c m IL Tư ng t ta thiết lập mối quan hệ điện áp đ u vào điện áp đ u sau: Khi khóa S đóng (Ton): (2.11) Khi khóa S mở (Toff): (2.12) T (2 7) (2 8) suy ra: (2.13) C ng th c (2 3) cho th y nếu: - D = 0.5 Vin = Vo - D > 0.5 Vin> Vo 31 - D < 0.5 Vin< Vo Như c ng th c (2 6) (2 0) (2 3) ta th y điện áp ph thu c vào hệ số làm việc c a khóa S Muốn thay đổi điện áp đ u mong muốn ta ch c n điều khiển hệ số cho ph h p iS imax imin iD DT T t DT T t DT T t imax imin iL imax imin VL V DT -VC T t Hình 2.13: ng sóng điện áp ịng điện c a m ch đ o u điện áp m t chu kỳ 2.2 Mạch u khiển cho chuyển đ i DC/DC 2.2.1 Gi i thi u đ u n M ch điều khiển ph thu c vào phư ng pháp điều khiển M ch điều khiển có nhiệm v đo t nh toán phát xung điều khiển vào ch n Gate c a van c ng su t nh m điều khiển òng n ng lư ng theo muốn a) iều n theo phương pháp điều ch nh độ rộng xung Phư ng pháp th c m xung v i t n số kh ng đổi f = const điện áp t i thay đổi nhờ ch điều ch nh đ r ng kho ng n c a van t = var Để th c điều s ng s đồ c u trúc h nh 2.14 32 Khâu t o điện áp r ng cưa Urc So sánh t o xung Ug Khuếch đ i công su t Đến van l c Uđk Hình 2.14: S đồ c u trúc m ch điều khiển m xung m t chiều kiểu PWM Ch c n ng kh u: - Kh u phát xung ch đ o nh m t o ao đ ng v i t n số cố định nh m đ m điều kiện m xung v i t n số kh ng đổi o - Kh u t o điện áp r ng cưa theo t n số c a kh u phát xung ch đ o đồng thời đ m o ph m vi điều ch nh tối đa c a tham số - Kh u so sánh t o xung: so sánh điện áp r ng cưa Urc v i điện áp điều khiển Uđk điểm c n ng chúng ch nh điểm t0 o điện áp điều khiển thay đổi làm thay đổi t0 o thay đổi tham số điều ch nh Điện áp c a kh u có ng xung tư ng ng v i giai đo n van l c Tr n - Kh u khuếch đ i c ng su t nh m t ng c ng su t xung t o kh u so sánh đồng thời ph i th c việc ghép nối v i van l c theo t nh ch t điều khiển c a van l c - Kh u t o điện áp điều khiển theo luật c ng nghệ b) iều n theo phương pháp xung - t n Phư ng pháp ngư c v i kiểu PWM c n ph i thay đổi đư c t n số m xung kho ng n c a van l c Tr kh ng đổi V c u trúc điều khiển khác gồm kh u sau đ y: - Kh u t o điện áp điều khiển v i ch c n ng tư ng t m ch trư c - Kh u iến đổi U f nh m t o ao đ ng xung v i t n số t lệ thuận v i điện áp vào điện áp điều khiển - Kh u t o kho ng n kh ng đổi cho van l c Tr t c t0 = const v i t n số o iến đổi U f định - Khâu khuếch đ i c ng su t Uđk Biến đổi U→f fvar T ođ Ug r ng xung f0 Khuếch đ i cơng su t Hình 2.15: S đồ c u trúc m ch điều khiển m xung m t chiều kiểu xung - t n Đến van l c 33 2.2.2 – ế a) Tạo điện áp cưa Kh u phát xung ch đ o có hai nhiệm v : - T o ao đ ng v i t n số cố định ng t n số m xung van l c - Điện áp có ng xung v i h nh theo yêu c u c a kh u t o r ng cưa tuyến t nh lên v i đặc điểm: thời gian làm việc (r ng cưa lên) ph i l n h n nhiều l n thời gian hồi ph c r ng cưa (r ng cưa xuống) b) hâu so sánh Kh u so sánh th c ng ph n t transistor khuếch đ i thuật toán Các IC chuyên ng ng cho việc so sánh t n hiệu nguyên l làm việc đư c gi i th ch nhờ khuếch đ i thuật toán M ch so sánh s ng t nh ch t có hệ số khuếch đ i hở m ch v c ng l n c a OP M ch so sánh m t cổng ng để so sánh hai t n hiệu khác u o òng đ u vào OP kh ng đáng kể nên ta có: (2.14) - Nếu đ u OP l tưởng l n ng m v c ng Tuy nhiên t n hiệu đ u ị h n chế ởi điện áp nguồn nu i điện áp r i transistor khuếch đ i đ u nên th c ch t điện áp có giá trị ão hịa nhỏ h n nguồn nu i Trong trường h p đ u ão hòa m c - Nếu tư ng t đ u ão hòa m c M ch so sánh hai cổng ng để so sánh hai t n hiệu c ng u o òng đ u vào OP kh ng đáng kể nên ta có: - Nếu th - Nếu th M t IC điển h nh th c ch c n ng so sánh LM339 có ch a ph n t khuếch đ i thuật tốn Hình 2.16: M ch so sánh (a) M t cổng; ( ) Hai cổng 34 c) huếch đại xung Phối h p a) Phối h p Phối h p b) c) Tải FULL (90 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Hình 2.17: Các s đồ c u trúc khối khuếch đ i xung cho transistor ng cách ly quang Khối khuếch đ i xung cho transistor m xung m t chiều ph c t p h n so v i khối khuếch đ i xung cho thyristor điều o: - Thyristor ph n t án điều khiển nên ch c n m t xung ng n để van mở sau kh ng c n giữ xung V i đ r ng xung điều khiển vài ch c micr gi y th việc truyền xung ng n cách ly th c đ n gi n ng iến áp xung th ng thường mà kh ng có yêu c u g đặc iệt - Transistor ph n t điều khiển hoàn toàn v để mở van c n xung điều khiển xung ph i tồn t i ch ng van ph i n t c đ r ng xung điều khiển ph thu c vào thời gian n c a van Nếu điện áp ph n l c th p ( i vài ch c v n) kh ng c n cách ly v i m ch điều khiển v n àng th c yêu c u Tuy nhiên điện áp m ch l c cao u c cách ly v i m ch điều khiển th việc truyền xung c ng su t cách ly có đ r ng l n khó kh n v :  Nếu ng iến áp xung đ m o cách ly song o iến áp có t nh ch t vi ph n nên làm gi m n iên đ c ng su t xung theo thời gian v kh ng đ m o mở tốt van suốt thời gian ph i n khu t n số làm việc th p i kHz C n ph i có iện pháp ph c t p để kh c ph c c điểm  Nếu ng phư ng pháp cách ly ng ph n t quang cho phép truyền cách ly xung có đ r ng t y song ph n t quang ch truyền th ng tin mà kh ng có kh n ng truyền c ng su t Lúc u c ph i có thêm nguồn c ng su t sau ph n cách ly để th c t ng c ng su t đ mở van o m ch ph c t p o có nhiều nguồn mặc khác làm t ng k ch thư c tổn hao thiết ị 35 Hiện c hai kiểu đư c nghiên c u chế t o để ng ng th c tế nhiên phư ng pháp th hai th c h n v i đ y trọng cách h n Những v n đề cho th y khối khuếch đ i xung ph c t p nhiều kh u g p thành thường chia thành a khu v c ch c n ng h nh 2.17 - hâu cách ly b ng ph n tử quang nh m truyền th ng tin thời gian mở – khóa van thường s ng hai lo i đi-ốt – transistor (h nh 2-17a) đi-ốt – đi-ốt có khuếch đ i s (h nh 2-17b, c) hâu phối hợp gi a thơng tin xung mở – khóa van kh u khuếch đ i c ng su t có nhiệm v t o ng xung điều khiển ph h p theo yêu c u c a van l c c thể M t số m ch c a kh u h nh 2.18 cho th y chúng đ n gi n t ng khuếch đ i trung gian ng transistor chế đ khóa V cách t nh toán v n tu n th luật đóng ng t transistor - Khâu khuếch đại cơng suất v i ch c n ng đ n gi n t ng c ng su t c a ng xung h nh thành đư c kh u trư c Hiện nhiều hãng c ng nghiệp chế t o sẵn m t số m ch điều khiển s van gọi river cho lo i transistor chúng có kh n ng điều khiển tr c tiếp van v i òng x p x 00 s ng van l n h n c n ổ sung ph n t ng c ng su t cho đ yêu c u - +E +E +E Ura Uv Uv Ura1 Ura2 Ura a) b) Uv c) Hình 2.18: M t số m ch phối h p xung 2.2.3 pháp đ u n PID Tải FULL (90 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ a) iới thiệu điều khiển PI - Proportional Integral Derivative m t c chế ph n hồi vòng điều khiển tổng quát đư c s ng r ng rãi hệ thống điều khiển c ng nghiệp – điều khiển PI điều khiển đư c s ng nhiều nh t điều khiển ph n hồi điều khiển PI t nh toán giá trị "sai số" hiệu số giá trị đo thông số biến đổi giá trị đặt mong muốn điều khiển th c gi m tối đa sai số ng cách điều ch nh giá trị điều khiển đ u vào Trong trường h p kh ng có kiến th c c n (m h nh toán học) hệ thống điều khiển th điều khiển PI điều khiển tốt nh t Tuy nhiên để đ t đư c kết qu tốt nh t th ng số PI s ng 36 t nh toán ph i điều ch nh theo t nh ch t c a hệ thống - kiểu điều khiển giống th ng số ph i ph thu c vào đặc th c a hệ thống Gi i thuật tính tốn b điều khiển PI ao gồm th ng số riêng iệt o đ i đư c gọi điều khiển a kh u: giá trị t lệ, tích phân đ o hàm viết t t P, I, D Giá trị t lệ xác định tác đ ng c a sai số t i giá trị tích phân xác định tác đ ng c a tổng sai số kh giá trị vi phân xác định tác đ ng c a tốc đ iến đổi sai số Tổng chập c a a tác đ ng ng để điều ch nh tr nh th ng qua m t ph n t điều khiển vị tr c a van điều khiển hay nguồn c a ph n t gia nhiệt Nhờ giá trị làm sáng tỏ quan hệ thời gian: P ph thu c vào sai số t i, I ph thu c vào t ch lũy sai số kh , D đoán sai số tư ng lai a vào tốc đ thay đổi t i ng cách điều ch nh h ng số gi i thuật c a điều khiển PI điều khiển ng thiết kế có yêu c u đặc iệt Đáp ng c a điều khiển đư c m t i ng đ nh y sai số c a điều khiển giá trị mà điều khiển vọt lố điểm đặt giá trị ao đ ng c a hệ thống Lưu c ng ng c a gi i thuật PI điều khiển kh ng đ m o t nh tối ưu ổn định cho hệ thống Vài ng ng yêu c u ch s ng m t hai kh u t y theo hệ thống Điều đ t đư c ng cách thiết đặt đ i l i c a đ u kh ng mong muốn M t điều khiển PI đư c gọi điều khiển PI P P I v ng mặt tác đ ng ị khuyết B điều khiển PI phổ iến o đáp ng vi ph n nh y đối v i nhi u đo lường trái l i thiếu giá trị t ch ph n khiến hệ thống kh ng đ t đư c giá trị mong muốn b) Các khâu ID  hâu t lệ Kh u t lệ (đ i đư c gọi độ lợi) làm thay đổi giá trị đ u t lệ v i giá trị sai số t i Đáp ng t lệ đư c điều ch nh ng cách nh n sai số v i m t h ng số Kp đư c gọi đ l i t lệ Kh u t lệ đư c cho ởi: (2.15) Trong đó: - Pout: th a số t lệ c a đ u - Kp: Đ l i t lệ, thông số điều ch nh - e: sai số = SP - PV - t: thời gian hay thời gian t c thời (hiện t i) Đ l i c a kh u t lệ l n o thay đổi l n đ u mà sai số thay đổi nhỏ Nếu đ l i c a kh u t lệ cao hệ thống kh ng ổn định Ngư c l i đ l i nhỏ o đáp ng đ u nhỏ sai số đ u vào l n làm cho điều khiển nh y dcf6fd04 ... Trang n đồ c x mặt trời Việt Nam Máy nư c nóng n ng lư ng mặt trời S đồ tổng thể hệ thống nhà máy điện mặt trời S đồ khối hệ thống điện mặt trời cho t i C C u t o c a m t tế pin mặt trời S đồ m... tập trung thiết kế t m th ng số c a m ch gi m áp m Matla Simulink Thiết kế điều khiển PI để điều khiển điện áp đ u c a m ch gi m áp C C T kết qu thiết kế l p đặt gi m áp C C th c tế Ph n nối lư... PHÁP NGHI N C U Đề tài Thiết Kế L p Đặt Gi m p C C ng Trong Hệ Thống N ng Lư ng Mặt Trời Nối Lư i” tập trung nghiên c u m m ch gi m áp áp ng kiểu điều khiển khác để đưa điện áp đ u mong muốn Đề