Điều khiển nghịch lưu nối lưới sử dụng mô hình dự báo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO S K C 0 9 MÃ SỐ: T2020-21TĐ S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH & CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO Mã số: T2020-21TĐ Chủ nghiệm đề tài: ThS Lê Thanh Lâm Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH & CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO Mã số: T2020-21TĐ Chủ nghiệm đề tài: ThS Lê Thanh Lâm Thành viên: TS Trần Quang Thọ TS Nguyễn Vinh Quan Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2020 MỤC LỤC TRANG Trang tựa MỤC LỤC i LIỆT KÊ HÌNH iv LIỆT KÊ BẢNG vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii CÁC KÝ HIỆU ix THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU x INFORMATION ON RESEARCH RESULTS xii MỞ ĐẦU xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sự phát triển nghịch lưu nối lưới 1.2 Các tiêu chuẩn nối lưới .2 1.3 Các nghiên cứu liên quan 1.3.1 Bộ điều khiển dòng điện 1.3.2 Bộ điều khiển dòng điện bão hòa HCC .5 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO 2.1 Cơ sở điều khiển sử dụng mơ hình dự báo .11 i 2.2 Điều khiển nghịch lưu nối lưới sử dụng mơ hình dự báo 15 2.2.1 Nguyên lý hệ thống MPC 15 2.2.2 Xây dựng mơ hình nghịch lưu nối lưới pha sử dụng MPC 18 2.2.2.1 Hàm chi phí 18 2.2.2.2 Mơ hình nghịch lưu 19 2.2.2.3 Mơ hình nguồn lưới 20 2.2.2.4 Mơ hình rời rạc 21 2.2.2.5 Giải thuật điều khiển sử dụng MPC 23 2.2.3 CHƯƠNG Mơ hình sử dụng MPC Matlab/Simulink 26 KẾT QUẢ KHẢO SÁT 3.1 Cài đặt tham số 29 3.2 Kết bàn luận 30 3.2.1 Phương pháp bão hòa HC 30 3.2.2 Phương pháp MPC đề xuất 33 3.2.3 Phương pháp MPC có xem xét giảm chuyển mạch 37 CHƯƠNG KẾT LUẬN 4.1 Kết đạt .40 4.2 Hướng phát triển .40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC ii BÀI BÁO CÔNG BỐ LIÊN QUAN iii LIỆT KÊ HÌNH TRANG Hình 1.1 Quan hệ cơng suất có sóng hài [15] Hình 1.2 Cấu trúc nghịch lưu nối lưới điều khiển dòng điện PI Hình 1.3 Cấu trúc nghịch lưu nối lưới điều khiển dịng điện PR .4 Hình 1.4 Cấu trúc nghịch lưu nối lưới điều khiển dòng điện PR .5 Hình 1.5 Nguyên lý phát xung kích điều khiển bão hịa HC Hình 1.6 Mơ hình mơ sử dụng điều khiển bão hòa HC .7 Hình 1.7 Mơ hình nghịch lưu pha Hình 1-8 Chuyển đổi hệ tọa độ abc dq .8 Hình 1-9 Nguyên lý PLL Hình 1-10 Tham số điều khiển bão hòa 10 Hình 2.1 Các sở MPC 11 Hình 2.2 Ngun lý điều chế vector khơng gian 13 Hình 2.3 Nguyên lý điều khiển PI 13 Hình 2.4 Dạng sóng đáp ứng dịng điện sử dụng PI 14 Hình 2.5 Nguyên lý cấu trúc hệ thống điều khiển sử dụng MPC 15 Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động MPC 15 Hình 2.7 Sơ đồ khối MPC 19 iv Hình 2.8 Mạch động lực nghịch lưu 19 Hình 2.9 Minh họa nguyên lý hoạt động điều khiển dịng sử dụng MPC .22 Hình 2.10 Giải thuật MPC .23 Hình 2.11 Giải thuật MPC có thêm ràng buộc giảm chuyển mạch 24 Hình 2.12 Mơ hình mơ Matlab/Simulink sử dụng MPC .26 Hình 3.1 Dạng sóng dịng điện đặt I 30 Hình 3.2 Đáp ứng dịng I I phương pháp bão hịa .30 Hình 3.3 Sai số dòng điện phương pháp HC .31 Hình 3.4 Cơng suất phương pháp bão hòa 31 Hình 3.5 Điện áp dịng điện pha phương pháp bão hòa 32 Hình 3.6 THD dịng điện pha A phương pháp bão hịa đo 0.38s 32 Hình 3.7 THD dòng điện pha A phương pháp bão hòa đo 0.58s 33 Hình 3.8 Bình phương sai số dòng điện I I 34 Hình 3.9 Cơng suất ngõ MPC .34 Hình 3.10 THD dịng điện pha A đo 0.38s 35 Hình 3.11 THD dòng điện pha A đo 0.58s 35 Hình 3.12 THD dòng điện pha A đo 0.58s 36 Hình 3.13 Số lần chuyển mạch chu kỳ 0.02s .37 Hình 3.14 THD dịng điện pha A phương pháp 37 Hình 3.15 THD dòng điện pha A đo 0.38s 38 v Hình 3.16 THD dòng điện pha A đo 0.58s 38 vi LIỆT KÊ BẢNG Trang Bảng 2-1 Các trạng thái chuyển mạch .12 Bảng 3-1 Tham số hệ thống khảo sát .29 Bảng 3-2 So sánh sóng hài dòng điện 36 vii T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ BÀI BÁO CÔNG BỐ LIÊN QUAN Quang-Tho Tran*, Thanh-Lam Le, Huu-Lam Ho, Phu-Cuong Nguyen, Quang-Hieu Nguyen, and Van-Hien Truong, “Model predictive control for grid-connected inverters”, International Journal of Advanced Engineering, Management and Science, vol 7, No 3, 2021, pp 26-32 Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục T2020-21TĐ Phụ lục S K L 0 ... .5 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO 2.1 Cơ sở điều khiển sử dụng mô hình dự báo .11 i 2.2 Điều khiển nghịch lưu nối lưới sử dụng mơ hình dự báo 15 2.2.1... Nghiên cứu điều khiển nghịch lưu nối lưới sử dụng mơ hình dự báo Tính sáng tạo: Báo cáo đề xuất phương pháp điều khiển nghịch lưu nối lưới sử dụng phương pháp điều khiển dự báo mô hình Các kết... T2020-21TĐ CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG MÔ HÌNH DỰ BÁO 2.1 CƠ SỞ CỦA ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO Điều khiển dự báo MPC (Model predictive control) phương pháp điều khiển tiên tiến