BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
********

TRẦN QUANG THỌ

ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI
TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI

LUẬN ÁN TIẾN SỸ
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2017.


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
********
TRẦN QUANG THỌ

ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI
TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202

Hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Trương Việt Anh
2. PGS. TS. Lê Minh Phương

Phản biện 1:

Phản biện 2:
Phản biện 3:



LÝ LỊCH CÁ NHÂN
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC
Họ và tên: Trần Quang Thọ

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 15/09/1973

Nơi sinh: Tp. HCM

Quê quán: Tp. HCM

Dân tộc: Kinh

Học vị cao nhất: Thạc sỹ

Năm, nước nhận học vị: 2003

Đơn vị công tác: Khoa điện điện tử
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 39 Tam Châu, P. Tam Phú, Q. Thủ Đức, Tp.
HCM
Điện thoại liên hệ: CQ: 08 38968641

DĐ: 0987634085


Email:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Đại học:
Hệ đào tạo:

Chính quy

Nơi đào tạo: ĐH. Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM
Ngành học:

Điện khí hóa & Cung cấp điện

Nước đào tạo: Việt Nam

Năm tốt nghiệp: 1998

2. Sau đại học
- Thạc sĩ chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Năm cấp bằng: 2003

i


Nơi đào tạo: ĐH. Bách khoa Tp. HCM
3. Ngoại ngữ:

Tiếng Anh: TOEFL-ITP 530

III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN

Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

2003 đến nay

ĐH. SPKT TP. HCM

CBGD

IV. QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
1. Các đề tài nghiên cứu khoa học đã và đang tham gia:
TT

Tên đề tài nghiên cứu

Năm bắt

Đề tài cấp (NN, Bộ,

Trách

đầu/Năm hoàn

ngành, trường)

nhiệm tham


thành

gia trong đề
tài

1.

Nghiên cứu thiết kế module điều

2008

khiển động cơ servo dùng cho thực

Cấp trường
T23-2008

Chủ nhiệm
đề tài

tập truyền động điện.
2.

Nghiên cứu thiết kế module tải dùng

2009

cho bộ thí nghiệm bù công suất phản

Cấp trường
T2009-86


Chủ nhiệm
đề tài

kháng của phòng thí nghiệm cung
cấp điện
3.

Nghiên cứu, thiết kế và thi công mô

2008/2010

hình vật lý chuyên dùng cho giảng

Cấp Bộ
B2008-22-32

Chủ nhiệm
đề tài

dạy các bài thí nghiệm và thực tập
vận hành trạm biến áp
4.

Nghiên cứu và thi công đèn chiếu

2011

sáng hiệu suất cao dùng năng lượng


Cấp trường

Chủ nhiệm

T2011-27

đề tài

Cấp trường

Chủ nhiệm

mặt trời
5.

Điều chỉnh điện áp MPPT trong hệ

2013

ii


thống điện mặt trời nối lưới 3 pha

đề tài

trọng điểm
T2013-06TĐ

6.


Xây dựng giải thuật bộ điều khiển
dòng bằng phương pháp tối ưu bầy

2014

đàn (PSO)

7.

Cấp trường

Chủ nhiệm

trọng điểm

đề tài

T2014-05TĐ

Giảm tổn hao chuyển mạch trong
nghịch lưu nối lưới sử dụng sóng
mang biến đổi

2015

Cấp trường

Chủ nhiệm


trọng điểm

đề tài

T2015-35TĐ
8.

Điều chế nghịch lưu nối lưới sử
dụng giải thuật di truyền

2016

Cấp trường

Chủ nhiệm

trọng điểm

đề tài

T2016-49TĐ
9.

Đồng bộ nghịch lưu nối lưới sử
dụng giải thuật LevenbergMarquardt

2017

Cấp trường


Chủ nhiệm

trọng điểm

đề tài

(đang thực hiện)

T2017-27TĐ

2. Các công trình khoa học đã công bố:
TT

Tên công trình

Năm công bố

Tên tạp chí

1 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, “Chế tạo mô hình thực tập trạm ngắt- trạm
biến áp trong hệ thống truyền tải điện năng,” Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật
– ĐH. SPKT TP. HCM, Số 14 (2010).
2 Trần Quang Thọ, “Điều chỉnh tham số khâu PI trong hệ thống nghịch lưu pin mặt
trời nối lưới ba pha,” Tạp chí Khoa học & Công nghệ - ĐH. Công Nghiệp Hà Nội,
Số 13, 12/2012.
3 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “PWM technique with
variable carrier wave frequency to reduce switching loss in grid-connected PV inverter,” Journal of Technical Education Science-HCM UTE, vol. 29, 2014, pp. 3138.
4 T. T. Chuong, T. V. Anh, Tran Quang-Tho, and T. Deveikis, “Research of the
Voltage Stability of Distribution Network Connected Induction Machines,” Elektronika Ir Elektrotechnika, vol. 21, no. 1, 2015. pp. 42-47. (SCIE)
5 Quang-Tho Tran, Anh Viet Truong, anh Phuong Minh Le, “Reduction of harmonics in grid-connected inverters using variable switching frequency,” International


iii


Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol 82, Nov 2016, pp. 242–251.
(SCIE)
6 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “Optimal Modulation
to Reduce Harmonics in Inverters,” in Proc. IEEE ATC, 2015, pp. 561-566.
7 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “PWM technique with
variable carrier wave frequency to reduce switching loss in grid-connected PV inverter,” Proc, 2nd GTSD, 2014, pp. 404-411.
8 Tran Quang-Tho, Le Thanh Lam, and Truong Viet Anh, “Reduction of switching
loss in grid-connected inverters using a variable switching cycle,” International
journal of Electrical Engineering & Technology (IJEET), vol. 6, no. 8, 2015, pp.
63-76.
9 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, Lê Minh Phương, “Sử dụng giải thuật di
truyền để giảm sóng hài cho nghịch lưu nối lưới,” Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ
thuật, HCMUTE, Số 35B, 2016.
10 Tran Quang-Tho, Pham Huu Ly, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “A
Synchronization Method for Three-Phase Grid-Connected Inverters Using Levenberg-Marquardt Technique,” Lecture Notes in Electrical Engineering 371, Springer
AETA 2015, pp. 249-260.
11 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “Estimation of Voltage
Parameters for Grid-connected Inverters,” in Proc. IEEE ATC, 2015, pp. 610-615.
12 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “A Robust Technique
for Phase-Locked Loop of Grid-connected Inverters,” in Proc. ISEE 2015, pp. 498506.
13 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, Trảo Văn Hoan, Lê Minh Phương, “Bù điện
áp offset trong các vòng khóa pha của nghịch lưu nối lưới,” Tạp chí Phát triển
Khoa học và Công nghệ-VNU-HCM, vol. 18, no. K5, 2015, pp. 5-15.
14 Tran Quang-Tho and Truong Viet Anh, “MPPT voltage regulating in three-phase
grid connected Photovoltaic system,” Science & Technology Development-VNUHCM, vol. 15, no. K2, 2012, pp. 50-61.
15 Tran Quang-Tho and Truong Viet Anh, “Three-phase grid-connected inverter using current regulator,” International journal of Electrical Engineering & Technology (IJEET), vol. 4, no. 2, pp. 293-304, 2013.

16 Tran Quang Tho and Truong Viet Anh, “Optimization Of Current Controller for
Grid-Connected Inverters Using A PSO Algorithm,” Journal of Technical Education Science, HCMC-UTE, vol. 40, Jan 2017.

Xác nhận của cơ quan

Thủ Đức, ngày 14 tháng 2 năm2017
Người khai ký tên

iv


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 2 năm 2017.
Tác giả luận án

Trần Quang Thọ

v


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Trương Việt Anh - Đại học
Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM và PGS. TS. Lê Minh Phương - Đại học Bách
khoa Tp. HCM đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ để tôi hoàn thiện luận án này.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn PGS. TS. Quyền Huy Ánh, PGS. TS. Nguyễn
Văn Nhờ, và PGS. TS. Phan Quốc Dũng đã có nhiều góp ý và động viên trong

quá trình thực hiện luận án.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư
phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, các cô, thầy thuộc Khoa Điện – Điện
tử và các đồng nghiệp trong trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình
thực hiện luận án.
Tác giả
Trần Quang Thọ

vi


TÓM TẮT
Sự phổ biến của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo như gió và
mặt trời trong hệ thống điện ngày càng nhiều. Tuy nhiên, các bộ nghịch lưu nối lưới
của các nguồn điện này lại phát sóng hài đáng kể vào lưới điện và ảnh hưởng tiêu
cực đến chất lượng điện năng của hệ thống điện. Do đó, việc giảm sóng hài cho các
bộ nghịch lưu nối lưới sẽ góp phần nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống
điện. Dựa vào việc phân tích mô tả toán học của sóng hài dòng điện, tác giả nhận
thấy rằng có bốn yếu tố chính ảnh hưởng đến sóng hài ngõ ra của nghịch lưu nối
lưới, đó là: kỹ thuật điều chế, chất lượng các tham số của điện áp lưới cơ bản ước
lượng được, độ nhấp nhô của điện áp nguồn một chiều và chất lượng của bộ điều
khiển dòng điện. Từ đó, luận án đã nghiên cứu và đề xuất bốn giải pháp cơ bản để
giảm sóng hài cho nghịch lưu nối lưới như sau:
1. Phương pháp điều chế có chu kỳ chuyển mạch thay đổi trong mỗi nửa chu kỳ
cơ bản sử dụng giải thuật di truyền để giảm sóng hài dòng điện nhưng vẫn
không làm tăng tổn hao chuyển mạch và không làm tăng thêm phần cứng. Với
khả năng trải phổ hài trong một phạm vi rộng của phương pháp này giúp làm
giảm nhiễu âm nên làm giảm bộ lọc thụ động.
2. Kỹ thuật cải tiến để ước lượng nhanh và chính xác các tham số điện áp lưới cơ
bản sử dụng giải thuật Levenberg-Marquardt kết hợp với hồi tiếp ngõ ra để cập

nhật cho các tham số ban đầu của giải thuật. Kỹ thuật này giúp nâng cao chất
lượng hòa đồng bộ cho nghịch lưu nối lưới để giảm sóng hài ngõ ra của nghịch
lưu. Kỹ thuật này hoàn toàn mới so với các phương pháp kỹ thuật vòng khóa
pha thông thường trong các hệ thống nghịch lưu nối lưới hiện nay.
3. Phương pháp dò điểm công suất cực đại có số gia biến đổi để giảm độ nhấp nhô
cho nguồn điện áp một chiều của nghịch lưu điện mặt trời nối lưới một giai
đoạn. Phương pháp này góp phần làm giảm sóng hài ngõ ra của nghịch lưu mà
không làm giảm đáp ứng động.
vii


4. Phương pháp cải tiến để xác định tham số bộ điều khiển dòng điện sử dụng giải
thuật tối ưu bầy đàn nhằm giảm sóng hài nghịch lưu mà không đòi hỏi nhiều
thời gian và công sức cũng như kinh nghiệm của người thiết kế.
Để khẳng định tính hiệu quả của từng giải pháp đề xuất, các chỉ tiêu kỹ thuật
cũng đã được xem xét một cách định lượng thông qua các kết quả mô phỏng và thí
nghiệm khi so sánh với kết quả của các phương pháp hiện nay. Các giải pháp đề
xuất giảm sóng hài này sẽ giúp làm giảm kích thước và giá thành của thiết bị nghịch
lưu nối lưới.

viii


ABSTRACT
The penetration of distributed generation (DG) system using renewable energy
sources like solar and wind power in grid systems is rapidly increasing worldwide.
However, grid-connected inverters of these DGs insert significant current harmonics into the power network and adversely affect the power quality of the network.
The reduction of harmonics to achieve compliance with stringent grid codes contributes to enhance the power quality of grid-connected inverters. By analyzing the
mathematical model of current ripple, the author has found out the four key factors modulation technique, accuracy of estimated grid voltage parameters, ripples of DC
voltage, and coefficients of current regulator - affecting inverter output harmonics.

In order to attenuate the harmonics, the author researched and proposed the solutions as follows:
1. A new modulation method generates variable switching cycles in each half of
the fundamental period using a genetic algorithm technique for attenuating inverter harmonics without increasing switching loss and hardware. The spectrum
over a wide frequency range of this method helps avoid some noises in telecommunications, making the output filter smaller.
2. An improved strategy for estimating rapidly and accurately fundamental grid
voltage parameters relies on the Levenberg-Marquardt algorithm integrated
with feedback from outputs to update initial parameters. This strategy helps enhance the synchronization quality of grid-connected inverters for decreasing
harmonics. This technique is completely new compared with the phase-locked
loop methods.
3. A maximum power point tracking technique uses the variable increment to deal
with DC voltage ripples of one-stage grid-connected photovoltaic inverter. This
leads to enhancing conversion efficiency and reducing inverter output harmonics without affecting dynamic response.
ix


4. An improved method for determining the coefficients of current controller bases
on Particle Swarm Optimization to alleviate harmonics without requiring a lot
of time and effort, experience of designers as well.
In order to validate the performance of the solutions, the technical parameters
are also quantitatively considered by comparing the simulated and experimental results of the proposed techniques with those of the existing methods. These solutions
help reduce the size and cost of grid-connected inverters.

x


MỤC LỤC
Trang tựa

TRANG


Quyết định giao đề tài
LÝ LỊCH CÁ NHÂN .................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................v
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... vi
TÓM TẮT ................................................................................................................ vii
ABSTRACT .............................................................................................................. ix
MỤC LỤC................................................................................................................. xi
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................... xvi
CÁC KÝ HIỆU ..................................................................................................... xviii
LIỆT KÊ HÌNH.........................................................................................................xx
LIỆT KÊ BẢNG ................................................................................................... xxvi
MỞ ĐẦU.............................................................................................................. xxvii
Chương 1.

TỔNG QUAN

1.1

Sự phát triển của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo ......1

1.2

Cấu trúc của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo..............2

1.3

Các tiêu chuẩn nối lưới ...............................................................................3

1.4


Các nghiên cứu khoa học liên quan ...........................................................4

1.4.1

Đối với hệ thống điện gió nối lưới ......................................................4
xi


1.4.2

Đối với hệ thống điện mặt trời sử dụng nghịch lưu nối lưới...............5

1.4.2.1

Cách tiếp cận ..................................................................................6

1.4.2.2

Kỹ thuật điều chế ...........................................................................9

1.4.2.2.1

Kỹ thuật dựa vào yêu cầu về độ méo toàn phần........................................................... 10

1.4.2.2.2

Thay đổi sóng mang và sóng điều chế ......................................................................... 12

1.4.2.2.3


Phương pháp trải phổ nhiễu âm ................................................................................... 14

1.4.2.2.4

Phương pháp độ nhấp nhô hằng số .............................................................................. 18

1.4.2.2.5

Kỹ thuật thay đổi tần số chuyển mạch tối ưu ............................................................... 18

1.4.2.2.6

Nghịch lưu đa bậc ........................................................................................................ 19

1.4.2.2.7

Đề xuất kỹ thuật điều chế............................................................................................. 20

1.4.2.3

1.5

Độ chính xác của tham số hòa đồng bộ ......................................21

1.4.2.3.1

Phương pháp PLL thông thường .................................................................................. 23

1.4.2.3.2


Vòng khóa pha sử dụng bộ tích phân tổng quát bậc hai............................................... 25

1.4.2.3.3

Đặc điểm của vòng khóa pha ....................................................................................... 27

1.4.2.3.4

Nhận xét và đề xuất phương pháp nâng cao chất lượng PLL....................................... 28

1.4.2.4

Sự ổn định của nguồn điện áp DC ..............................................31

1.4.2.5

Tham số bộ điều khiển.................................................................32

Tóm tắt chương 1.......................................................................................33

Chương 2.

KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỬ DỤNG CHU KỲ CHUYỂN

MẠCH THAY ĐỔI
2.1

Giới thiệu ....................................................................................................36

2.2


Phương pháp tiếp cận................................................................................37
xii


2.3

Hàm mục tiêu .............................................................................................41

2.4

Đề xuất giảm sóng hài sử dụng kỹ thuật GA ..........................................42

2.4.1

Xác định trọng số hàm chu kỳ chuyển mạch ....................................42

2.4.2

Xác định từng chu kỳ chuyển mạch ..................................................44

2.5

Kết quả mô phỏng......................................................................................49

2.5.1

Nghịch lưu tải trở ..............................................................................49

2.5.2


Nghịch lưu nối lưới ...........................................................................53

2.5.2.1

Tần số chuyển mạch cố định .......................................................55

2.5.2.2

Phương pháp tần số chuyển mạch thay đổi dựa vào TDD.......57

2.5.2.3

Phương pháp độ nhấp nhô hằng số ............................................59

2.5.2.4

Phương pháp trải phổ cải tiến ....................................................61

2.5.2.5

Kỹ thuật đề xuất...........................................................................63

2.5.3
2.6

Nhận xét kết quả của nghịch lưu nối lưới .........................................68

Tóm tắt chương 2.......................................................................................71


Chương 3.

PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG NHANH VÀ CHÍNH XÁC

THAM SỐ ĐIỆN ÁP LƯỚI
3.1

Tham số hòa đồng bộ.................................................................................73

3.2

Kỹ thuật ước lượng tham số đề xuất........................................................74

3.3

Kết quả mô phỏng và thí nghiệm .............................................................79

3.3.1

Cài đặt tham số ..................................................................................79
xiii


3.3.2

Kết quả khảo sát ................................................................................80

3.3.2.1

Trường hợp thứ nhất ...................................................................80


3.3.2.2

Trường hợp thứ hai .....................................................................89

3.4

Nhận xét kết quả ........................................................................................94

3.5

Tóm tắt chương 3.......................................................................................96

Chương 4.

GIẢM ĐỘ NHẤP NHÔ ĐIỆN ÁP DC VÀ CẢI TIẾN HỆ SỐ

BỘ ĐIỀU KHIỂN
4.1

Giảm độ nhấp nhô điện áp dc bằng kỹ thuật mppt với số gia biến đổi 98

4.1.1

Dò điểm công suất cực đại của pin mặt trời......................................98

4.1.2

Giải thuật MPPT đề xuất ...................................................................99


4.1.3

Kết quả mô phỏng ...........................................................................102

4.1.3.1

Số gia cố định..............................................................................103

4.1.3.2

Số gia biến đổi.............................................................................105

4.1.4
4.2

Nhận xét kết quả..............................................................................107

Cải tiến tham số bộ điều khiển dùng giải thuật PSO ...........................108

4.2.1

Bộ điều khiển dòng điện..................................................................108

4.2.2

Phương pháp dựa vào hàm truyền...................................................110

4.2.2.1

Cơ sở của nguyên lý điều khiển PR ..........................................110


4.2.2.2

Xác định tham số bộ điều khiển................................................111

4.2.3

Phương pháp tối ưu bầy đàn............................................................115
xiv


4.2.4
4.2.4.1

Phương pháp dựa vào hàm truyền...........................................117

4.2.4.2

Phương pháp PSO đề xuất ........................................................120

4.2.5
4.3

Nhận xét...........................................................................................123

Tóm tắt chương 4.....................................................................................124

Chương 5.
5.1


Kết quả khảo sát ..............................................................................116

KẾT LUẬN

kết quả đạt được ......................................................................................127

5.1.1

Kỹ thuật điều chế.............................................................................127

5.1.2

Ước lượng nhanh chóng và chính xác các tham số điện áp lưới.....128

5.1.3

Ổn định điện áp DC.........................................................................128

5.1.4

Cải tiến tham số bộ điều khiển ........................................................129

5.2

Hướng phát triển .....................................................................................130

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................131
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ .....................................................141
PHỤ LỤC


xv


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
APF (active power filter)
Con (conventional)
CR (constant ripple)
CSVPWM (conventional space vector
pulse width modulation)
DG (distributed generation)
DSOGI (dual second-order general integrator)
DSP (digital signal processor)
D-STATCOM (distributed static compensator)
DVR (dynamic voltage restorer)
f-est
FLL (frequency-locked loop)
f-ref
FRT (fault-ride through)
GA (genetic algorithm)
HIPWP-FMTC (harmonic injection
PWM frequency modulated triangular
carrier)
INC (Incremental Conductance)
L-M (Levenberg-Marquardt)
MP
MPPT (Maximum Power Point Tracking)
MSANS (modified SANS)
MSHDC (multi-sequence harmonic
decoupling cell)
NCKCB

NTA (Newton-Type Algorithm)
P&O (Perturb & Observe)
PCC (point of common coupling)
PI (Proportional Integrator)
PLL (phase-locked loop)
PR (Proportional Resonant)
Proposed
PSO (particle swarm optimization)
QSG (quadrature signal generator)
SANS (spread of acoustic noise spectrum)

Bộ lọc công suất tích cực
Phương pháp thông thường
Nhiễu hằng số
Điều chế vector không gian thông thường
Nguồn điện phân tán
Bộ tích phân tổng quát bậc hai kép
Bộ xử lý tín hiệu số
Thiết bị bù phân tán
Bộ phục hồi điện áp động
Tần số ước lượng được
Vòng khóa tần số
Tần số đặt
Trải qua sự cố
Giải thuật di truyền
Khử hài lựa chọn sử dụng bơm hài vào sóng
điều khiển và điều chế tần số sóng mang
Gia tăng điện dẫn
Giải thuật Levenberg-Marquardt
Mô phỏng

Dò điểm công suất cực đại
Trải phổ nhiễu âm cải tiến
Bộ tách nhiều thành phần hài
Nửa chu kỳ cơ bản
Giải thuật Newton
Tạo nhiễu và quan sát
Điểm nối chung
Tích phân tỉ lệ
Vòng khóa pha
Cộng hưởng tỉ lệ
Phương pháp đề xuất
Tối ưu bầy đàn
Bộ phát tín hiệu trực giao
Trải phổ nhiễu âm

xvi


SHE (selective harmonic elimination)
SOGI (second-order general integrator)
SPWM (sinusoidal pulse width modulation)
SVPWM (space vector sinusoidal pulse
width modulation)
TDD (total distortion demand)
TN
THD (total harmonic distortion)
theta-est
theta-ref
UPS (uninterruptible power supply)
VFPWM (variable frequency pulse

width modulation)
VSFPWM (variable switching frequency pulse width modulation)

Khử hài lựa chọn
Bộ tích phân tổng quát bậc hai
Điều chế độ rộng xung dựa vào sóng sin
Điều chế vector không gian
Yêu cầu độ méo toàn phần
Thí nghiệm
Độ méo hài toàn phần
Góc pha ước lượng được
Góc pha đặt
Bộ nguồn dự phòng
Điều chế độ rộng xung sử dụng tần số thay
đổi
Điều chế độ rộng xung sử dụng tần số
chuyển mạch thay đổi

xvii


CÁC KÝ HIỆU

A
C1
C2


DC


fsw
HGD
HGN
HLM
I1
I
I
J
k
K

Lf
Lg
m

P
Q
R
R-L
Tc
c
Ts
Ts-var
V
V
Vdc
Vg
Vi

Độ dài bước lặp

Hệ số lý tưởng
Hằng số phụ thuộc Vdc, Lf
Hằng số phụ thuộc Vdc, Lf, I1, m
Tổng các bình phương của các sai số có trọng số
Một chiều
Góc pha ban đầu
Tần số chuyển mạch
Độ nhiễu theo phương pháp suy giảm độ dốc
Độ nhiễu theo phương pháp Gauss-Newton
Độ nhiễu theo Levenberg-Marquardt
Dòng điện hiệu dụng cơ bản
Dòng điện trục thực
Dòng điện trục ảo
Ma trận Jacobi
Phân số điều chỉnh
Hằng số Boltzmann
Độ lớn điều chỉnh bước lặp
Điện cảm bộ lọc
Điện cảm phía lưới
Chỉ số điều chế
Tham số ngõ ra
Công suất tác dụng
Công suất phản kháng
Tải trở
Tải trở nối tiếp tải cảm
Chu kỳ chuyển mạch cố định
Nhiệt độ của dàn pin mặt trời
Chu kỳ chuyển mạch
Chu kỳ chuyển mạch thay đổi
Điện áp trục thực

Điện áp trục ảo
Điện áp nguồn một chiều
Điện áp phía lưới
Điện áp nghịch lưu

xviii



W
wi
θ

Tần số góc
Ma trận trọng số
Giá trị trọng số của sai số phép đo
Góc pha
Giá trị ước lượng được
Trọng số quán tính

K1
K2, K3, K4 Các hệ số gia tốc

xix


LIỆT KÊ HÌNH
TRANG
Hình 1.1: Mức đầu tư điện gió và mặt trời của thế giới .................................................................................... 1
Hình 1.2: Hệ thống điện gió dùng máy phát không đồng bộ [1]....................................................................... 2

Hình 1.3: Cấu trúc của một hệ thống điện mặt trời nối lưới [4]........................................................................ 3
Hình 1.4: Nghịch lưu nối lưới cầu H ................................................................................................................ 6
Hình 1.5: Sóng mang, điện áp và độ nhấp nhô dòng điện................................................................................. 8
Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nghịch lưu nguồn áp 1 pha................................................................................... 10
Hình 1.7: Đáp ứng động khi thay đổi công suất tại 0.06 s .............................................................................. 11
Hình 1.8: Kỹ thuật điều chế trong [26] ........................................................................................................... 13
Hình 1.9: Phổ hài ............................................................................................................................................ 13
Hình 1.10: Sự thay đổi độ nhấp nhô dòng điện trong một sector của SVPWM.............................................. 15
Hình 1.11: Phân bố tần số chuyển mạch trong [29] ........................................................................................ 15
Hình 1.12: So sánh hài bậc thấp...................................................................................................................... 16
Hình 1.13: So sánh nhiễu điện từ EMI (giảm 10dB)....................................................................................... 16
Hình 1.14: Sự thay đổi của chu kỳ chuyển mạch trong mỗi sector................................................................. 17
Hình 1.15: THD dòng điện trong [30] ............................................................................................................ 17
Hình 1.16: Dạng sóng dòng điện và điện áp ................................................................................................... 18
Hình 1.17: PLL sử dụng phương pháp thông thường. .................................................................................... 23
Hình 1.18: Khi điện áp ba pha cân bằng ......................................................................................................... 23
Hình 1.19: Điện áp ba pha không cân bằng .................................................................................................... 24
Hình 1.20: Vector điện áp ............................................................................................................................... 25
Hình 1.21: Kỹ thuật DSOGI dùng để dò thứ tự thuận .................................................................................... 25

xx


Hình 1.22: Đáp ứng của DSOGI ..................................................................................................................... 26
Hình 1.23: Kỹ thuật khóa tần số FLL ............................................................................................................. 27
Hình 1.24: Các điểm đo và đại lượng ước lượng được ................................................................................... 30
Hình 2.1: Dòng điện ngõ ra của nghịch lưu (m=0.97;=0)............................................................................. 38
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch điện thí nghiệm........................................................................................... 39
Hình 2.3: Hệ thống thí nghiệm........................................................................................................................ 39
Hình 2.4: Tổng tổn hao với các tần số chuyển mạch cố định khác nhau. ....................................................... 40

Hình 2.5: Phổ hài dòng điện của tần số chuyển mạch cố định 5 kHz (Ts=200 s) ......................................... 40
Hình 2.6: Kết quả thí nghiệm.......................................................................................................................... 44
Hình 2.7: Mã hóa chu kỳ sóng mang sử dụng GA .......................................................................................... 45
Hình 2.8: Tần số và chu kỳ chuyển mạch đã chuẩn hóa (m=0.97; =0)......................................................... 46
Hình 2.9: Chu kỳ ban đầu và các biên trong GA. ........................................................................................... 47
Hình 2.10: Lưu đồ GA và hàm mục tiêu. (a) Giải thuật GA; (b) Hàm mục tiêu............................................. 48
Hình 2.11: Kết quả Ts-var sau khi thực hiện GA .............................................................................................. 48
Hình 2.12: Phân bố của sóng mang và dòng điện ngõ ra trong NCKCB. ....................................................... 49
Hình 2.13: Các xung PWM được phóng to gần đỉnh dòng điện (t =0.5). .................................................. 50
Hình 2.14: Xung PWM phóng to gần zero của dòng điện (t =0.15 và t =0.85). ................................... 51
Hình 2.15: Bình phương độ nhấp nhô dòng điện của chu kỳ cố định. ............................................................ 51
Hình 2.16: Bình phương độ nhấp nhô dòng điện của chu kỳ đề nghị. ............................................................ 52
Hình 2.17: Phổ độ nhấp nhô dòng điện của chu kỳ đề nghị............................................................................ 52
Hình 2.18: Tổn hao chuyển mạch tức thời và tổn hao chuyển mạch trung bình............................................. 52
Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý điều khiển........................................................................................................... 55
Hình 2.20: Đáp ứng của công suất .................................................................................................................. 55

xxi


Hình 2.21: Đáp ứng của dòng điện và điện áp ngõ ra của chu kỳ cố định. ..................................................... 56
Hình 2.22: Tổn hao chuyển mạch và THD của chu kỳ cố định ...................................................................... 56
Hình 2.23: Đáp ứng của dòng điện và điện áp ngõ ra của TDD. .................................................................... 57
Hình 2.24: Tổn hao chuyển mạch và THD của phương pháp TDD................................................................ 58
Hình 2.25: Phổ hài dòng điện của TDD.......................................................................................................... 59
Hình 2.26: Đáp ứng của dòng điện và điện áp ngõ ra của độ nhấp nhô hằng số............................................. 59
Hình 2.27: Tổn hao chuyển mạch và THD của CR ........................................................................................ 60
Hình 2.28: Phổ hài dòng điện của phương pháp độ nhấp nhô hằng số ........................................................... 60
Hình 2.29: Đáp ứng của dòng điện và điện áp ngõ ra của MSANS. ............................................................... 61
Hình 2.30: Tổn hao chuyển mạch và THD của MSANS. ............................................................................... 62

Hình 2.31: Phổ hài dòng điện của MSANS .................................................................................................... 62
Hình 2.32: Đáp ứng của kỹ thuật đề nghị ....................................................................................................... 63
Hình 2.33: Tổn hao chuyển mạch và THD của kỹ thuật đề nghị .................................................................... 64
Hình 2.34: Phổ dòng điện của kỹ thuật đề nghị .............................................................................................. 64
Hình 2.35: Chu kỳ và tổn hao chuyển mạch phóng to khi cos=1. ................................................................ 65
Hình 2.36: Chu kỳ và tổn hao chuyển mạch phóng to khi cos<1. ................................................................ 66
Hình 2.37: Dòng và áp khi cos<1 ................................................................................................................. 67
Hình 2.38: THD dòng điện. ............................................................................................................................ 68
Hình 3.1: PLL đề nghị sử dụng giải thuật Levenberg-Marquardt................................................................... 74
Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật đề xuất ................................................................................................................ 78
Hình 3.3: Điện áp ngõ vào của ba pha; (a)-(b): MP; (c)-(f): TN..................................................................... 81
Hình 3.4: Điện áp V ..................................................................................................................................... 82
Hình 3.5: Biên độ điện áp ước lượng được ..................................................................................................... 82

xxii