Nghiên cứu, thiết kế bộ nạp ôtô điện v2g có bù sóng hài

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, thiết kế nạp ô tô điện V2G có bù sóng hài HỒ TRỌNG ĐẠT DAT.HTCA190089@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn : PGS TS Tạ Cao Minh Viện Điện : HÀ NỘI, 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, thiết kế nạp tơ điện V2G có bù sóng hài HỒ TRỌNG ĐẠT DAT.HTCA190089@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn : PGS TS Tạ Cao Minh Chữ ký GVHD Viện : Điện HÀ NỘI, 2020 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Hồ Trọng Đạt Đề tài luận văn: Nghiên cứu, thiết kế nạp ô tô điện V2G có bù sóng hài Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Mã số SV: CA190089 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 30/10/2020 với nội dung sau: - Đã bổ sung thơng tin phần: • Tham chiếu tài liệu trích dẫn mơ hình hóa biến đổi • Thiết kế điều khiển • Kết mơ - Đã sửa số lỗi tả câu từ chương mô kết Ngày 05 tháng 11 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Tạ Cao Minh Tác giả luận văn Hồ Trọng Đạt CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Họ tên giáo viên hướng dẫn chính: PGS TS Tạ Cao Minh Cơ quan: Viện Điện - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Email: minh.tacao@hust.edu.vn ĐT : 0912.640.199 Nội dung Đề tài chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế nạp tơ điện V2G có bù sóng hài Hà Nội, Ngày 21 tháng 10 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Tạ Cao Minh Lời cảm ơn Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS TS Tạ Cao Minh, thầy hướng dẫn em nhiều em sinh viên năm thứ tư Đại học tin tưởng giao đề tài thạc sĩ trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trong trình thực đề tài, cơng tác nước ngồi thầy xếp thời gian họp trực tuyến nghe báo cáo tiến độ, đóng góp ý kiến chi tiết giúp em định hướng nghiên cứu rõ ràng trình thực đề tài Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến TS Nguyễn Duy Đỉnh, thầy hướng dẫn tỉ mỉ, chia kinh nghiệm học tập nghiên cứu khoa học Những góp ý thầy động lực giúp em rèn luyện tính cẩn thận cố gắng hồn thiện đề tài luận văn thạc sĩ Tóm tắt nội dung luận văn Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế nạp tơ điện V2G có bù sóng hài a) Lý chọn đề tài Ơ tơ điện xem phương tiện giao thông tương lai không phương tiện an toàn, tiện lợi, thân thiện với người, mà giải pháp giúp bảo vệ môi trường giải vấn đề an ninh lượng Xe điện mang kho lượng lớn, thời gian di chuyển chiếm khoảng 4-5%, thời gian lại xe đỗ bãi đỗ xe công cộng Điều thực hữu dụng hàng chục ngàn xe điện đỗ khu đỗ xe ban ngày, chủ sở hữu xe làm việc công sở Nếu chủ xe bán điện (trả lượng lại lưới điện) cung cấp lượng cho thời điểm nhu cầu công suất đỉnh, mà không cần phải xây thêm nhà máy điện mang lại nguồn thu nhập thụ động cho chủ xe Công nghệ xe điện lớn mạnh kéo theo phát triển nhiều công nghệ khác như: công nghệ pin (pin Lithium-ion), công nghệ điều khiển, công nghệ sạc,… Đề tài hướng đến việc nghiên cứu, thiết kế chiến lược điều khiển cho nạp cho ô tô điện hỗ trợ V2G đạt hiệu suất cao b) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận văn: Bộ biến đổi cộng hưởng CLLC tích hợp biến đổi hai chiều AC/DC tạo thành nạp cho tơ điện có hỗ trợ V2G Mục đích nghiên cứu luận văn: Thứ thiết kế biến đổi cộng hưởng CLLC Thứ hai nâng cao hiệu suất biến đổi phương pháp chỉnh lưu đồng Qua phân tích phương pháp chỉnh lưu đồng thách thức chỉnh lưu đồng sau xây dựng chiến lược điều khiển phù hợp c) Phương pháp nghiên cứu Lý thuyết: Sử dụng lý thuyết sở nâng cao ngành Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa (Truyền động điện, Điều khiển truyền động điện, Điện tử công suất, Điều khiển điện tử công suất , Lý thuyết điều khiển, Mơ hình hóa…) trong:  Nghiên cứu, thiết kế biến đổi cộng hưởng CLLC  Mô hình hóa biến đổi cộng hưởng CLLC phương pháp toán học  Nghiên cứu phương pháp điều khiển chỉnh lưu đồng nhằm nâng cao hiệu suất biến đổi  Nghiên cứu phương pháp bù sóng hài Mô phỏng: Sử dụng phần mềm mô Matlab/Simulink để mô kiểm chứng hoạt động biến đổi d) Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả Trong nội dung luận văn, biến đổi cộng hưởng CLLC lựa chọn ưu điểm chuyển mạch mềm toàn dải, hoạt động tần số cao hiệu suất cao Bộ biến đổi sau mơ hình hóa phương pháp tốn học sở để thiết kế điều khiển Phương pháp điều khiển cho biến đổi hai chiều DC/DC thông thường điều khiển nghịch lưu phía sơ cấp chỉnh lưu diode phía thứ cấp Tổn hao dẫn qua diode lớn đặc biệt với dịng cao, nhằm tăng hiệu suất biến đổi cần thực chỉnh lưu đồng phía thứ cấp Chỉnh lưu đồng cần phải đáp ứng vùng làm việc biến đổi CLLC tần số tần số cộng hưởng e) Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu tìm hiểu sâu biến đổi cộng hưởng CLLC: Kỹ thuật thiết kế, chiến lược điều khiển nâng cao giúp cho biến đổi hai chiều DC/DC đạt hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn Học Viên Hồ Trọng Đạt MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN Ô TÔ ĐIỆN VÀ BỘ SẠC Ô TÔ ĐIỆN 1.1 1.2 Tổng quan phát triển xe điện 1.1.1 1.1.2 Lịch sử phát triển xu tất yếu ô tô điện Tính kỹ thuật ưu việt tơ điện so với ô tô xăng 1.1.3 Tương lai ô tô điện Việt Nam Các loại sạc ô tô điện 1.2.1 Phân loại sạc 1.2.2 Lựa chọn sạc CHƯƠNG BỘ SẠC Ô TÔ ĐIỆN HỖ TRỢ V2G 2.1 Tổng quan xe nối lưới V2G 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 Công nghệ pin Lithium-ion (Li-ion) 12 2.2.1 2.2.2 2.3 2.4 2.5 Ứng dụng V2G cân tải cao điểm 11 Hiệu suất chuyển đổi 11 Xu hướng giới V2G 12 Một số vấn đề trình sạc pin Li-ion 13 Xu hướng công nghệ xu hướng giá pin Li-ion 18 Mơ hình hóa ắc quy Li-ion 19 Tính tốn cơng suất sạc 20 Thiết kế, cấu trúc sạc ô tô điện 21 2.5.1 2.5.2 Thông số yêu cầu 21 Lựa chọn cấu trúc sạc V2G 22 CHƯƠNG BỘ BIẾN ĐỔI HAI CHIỀU DC/DC 24 3.1 Bộ biến đổi DC/DC hai chiều có cách ly 24 3.1.1 3.1.2 3.2 Tổng quan biến đổi DC/DC hai chiều có cách ly 24 Chiến lược điều khiển dịch pha 26 Bộ biến đổi cộng hưởng CLLC 29 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 Giới thiệu biến đổi cộng hưởng 29 Thiết lập biểu thức toán học 31 Tính tốn thiết kế phần tử biến đổi cộng hưởng 35 Thiết kế biến đổi cộng hưởng CLLC thực nghiệm 37 CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 42 4.1 4.2 4.3 Mơ hình hóa biến đổi DC/DC 42 Thiết kế điều khiển 44 4.2.1 Thiết kế đo lường điện áp dòng điện 45 4.2.2 Bộ điều khiển dòng điện 46 4.2.3 Bộ điều khiển điện áp 47 Chỉnh lưu đồng 47 4.3.1 4.3.2 Trạng thái làm việc biến đổi tần số cộng hưởng 48 Trạng thái làm việc biến đổi tần số cộng hưởng 50 4.3.3 4.3.4 Trạng thái làm việc biến đổi tần số cộng hưởng 50 Chỉnh lưu đồng (Synchronous Rectification_SR) 52 4.3.5 Chiến lược điều khiển chỉnh lưu đồng 54 4.4 Kết mô biến đổi DC/DC 57 4.5 Bộ biến đổi hai chiều AC/DC 59 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 Lựa chọn cấu trúc biến đổi AC/DC 59 Nguyên lý hoạt động biến đổi AC/DC 60 Tính toán thiết kế điều khiển 62 Kết mô biến đổi AC/DC 65 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 73 A A Khảo sát vùng làm việc biến đổi CLLC 73 Xây dựng hàm truyền đạt 74 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Những lợi ích xe điện so với xe chạy xăng, dầu [2] Hình 1.2 Thị phần xe điện từ 2013-2017 giới [3] Hình 1.3 Xe tơ điện Mitsubishi i-MiEV 2012 Hình 1.4 Các hệ thống sạc giai đoạn 2010 – 2017 [3] Hình 1.5 Các cổng sạc cho dòng xe Nissan Leaf Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống sạc không dây cho ô tô điện Hình 2.1 Quy trình sạc pin Li-ion [17] 13 Hình 2.2 Các vùng làm việc pin Li-ion [18] 15 Hình 2.3 Hệ thống cân áp thụ động [20] 17 Hình 2.4 Biểu đồ xu hướng giá pin Li-ion [23] 19 Hình 2.5 Đặc tính xả pin 20 Hình 2.6 Đặc tính sạc pin 20 Hình 2.7 Hệ thống pin Li-ion xe ô tô điện i-MiEV 21 Hình 2.8 Cấu trúc sạc tơ điện hỗ trợ V2G 22 Hình 3.1 Ứng dụng điển hình biến đổi hai chiều DC/DC [26] 24 Hình 3.2 Phân loại biến đổi DC/DC có cách ly [25] 25 Hình 3.3 Cấu trúc điển hình biến đổi DAB 26 Hình 3.4 Mạch tương đương điều khiển phase-shift 26 Hình 3.5 Dạng sóng biến đổi IBDC phương pháp dịch pha truyền thống [26] 27 Hình 3.6 Dạng sóng biến đổi IBDC phương pháp EPS [26] 28 Hình 3.7 Cấu trúc SRC LLC 30 Hình 3.8 Bộ biến đổi cộng hưởng CLLC 31 Hình 3.9 Mơ hình mạch tương đương chế độ BCM 31 Hình 3.10 Mơ hình biến đổi FHA phía sơ cấp chế độ BCM 32 Hình 3.11 Mơ hình biến đổi FHA chế độ RM 33 Hình 3.12 Độ tăng điện áp theo tần số chuyển mạch điều kiện tải 33 Hình 3.13 Điện áp dịng điện biến đổi làm việc vùng 34 Hình 3.14 Điện áp dịng điện tần số cộng hưởng 34 Hình 3.15 Điện áp dòng điện biến đổi làm việc vùng 35 Hình 3.16 Mạch tương đương sau quy đổi thứ cấp sơ cấp 35 Hình 3.17 Các bước thiết kế phần tử CLLC 36 Hình 3.18 Độ tăng điện áp Lm=300uH 38 Hình 3.19 Độ tăng điện áp Lm=200uH 39 Hình 3.20 Độ tăng điện áp Lm=100uH 39 Hình 3.21 Độ tăng điện áp chế độ BCM 40 Hàm truyền khâu bù điện áp: ỉV ữ ỗ ữ ỗ ữ ỗ ỗ ốV ÷ ø sC Km Gvc = 2.K s V0 K f PT 4.11 max Bộ điều khiển PI khâu điện áp: Gvea ( s ) = K Pv + Với: Tcov = K Iv + Tcov s = K Pv ( ) s Tcov s PT 4.12 K Pv 1 = = 2p f zv K Iv wzv Tcov: số tích phân thời gian; fzv tần số bù zero, có giá trị nhỏ so với fcv; fcv tần số cắt khâu bù dòng điện 10Hz Với độ dự trữ pha khâu bù điện áp chọn 55o, ta có hệ sộ PI vòng áp sau: 2.K s K f K m V0 K pv = Kd 2p f cv C PT 4.13 2p.K Pv f cv K Iv = tan(- 125) Mạch vịng điện áp (vịng ngồi): Gvea ( s ) = K Pv + K Iv 131, = 2,994 + s s 4.5.3.3 Yêu cầu thiết kế biến đổi AC/DC Cuộn cảm tính tốn cho dịng điện nhấp nhơ lối vào khơng vượt giới hạn: Lpfc_exp := (Vo_max − Vi_min⋅ 2)⋅ Vi_min⋅ Vo_max⋅ fs ⋅ Ii_rpl Do mạch chia hai cuộn PFC nút, nên giá trị cuộn cịn nửa Lpfc_exp Bảng 4.3 mơ tả thơng số biến đổi hai chiều AC/DC sau: Bảng 4.3 Thông số biến đổi AC/DC STT Tham số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Điện áp vào Uin 200 ÷240 V AC Cơng suất P 3.3 kW Cuộn dây Boost L 560 x uH Tụ đầu C 270 x4 uF Điện áp đầu Uo 400 V DC THD 0 V2G >1 phat xung BDK V2G G1 [G1] G2 [G2] G3 [G3] G4 [G4] Uref Udk Udka Discrete, Ts = 1e-07 s powergui 400 Uref [Uout] Uout [Uin] Uin I* [Iin] I* Iin [G3] D g m D g [G1] Q3 Q1 S L1 S g + [Uin] v + - Load Co L2 v - - s + + + Uout + - i - + + [Uout] Switch [Iin] g Q4 S Q2 S ideal Iout D C2 g C1 -1 pf Iin D Vin [G4] + + [G2] PF U & I luoi Noise i - THD Iin (discrete) + 0.05462 Hình 4.40 Mô biến đổi hai chiều AC/DC Dien ap bo bien doi AC/DC 440 U DC bus 420 400 Dienap (V) 380 360 340 320 300 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 Time[s] Hình 4.41 Điện áp biến đổi AC/DC Hình 4.42 Hình 4.43 mơ tả dạng dịng điện vào điện áp vào chế độ chỉnh lưu nghịch lưu 65 Dien ap luoi Us va Dong dien Is 250 Us Is 200 150 Dienap (V), Dong[A], Speed, Current 100 50 -50 -100 -150 -200 -250 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 Time[s] Hình 4.42 Dạng dịng điện vào điện áp vào chế độ chỉnh lưu Dien ap luoi Us va Dong dien Is 250 Us 200 Is 150 Dienap (V), Dong[A], Speed, Current 100 50 -50 -100 -150 -200 -250 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 Time[s] Hình 4.43 Dạng dịng điện vào điện áp vào chế độ nghịch lưu Hình 4.44 mơ tả méo dạng sóng hài dịng điện vào chế độ sạc chỉnh lưu 1.2% Available signals Signal Selected signal: 10 cycles FFT window (in red): cycles Refresh Signal mag Name: Input: Iin_active input Signal number: -5 Display: 0.05 0.1 0.15 Signal 0.2 FFT windo Time (s) FFT analysis FFT settings Fundamental (50Hz) = 7.079 , THD= 1.20% Start time (s): 0.02 0.1 Number of cycles: Fundamental frequency (Hz): 0.08 Mag (% of Fundamental) Max frequency (Hz): 50 1350 0.06 Max frequency for THD computation: Nyquist frequency 0.04 Display style: Bar (relative to fundamental) 0.02 Base value: Frequency 1.0 Harmonic order axis: 10 15 20 25 Display Close Harmonic order Hình 4.44 THD dịng điện vào chế độ chỉnh lưu 66 Kết luận: Chương tiến hành mơ hình hóa biến đổi từ thiết kế điều khiển điện áp dòng điện Điều khiển chỉnh lưu đồng áp dụng nhằm tăng hiệu suất biến đổi So sánh với phương pháp chỉnh lưu đồng truyền thống tính tốn hay đo lường điện áp Vds, phương pháp đo lường dòng điện cộng hưởng cho thấy tính ổn định khả ứng dụng cho sạc tơ điện có điện áp cao Chiến lược điều khiển chỉnh lưu đồng đề xuất để giải nhiễu phát sinh trường hợp dòng điện gián đoạn biến đổi hoạt động tần số cộng hưởng 67 KẾT LUẬN Luận văn “Nghiên cứu, thiết kế nạp ô tô điện V2G có bù sóng hài” giải vấn đề sau: Trong nội dung luận văn, biến đổi DC/DC hai chiều có cách ly phân tích lựa chọn đối tượng nghiên cứu ngày có vai trị quan trọng hệ thống lưu trữ lượng Bộ biến đổi cộng hưởng CLLC lựa chọn ưu điểm chuyển mạch mềm tồn dải, hoạt động tần số cao hiệu suất cao Bộ biến đổi sau mơ hình hóa phương pháp toán học sở để thiết kế điều khiển Các phương pháp điều khiển cho biến đổi hai chiều DC/DC thông thường điều khiển nghịch lưu phía sơ cấp chỉnh lưu diode phía thứ cấp (không điều khiển) Tổn hao dẫn qua diode lớn đặc biệt với dịng cao, nhằm tăng hiệu suất biến đổi cần thực chỉnh lưu đồng phía thứ cấp Chỉnh lưu đồng cần phải đáp ứng vùng làm việc biến đổi CLLC tần số tần số cộng hưởng Khi biến đổi CLLC làm việc tần số cộng hưởng dịng điện cộng hưởng phía thứ cấp gián đoạn có dao động điều thách thức lớn cần giải đáp để đưa chiến lược điều khiển chỉnh lưu đồng phù hợp Định hướng phát triển: Tìm hiểu đánh giá sâu biến đổi cộng hưởng CLLC số kỹ thuật thiết kế, chiến lược điều khiển nâng cao giúp cho biến đổi hai chiều DC/DC đạt kỳ vọng hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M C Ta, “2020s: Thập kỹ phát triển mạnh mẽ công nghệ xe tơ điện đề xuất lộ trình phát triển ô tô điện Việt Nam,” Tự động hóa ngày nay, tập 217, pp 1,2, 2020 Available: https://evse.com.au/blog/future-transport-for-ev[2] [Online] chargers-in-nsw-a-breakdown-of-the-policy/ [Accessed 29 2020] [3] I E Agency, "Global EV Outlook 2018: Towards Cross-modal," IEA [4] M Yilmaz and P T.Krein, "Review of benefits and challenges of Vehicleto-Grid technology," IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2012 [5] A Y Saber and G K Venayagamoorthy, "One million plug-in electric vehicles on," Proc IEEE Intell Trans Syst Conf, pp 141-147, Oct 2009 [6] N D Dinh, "Một số thách thức công nghệ sạc nhanh ô tô điện," Tự động hóa ngày nay, vol 227, pp 62-65, 2020 [7] M Yilmaz and P T Krein, "Review of Battery Charger Topologies, Charging Power Levels, and Infrastructure for Plug-In Electric and Hybrid Vehicles," IEEE Transactions on Power Electronics , vol 28, no 5, pp 2151-2169, May 2013 [8] N K Trung [Online] Available: http://automation.net.vn/Cong-nghe-Ungdung/Gioi-thieu-cong-nghe-truyen-dien-khong-day-va-ung-dung-sackhong-day-cho-o-to-dien.html [Accessed 20 2020] [9] [Online] Available: https://tuoitre.vn/i-miev -doi-thu-dang-gom-cua-leaf447482.htm [Accessed 20 2020] [10] C C Chan, "The State of the Art of Electric,Hybrid, and Fuel Cell Vehicles," Proceedings of the IEEE, vol 95, no 4, pp 704-718, April 2017 [11] Z Li, M Chowdhury, P Bhavsar and Y He, "Optimizing the Performance of Vehicle-to-Grid (V2G) Enabled Battery Electric Vehicles through a Smart Charge Scheduling Model," 01 10 2015 [Online] Available: https://trid.trb.org/view/1355817 [12] K Uddin, T Jackson, W D Widanage, G Chouchelamane, P A Jennings and J Marco, "On the possibility of extending the lifetime of lithium-ion batteries through optimal V2G facilitated by an integrated vehicle and smartgrid system," Energy, vol 133, pp 710-722, August 2017 69 [13] Wood and Todd, "Xanh Wombat; PG & E kế hoạch Pin Jump Bắt đầu thị trường xe điện," 12 2007 [Online] [14] A.-I E, C P and K W, "Measurement of power loss during electric vehicle charging and discharging," Energy, vol 127, pp 730-740, 2017 [15] T Lindeman, J Pearson and E Maiberg, "Electric School Buses Can Be Backup Batteries For the US Power Grid," 15 2018 [Online] Available: https://www.vice.com/en_us/article/bj3x74/electric-school-buses-vehicleto-grid-v2g-power-grid 31 10 2018 [Online] Available: [16] "Business," https://www.bloomberg.com/press-releases/2018-10-31/edf-energy-andnuvve-corporation-announce-plans-to-install-1-500-smart-electric-chargersin-the-united-kingdom Available: [17] [Online] https://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries [Accessed 2020] [18] K Kumai, H Miyashiro, Y Kobayashi, K Takei and R Ishikawa, "Gas generation mechanism due to electrolyte decomposition in-commercial lithiumion cell," Journal of Power Sources, Vols 81-82, pp 715-719, Sept 1999 [19] N D Dinh [Online] Available: https://automation.net.vn/Cong-nghe-Ungdung/Quy-trinh-nap-Ac-quy-Lithium-Ion.html [Accessed 20 2020] [20] M Elias, A Arof and K Nor, "Design of high enegy Lithium-ion battery," Australasian Universities Power Engineering Conference, Sept 2004 [21] B Nam, "Tri thức trẻ," [Online] Available: https://genk.vn/battery-warcuoc-chien-gianh-giat-lay-cong-nghe-co-kha-nang-thay-doi-tuong-lai-loainguoi-20191117235732098.chn [Accessed 21 2020] [22] "Xe điện giá mềm nước Mỹ," [Online] Available: https://tuoitre.vn/xedien-gia-mem-nhat-nuoc-my-501724.htm [Accessed 2020 18] [23] C C, "Lithium-ion battery costs and market Bloomberg New Energy Finance," Jul 2017 [Online] Available: https://www.greencarcongress.com/2008/05/the[24] [Online] battery-pac.html [Accessed 24 2020] [25] Y Du, S Lukic, B Jacobson and A Huang, "Review of High Power Isolated Bi-directional DC-DC Converters for PHEV/EV DC Charging 70 Infrastructure," IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp 553560, Sept 2011 [26] B Zhao, Q Yu and W Sun, "Extended-Phase-Shift Control of Isolated Bidirectional DC–DC Converter for Power Distribution in Microgrid," IEEE Transactions on power electronics, vol 27, no 11, pp 4667-4680, 2012 [27] B Zhao, Q Song, W Liu and Y Sun, "Overview of Dual-Active-Bridge Isolated Bidirectional DC–DC Converter for High-Frequency-Link PowerConversion System," IEEE Transactions on power electronics , vol 29, no 8, pp 4091-4106, 2014 [28] M H Kheraluwala, R W Gascoigne, D M Divan and E D Baumann, "Performance Characterization of a High-Power Dual Active Bridge dc-todc Converter," IEEE Transactions on industry applications, vol 28, no 6, pp 1294-1301, Nov/Dec 1992 [29] J Biela, M Schweizer, S Waffler and J W Kolar, "SiC versus Si— Evaluation of Potentials for Performance Improvement of Inverter and DC– DC Converter Systems by SiC Power Semiconductors," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 58, no 7, pp 2872 - 2882, July 2011 [30] D.-D NGUYEN, G FUJITA, Q BUI-DANG and M C TA, "Reducedorder Observer-based Control System for Dual-Active-Bridge DC/DC Converter," IEEE Transactions on Industry Applications, vol 54, no 4, 2018 [31] M Hallworth, A B Potter and S A Shirsavar, "Analytical calculation of resonant inductance for zero voltage switching in phase-shifted full-bridge converters," IET Power Electronics, vol 6, pp 523-534, 2013 [32] V Vlatkovic, J Sabate, R Ridley, F Lee and B Cho, "Small-signal analysis of the phase-shifted PWM converter," IEEE Transactions on Power Electronics , vol 7, no 1, pp 128 - 135, Jan 1992 [33] E.-S Kim and Y.-H Kim, "A ZVZCS PWM FB DC/DC converter using a modified energy-recovery snubber," IEEE Transactions on Industrial Electronics , vol 49, no 5, pp 1120 - 1127, Nov 2002 [34] J.-H Jung, H.-S Kim, M.-H Ryu and J.-W Baek, "Design methodology of bidirectional CLLC resonant converter for high-frequency isolation of dc distribution systems," IEEE Transaction on Power Electronics, vol 28, no 4, p 1741–1755, April 2013 71 [35] J Tianyang, Z Junming, W Xinke, S Kuang and W Yousheng, "A Bidirectional LLC Resonant Converter With Automatic Forward and Backward Mode Transition," IEEE Transactions on Power Electronics, vol 30, no 2, pp 757-779, 2015 [36] Z U Zahid, Z M Dalala, R Chen, B Chen and J.-S Lai, "Design of Bidirectional DC–DC Resonant Converter for Vehicle-to-Grid (V2G) Applications," IEEE Transactions on Transportation Electrification, vol 1, no 3, pp 232-244, Oct 2015 [37] Z M Dalala, Z U Zahid, O S Saadeh and J.-S Lai, " IEEE Access," Modeling and Controller Design of a Bidirectional Resonant Converter Battery Charger, vol 6, pp 23338 - 23350, 2018 [38] Z U Zahid, Z M Dalala, R Chen, B Chen and J.-S Lai, "IEEE Transactions on Transportation Electrification," Design of Bidirectional DC–DC Resonant Converter for Vehicle-to-Grid (V2G) Applications, vol 1, no 3, pp 232-244, 2015 [39] R Ramachandran and M Nymand, "Design and Analysis of an Ultra-High Efficiency Phase Shifted Full Bridge GaN Converter," IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), pp 2011-2016, 2015 [40] S Zou, J Lu, A Mallik and A Khaligh, "Bi-Directional CLLC Converter With Synchronous Rectification for Plug-In Electric Vehicles," IEEE Transactions on Industry Applications, vol 54, no 2, pp 998-1005, MarchApril 2018 [41] Z Li, Y Li, P Wang, H Zhu, C Liu and F Gao, "Single-Loop Digital Control of High-Power 400-Hz Ground Power Unit for Airplanes," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 57, no 2, pp 532-543, 2010 72 PHỤ LỤC A Khảo sát vùng làm việc biến đổi CLLC %% P=bodeoptions; P.Grid='on'; P.FreqUnits='Hz'; P.PhaseWrapping='on'; P.YlimMode='auto'; P.XlimMode='manual'; P.Xlim=[20000,200000]; % P.Xlim=[0.2,2]; P.Title.FontSize=12; P.Title.FontWeight='bold'; P.XLabel.FontSize=11; P.XLabel.FontWeight='bold'; P.YLabel.FontSize=11; P.YLabel.FontWeight='bold'; P.TickLabel.FontSize=10; P.MagUnits='abs'; P.MagScale='linear'; P.FreqScale='linear'; P.PhaseVisible='off'; %% % -% Define Plant Variables % -s=tf('s'); %desired resonant frequency Fres=100000; %desired transformer gain n_CLLC=1; %magnetizing inductance Lm=200*10^-6; Ln=10; L1=Lm/Ln; % L1=18.87*10^-6; %capacitance selection C1=1/(L1*3.14*3.14*4*Fres*Fres); % C1=2*68*10^-9; L2=L1/(n_CLLC*n_CLLC); C2=1/(L2*3.14*3.14*4*Fres*Fres); % C2=2*100*10^-9; C2_dash=C2/(n_CLLC*n_CLLC); L2_dash = L2* (n_CLLC*n_CLLC); 73 %Zm Zm=s*Lm; %Z1 Z1=(1/(s*C1))+s*L1; %Z2 Z2=(1/(s*C2))+s*L2; Z2_dash=(1/(s*C2_dash))+s*L2_dash; %% figure(1); hold on; % RL=10; for RL=20:20:100 Rac_dash=RL*n_CLLC*n_CLLC *(8/(3.14*3.14)); Zx=(Zm*(Z2_dash+Rac_dash))/(Zm+Z2_dash+Rac_dash); Vgain=(1/n_CLLC)*(Zx*Rac_dash / ((Z1+Zx)*(Z2_dash+Rac_dash))); hold on; freq_length=(20000*2*pi):10:(200000*2*pi); bode(Vgain,freq_length,P); end % title('BCM CLLC, Lm 200uH, Ln 10, RL varying '); h=findobj(gcf,'type','line'); set(h,'linewidth',2); % legend('RL=25','RL=30','RL=35','RL=40','RL=45') A Xây dựng hàm truyền đạt %% Cac so lieu dau vao: L1 = 20e-6; % Series resonant inductance C1 = 125e-9; L2 = 11e-6; C2 = 224e-9; Lm = 100e-6; % Magnetizing inductance Vdc = 400; % Input voltage Cf = 30e-6; % Output filter capacitance Rc = 60e-6; % Vo = 300; % Output voltage Po = 3500; % Output power fs = 85e3; % Switching frequency %duty cycle D=0.475; %RL RL=45; % He so may bien ap n=1.33; %% Ma tran quan he tai diem lam viec on dinh 74 %Steady-state analysis % i1 = I1s*sin(wst)+ I1c*cos(wst); % v1 = V1s*sin(wst)+ V1c*cos(wst); % i2 = I2s*sin(wst)+ I2c*cos(wst); % v2 = V2s*sin(wst)+ V2c*cos(wst); Ve=(4/pi)*Vdc; Re=(8/pi^2)*RL*n^2; ws = 2*pi*fs; L11 = L1; L22 = n^2*L2; Leq1=(n^2*L11*L22-Lm^2)/(n^2*L11); Leq2=(n^2*L11*L22-Lm^2)/(n^2*L22); Leqm=(n^2*L11*L22-Lm^2)/(n^2*Lm); C2=C2/(n^2); % Bst = Ast * Xst Bst = [Ve Ve 0 0 0]'; Ast = [ ,Leq2/Leqm , -ws*Leq2 , ; ,Leqm/Leq1 , 0 , -ws*Leqm ; , , , ; , , 0 , ; , , ws*Leq2 , Leq2*Re/Leqm ; , , 0 , Leqm*Re/Leq1 ; -ws*C1 , , , ; ,-ws*C2 , 0 , ]; ,Leq2*Re/Leqm , , , ,Leqm*Re/Leq1 , , , , ws*C2 , , , ws*C1 , , , , , , , Leq2/Leqm , , ws*Leqm , , Leqm/Leq1 , , , , , , , , , %Xst = (Ast^-1)*Bst; Xst = linsolve(Ast, Bst); % V1s = Xst(1); V2s = Xst(2); I1s = Xst(3); I2s = Xst(4); V1c = Xst(5); V2c = Xst(6); I1c = Xst(7); I2c = Xst(8); 75 Ipk = sqrt(I2s^2+I2c^2); Vo = (2/pi)*Ipk*RL; Io = (2/pi)*Ipk; % Vgain = Vo/Vdc; Vcf = Vo; Vg = Vdc; % K1 = 4*I2c^2*Vcf/(pi*Leqm*Ipk^3); K2 = 4*I2s*I2c*Vcf/(pi*Leqm*Ipk^3); K3 = 4*I2s/(pi*Leqm*Ipk); K4 = 4*sin(pi*D/2)/(pi*Leq2); K5 = 2*Vg*cos(pi*D/2)/(Leq2); K6 = 4*I2c^2*Vcf/(pi*Leq1*Ipk^3); K7 = 4*I2s*I2c*Vcf/(pi*Leq1*Ipk^3); K8 = 4*I2s/(pi*Leq1*Ipk); K9 = 4*sin(pi*D/2)/(pi*Leqm); K10 = 2*Vg*cos(pi*D/2)/(Leqm); K11 = 4*I2s*I2c*Vcf/(pi*Leqm*Ipk^3); K12 = 4*I2s^2*Vcf/(pi*Leqm*Ipk^3); K13 = 4*I2c/(pi*Leqm*Ipk); K14 = 4*I2s*I2c*Vcf/(pi*Leq1*Ipk^3); K15 = 4*I2s^2*Vcf/(pi*Leq1*Ipk^3); K16 = 4*I2c/(pi*Leq1*Ipk); K17 = (2/(pi*Cf))*(RL/(RL+Rc))*(I2s/Ipk); K18 = (2/(pi*Cf))*(RL/(RL+Rc))*(I2c/Ipk); K19 = (1/Cf)*(1/(RL+Rc)); K20 = (2/pi)*(RL*Rc/(RL+Rc))*(I2s/Ipk); K21 = (2/pi)*(RL*Rc/(RL+Rc))*(I2c/Ipk); K22 = RL/(RL+Rc); wo=1/(sqrt(L1*C1)); % Mo hinh khong gian - trang thai % dx/dt = Ax + Bu; y = Cx + Du A = [ , ws , -K1 , , -K3 ; -ws , , K11 , -1/Leqm , -K13 ; , , -K6 , , -K8 ; , , -ws+K14 , -1/Leq1 , -K16 ; 1/C1 , , , , ; , 1/C1 , , , ; , , 1/C2 , ws , ; K2 -K12 , -1/Leq2 , ws+K7 , , , -1/Leqm , , -1/Leq2 , -1/Leqm , 0 , , -1/Leq1 , -K15 , , -1/Leqm , , , , ws , , , -ws , , , , , , , 76 0 0 , , , B = [ C = [ , -K19 , ; , ]; wo*I1c, -wo*I1s, wo*I2c, -wo*I2s, wo*V1c, -wo*V1s, wo*V2c, -wo*V2s, , , , , 1/C2 , , , -ws , K17 , K18 , , , , K4, K5 ; , ; K9, K10 ; , ; , ; , ; , ; , ; , ]; K20 , K21 , , , , 0, K22] ; D = 0; Gp_spm = ss(A,B,C,D); Gvf = Gp_spm(1); Gvvg = Gp_spm(2); Gvd = Gp_spm(3); Gpvf = tf(Gvf); margin(Gpvf); figure(1); bode(Gpvf); %% Rut gon ham truyen bang cach loai bo cac diem khong va diem cuc co tan so lon hon so voi tan so dong cat P = pole(Gpvf); [N, K] = zero(Gpvf); K1 = 1; c = 0; for k = 1:length(P) if ((abs(P(k)) < ws)) c = c + ; Pc(c,1) = P(k); else K1 = K1*(abs(P(k))); end; end; K2 = ; c = 0; for k = 1:length(N) if ((abs(N(k)) < ws)) 77 c = c+1; Nc(c,1) = N(k); else K2 = K2*(abs(N(k))); end; end; %% He so khuech dai K = K*K2/K1; G = minreal(zpk(Nc,Pc,abs(K))) figure(2); subplot(121); BodeOption = bodeoptions; BodeOption.Grid = 'on'; BodeOption.FreqUnits = 'Hz'; BodeOption.PhaseWrapping = 'off'; bode(Gpvf,BodeOption); legend('Ham truyen goc'); subplot(122); bode(G,'r',BodeOption); legend('Ham truyen rut gon'); grid on; 78 ... đề tài luận văn thạc sĩ Tóm tắt nội dung luận văn Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế nạp ô tô điện V2G có bù sóng hài a) Lý chọn đề tài Ô tô điện xem phương tiện giao thông tương lai không phương tiện...TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, thiết kế nạp ô tô điện V2G có bù sóng hài HỒ TRỌNG ĐẠT DAT.HTCA190089@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển... việc nghiên cứu, thiết kế chiến lược điều khiển cho nạp cho ô tô điện hỗ trợ V2G đạt hiệu suất cao b) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận văn: Bộ