ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN TẤN

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỂ
NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG
MICROGRID

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã sớ

: 9. 52. 02. 02

TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, 2022

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS. Lê Kim Hùng
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Nguyễn Hữu Hiếu

Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Đức Huy
Phản biện 2: PGS.TS. Trương Đình Nhơn

Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Văn Liêm

Luận án được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận án tốt nghiệp Tiến sĩ
Kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách Khoa vào ngày 12 tháng 02
năm 2022

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin – Học liệu và Truyền thông, ĐHĐN

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Một trong những vấn đề mà các nước trên thế giới đang phải đối
mặt là làm thế nào để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Điều
này làm tăng nhu cầu về tài nguyên năng lượng, nhất là năng lượng hóa
thạch mà ban đầu được coi là vô tận. Tuy nhiên, chúng đã được sử dụng
đến mức cạn kiệt và việc này đã dẫn đến những tác động tiêu cực như
biến đổi khí hậu, gây nóng lên tồn cầu. Để giải quyết vấn đề nóng lên
tồn cầu các nước đang tập trung vào nghiên cứu giải pháp làm giảm
thiểu phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, đó là cắt giảm sử dụng nhiên
liệu hóa thạch và chuyển trọng tâm sang sử dụng các nguồn năng lượng
bền vững, thân thiện với môi trường hơn trong sản xuất điện năng. Tuy
nhiên, việc sử dụng các nguồn năng lượng phân tán (DER) đặt ra một
số thách thức nảy sinh từ các yếu tố bất định của chúng (công suất đầu
ra phụ thuộc vào các yếu tố thời tiết…). Khi lưới điện có sự thâm nhập

cao của các nguồn năng lượng tái tạo (RES) sẽ gây nên sự mất cân bằng
công suất, cùng với các vấn đề liên quan về chất lượng điện năng và độ
tin cậy của hệ thống.
Hiện nay, Microgrid là cấu trúc lưới điện đang được quan tâm
nghiên cứu vì có khả năng tích hợp nhiều DER chủ yếu là các RES đã
làm giảm đáng kể các mối quan tâm về biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, so
với lưới điện truyền thống, khi Microgrid chuyển sang hoạt động chế
độ vận hành độc lập gặp phải một số thách thức: do tích hợp nhiều RES
nên hệ thống có qn tính thấp, các RES phụ thuộc yếu tố thời tiết (biến
động, ngẫu nhiên và gián đoạn) nên gây khó khăn trong việc điều khiển
và cân bằng công suất trong hệ thống, gây ra các dao động tần số trong
hệ thống dẫn đến mất ổn định, ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện năng.
Do vậy, để nâng cao hiệu quả vận hành của Microgrid độc lập và khai
thác tối đa tiềm năng của các DER thì cần phải có các chiến lược, giải
pháp và phương pháp điều khiển phù hợp cho Microgrid độc lập.
1
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Trên cơ sở đó và bối cảnh nguồn năng lượng mặt trời đang được
phát triển mạnh mẽ hiện nay tác giả lựa chọn “Nghiên cứu đề xuất giải
pháp điều khiển để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống Microgrid”
nhằm đề xuất các giải pháp điều khiển để nâng cao hiệu quả sử dụng
của nguồn năng lượng mặt trời (PV) và các nguồn DER khác trong
Microgird.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đề xuất các giải pháp điều khiển để tối ưu vận hành
hệ thống Microgrid.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của luận án là các
phương pháp điều khiển áp dụng cho Microgrid.
Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu của luận án là xây dựng
mơ hình, đề xuất các giải pháp điều khiển ở cấp điều khiển sơ cấp của
Microgrid độc lập khi có các dao động bé (sự thay đổi công suất tải và
thay đổi công suất hệ thống PV) nhằm nâng cao hiệu quả vận hành. Cấu
trúc Microgrid luận án nghiên cứu: gồm máy phát Diesel, hệ thống năng
lượng mặt trời, hệ thống lưu trữ lai và phụ tải.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và
thực nghiệm mơ hình tốn mô phỏng, nghiên cứu từ tổng quan đến chi
tiết, kế thừa các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới đặc
biệt là các công bố của tác giả luận án.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Về mặt khoa học sau luận án có các đóng góp như sau:
Đề xuất thuật toán MPPT cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả sử
dụng hệ thống PV.
Đề xuất áp dụng bộ điều khiển bền vững Hinf áp dụng cho bộ
nghịch lưu của HESS ở cấp điều khiển cấp sơ cấp nhằm nâng cao khả
năng vận hành của Microgrid độc lập.
Đề xuất thuật toán hạ bậc dựa trên toán tử Hankel và phương
pháp cân bằng cho bộ điều khiển của điều khiển bền vững Hinf nhằm
2
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


giảm thời gian tính tốn, xử lý trong thời gian thực để có thể dễ dàng

áp dụng thực tế.
Kết quả đạt được của luận án sẽ mang lại các đóng góp về mặt
thực tiễn sau:
Trên cơ sở các giải pháp điều khiển đề xuất của luận án, có thể
áp dụng Microgrid cho các tịa nhà, khu cơng nghiệp, các đảo cơ lập để
có thể khai thác tối đa hiệu quả của các RES.
Trên cơ sở thuật toán hạ bậc đề xuất cho bộ điều khiển của luận
án, cho phép giảm thời gian tính tốn, xử lý của các hệ thống điều khiển
trong Microgrid để dễ dàng triển khai áp dụng thực tế.
6. Những đóng góp mới của luận án
Đóng góp thứ 1: Đề xuất thuật toán MPPT cải tiến, áp dụng cho
các hệ thống PV với yêu cầu cấu hình của các bộ điều khiển MPPT đơn
giản, giúp nâng cao khả năng tích hợp của hệ thống PV và hiệu quả vận
hành của Microgrid vận hành độc lập.
Đóng góp thứ 2: Đề xuất và xây dựng bộ điều khiển bền vững
Hinf cho bộ nghịch lưu của HESS. Bộ điều khiển bền vững Hinf giúp
nâng cao hiệu quả vận hành Microgrid vận hành độc lập.
Đóng góp thứ 3: Đề xuất thuật tốn hạ bậc cho bộ điều khiển bền
vững Hinf có chất lượng điều khiển tương đương với bộ điều khiển bền
vững Hinf đủ bậc.
7. Bớ cục chung của luận án
Ngồi phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham
khảo và mục lục thì luận án được bố cục thành 4 chương, trong đó đóng
góp của luận án được trình bày trong Chương 3 và Chương 4.
Chương 1: Tổng quan về Microgrid và các chiến lược, phương
pháp điều khiển trong Microgrid.
Chương 2: Mơ hình hóa và điều khiển trong Microgrid.
Chương 3: Đề xuất giải pháp điều khiển để nâng cao hiệu quả
vận hành của hệ thống năng lượng mặt trời trong Microgrid.
Chương 4: Đề xuất giải pháp điều khiển bền vững Hinf áp dụng

cho HESS để nâng cao khả năng vận hành của Microgrid độc lập.
3
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MICROGRID VÀ CÁC CHIẾN
LƯỢC, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRONG
MICROGRID
1.1 Tổng quan về Microgrid
Microgrid được tác giả Hansen định nghĩa như sau: “Microgrid
là lưới điện phân tán điện áp thấp có cấu trúc bao gồm các DER, tải
linh hoạt, các thiết bị lưu trữ (bánh đà, siêu tụ, ắcqui…) và các phần tử
này có thể điều khiển được. Do có khả năng điều khiển, Microgrid có
thể vận hành ở chế độ kết nối lưới, hoặc chế độ độc lập, và có thể linh
hoạt chuyển đổi giữa hai chế độ khi có yêu cầu”.
1.2 Các chiến lược quản lý và điều khiển trong Microgrid
Để giải quyết các thách thức và phát huy các vai trò của
Microgrid, trong các nghiên cứu đã đưa ra ba chiến lược quản lý, điều
khiển và vận hành Microgrid như sau:
- Chiến lược điều khiển tập trung
- Chiến lược điều khiển phân tán
- Chiến lược điều khiển phân cấp
1.3 Các chiến lược điều khiển ở cấp điều khiển sơ cấp
Như đã phân tích ở trên, Microgrid khi chuyển sang chế độ độc
lập gặp một số thách thức. Do vậy, để khai thác hiệu quả các RES và
nâng cao hiệu quả vận hành của Microgrid, cần phải có các chiến lược
điều khiển phù hợp để điều khiển các DER ở cấp sơ cấp. Trong các
nghiên cứu đã đề xuất các chiến lược điều khiển cho các cấp điều khiển

sơ cấp của Microgrid.
1.4 Các phương pháp điều khiển
Trong phần này, tiến hành tổng hợp phân tích, đánh giá các
phương pháp điều khiển áp dụng cho cấp điều khiển sơ cấp của
Microgrid. Các phương pháp điều khiển bao gồm: điều khiển truyền
thống PID, điều khiển nâng cao, các kỹ thuật thích nghi, điều khiển bền
vững, và các kỹ thuật điều khiển dựa trên các thuật toán thơng minh
như ANN, FL, thuật tốn PSO,…
4
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


1.5 Sơ đồ cấu trúc Microgrid nghiên cứu
Hiện nay, tốc độ phát triển của các nguồn năng lượng mặt trời
phân tán tích hợp vào lưới điện ngày càng gia tăng ở Việt Nam nói riêng
và thế giới nói chung. Các phụ tải như: các toà nhà, bệnh viện, sân bay,
các xí nghiệp và các khu vực đảo … đều có nguồn dự phịng sử dụng
máy phát Diesel. Do đó, việc đề xuất các giải pháp điều khiển để khai
thác tối đa công suất của nguồn năng lượng mặt trời phân tán, nâng cao
khả năng tích hợp vào lưới điện và khả năng vận hành hiệu quả
Microgrid đang được quan tâm. Từ các phân tích trên, luận án đề xuất
cấu trúc Microgrid nghiên cứu như Hình 1.15.
MBA

MBA

Phụ tải
Máy phát Diesel


MGCC

MBA

MPPT

MBA

Lưu trữ Pin

DC
DC

DC
DC

DC
AC

DC

AC

Siêu tụ điện

DC
DC
HESS


Hệ thống PV

Hình 1.15. Cấu trúc Microgrid nghiên cứu
1.6 Nhận xét và kết luận chương
Qua các kết quả nghiên cứu về Microgrid trong các tài liệu tham
khảo chọn lọc, chương 1 đã giới thiệu các khái niệm, các chế độ vận
hành, vai trò và các vấn đề đặt ra để vận hành hiệu quả Microgrid.
Từ các vấn đề đặt ra của Microgrid, chương này cũng giới thiệu
các chiến lược và cấu trúc điều khiển để chia sẻ công suất phù hợp giữa
các DER và ESS trong Microgrid khi vận hành nối lưới và độc lập. Với
các chiến lược điều khiển, các kết quả nghiên cứu tham khảo tiến hành
phân tích, so sánh và đánh giá các phương pháp điều khiển áp dụng
trong Microgrid. Đề xuất mơ hình Microgrid sử dụng để nghiên cứu của
luận án.
Kết quả nghiên cứu chương 1 của luận án được cơng bố trong
cơng trình số 7 trong danh mục công bố của đề tài.
5
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


CHƯƠNG 2. MƠ HÌNH HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG
MICROGRID
2.1 Đặt vấn đề
Trong mơ hình Microgrid đề xuất của luận án như Hình 1.15, khi
chuyển sang hoạt động độc lập thì máy phát Diesel là nguồn phát chính,
nguồn phân tán sử dụng năng lượng tái tạo là hệ thống PV, ngoài ra để đảm
bảo Microgrid vận hành ổn định, luận án đề xuất sử dụng hệ thống lưu trữ
lai (HESS) làm nguồn điều chỉnh tần số chính có khả năng đáp ứng với các

thay đổi nhanh của hệ thống PV và phụ tải.
Mục đích của chương này là xây dựng mơ hình tốn, cấu trúc
điều khiển Microgrid để tiến hành mơ phỏng, phân tích đánh giá ảnh
hưởng của hệ thống PV với tỉ lệ thâm nhập cao, vai trò của HESS đến
hiệu quả vận hành của các nguồn và Microgrid vận hành độc lập.
2.2 Mơ hình hóa và điều khiển hệ thớng PV
2.3 Mơ hình và điều khiển máy phát Diesel
2.4 Mơ hình và điều khiển hệ thớng lưu trữ
Hệ thống lưu trữ (ESS) khi được tích hợp trong Microgrid, có vai
trò trong việc điều chỉnh sự ổn định tần số, điện áp cũng như nâng cao
chất lượng điện năng và độ tin cậy của lưới điện.
2.4.1 Tổng quan về hệ thống lưu trữ
Trong Microgrid có tỉ lệ thâm nhập cao của RES thì yêu cầu của
ESS vừa đảm bảo đáp ứng công suất nhanh với các thay đổi của các
nguồn tái tạo và phụ tải để ổn định tần số (hoạt động độc lập) vừa phải
có khả năng lưu trữ để thục hiện các chức năng như đã phân tích ở trên
(khi hoạt động nối lưới). Nếu xét riêng từng loại, tất cả các thiết bị lưu
trữ khơng có khả năng đáp ứng tất cả các tiêu chí, chẳng hạn như mật
độ năng lượng, mật độ công suất, tốc độ phóng điện, tuổi thọ và chi phí,
cùng một lúc. Do đó, để tối ưu hóa các tính năng lưu trữ và phân phối
năng lượng thì cần phải kết hợp hai hoặc nhiều loại lưu trữ có các đặc
tính bổ sung lẫn nhau tạo thành hệ thống lưu trữ lai (HESS) để đảm bảo
tối ưu hiệu suất của ESS trong Microgrid.
6
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


2.4.2 Mơ hình các bộ biến đổi kết nối giữa HESS với Microgrid

Hệ thống lưu trữ năng lượng được kết nối với Microgrid thông
qua các bộ biến đổi điện tử cơng suất như Hình 2.17. Trong đó, bộ
nghịch lưu DC/AC được sử dụng để điều khiển trao đổi công suất
tác dụng và phản kháng giữa HESS và Microgrid. Ngoài ra, bộ biến
đổi DC/DC hai chiều điều khiển dòng điện hai chiều (sạc, xả) của hệ
thống lưu trữ, đồng thời giữ cho điện áp DC đầu vào bộ DC/AC ổn
định.
IHESS

ISC
DC
VSC

IDC

ISC_DC

DC
CDC

+
-

DC
Siêu tụ điện

2 chiều

DSC


AC

IIA

Rf

Lf

IPCC_A

IIB

Rf

Lf

IPCC_B

IIC

Rf

Lf

IPCC_C

Cf

Cf Cf


IPin_DC
VIA VIB VIC

IPin

PCC
Microgrid

DC
VPin
DC

Pin

DP

Hình 2.17. Sơ đồ cấu trúc của HESS kết nối Microgrid
2.4.2.1. Mơ hình bộ biến đổi hai chiều DC/DC
2.4.2.2. Mơ hình bộ nghịch lưu (VSI)
2.4.3 Các phương pháp điều khiển HESS trong Microgrid
2.4.3.1. Cấu trúc điều khiển phương pháp thứ 2
2.4.3.2. Điều khiển bộ biến đổi DC/DC hai chiều
2.4.3.3. Điều khiển bộ nghịch lưu (VSI)
2.5 Mô hình và điều khiển tần sớ của Microgrid
Từ các mơ hình mạch điện thay thế, các phương trình tốn và các
phương pháp điều khiển đã xây dựng và phân tích ở trên ta có mơ hình
điều khiển của Microgrid như Hình 2.29.

7
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.


Lưu hành nội bộ


DC/DC
+
-

Rf

DC
AC

CDC

PCC

Lf

Lưới điện

Cf

MPPT

Điều khiển
HESS

VDC_ref


DSC

Tải
VDC
DP

SC
CDC

+
-

Rf

DC
AC

Cf

mq

md
Pin

Vịng điều
khiển bên
trong

HESS


Diesel

Lf

fMG

Độ dốc

Độ dốc

Hình 2.29. Sơ đồ cấu trúc điều khiển Microgrid
Từ phương trình (2.42) và (2.43), ta có cấu trúc điều khiển tín
hiệu nhỏ của Microgrid vận hành độc lập như hình 2.30
Điều khiển
sơ cấp
Điều khiển
độ dốc

Tải

Ptai

Diesel

1
Tdiesel .s + 1

PDiesel +
+


Hệ thống PV

PPV_DC

1
TPV .s + 1



Microgrid

P

−


PHESS

PPV

1
2H.s + D

HESS

1
THESS .s + 1

fMG


Điều khiển
sơ cấp
Điều khiển
độ dốc

Hình 2.30. Cấu trúc điều khiển tín hiệu nhỏ của Microgrid
2.6 Mơ phỏng và phân tích kết quả
Để đánh giá các ảnh hưởng của các giải pháp điều khiển trong
Microgrid đến hiệu quả vận hành, trong phần này sẽ tiến hành mô phỏng
các vấn đề như sau:
Phân tích ảnh hưởng các thuật toán điều khiển MPPT đến khả
năng thâm nhập của hệ thống PV và hiệu quả vận hành, ổn định tần số
trong Microgrid.
8
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Phân tích ảnh hưởng phương pháp điều khiển hệ thống lưu trữ
đến hiệu quả vận hành và ổn định tần số trong Microgrid.
2.6.1 Mơ hình mơ phỏng
2.6.2 Thơng số và kịch bản mơ phỏng
2.6.3 Phân tích ảnh hưởng của hệ thống PV đến Microgrid
2.6.3.1. Phân tích ảnh hưởng đến ổn định tần số
2.6.3.2. Phân tích ảnh hưởng đến máy phát Diesel
2.6.3.3. Phân tích ảnh hưởng đến đáp ứng của HESS
2.6.4 Phân tích ảnh hưởng thay đổi của phụ tải đến Microgrid
2.6.4.1. Phân tích ảnh hưởng đến ổn định tần số
2.6.4.2. Phân tích ảnh hưởng đến máy phát Diesel

2.6.4.3. Phân tích ảnh hưởng đến đáp ứng của HESS
2.6.5 Kết luận các kết quả mô phỏng
2.7 Nhận xét và kết luận chương 2
Chương 2, luận án đã tiến hành giới thiệu một các tổng quan về
vai trị, cơng dụng, xây dựng mơ hình mạch điện thay thế, mơ hình tốn của
hệ thống PV, máy phát Diesel và hệ thống HESS trong Microgrid. Hệ thống
PV đã tiến hành phân tích các ưu nhược điểm của các thuật tốn MPPT đến
cơng suất đầu ra bức xạ thay đổi nhanh, chậm và khơng đổi.
Phân tích các yêu cầu của Microgrid độc lập đối với hệ thống lưu
trữ, để từ đó đề xuất cấu trúc HESS. Từ các mơ hình mạch, mơ hình
tốn luận án tiến hành xây dựng mơ hình mạch điện thay thế tín hiệu
nhỏ của Microgrid.
Từ mơ hình mạch của Microgrid độc lập, luận án tiến hành mô
phỏng và đánh giá ảnh hưởng của các thuật toán MPPT đến ổn định tần
số và nâng cao khả năng vận hành của Microgrid.
Qua các phân tích, đánh giá kết quả mơ phỏng, chương 3 sẽ tiến
hành: nghiên cứu đề xuất thuật tốn MPPT có hiệu suất bám điểm MPP
tương đương với thuật toán MPPT FL.
Kết quả nghiên cứu chương 2 của luận án được công bố trong
cơng trình số 4, 6 và 5 trong danh mục công bố của đề tài.

9
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỂ
NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG MICROGRID

3.1 Đặt vấn đề
Chương 2 đã phân tích và chỉ ra rằng hệ thống PV sử dụng thuật
toán MPPT dựa trên các kỹ thuật điều khiển thông minh giúp nâng cao
tỉ lệ thâm nhập và hiệu quả vận hành của Microgrid. Tuy nhiên, các
thuật tốn MPPT thơng minh sử dụng FL, ANN… cũng có những hạn
chế và khi triển khai vào trong thực tế sẽ giới hạn phạm vi ứng dụng.
Do vậy, luận án đề xuất một thuật toán MPPT có khả năng khắc phục
được các nhược điểm của các thuật toán MPPT truyền thống và đạt
được các ưu điểm của các thuật tốn MPPT thơng minh.
3.2 Đề xuất thuật toán MPPT cải tiến dựa trên P, V và D
Thuật toán MPPT được đề xuất hoạt động dựa trên ba thông số
cơ bản: (1) sự thay đổi của công suất đầu ra của hệ thống PV (PPV); (2)
sự thay đổi của điện áp đầu ra của hệ thống PV (VPV); và (3) sự thay đổi
độ rộng xung D của bộ điều khiển MPPT.
3.2.1 Thuật toán MPPT đề xuất
Bắt đầu

Đo
IPV[n], VPV[n]
PPV = IPV[n]VPV[n]
PPV = PPV[n] – PPV[n–
VPV = VPV[n] – VPV[n–
D = D[n] – D[n–

Đ

PPV = 0
S
S


S

VPV > 0

Đ

PPV > 0
Đ

Đ

D=0
S

Đ

D>0
Đ

S

D[n+1]=D[n]

D[n+1]=D[n] + Dstep

D[n+1]=D[n] – Dstep

D[n+1]=D[n]

VPV > 0


Đ

D[n+1]=D[n] – Dstep

D[n+1]=D[n] + Dstep

PPV[n–
PPV[n]
V[n –
V[n]
D[n–
D[n]
D[n] = D[n+1]

Hình 3.2. Lưu đồ thuật tốn MPPT đề xuất
10
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Từ các phân tích trên, luận án đề xuất thuật toán MPPT được điều
khiển dựa trên ba yếu tố VPV, PPV và D để giải quyết các nhược điểm
của thuật toán P&O và HC đã nêu ở trên. Lưu đồ của phương pháp
MPPT đề xuất được thể hiện trong Hình 3.2.
Khi ba yếu tố VPV, PPV và D được xem xét để đưa ra tín hiệu
điều khiển trong thuật tốn MPPT này, hoạt động của thuật toán trong các
chế độ của bức xạ được giải thích cụ thể trong từng trường hợp như sau:
3.2.1.1. Trường hợp bức xạ mặt trời thay đổi đột ngột

3.2.1.2. Trường hợp khi bức xạ mặt trời ổn định
3.2.1.3. Các trường hợp khác
3.2.2 Mô phỏng đánh giá thuật toán MPPT đề xuất
Để đánh giá hiệu quả của thuật toán MPPT đề xuất, luận án chọn
thuật toán MPPT thơng minh dựa trên FL và thuật tốn MPPT truyền
thống P&O để so sánh.
3.2.2.1. Phân tích các kết quả mơ phỏng
Từ mơ hình hệ thống PV kết nối Microgrid trên, tiến hành mơ
phỏng với cả 3 thuật tốn MPPT truyền thống P&O, dựa trên FL và
thuật toán đề xuất. Kết quả mô phỏng công suất đầu ra của hệ thống PV
như trong Hình 3.6 và Hình 3.7 với kịch bản bức xạ cho ở Hình 3.5 và
ở nhiệt độ tiêu chuẩn (T = 25oC).

Hình 3.6. So sánh cơng suất đầu Hình 3.7. So sánh cơng suất đầu
ra hệ thống PV khi Dstep = 3.10-4 ra hệ thống PV khi Dstep = 3.10-3
Từ kết quả mô phỏng công suất đầu ra, tiến hành phân tích
đánh giá so sánh về hiệu quả bám điểm MPP, tốc độ hội tụ …khi bức
xạ thay đổi nhanh, chậm và ổn định của các thuật toán MPPT đề xuất
như sau:
11
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3.2.3 Kết luận đánh giá thuật toán MPPT đề xuất
Thuật toán MPPT đề xuất dựa trên các tham số PPV, VPV và
D có khả năng bám điểm MPP hiệu quả với tốc độ nhanh trong mọi
điều kiện thời tiết. Ngoài ra, sự dao động về công suất ngõ ra của hệ
thống PV tại điểm MPP là rất nhỏ trong điều kiện bức xạ ổn định, khơng

có sự thay đổi cơng suất đột ngột trong trường hợp thời tiết thay đổi
nhanh.
Với việc giải quyết được các nhược điểm của thuật toán truyền
thống, có hiệu quả bám tương tự như thuật tốn MPPT dựa trên FL và
có các quy tắc điều khiển đơn giản, thuật tốn MPPT đề xuất có thể
được áp dụng vào tất cả hệ thống PV thực tế để nâng cao hiệu suất của
hệ thống với chi phí đầu tư thấp.
3.2.4 Đánh giá ảnh hưởng của thuật toán MPPT đề xuất đến khả
năng thâm nhập của hệ thống PV vào Microgrid
Để đánh giá ảnh hưởng thuật toán MPPT đề xuất đến khả năng
thâm nhập của hệ thống PV vào Microgrid, tỉ lệ thâm nhập hệ thống PV
tăng lên 501,5 (kW) với các thông số và kịch bản như mục 2.6.3.
3.2.4.1. Đánh giá ảnh hưởng đến sai lệch tần số của Microgrid

Hình 3.12. Đáp ứng tần số của Microgrid
Đối với trường hợp tỉ lệ thâm nhập PV tăng lên, tiến hành mơ
phỏng đánh giá với cả 3 thuật tốn MPPT FL, P&O và MPPT đề xuất.
Kết quả được thể hiện trong Hình 3.12.
3.4.2.2. Đánh giá ảnh hưởng đến máy phát Diesel
3.4.2.3. Đánh giá ảnh hưởng đến hệ lưu trữ dùng SC
12
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3.4.2.4. Đánh giá ảnh hưởng đến hệ lưu trữ dùng Pin
3.4.2.5. Kết luận
Qua các kết quả mơ phỏng từ Hình 3.12 đến 3.15, đã thể hiện
thuật toán đề xuất đã nâng cao được hiệu quả vận hành và tỉ lệ thâm

nhập của hệ thống PV vào trong Microgrid.
3.3 Nhận xét và kết luận chương 3
Từ kết trên, chỉ ra thuật toán MPPT đề xuất cho kết quả với hiệu
suất bám được điểm MPP trong tất cả các kịch bản của bức xạ (thay đổi
nhanh, chậm và không đổi) tương đương với thuật tốn MPPT FL.
Ngồi ra, thuật tốn đề xuất cịn khắc phục được nhược điểm của thuật
tốn P&O là dao động công suất quanh điểm MPP khi Dstep bé.
Từ kết quả mô phỏng, so sánh, đánh giá đã cho thấy thuật toán
MPPT đề xuất đã giúp nâng cao hiệu quả sử dụng, tỉ lệ thâm nhập của
hệ thống PV vào Microgrid. Tuy nhiên, đối với các thay đổi của hệ
thống PV các nguồn HESS và Diesel đều tham gia vào quá trình điều
chỉnh tần số sơ cấp cho nên máy phát Diesel có cơng suất đầu ra dao
động theo sự thay đổi của hệ thống PV điều này làm giảm chất lượng
điện năng và độ tin cậy Microgrid. Do vậy, để nâng cao ổn định, chất
lượng điện năng và độ tin cậy cần áp dụng phương pháp điều khiển hiện
đại cho HESS để có thể tính tốn chính xác công suất cần huy động để
đáp ứng nhanh với thay đổi của hệ thống PV và tải (nguồn điều tần
chính).
Từ các kết luận trên trong chương tiếp theo, luận án đề xuất giải
pháp điều khiển bền vững đa biến Hinf áp dụng cho bộ nghịch lưu của
HESS để nâng cao hiệu quả vận hành Microgrid.
Kết quả nghiên cứu chương 3 của luận án được cơng bố trong
cơng trình số 1 và 2 trong danh mục công bố của đề tài.

13
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ



CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỀN VỮNG
Hinf ÁP DỤNG CHO HESS ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ
VẬN HÀNH CỦA MICROGRID ĐỘC LẬP
4.1 Đặt vấn đề
Trong điều khiển hệ thống điện nói chung và điều khiển
Microgrid nói riêng, sự tác động của nhiễu đến các tham số được điều
khiển, hay sự thay đổi của các tham số trong mô hình là xảy ra thường
xun. Do đó, các bộ điều khiển cổ điển như PID, PI sẽ phải tinh chỉnh
tham số điều khiển thường xuyên để đảm bảo chất lượng điều khiển.
Trong các phương pháp điều khiển hiện đại, thì phương pháp điều khiển
bền vững Hinf luôn luôn đảm bảo chất lượng điều khiển với tất cả các
tác động của nhiễu hoặc do mơ hình đối tượng có tham số bất định, sẽ
làm cho bài toán điều khiển hệ thống điện trở nên bền vững. Tuy nhiên,
các phương pháp điều khiển hiện đại thường các bộ điều khiển có bậc
cao làm tăng đáng kể khối tượng tính tốn, xử lý và làm giảm tính khả
thi của bộ điều khiển khi đưa vào thực tế áp dụng. Do đó, bài tốn hạ
bậc mơ hình thường được quan tâm nhằm giúp giảm thiểu khối lượng
tính tốn, tăng tính khả thi của bộ điều khiển hiện đại đề xuất.
4.2 Bài toán điều khiển bền vững Hinf
4.2.1 Vấn đề điều khiển độ nhạy hỗn hợp
4.2.2 Cấu trúc điều khiển P-K
z
w
Cấu trúc điều khiển P-K là
P(s)
dạng cấu trúc chung mà các thuật
toán điều khiển hiện đại: điều
v
u
khiển thích nghi, điều khiển dự

K(s)
báo hay kể cả điều khiển phản hồi
trạng thái đều sử dụng có sơ đồ
Hình 4.2 Cấu trúc điều khiển
như Hình 4.2.
P-K tối giản
Hệ thống điều khiển trong Hình 4.2 có thể được mơ tả như sau:

14
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


z
 w  P11 ( s) P12 ( s)   w
v  = P( s) v  =  P ( s) P ( s)  v  (4.5)
 
   21
22
 
(4.6)
u = K (s).v

Hàm truyền vòng kín từ w đến z được tính bằng phép chuyển
đổi tuyến tính dưới đây:

Fl ( P, K ) = P11 + P12 K ( I − P22 K ) −1 P21

(4.7)


Mục tiêu của điều khiển Hinf chính là tìm bộ điều khiển K(s) để
tối thiểu chuẩn vô cùng của ma trận hàm truyền đạt Fl ( P, K ) , thể hiện
như dưới đây:
(4.8)
Fl ( P, K )( s)  = max  ( Fl ( P, K )( j ))


Tuy nhiên, trong với phần lớn các ứng dụng trong thực tế, khơng
nhất thiết phải tìm ra bộ điều khiển tối ưu tồn cục cho bài tốn Hinf mà
chỉ cần giải quyết các bài toán tối ưu con đơn giản hơn (về mặt số học).
Gọi γmin là giá trị nhỏ nhất của Fl ( P, K )( s )  (giá trị tối ưu toàn cục).
Giả sử γ > γmin, bài tốn tối ưu con là tìm bộ điều khiển ổn định K(s)
như sau:

Fl ( P, K )( s )





(4.9)

Bài tốn trên cịn được gọi là bài tốn cận tối ưu. Bằng cách giảm
dần γ, ta có thể đưa ra lời giải tối ưu cho bài toán điều khiển Hinf.
4.2.3 Hàm trọng số trong bài toán điều khiển Hinf
Để giải bài tốn tối ưu con nêu ra ở trên, có nhiều phương pháp
thiết kế bộ điều khiển, một trong những phương pháp đó là thiết kế điều
khiển bền vững độ lợi vịng thơng qua các hàm trọng số. Do vậy, một
trong những bước quan trọng của thiết kế bộ điều khiển bền vững Hinf

chính là xác định các hàm trọng số. Các hàm trọng số này sẽ giúp việc
thiết kế đặc tính chất lượng điều khiển hệ thống theo mong muốn thỏa
mãn mục tiêu chất lượng và mục tiêu ổn định bền vững trước nhưng
thay đổi của nhiễu đầu vào. Các đặc tính chất lượng mong muốn của bộ
điều khiển Hinf được thể hiện thông qua các hàm trọng số (bộ lọc tần số)
trên các đặc tính hàm truyền độ nhạy.
15
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4.2.4 Các bước thiết kế và tổng hợp bộ điều khiển Hinf
4.2.5 Phân tích tính bền vững của hệ thống sử dụng cấu trúc M-
4.3 Đề xuất thuật toán hạ bậc cho bộ điều khiển Hinf
4.3.1 Tổng quan về nguyên lý hạ bậc bộ điều khiển
4.3.2 Đề xuất thuật toán hạ bậc cho bộ điều khiển.
Trên cơ sở các phân tích về chuẩn Hankel và phương pháp hạ bậc
cân bằng ở trên, để phù hợp với đối tượng nghiên cứu, luận án đề xuất
thuật toán hạ bậc cho một ma trận hàm truyền đạt [m x n] giữa n đầu
vào và m đầu ra.
4.4 Đề xuất sử dụng phương pháp điều khiển bền vững Hinf cho bộ
nghịch lưu của HESS trong Microgrid
Để đảm bảo Microgrid độc lập luôn đảm bảo vận hành ổn định
với tần số trong giới hạn cho phép khi có sự thay đổi của nguồn và
nguồn phụ tải thì cần phải đề xuất phương pháp điều khiển phù hợp cho
HESS. Trong phần này, luận án đề xuất sử dụng phương pháp điều
khiển bền vững Hinf cho bộ nghịch lưu của HESS trong Microgrid và đề
xuất thuật toán hạ bậc cho bộ điều khiển bền vững Hinf.
4.4.1 Cấu trúc điều khiển ổn định tần số Microgrid

Để nâng cao hiệu quả vận hành của Microgrid, luận án đề xuất áp
dụng phương pháp điều khiển bền vững Hinf cho bộ nghịch lưu của HESS
của Microgrid ở cấp điều khiển sơ cấp, có cấu trúc như Hình 4.10.
VDC_ref

Điều khiển HESS
VDC
DSC

SC

DC
DC

DP
Pin

 Pdiesel

DP

CDC

+
-

+

DC


PHESS 

AC

md

mq

+
PPV

Microgrid

1
2H.s + D


−

 fMG

Ptai

 Pdiesel

DC
DC

Bộ điều khiển bền vững Hinf
K(s)


 fMG

Hình 4.10. Mơ hình cấu trúc điều khiển ổn định tần số Microgrid sử
dụng điều khiển bền vững cho HESS
16
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4.4.2 Xây dựng mơ hình tốn của Microgrid
4.4.3 Thiết kế bộ điều khiển bền vững Hinf cho bộ nghịch lưu
Thực hiện các bước xây dựng bộ điều khiển bền vững Hinf cho bộ
nghịch lưu của HESS như sau:
4.4.3.1 Xây dựng mơ hình khơng gian trạng thái
Từ hệ phương trình (4.13) ta xây dựng được mơ hình khơng gian
trạng thái tuyến tính mơ hình tín hiệu nhỏ như sau:
x = Ax + B1u + B2 w

y = C x + D1u + D2 w

(4.14)

4.4.3.2 Xây dựng cấu trúc P-K
Từ mơ hình
P - P
w
e
không gian trạng thái

z
e
(4.14) và tiến hành thiết
e
P
kế bộ điều khiển bền
f =0
m
m
v
u
vững Hinf có cấu trúc Pf
P
K biểu diễn như Hình
4.11. Các tín hiệu trong
K(s)
K
cấu trúc P-K được xác
Hình 4.11. Cấu trúc điều khiển P-K áp
định như sau:
dụng cho Microgrid
4.4.3.3 Xác định các hàm trọng số
tải

PV

Wp1 (s)

1


Wu1 (s)

2

Wu2 (s)

3

diesel

*
MG

d

q

Mơ hình khơng
gian trạng thái
tín hiệu nhỏ

G(s)

-+

MG

4.4.3.4 Tổng hợp bộ điều khiển K
Sau khi đã chọn xong các hàm trọng số phù hợp, bộ điều khiển K
được tổng hợp (chương trình tính tốn trong Phụ lục 3) và đưa ra được giá

trị γ (hay còn gọi là GAM) tương ứng là GAM = 5,5766.10-6. Hàm truyền
bộ điều khiển K gồm 1 đầu vào (Input: f MG ) và 2 đầu ra (Output1: md
và Output2: mq ).
4.4.3.5 Đánh giá bộ điều khiển dựa trên các tiêu chuẩn chất lượng
Biểu đồ cấu trúc giá trị suy biến (độ lợi biến hệ thống) nói lên
mối quan hệ giữa hàm độ nhạy S, KS với hàm trọng số chất lượng
Wp (s) và Wu (s) . Các hàm độ nhạy thể hiện các quan hệ của tín hiệu
hệ thống điều khiển như sau:
17
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


f MG
v
=
w (Ptai − PPV )
md
u
KS1 = 1 =
w (Ptai − PPV )
S=

mq
u2
=
w (Ptai − PPV )
Các kết quả từ Hình 4.13 và Hình 4.14 cho thấy rằng các biểu đồ
của hàm độ nhạy S, KS1 và KS2 đều nằm dưới các đường bao đặc tính

KS2 =

chất lượng


W p (s)

kiện Fl ( P, K )( s)

và




Wu (s)

=

tức là bộ điều khiển K luôn thỏa mãn điều

Wp S
Wu KS

  hay là chất lượng của bộ điều


khiển đã thiết kế luôn được đảm bảo.

Hình 4.13. Hàm S đối với
sai lệch tần số fMG


Hình 4.14. Hàm KS đối với các
sai lệch tín hiệu md và mq

4.4.3.6.Đánh giá bộ điều khiển xét đến các yếu tố không chắc chắn
4.4.4 Tổng hợp và so sánh bộ điều khiển hạ bậc và đầy đủ bậc
Sử dụng thuật toán hạ bậc đề xuất, ta tiến hành hạ bậc cho bộ
điều khiển K có bậc 6 đã tổng hợp ở trên. Sau khi thực hiện phương
pháp hạ bậc đề xuất, bậc cao nhất của hàm truyền của bộ điều khiển K
được giảm xuống thành bậc 4.
4.4.4.1. Đánh giá bộ điều khiển hạ bậc
Bộ điều khiển bề vững Hinf sử dụng thuật toán đề xuất để hạ bậc
dựa trên toán tử Hankel và hạ bậc cân bằng xét sai lệch của biên độ và
góc pha của biểu đồ Bode của bộ điều khiển, do vậy trước tiên ta so sánh,
18
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


đánh giá biểu đồ Bode của hai bộ điều khiển đầy đủ bậc và hạ bậc.
Hình 4.18 và hình 4.19, so sánh biên độ và góc pha của biểu đồ
Bode các bộ điều khiển K1 và K2 của khi hạ bậc, đầy đủ bậc. Từ kết quả,
so sánh biểu đồ Bode chỉ ra chất lượng điều khiển của hai bộ điều khiển
bền vững hạ bậc và đầy đủ bậc không sai khác nhiều.

Hình 4.18. Biểu đồ Bode của bộ Hình 4.19. Biểu đồ Bode của bộ
điều khiển K2
điều khiển K1
Tiếp theo, từ các đường đặc tính chất lượng của hàm độ nhạy S

và KS tương ứng với bộ điều khiển hạ bậc và đầy đủ bậc giống nhau và
được thể hiện như trong Hình 4.20 và Hình 4.21. Kết quả chỉ ra rằng,
bộ điều khiển K sau khi hạ bậc có các đặc tính chất lượng điều khiển
của hàm độ nhạy S và KS vẫn được đảm bảo.

Hình 4.20. So sánh hàm độ nhạy
S khi bộ điều khiển đầy đủ bậc
và hạ bậc

Hình 4.21. So sánh hàm độ nhạy
KS khi bộ điều khiển đầy đủ bậc
và hạ bậc

4.4.4.2. Đánh giá bộ điều khiển hạ bậc khi xét đến các yếu tố
không chắc chắn
4.5 Mô phỏng đánh giá các giải pháp điều khiển đề xuất đến hiệu
quả vận hành của Microgrid
Sử dụng các kịch bản hệ thống PV và phụ tải đã trong chương 2
để tiến hành mô phỏng để đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp
19
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


điều khiển bền vững Hinf đầy đủ bậc, hạ bậc và phương pháp độ dốc áp
dụng cho HESS đến hiệu quả vận hành của Microgrid, sau đó đưa ra
kết luận về các giải pháp điều khiển đã đề xuất trong chương 4.
4.5.1 Bộ điều khiển bền vững Hinf đầy đủ bậc
4.5.1.1. Kịch bản hệ thống PV thay đổi và phụ tải không đổi

4.5.1.2. Kịch bản hệ thống PV không đổi và phụ tải thay đổi
4.5.2 So sánh đánh giá các giải pháp điều khiển
Trong phần này, sẽ tiến hành so sánh đánh giá các phương pháp
điều khiển đã áp dụng cho HESS trong luận án, từ đó đưa ra các kết
luận về các giải pháp đã đề xuất đến hiệu quả vận hành của Microgrid.
4.5.2.1. Kịch bản hệ thống PV thay đổi và phụ tải khơng đổi
Hình 4.31 thể hiện kết quả đáp ứng tần số của Microgrid trong
các trường hợp khi bộ nghịch lưu của HESS sử dụng các phương pháp
điều khiển theo độ dốc, điều khiển bền vững Hinf đầy đủ bậc và hạ bậc
ứng với kịch bản cơng suất hệ thống PV thay đổi như Hình 4.25.
Tương tự, Hình 4.32 thể hiện kết quả so sánh điện áp VDC của
thanh cái DC của bộ nghịch lưu đối tương ứng với các phương pháp
điều khiển.

Hình 4.31. Đáp ứng tần số của
Microgrid

Hình 4.32. Điện áp VDC trên
thanh cái DC

Hình 4.33 và 4.34 thể hiện kết quả so sánh đáp ứng công suất của
máy phát Diesel và SC tương ứng với các phương pháp điều khiển áp
dụng cho bộ nghịch lưu của HESS.

20
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ



Hình 4.33. Đáp ứng cơng suất
của Diesel
Tương tự Hình 4.35 thể hiện kết
quả đáp ứng công suất của Pin
tương ứng với các phương pháp
điều khiển áp dụng cho bộ
nghịch lưu của HESS.

Hình 4.34. Đáp ứng cơng suất
SC

Hình 4.35. Đáp ứng công suất Pin
4.5.2.2 Kịch bản hệ thống PV không đổi và phụ tải thay đổi

Hình 4.36 thể hiện đáp ứng tần số của Microgrid khi phụ tải thay
đổi tăng hoặc giảm 15%. Đối với phương pháp điều khiển Hinf thì tần
số Microgrid thay đổi rất bé, bởi do nguồn lưu trữ SC có khả năng đáp
ứng cơng suất nhanh, chính xác với sự thay đổi của phụ tải.

Hình 4.36. Đáp ứng tần số của
Hình 4.37. Điện áp VDC trên
Microgrid
thanh cái DC
Hình 4.37 thể hiện kết quả điện áp VDC của thanh cái DC ứng với
các phương pháp điều khiển áp dụng cho bộ nghịch lưu của HESS khi
phụ tải thay đổi tăng giảm tức thời 15%.

Hình 4.39. Đáp ứng cơng suất
SC


Hình 4.38. Đáp ứng cơng suất
của Diesel
21

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Tương tự như trường hợp kịch bản công suất hệ thống PV thay
đổi, trong kịch bản này thì đối với các phương pháp điều khiển bền
vững Hinf đầy đủ bậc và hạ bậc áp thì HESS được điều khiển nhanh và
chính xác cơng suất đáp ứng với các thay đổi của tải trong cấp điều
khiển tần số sơ cấp do vậy công suất nguồn Diesel cũng không tham gia
vào quá trình này, kết quả đáp ứng cơng suất máy phát Diesel được thể
hiện Hình 4.38.
Kết quả Hình 4.39 thể hiện với trường hợp phụ tải thay đổi đột
ngột 15% tương tự như đối với kịch bản công suất hệ thống PV thay
đổi, công suất SC đáp ứng trong trường hợp sử dụng các thuật toán điều
khiển bền vũng Hinf đầy đủ bậc và hạ bậc lớn hơn so với trường hợp sử
dụng phương pháp điều khiển dựa theo độ dốc.
Tương tự Hình 4.40 thể
hiện kết quả đáp ứng cơng suất
của Pin trong HESS tương ứng
với các phương pháp điều
khiển.
Hình 4.40. Đáp ứng công suất Pin
4.5.3 Kết luận
Từ các kết quả mơ phỏng từ Hình 4.25 đến Hình 4.40, rút ra các
kết luận như sau:

Bộ điều khiển bền vững Hinf đầy đủ bậc cho bộ nghịch lưu của
HESS được thiết kế có chất lượng điều khiển đảm bảo các tiêu chuẩn
yêu cầu về ổn định tần số và điện áp VDC. Bộ điều khiển vững Hinf được
hạ bậc theo thuật toán hạ bậc đề xuất có chất lượng điều khiển tương
đương với bộ điều khiển đầy đủ bậc.
Kết quả so sánh đã chỉ ra phương pháp điều khiển bền vững Hinf
đầy đủ bậc và hạ bậc so với phương pháp điều khiển dựa theo độ dốc
có các ưu điểm như: điện áp VDC của thanh cái DC, công suất máy phát
Diesel và tần số của Microgrid thay đổi rất nhỏ so với sử dụng phương
pháp độ dốc thông thường, điều này giúp nâng cao tính linh hoạt vận
hành của Microgrid giúp dễ dàng chuyển đổi giữa các chế độ vận hành
Microgrid từ độc lập sang nối lưới và ngược lại.
22
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Như vậy, từ các kết quả mơ phỏng, phân tích so sánh đánh giá ở
trên đã chỉ ra các giải pháp điều khiển đề xuất trong chương 4 đã nâng
cao hiệu quả vận hành của Microgrid với các mục tiêu như sau:
1. Giảm sai lệch tần số của Microgrid.
2. Giảm dung lượng hệ thống lưu trữ.
3. Giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
4. Giảm thiểu phát thải.
5. Tối ưu việc sử dụng năng lượng tái tạo.
6. Microgrid vận hành ổn định và tăng cường độ tin cậy.
4.6 Nhận xét và kết luận chương 4
Trong chương này, luận án giới thiệu lý thuyết về điều khiển bền
vững dựa trên Hinf. Đề xuất thuật toán hạ bậc cho bộ điều khiển bền

vững Hinf dựa trên chuẩn Hankel và phương pháp hạ bậc cân bằng. Từ
đó, đề xuất áp dụng và thiết kế bộ điều khiển bền vững Hinf cho bộ
nghịch lưu của HESS trong Microgrid độc lập có xét đến các ảnh hưởng
của các yếu tố bất định.
Từ thuật toán hạ bậc được đề xuất, tổng hợp bộ điều khiển bền
vững Hinf hạ bậc cho bộ nghịch lưu của HESS trong Microgrid độc lập.
Tiếp theo, tiến hành mô phỏng đánh giá chất lượng điều khiển, chất
lượng bền vững các bộ điều khiển bền vững đa biến đủ bậc, hạ bậc với
phương pháp độ dốc. Cuối cùng, từ các kết quả mô phỏng, phân tích so
sánh đánh giá đưa ra các kết luận về ảnh hưởng các giải pháp điều khiển
đề xuất trong chương 4 đến hiệu quả vận hành của Microgrid.
Kết quả nghiên cứu chương 4 của luận án được công bố trong
cơng trình số 3 và 8 trong danh mục cơng bố của đề tài.

23
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ