I. Mô hình dự báo và điều khiển nghịch lưu nối lưới
Phần này tập trung vào mô hình dự báo trong điều khiển nghịch lưu nối lưới. Nghiên cứu khảo sát các phương pháp điều khiển nghịch lưu, bao gồm điều khiển dự báo, điều khiển bão hòa, điều khiển tuyến tính, điều khiển trượt, và điều khiển thông minh. Tài liệu nhấn mạnh vào sự cần thiết của mô hình dự báo trong việc ứng phó với tính không ổn định của nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là trong ngữ cảnh nối lưới điện. Điều khiển dự báo được đề xuất như một giải pháp hiệu quả hơn so với điều khiển bão hòa truyền thống, khắc phục nhược điểm về đáp ứng chậm và độ vọt lố cao. Việc sử dụng mô hình dự báo cho phép tối ưu hóa trạng thái chuyển mạch, giảm sóng hài và tổn hao năng lượng. Mô hình toán học của nghịch lưu nối lưới đóng vai trò then chốt trong quá trình dự báo và điều khiển. Nghiên cứu cũng đề cập đến các tiêu chuẩn nối lưới quốc tế và Việt Nam liên quan đến chất lượng điện năng, đặc biệt là giới hạn sóng hài và công suất phản kháng. Nghiên cứu khoa học HCMUTE đóng góp vào việc phát triển kỹ thuật điều khiển nghịch lưu nối lưới hiệu quả hơn, phù hợp với xu hướng sử dụng năng lượng tái tạo.
1.1. Phân tích ưu nhược điểm các phương pháp điều khiển
Tài liệu so sánh điều khiển PI và điều khiển PR (thuật toán điều khiển tuyến tính) với điều khiển bão hòa (HCC). Điều khiển PI và PR đơn giản nhưng đáp ứng chậm, dễ gây quá dòng. Điều khiển bão hòa đáp ứng nhanh, độ vọt lố thấp, nhưng khó kiểm soát tần số chuyển mạch, dẫn đến tăng số lần chuyển mạch và sóng hài. Mô hình dự báo (MPC) được đề xuất như một giải pháp tối ưu hơn, cho phép lựa chọn trạng thái chuyển mạch tối ưu, giảm số lần chuyển mạch và sóng hài. Thuật toán điều khiển này được đánh giá là phù hợp với nền tảng điều khiển số hiện đại. Nghiên cứu tập trung vào phân tích và so sánh các phương pháp này thông qua mô phỏng trên MATLAB/Simulink. Việc phân tích dữ liệu năng lượng được thực hiện để đánh giá hiệu quả của từng phương pháp. Kết quả cho thấy mô hình dự báo vượt trội hơn về chất lượng điện năng đầu ra. Nghiên cứu khoa học HCMUTE trong lĩnh vực này mang lại những đóng góp thiết thực cho việc tối ưu hóa hệ thống năng lượng tái tạo và nối lưới điện. Tài liệu đề cập đến các tiêu chuẩn nối lưới, như IEEE-929, IEEE-1547, IEC 62116, và thông tư 30 BCT, để đảm bảo chất lượng điện năng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
1.2. Mô hình dự báo mô hình tiên đoán MPC và ứng dụng
Phần này tập trung vào mô hình dự báo mô hình tiên đoán (MPC). MPC được sử dụng để tối ưu hóa trạng thái chuyển mạch của nghịch lưu nối lưới. Thuật toán MPC được xây dựng dựa trên mô hình toán học của nghịch lưu 3 pha. Mô hình này bao gồm mô hình nghịch lưu, mô hình nguồn lưới, và hàm chi phí. Hàm chi phí được thiết kế để tối thiểu hóa sai số dòng điện và số lần chuyển mạch. Giải thuật MPC được triển khai trên MATLAB/Simulink. Kết quả mô phỏng cho thấy MPC giảm đáng kể sóng hài và số lần chuyển mạch so với điều khiển bão hòa. Phân tích dữ liệu năng lượng xác nhận hiệu quả của MPC trong việc nâng cao hiệu suất hệ thống. Kỹ thuật điện và kỹ thuật điều khiển được kết hợp để tạo ra giải pháp điều khiển nghịch lưu nối lưới hiệu quả. Phân tích thời gian thực là một yếu tố quan trọng trong quá trình đánh giá hiệu quả của MPC. HCMUTE đã đóng góp vào việc phát triển và ứng dụng công nghệ này, góp phần vào việc tối ưu hóa hệ thống điện năng lượng mặt trời và điện gió.
II. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn
Phần này trình bày kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của mô hình dự báo trong điều khiển nghịch lưu nối lưới. Kết quả mô phỏng trên MATLAB/Simulink cho thấy mô hình dự báo giảm đáng kể sóng hài và số lần chuyển mạch so với phương pháp truyền thống. Phân tích về chất lượng điện năng đầu ra được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn nối lưới quốc tế và Việt Nam. Kết quả cho thấy giải pháp này đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng điện năng. Nghiên cứu cũng đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, bao gồm việc tối ưu hóa thuật toán điều khiển và mở rộng ứng dụng cho các hệ thống năng lượng tái tạo khác nhau. Việc giảm sóng hài và tổn hao chuyển mạch góp phần tăng hiệu suất hệ thống và giảm chi phí vận hành. Nghiên cứu khoa học HCMUTE này có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc thúc đẩy việc sử dụng năng lượng tái tạo và nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống điện quốc gia. Nghiên cứu cũng góp phần vào việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí quốc tế IJAEMS.
2.1. Đánh giá hiệu quả mô hình dự báo
Kết quả mô phỏng cho thấy mô hình dự báo hiệu quả hơn điều khiển bão hòa về nhiều mặt. Sóng hài (THD) đầu ra thấp hơn đáng kể, đáp ứng các tiêu chuẩn nối lưới nghiêm ngặt. Số lần chuyển mạch cũng giảm, dẫn đến giảm tổn hao năng lượng và tăng tuổi thọ thiết bị. Phân tích về hiệu quả năng lượng cho thấy sự tiết kiệm năng lượng đáng kể. Phân tích dữ liệu cho thấy mô hình dự báo có độ ổn định cao hơn trong điều kiện vận hành khác nhau. Kết quả này được minh họa bằng các biểu đồ và sơ đồ trong báo cáo. Mô hình toán học chính xác và thuật toán điều khiển hiệu quả là yếu tố quyết định thành công của nghiên cứu. Ứng dụng thực tiễn của mô hình dự báo trong hệ thống điện được nhấn mạnh. Nghiên cứu HCMUTE đã chứng minh được tiềm năng ứng dụng rộng rãi của công nghệ này.
2.2. Khả năng ứng dụng và triển vọng phát triển
Mô hình dự báo có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống năng lượng tái tạo như điện mặt trời và điện gió. Việc giảm sóng hài giúp nâng cao chất lượng điện năng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của hệ thống điện. Giảm tổn hao chuyển mạch làm tăng hiệu suất và tuổi thọ thiết bị, tiết kiệm chi phí vận hành. Mô hình có thể được tích hợp vào các hệ thống điều khiển thông minh, tạo điều kiện cho việc quản lý và điều phối năng lượng hiệu quả hơn. Nghiên cứu HCMUTE mở ra hướng phát triển mới trong lĩnh vực điện năng lượng tái tạo và nối lưới điện. Triển vọng phát triển bao gồm việc tối ưu hóa thuật toán và mở rộng ứng dụng cho các hệ thống phức tạp hơn. Cộng nghệ điện tần số cao và điện tử công suất đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện các giải pháp này. Công trình nghiên cứu này góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành năng lượng. Tối ưu hóa năng lượng là một mục tiêu quan trọng của nghiên cứu này.
