Luận án tiến sĩ điều khiển nghịch lưu nguồn Z - TS. Hoàng Phương, ĐHBK Hà Nội 2014

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O TR NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I V Hoàng Ph ng ĐI!U KHI#N NGH$CH L U NGU&N Z (NG D NG CHO H) PHÁT ĐI)N PHÂN TÁN Chuyên ngành: K/ thu1t Đi3u khi5n và T7 đ9ng hóa Mã s?: 62520216 LUEN ÁN TIFN SH ĐI!U KHI#N VÀ TI Đ NG HÓA NG I H KNG DLN KHOA H C: 1.TrOn TrPng Minh 2. PhQm Quang ĐTng Hà N9i – 2014 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rZng các k\t qu^ khoa hPc đ _c trình bày trong lu1n án này là thành qu^ nghiên ccu cda b^n thân tôi trong su?t thfi gian làm nghiên ccu sinh và ch a tgng xuht hiin trong công b? cda các tác gi^ khác. Các k\t qu^ đQt đ _c là chính xác và trung th7c. Tác gi^ lu1n án V Hoàng Ph ng 2 LỜI CẢM ƠN Tr kc h\t, tôi xin bày tm thm lòng c^m n sâu soc đ?i vki s7 chp drn t1n tình, c ng nh chia ss đ9ng viên chân thành cda t1p th5 thOy giáo h kng drn: TS.

TrOn TrPng Minh, TS. PhQm Quang ĐTng trong su?t quá trình, tg lúc hình thành ý t wng đ\n các b kc th7c hiin cx th5 cda đ3 tài nghiên ccu này. Qua đây, tôi xin c^m n Viin K/ thu1t Đi3u khi5n và T7 đ9ng hóa (tr kc đây là Trung tâm Nghiên ccu và Tri5n khai Công nghi cao – HITECH), B9 môn T7 đ9ng hóa XNCN – Viin Điin – ĐHBK Hà N9i, đã có nh}ng góp ý v3 n9i dung nghiên ccu sâu soc và tQo mPi đi3u kiin cho tôi trong su?t quá trình th7c hiin lu1n án. Tôi xin g~i lfi c^m n đ\n các thOy cô giáo trong Viin Điin – ĐHBK Hà N9i, vki nh}ng h kng drn và trao đ•i rht giá tr€ v3 chuyên môn.

Tôi c ng xin c^m n ban chd nhiim và các thành viên th7c hiin đ3 tài chp nhà n kc mã s? KC.01/11-15, tQo mPi đi3u kiin thu1n l_i cho tôi trong quá trình th7c hiin lu1n án và th~ nghiim các k\t qu^ nghiên ccu. Sau cùng, tôi dành nh}ng lfi yêu th ng nhht g~i đ\n gia đình tôi: b? m…, các anh ch€ em, đ‡c biit là v_ và hai con gái. S7 đ9ng viên, chia ss và giúp đˆ cda gia đình, là đ9ng l7c mQnh m‰ giúp tôi v _t qua mPi khó khTn đ5 hoàn thành lu1n án này. 3 MỤC LỤC L I CAM ĐOAN.

3 DANH M C KÝ HI)U VÀ CH• VIFT TŽT .1 Hi phát điin phân tán tham gia trong mQng điin .2 Vai trò thi\t b€ bi\n đ•i điin t~ công suht cho hi phát điin phân tán .3 Giki thiiu ngh€ch l u ngu–n Z .1 Chu trúc mQch l7c .2 Nguyên lý làm viic ngh€ch l u ngu–n Z .4 Các công trình nghiên ccu v3 ngh€ch l u ngu–n Z và h kng nghiên ccu lu1n án .1 Ph ng pháp đi3u ch\ đ9 r9ng xung .2 Chu trúc đi3u khi5n ngh€ch l u ngu–n Z .3 (ng dxng ngh€ch l u ngu–n Z. 30 2 GIŠI PHÁP ĐCVTKG VÀ MÔ HÌNH TOÁN H C NGH$CH L U BA PHA NGU&N Z .1 Ph ng pháp đi3u ch\ vector không gian cho ngh€ch l u ngu–n Z 31 2.1 Gi^i pháp th7c hiin đi3u ch\ vector không gian .2 Phân tích mru xung xuht hiin trong đi3u ch\ vector không gian .2 Mô hình toán hPc ngh€ch l u ngu–n Z .1 Mô hình ngh€ch l u ngu–n Z phía xoay chi3u .2 Mô hình ngh€ch l u ngu–n Z phía m9t chi3u vki đOu vào ngu–n dòng .3 Mô hình ngh€ch l u ngu–n Z phía m9t chi3u vki đOu vào ngu–n áp .4 Đi5m cân bZng trong mô hình phía m9t chi3u ngh€ch l u ngu–n Z .3 Їc đi5m đ9ng hPc không cda mô hình ngh€ch l u ngu–n Z phía m9t chi3u vki đOu vào ngu–n áp .1 Kh^o sát vki đOu ra dòng điin trung bình ch^y qua cu9n c^m (L1&L2) .2 Kh^o sát vki đOu ra điin áp trung bình trên tx (C1&C2). 49 3 THIFT KF C™U TRÚC ĐI!U KHI#N NGH$CH L U NGU&N Z CHO PIN M›T TR I .1 Điin t~ công suht cng dxng cho hi phát điin m‡t trfi .2 Mô hình toán hPc pin m‡t trfi .3 Thi\t k\ chu trúc đi3u khi5n ngh€ch l u ngu–n Z n?i l ki cho pin m‡t trfi .1 Xác đ€nh đi5m làm viic có công suât lkn nhht cda pin m‡t trfi .2 MQch vòng đi3u chpnh dòng điin phía xoay chi3u ngh€ch l u ngu–n Z.3 MQch vòng đi3u chpnh điin áp phía m9t chi3u ngh€ch l u ngu–n Z .1 Thi\t k\ theo ph ng pháp backstepping .2 Thi\t k\ theo ph ng pháp backstepping thích nghi .3 Thi\t k\ theo ph ng pháp tuy\n tính hóa chính xác .4 K\t qu^ mô phmng chu trúc đi3u khi5n ngh€ch l u ngu–n Z n?i l ki cho pin m‡t trfi .1 Tham s? mô phmng .2 K\t qu^ mô phmng .1 K\t qu^ mô phmng theo ph ng pháp backstepping .2 K\t qu^ mô phmng theo ph ng pháp tuy\n tính hóa chính xác. 74 4 THIFT KF C™U TRÚC ĐI!U KHI#N NGH$CH L U NGU&N Z CHO H) PHÁT ĐI)N S(C GIÓ .1 Điin t~ công suht cng dxng cho hi phát điin scc gió .2 Công suht turbine gió .3 Thi\t k\ chu trúc đi3u khi5n ngh€ch l u ngu–n Z cho hi phát điin scc gió .1 T^i mQch điin t ng đ ng xác đ€nh .2 T^i mQch điin t ng đ ng không xác đ€nh .4 K\t qu^ mô phmng hi th?ng đi3u khi5n ngh€ch l u ngu–n Z cho hi phát điin scc gió .1 Tham s? mô phmng .2 K\t qu^ mô phmng ki5m chcng kh^ nTng làm viic cda ph ng pháp backstepping thích nghi .3 K\t qu^ mô phmng tr fng h_p n?i l ki (grid connected).4 K\t qu^ mô phmng tr fng h_p đ9c l1p (stand alone).

92 5 MÔ PH•NG TH I GIAN THIC VÀ THÍ NGHI)M C™U TRÚC ĐI!U KHI#N NLNZ .1 Chu trúc hi th?ng mô phmng thfi gian th7c .2 ChuŸn hóa thu1t toán trong chu trúc đi3u khi5n ngh€ch l u ngu–n Z.3 K\t qu^ mô phmng thfi gian th7c ngh€ch l u ngu–n Z n?i l ki cho pin m‡t trfi .1 Ph ng pháp backstepping .2 Ph ng pháp tuy\n tính hóa chính xác .4 K\t qu^ mô phmng thfi gian th7c ngh€ch l u ngu–n Z n?i l ki cho scc gió .5 Mô hình th7c nghiim ngh€ch l u ngu–n Z làm viic đ9c l1p .1 Xây d7ng mô hình .2 K\t qu^ th7c nghiim .6 Mô hình th7c nghiim ngh€ch l u ngu–n Z làm viic n?i l ki .1 Xây d7ng mô hình .2 K\t qu^ th7c nghiim. 111 KFT LUEN VÀ KIFN NGH$. 112 TÀI LI)U THAM KHŠO. 114 DANH M C CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG B¡ C¢A LUEN ÁN.

121 6 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ch} vi\t tot Ch} vi\t tot Ý ngh£a NLNZ Ngh€ch l u ngu–n Z NLNA Ngh€ch l u ngu–n áp NLND Ngh€ch l u ngu–n dòng ĐCVTKG Đi3u ch\ vector không gian cho ngh€ch l u ngu–n Z PLL Vòng khóa pha (Phase Locked Loop) DSP X~ lý tín hiiu s? (Digital Signal Processor) VOC Đi3u khi5n t7a điin áp l ki (Voltage Oriented Control) IG Máy phát không đ–ng b9 l–ng sóc (Squirrel Cage Induction Generator) SG Máy phát đ–ng b9 (Synchronous Generator) PMSG Máy phát đ–ng b9 nam châm v£nh c~u (Permanent Magnet Synchronous Generator). DFIG Máy phát không đ–ng b9 ngu–n kép (Doubly Fed Induction Generator) ĐC/ĐK Đi3u chpnh/Đi3u khi5n HSCS Hi s? công suht ĐCCS Đi3u chpnh công suht MPPT Thu1t toán xác đ€nh đi5m làm viic có công suht lkn nhht (Maximum power point tracking) PWM Đi3u ch\ đ9 r9ng xung (Pulse Width Modulation) EMI Nhi¨u điin tg (Electromagnetic interference) UPS Thi\t b€ chp ngu–n liên txc (Uninterruptible power supplier) RHP Đi5m zero nZm bên ph^i m‡t ph«ng phcc (Right half plane) PV Pin m‡t trfi (Photovoltaics) FPGA Field-programmable gate array MBA Máy bi\n áp ADC Chuy5n đ•i t ng t7 sang s? (Analog to Digital Converter) DAC Chuy5n đ•i s? sang t ng t7 (Digital to Analog Converter) IGBT Insulated Gate Bipolar Transitor Các ký hiiu Ký hiiu Đ n v€ Ý ngh£a p Toán t~ Laplace L1 & L2 H Giá tr€ điin c^m cda mQch trw kháng ngu–n Z 7 C1 & C2 F Giá tr€ tx điin cda mQch trw kháng ngu–n Z udc, Udc V Giá tr€ trung bình, xác l1p điin áp s chp đ‡t vào NLNZ iin A Dòng điin s chp đ‡t vào NLNZ uinv, uˆinv V Điin áp tcc thfi, điin áp đpnh đ‡t lên nhánh van mQch ngh€ch l u idc A Dòng điin trung bình ch^y qua diode cda ngu–n Z iL, IL A Giá tr€ trung bình, xác l1p dòng điin ch^y qua cu9n c^m (L1 & L2 ) cda ngu–n Z iL* A Giá tr€ đ‡t dòng điin ch^y qua cu9n c^m (L1 & L2 ) cda ngu–n Z iˆ * L A Giá tr€ kc l _ng dòng điin đ‡t ch^y qua cu9n c^m (L1 & L2 ) cda ngu–n Z uC, UC V Giá tr€ trung bình, xác l1p điin áp trên tx (C 1 & C 2 ) cda ngu–n Z u * C V L _ng đ‡t điin áp trên tx (C 1 & C 2 ) cda ngu–n Z iinv, Iinv A Giá tr€ trung bình, xác l1p dòng điin ch^y vào nhánh van mQch ngh€ch l u iload A Ngu–n dòng đQi diin t^i mQch điin t ng đ ng phía m9t chi3u mQch ngh€ch l u Lf, Lg H Điin c^m phía mQch ngh€ch l u, phía l ki b9 lPc LCL Rf Ω N9i trw cda cu9n c^m Lf Rd Ω Điin trw gi^m dao đ9ng (damping) b9 lPc LCL Cf F Tx điin mQch lPc LCL uS, iS V, A Vector điin áp, dòng điin đOu ra mQch NLNZ ig A Vector dòng điin phía l ki θs rad Góc pha đ–ng b9 điin áp l ki ωs rad/s TOn s? l ki điin en V Vector điin áp l ki isd, isq A Thành phOn dòng điin đOu ra NLNZ theo trxc d, q cda hi tPa đ9 t7a điin áp l ki VOC Igd, igq A Thành phOn dòng điin phía l ki theo trxc d, q cda hi tPa đ9 t7a điin áp l ki VOC d Hi s? đi3u ch\ “ngon mQch” cda NLNZ (0≤ d <0,5) D Giá tr€ xác l1p cda hi s? đi3u ch\ “ngon mQch” NLNZ da, db, dc Hi s? đi3u ch\ m±i pha cda ngh€ch l u ngu–n áp dS1÷dS6 Hi s? đi3u ch\ cho m±i van bán drn NLNZ d1,d2 Hi s? đi3u ch\ hai vector chuŸn trong m±i sector Ma Hi s? đi3u ch\ mQch ngh€ch l u B, Ga Hi s?