Nghiên Cứu Điều Khiển Nguồn Điện Phân Tán Tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội

• Tác giả: V Hoàng Phương
• Người hướng dẫn: TS. Trần Trọng Minh
• Trường học: Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển và Tự Động Hóa
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Khiển Nguồn Điện Phân Tán Tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. LỜI CAM ĐOAN
• 1.2. DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• 1.3. GIỚI THIỆU NGHỊCH LƯU NGUỒN Z
• 1.3.1. Cấu trúc mạch lực
• 1.3.2. Nguyên lý làm việc nghịch lưu nguồn Z
• 1.4. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ NGHỊCH LƯU NGUỒN Z VÀ HỆ THỐNG NGHIÊN CỨU LUẬN ÁN
• 1.4.1. Phương pháp điều chế độ rộng xung
• 1.4.2. Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z
• 1.4.3. Ứng dụng nghịch lưu nguồn Z
• 2. GIẢI PHÁP ĐIỀU CHỈNH VECTOR KHÔNG GIAN VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN Z
• 2.1. Phương pháp điều chỉnh vector không gian cho nghịch lưu nguồn Z
• 2.2. Phân tích mẫu xung xuất hiện trong điều chỉnh vector không gian
• 2.3. Mô hình toán học nghịch lưu nguồn Z
• 2.3.1. Mô hình nghịch lưu nguồn Z phía xoay chiều
• 2.3.2. Mô hình nghịch lưu nguồn Z phía một chiều với đầu vào nguồn dòng
• 2.3.3. Mô hình nghịch lưu nguồn Z phía một chiều với đầu vào nguồn áp
• 2.3.4. Điểm cân bằng trong mô hình phía một chiều nghịch lưu nguồn Z
• 2.4. Đặc điểm động học không của mô hình nghịch lưu nguồn Z phía một chiều với đầu vào nguồn áp
• 2.4.1. Khảo sát với đầu ra dòng điện trung bình chạy qua cuộn cảm (L1 & L2)
• 2.4.2. Khảo sát với đầu ra điện áp trung bình trên tx (C1 & C2)
• 3. THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NGUỒN Z CHO PIN MẶT TRỜI
• 3.1. Điện tử công suất cùng dùng cho hệ phát điện mặt trời
• 3.2. Mô hình toán học pin mặt trời
• 3.3. Thiết kế cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối lưới cho pin mặt trời
• 3.3.1. Xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất của pin mặt trời
• 3.3.2. Mạch vòng điều chỉnh dòng điện phía xoay chiều nghịch lưu nguồn Z
• 3.3.3. Mạch vòng điều chỉnh điện áp phía một chiều nghịch lưu nguồn Z
• 3.4. Thiết kế theo phương pháp backstepping
• 3.5. Thiết kế theo phương pháp backstepping thích nghi
• 3.6. Thiết kế theo phương pháp tuyến tính hóa chính xác
• 3.7. Kết quả mô phỏng cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối lưới cho pin mặt trời
• 3.7.1. Tham số mô phỏng
• 3.7.2. Kết quả mô phỏng
• 3.7.2.1. Kết quả mô phỏng theo phương pháp backstepping
• 3.7.2.2. Kết quả mô phỏng theo phương pháp tuyến tính hóa chính xác
• 4. THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NGUỒN Z CHO HỆ PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ
• 4.1. Điện tử công suất cùng dùng cho hệ phát điện sức gió
• 4.2. Công suất turbine gió
• 4.3. Thiết kế cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z cho hệ phát điện sức gió
• 4.3.1. Tại mạch điện tử ngõ động xác định
• 4.3.2. Tại mạch điện tử ngõ động không xác định
• 4.4. Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển nghịch lưu nguồn Z cho hệ phát điện sức gió
• 4.4.1. Tham số mô phỏng
• 4.4.2. Kết quả mô phỏng kiểm chứng khả năng làm việc phương pháp backstepping thích nghi
• 4.4.3. Kết quả mô phỏng trường hợp nối lưới (grid connected)
• 4.4.4. Kết quả mô phỏng trường hợp độc lập (stand alone)
• 5. MÔ PHỎNG THỜI GIAN THỰC VÀ THÍ NGHIỆM CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NGUỒN Z
• 5.1. Cấu trúc hệ thống mô phỏng thời gian thực
• 5.2. Chuẩn hóa thuật toán trong cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z
• 5.3. Kết quả mô phỏng thời gian thực nghịch lưu nguồn Z nối lưới cho pin mặt trời
• 5.3.1. Phương pháp backstepping
• 5.3.2. Phương pháp tuyến tính hóa chính xác
• 5.4. Kết quả mô phỏng thời gian thực nghịch lưu nguồn Z nối lưới cho hệ phát điện sức gió
• 5.5. Mô hình thực nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc độc lập
• 5.5.1. Xây dựng mô hình
• 5.5.2. Kết quả thực nghiệm
• 5.6. Mô hình thực nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc nối lưới
• 5.6.1. Xây dựng mô hình
• 5.6.2. Kết quả thực nghiệm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Điều Khiển Nguồn Điện Phân Tán

Nghiên cứu điều khiển nguồn điện phân tán tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội là một lĩnh vực quan trọng trong việc phát triển hệ thống điện thông minh. Nguồn điện phân tán, bao gồm các nguồn năng lượng tái tạo như gió và năng lượng mặt trời, đang ngày càng trở nên phổ biến. Việc điều khiển hiệu quả các nguồn này không chỉ giúp tối ưu hóa sản xuất điện mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường.

1.1. Định Nghĩa Nguồn Điện Phân Tán

Nguồn điện phân tán (DG) là các hệ thống phát điện nhỏ, thường được lắp đặt gần nơi tiêu thụ điện. Chúng bao gồm các nguồn năng lượng tái tạo như pin mặt trời và tuabin gió, giúp giảm tải cho lưới điện chính.

1.2. Vai Trò Của Nguồn Điện Phân Tán Trong Hệ Thống Điện

Nguồn điện phân tán đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện năng bền vững. Chúng giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch và cải thiện độ tin cậy của hệ thống điện.

II. Thách Thức Trong Việc Điều Khiển Nguồn Điện Phân Tán

Việc điều khiển nguồn điện phân tán gặp nhiều thách thức, bao gồm sự biến động của nguồn năng lượng và yêu cầu về độ ổn định của lưới điện. Các yếu tố như thời tiết và nhu cầu tiêu thụ điện không ổn định có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống.

2.1. Biến Động Nguồn Năng Lượng Tái Tạo

Nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời có tính biến động cao, điều này đòi hỏi các phương pháp điều khiển linh hoạt để duy trì sự ổn định cho lưới điện.

2.2. Yêu Cầu Về Độ Ổn Định Của Lưới Điện

Để đảm bảo độ ổn định cho lưới điện, cần có các giải pháp điều khiển hiệu quả nhằm cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng.

III. Phương Pháp Điều Khiển Nguồn Điện Phân Tán Hiệu Quả

Các phương pháp điều khiển nguồn điện phân tán hiện nay bao gồm điều khiển vector không gian và các thuật toán điều khiển thông minh. Những phương pháp này giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và cải thiện hiệu suất hệ thống.

3.1. Điều Khiển Vector Không Gian

Điều khiển vector không gian là một phương pháp tiên tiến cho phép điều khiển chính xác các nguồn điện phân tán, giúp tối ưu hóa sản xuất điện và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

3.2. Thuật Toán Điều Khiển Thông Minh

Sử dụng các thuật toán điều khiển thông minh như PID và Fuzzy Logic giúp cải thiện khả năng phản ứng của hệ thống trước các biến động của nguồn năng lượng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Điều Khiển Nguồn Điện Phân Tán

Nghiên cứu điều khiển nguồn điện phân tán đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án thực tế tại Việt Nam. Các ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất năng lượng mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững.

4.1. Dự Án Năng Lượng Mặt Trời Tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Dự án năng lượng mặt trời tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã chứng minh hiệu quả của việc áp dụng công nghệ điều khiển nguồn điện phân tán, giúp tiết kiệm chi phí và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.2. Hệ Thống Điện Gió Tại Các Khu Công Nghiệp

Hệ thống điện gió tại các khu công nghiệp đã cho thấy khả năng cung cấp điện ổn định và bền vững, đồng thời giảm thiểu chi phí vận hành cho các doanh nghiệp.

V. Kết Luận Về Nghiên Cứu Điều Khiển Nguồn Điện Phân Tán

Nghiên cứu điều khiển nguồn điện phân tán tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc phát triển hệ thống điện thông minh. Tương lai của nguồn điện phân tán hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho xã hội và môi trường.

5.1. Tương Lai Của Nguồn Điện Phân Tán

Nguồn điện phân tán sẽ tiếp tục phát triển và đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng bền vững cho tương lai.

5.2. Khuyến Khích Nghiên Cứu Và Phát Triển

Cần khuyến khích các nghiên cứu và phát triển công nghệ mới để tối ưu hóa việc điều khiển nguồn điện phân tán, nhằm nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống điện.