Luận văn thạc sĩ về giải thuật điều khiển bộ nghịch lưu nối lưới từ pin mặt trời

Giải thuật điều khiển bộ nghịch lưu từ pin mặt trời cho nhà máy điện là một phương pháp quan trọng nhằm tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo. Giải thuật điều khiển này cho phép điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng bơm vào lưới điện, đồng thời giảm thiểu nhiễu sóng hài. Việc sử dụng hai bộ nghịch lưu mắc song song giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống. Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng việc điều khiển góc lệch giữa điện áp lưới và điện áp nghịch lưu là yếu tố then chốt trong việc đạt được hiệu quả cao nhất trong việc bơm công suất vào lưới. Đặc biệt, việc giảm thiểu nhiễu sóng hài không chỉ giúp cải thiện chất lượng điện năng mà còn đảm bảo tính ổn định cho hệ thống điện. Theo các nghiên cứu trước đây, các hệ thống năng lượng mặt trời thường gặp khó khăn trong việc duy trì ổn định do sự biến động của bức xạ mặt trời. Do đó, giải thuật này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại ứng dụng thực tiễn cao trong việc phát triển các hệ thống năng lượng mặt trời hiện đại.

Bộ nghịch lưu cầu một pha là thành phần quan trọng trong hệ thống chuyển đổi năng lượng từ pin mặt trời. Cấu trúc của bộ nghịch lưu này bao gồm bốn transistor và bốn diode, cho phép chuyển đổi điện áp DC từ pin mặt trời thành điện áp AC để bơm vào lưới. Bộ nghịch lưu hoạt động bằng cách thay đổi trạng thái dẫn của các transistor, tạo ra các dạng sóng điện áp khác nhau. Khi Q1 và Q2 dẫn, điện áp trên tải bằng điện áp nguồn, trong khi Q3 và Q4 dẫn sẽ tạo ra điện áp âm. Việc điều khiển chính xác các transistor này là rất quan trọng để đảm bảo rằng điện áp ngõ ra đáp ứng yêu cầu về chất lượng điện năng. Hơn nữa, việc sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) giúp điều chỉnh độ rộng và tần số của xung điện áp ngõ ra, từ đó giảm thiểu nhiễu sóng hài. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất của bộ nghịch lưu mà còn giúp đảm bảo rằng điện năng bơm vào lưới đạt tiêu chuẩn yêu cầu.

Mô hình điều khiển bộ nghịch lưu được xây dựng trên nền tảng Matlab/Simulink, cho phép mô phỏng và kiểm tra hiệu suất của giải thuật điều khiển. Giải thuật điều khiển được thiết kế để tính toán góc lệch giữa điện áp lưới và điện áp nghịch lưu, từ đó điều chỉnh công suất P và Q bơm vào lưới. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc điều chỉnh góc lệch này có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Hơn nữa, việc áp dụng hai bộ nghịch lưu mắc song song không chỉ giúp triệt tiêu nhiễu sóng hài mà còn đảm bảo rằng công suất bơm vào lưới luôn đạt yêu cầu, ngay cả khi các thông số bên ngoài thay đổi. Kết quả mô phỏng trên Simulink/Matlab đã chỉ ra rằng mô hình này có khả năng đáp ứng tốt các yêu cầu về chất lượng điện năng, đồng thời giảm thiểu tác động của nhiễu loạn từ các nguồn năng lượng tái tạo.

Kết quả mô phỏng cho thấy rằng giải thuật điều khiển bộ nghịch lưu từ pin mặt trời đạt được hiệu suất cao trong việc bơm công suất vào lưới. Các thông số như công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q được duy trì ổn định trong suốt quá trình hoạt động. Hiệu suất năng lượng của hệ thống được cải thiện rõ rệt nhờ vào việc áp dụng phương pháp điều khiển thông minh và mô hình hóa chính xác. Kết quả cũng cho thấy rằng việc điều chỉnh điện áp DC từ pin mặt trời có ảnh hưởng lớn đến khả năng bơm công suất vào lưới. Điều này cho thấy sự cần thiết phải theo dõi và điều chỉnh liên tục các thông số của hệ thống để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Nhìn chung, nghiên cứu này không chỉ đóng góp vào lý thuyết về điều khiển bộ nghịch lưu mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các hệ thống năng lượng mặt trời hiện đại, giúp tăng cường tính bền vững và hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng tái tạo.