Thiết kế hệ thống cấp điện cho tải địa phương sử dụng 2 nguồn fuel cell công suất khác nhau

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
KHOA TỰ ĐỘNG HÓA
🙥 🙥 🙥

HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NĂNG LƯỢNG
TÁI TẠO
Đề tài: Thiết kế hệ thống cấp điện cho tải địa phương sử dụng 2 nguồn fuel cell
công suất khác nhau

GVHD: Ts.
Nhóm sinh viên thực hiện:

Nhóm 12

Hà Nội, 2023

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ FUEL CELL..................................................................2
1.1. Giới thiệu chung...................................................................................................2
1.2. Cấu tạo..................................................................................................................2
1.3. Nguyên lý hoạt động.............................................................................................3
1.4. Phân loại...............................................................................................................4
1.5. Ưu, nhược điểm....................................................................................................4
1.6. Ứng dụng..............................................................................................................4
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH BÀI TỐN ĐIỀU KHIỂN.....................................................5
2.1 Cấu trúc toàn mạch...................................................................................................5
2.2 Điều khiển lưu lượng vào Fuel Cell.........................................................................5

2.3 Điều khiển mạch Boost............................................................................................6
2.4 Tạo tín hiệu điều khiển cho Inverter.........................................................................7
CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH TỐN HỌC.............................................................................10
3.1. Mơ hình tốn học Fuel Cell................................................................................10
3.2 Mơ hình tốn học mạch Boost Converter...............................................................11
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN...................................................................14
4.1 Điều khiển bảo vệ và công suất đầu ra cho sofc.....................................................14
4.2 Điều khiển nối nguồn với tải..................................................................................14
CHƯƠNG 5: MƠ PHỎNG..............................................................................................19
5.1 Sơ đồ mơ phỏng.....................................................................................................19
5.2.

Kết quả mô phỏng..............................................................................................20

5.3. Đánh giá kết quả.................................................................................................22
KẾT LUẬN...................................................................................................................... 23
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................24


LỜI NĨI ĐẦU
Trong thời đại cơng nghệ phát triển như hiện nay, con người đang dần nhận thức
được việc các nguồn năng lượng khai thác từ thiên nhiên phổ biến như than đá, dầu mỏ,
… đang dần cạn kiệt. Khác với những nguồn năng lượng đang dần cạn kiệt thì gió, ánh
sáng mặt trời,… là những nguồn năng lượng vơ tận nếu như chúng ta biết cách khai thác
chúng. Nhận thức được điều này, một ngành công nghệ mới đã ra đời và đang dần trở nên
phát triển mang tên “Ngành công nghiệp năng lượng tái tạo”. Một trong những ứng dụng
phổ biến nhất của năng lượng tái tạo là pin nhiên liệu Fuel Cell. Trên cơ sở đó, chúng em
xin trình bày đề tài: “Thiết kế hệ thớng cấp điện cho tải địa phương sử dụng 2 nguồn
fuel cell cơng śt khác nhau”
Nội dung gồm có 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về Fuel Cell
Chương 2: Phân tích bài tốn điều khiển
Chương 3: Mơ hình tốn học
Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển
Chương 5: Mơ phỏng
Trong q trình nghiên cứu đề tài, chúng em đã được củng cố và tiếp thu thêm các
kiến thức mới về các thuật toán điều khiển cho đối tượng và ứng dụng trong năng lượng
tái tạo. Hơn thế nữa chúng em đã học tập và rèn luyện phương pháp làm việc, nghiên cứu
một cách chủ động hơn, linh hoạt hơn, và đặc biệt là phương pháp làm việc theo nhóm.
Chúng em xin chân thành cảm ơn đã hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình xây
dựng và hoàn thành đề tài này. Do thời gian thực hiện ngắn và kiến thức bản thân còn hạn
chế do vậy nội dung đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận
được sự đóng góp của thầy cô.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ FUEL CELL
1.1. Giới thiệu chung
Fuel Cell (hay pin nhiên liệu) là loại pin biến đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu,
thí dụ như là hiđrô, trực tiếp thành năng lượng điện. Không giống như pin hoặc ắc quy, tế
bào nhiên liệu không bị mất điện và cũng khơng có khả năng tích điện, hoạt động liên tục
khi nhiên liệu và chất oxy hóa được đưa từ ngoài vào.
Pin nhiên liệu là loại thiết bị năng lượng có mức thải ơ nhiễm gần như bằng 0, thân
thiện với môi trường tuy nhiên giá thành của nó khơng hề nhỏ.
1.2.

Cấu tạo

Một Fuel Cell có cấu tạo đơn giản bao gồm ba lớp:
- Lớp thứ nhất là điện cực nhiên liệu (cực dương)
- Lớp thứ hai là chất điện phân dẫn ion
- Lớp thứ ba là điện cực khí oxy (cực âm).
Hai điện cực được làm bằng chất dẫn điện (kim loại than chì ).
Ngồi ra, hệ thống đầy đủ cần có các thiết bị phụ trợ như máy nén, máy bơm, để cung
cấp các khí đầu vào, máy trao đổi nhiệt, hệ thống kiểm tra các yêu cầu, sự chắc chắn của
sự vận hành máy, hệ thống dự trữ và điều chế nhiên liệu.

2


1.3.

Nguyên lý hoạt động

Về phương diện hóa học Fuel Cell là phản ứng ngược lại của sự điện phân. Trong
quá trình điện phân nước bị tách ra thành khí hiđrơ và khí oxy nhờ vào năng lượng điện,
Fuel Cell lấy chính hai chất này biến đổi chúng thành nước. Qua đó, trên lý thuyết, chính
phần năng lượng điện đã đưa vào sẽ được giải phóng nhưng thật ra vì những thất thốt
qua các q trình hóa học và vật lý năng lượng thu được ít hơn. Các loại tế bào nhiên liệu
đều cùng chung một nguyên tắc được mô tả như sau:
Ở bề mặt cực dương khí hiđrơ bị oxy hóa bằng hóa điện:
2 H 2  4 H   4e 
Các điện tử được giải phóng đi từ cực dương qua mạch điện bên ngoài về cực âm.
Các proton H+ di chuyển trong chất điện phân xuyên qua màng có khả năng chỉ cho
proton đi qua về cực âm kết hợp với khí oxy có sẵn trong khơng khí (nồng độ 21%) và
các điện tử tạo thành nước:
O2  4 H   4e   H 2O
Tổng hợp lại:

2 H 2  O2  2 H 2O  năng lượng (điện, nhiệt)

3


1.4. Phân loại
Các hệ thống tế bào nhiên liệu được phân loại theo nhiều cách khác nhau tùy theo
cách nhìn:
- Phân loại theo nhiệt độ hoạt động
- Phân theo loại các chất tham gia phản ứng
- Phân loại theo điện cực
- Phân theo loại các chất điện phân là cách phân loại thông dụng ngày nay
1.5.

Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
Hiệu suất cao: 40~60% nếu tính cả
hiệu suất nhiệt thì lên đến 85%
(wind turbine: 20~40%, Solar cells :
5~15%)
Sử dụng nhiều loại khí: Natural
gas, Methanol, Coal gas, etc
Khí thải: NOx, SOx và rác gần
như bằng không, CO2 thải ra chỉ
bằng 20~40% so với nhiệt điện than
Khơng gây tiếng ồn
Ít tổn thất điện do có thể lắp đặt
gần khu cư
Phản ứng nhanh với sự thay đổi

của tải

Nhược điểm
Giá thành cao
Cần công nghệ cao để đảm bảo độ
tin cậy và tuổi thọ thiết bị

1.6. Ứng dụng
Fuel Cell được sử dụng đầu tiên trong những lĩnh vực mà phí tổn khơng đóng vai trị
quan trọng. Fuel Cell nhẹ và hiệu quả hơn ắc quy đồng thời đáng tin cậy và ít ồn ào hơn
động cơ Diesel. Những điều này giải thích tại sao giới quân sự và ngành du hành vũ trụ
quan tâm đến công nghệ này rất sớm. Một số tàu thuyền trên biển cũng dùng Fuel Cell.
Các Fuel Cell sử dụng khí đốt đang chuẩn bị đẩy lùi các thiết bị kết hợp phát điện và
sưởi (combined heat and power plant). Ở hệ thống này khí đốt được biến đổi thành hiđrơ
đưa vào Fuel Cell.
Một số vật dụng cầm tay như điện thoại di động, máy vi tính xách tay, máy quay
phim, vật liệu cắm trại hay quân sự cũng đang tiến tới ứng dụng loại nguồn cung cấp năng
lượng này.

4


CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH BÀI TỐN ĐIỀU KHIỂN
2.1 Cấu trúc toàn mạch
Cấu trúc của một hệ thống Fuel Cell cung cấp cho tải gồm:

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống Fuel Cell cung cấp cho tải
- Reformer: Thiết bị tạo ra hydro từ các loại khí thiên nhiên, methanol,…
- Cell Stack: Thiết bị tạo ra điện từ phản ứng điện hóa giữa hydro và oxi
- PCU: Thiết bị biến đổi điện một chiều thành xoay chiều

Vì đầu ra của Fuel Cell có điện áp khơng ổn định nên hệ thống cần có một bộ lọc điện
áp ngay sau Fuel Cell để đảm bảo điện áp đầu ra được ổn định, đồng thời cần có thêm bộ
Boots để khuếch đại điện áp đủ lớp đáp ứng trước khi đưa vào bộ Inverter. Ở đây cần hai
bộ điều khiển: một cho bộ Boots và một cho bộ Inverter.
2.2 Điều khiển lưu lượng vào Fuel Cell
Một biến trung gian quan trọng quyết định đến điện áp và cơng suất đầu ra của
u
Fuel Cell đó là hệ số sử dụng nhiên liệu f : cho thấy mối quan hệ giữa lưu lượng H2
trong Cell và lưu lượng H2 đưa vào, được thể hiện bởi công thức:
qH 2 in  qH 2 o qH 2 r 2 K f I fc
uf 
 in 
qH 2 in
qH 2
qH 2 in
qH 2 in qH 2 out , qH 2 r
Trong dó
,
là lưu lượng dịng chảy vào, ra và phản ứng .
Dựa vào lượng nhiên liệu đầu vào khác nhau cung cấp công suất, điện áp và hệ số
u
u
sử dụng nhiên liệu f thể hiện tính phi tuyến của hệ thống. Với f >0.9, có thể rơi vào

5


u
trạng thai nguy hiểm, vì điện áp và cơng suất giảm xuống đáng kể. Cịn khi f <0.7 , có
thể dẫn đến điện áp cao không mong muốn và sản lượng điện thấp. Vì vậy, lựa chọn

u f 0,8
hoặc 0.85 hệ thống có thể coi như hệ tuyến tính.
u
Mục tiêu bài toán điều khiển là làm cho hệ số sử dụng nhiên liệu f không đổi
u
u
trong khoảng 0,7 < f < 0,9. Giả sử chọn f = 0,8 , áp dụng luật điều khiển phản hồi với
q
biến điều khiển f :

qf 

2 K r I FC
u f0

với

u f0

Thiết kế bộ điều khiển PI giúp ổn định giá trị

= 0.8
uf

Hình 2.2 Bộ điều khiển PI
2.3 Điều khiển mạch Boost
Ở đây, ta muốn công suất của SOFC ổn định theo công suất đặt. Để có thể thiết lập
điều khiển dựa trên cơng suất, trước hết, ta sẽ thiết lập một bộ DC-DC Boost Converter
như dưới đây:

Hình 3: Mạch boost converter

Ta mong muốn công suất đạt được là bao nhiêu, ta sẽ thiết lập một bộ điều khiển
PI để có thể điều khiển đóng cắt Mosfet sao cho cơng suất là bám theo công suất mong
muốn.
6


Cụ thể theo mạch lực như trên, ta có cơng thức liên quan đến bộ điều khiển tăng áp
DC-DC như sau :
U0 =

Ts
Tx
U ¿ ; I 0 = (1- ¿ I L
T s−T x
Ts

Trong đó : 0 → T x : là thời gian van V mở , T x → T s : là thời gian van V đóng trong
một chu kỳ đóng cắt.
2.4 Tạo tín hiệu điều khiển cho Inverter
2.4.1 Công nghệ điều chế vector không gian
Trong đề xuất chiến lược điều khiển cho inverter ở báo cáo này, chúng em sử dụng
công nghệ điều chế vector không gian cho phép điều khiển mềm tần số, biên độ và góc
pha với sơ đồ cấu trúc điều khiển như sau:

Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc điều khiển cho mạch DC-AC
Sơ đồ điều khiển chủ yếu được cấu tạo bởi vịng lặp dịng điện cảm, PLL và
mơ-đun tạo tham chiếu dịng điện theo lý thuyết được đưa ra như sau:

Hình 2.4 Sơ đồ điều khiển cấp xung cho PWM
7


Với khối điều chế vector tạo tín hiệu cho mạch điều khiển như sau:

Hình 2.5 Sơ đồ điều chế vector tạo tín hiệu cho mạch
điều khiển
V
Trong đó: I Labc là dịng điện cảm, gabc là điện áp lưới nếu có, VCabc là điện áp tải

và dòng điện tải I LLabc .
Trong vòng lặp dòng điện cuộn cảm, bộ bù PI được sử dụng trong cả trục D và Q
nhằm bù công suất phản kháng sinh ra tại cuộn cảm ở bộ lọc, và một bộ tách rời của các
khớp nối chéo được ký hiệu bởi Gv ( s) được thực hiện để giảm thiểu các khớp nối do
d'
cuộn cảm. Đầu ra của vịng lặp dịng điện bên trong là tín hiệu d 'd và q , cùng với việc

tách điện áp tụ điện được biểu thị bằng 1/ K PWM đặt tham chiếu cho điều chế vecto không
gian tiêu chuẩn (SWM) điều khiển các công tắc của biến tần ba pha. K PWM biểu thị sự gia
tăng điện áp của biến tần, trong bài toán này K PWM = 380/560
Điều quan trong trong bộ điều khiển này là mô-đun tạo tham chiếu dịng điện ở
hình 2.6, để đảm bảo cơng suất phù hợp giữa hệ thống cung cấp và nhiều loại tải khác
nhau. Hơn nữa, tải thống nhất feedforward, để đối phó với tải cục bộ phi tuyến cũng có
thể dùng mơ-đun này.
2.4.2. Mơ-đun tạo tham chiếu đặt dịng điện
Mơ- đun tạo tham chiếu đặt dòng điện cho vòng lặp dòng điện cảm bên trong là
cấu trúc đối xứng được sử dụng trong trục D và Q.
Bộ bù PI được thông qua trục D và Q để giảm sự bất ổn về thay đổi của công suất
và điện áp. Bên cạnh đó, cịn thêm 1 bộ giới hạn bổ sung thêm vào trục D để giới hạn

dòng đặt cho hệ thống.

8


Hình 2.6 Mơ-đun tạo tham chiếu
Hơn nữa, feedforward dịng tải được thực hiện bằng cách thêm dòng tải iLLdq vào
tham chiếu hiện tại cuộn cảm cuối cùng iLrefdq. Lợi ích mang lại bởi cấu trúc độc đáo trong
hình 2.6 có thể được thể hiện bằng hai phần:
- Khả năng chuyển liền mạch mà không cần phát hiện chuyển đổi tải chênh lệch lớn
- Cải thiện chất lượng điện trong cả hoạt động gắn lưới và tải
Tham chiếu dòng điện iLrefdq bao gồm bốn phần trong trục D và Q tương ứng.
1) Đầu ra của bộ điều khiển điện áp irefdq
2) Tham chiếu dòng điện Igrefdq
3) Dòng tải iLLdq
4) Dòng điện chảy qua tụ điện bộ lọc Cf.
Dòng tải cảm giác được thêm vào như một phần của tham chiếu dòng điện cảm ứng
iLrefdq để bù đắp thành phần hài hòa trong dòng điện lúc trước dưới tải cục bộ phi tuyến. Ở
chế độ tải, dòng tải feedforward hoạt động vẫn còn, và sự xáo trộn từ dòng tải, gây ra bởi
tải phi tuyến, bị ngăn chặn bởi vòng lặp dòng điện cảm ứng bên trong nhanh, và do đó,
chất lượng của điện áp tải được cải thiện.

9


CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH TỐN HỌC
3.1. Mơ hình tốn học Fuel Cell
 Mơ hình của SOFC được mơ tả bởi các biểu thức toán học dưới đây:

dqH 2

1

dt
f

 2Kr

i  qH 2 


 U opt


dpH 2
1  qH 2  2 K r i

 pH 2 

dt
2 H 2  K H 2


dpH 2O
1  2Kri

 p H 2O 


dt

 H 2 O  K H 2O

 qH 2

 Kri


dpO2
1  rHO

 pO2 

dt
 O2  KO2





Trong đó:
N
Kr  0
4F
+)
+)

U opt

: Sử dụng nhiên liệu tối ưu
 , ,

+) H 2 O2 H 2O : Thời gian đáp ứng cho hydro,
nước và oxy (s)



+) f : Thời gian phản hồi của bộ xử lý nhiên
liệu (s)
K ,K ,K
+) H 2 O2 H 2O : Hằng số mol của van đối
với hydro, nước và oxy (kmol/(s atm))
+) rHO :Tỷ lệ hydro so với oxy
+) F: Hằng số Faraday
q
+) H 2 : Sử dụng nhiên liệu
p , p , p
+) H 2 O2 H 2O : Áp suất của H 2 , O2 , H 2O
+) N 0 : số cell
+) iDC : dòng điện

 Mạch điện tương đương:
RT  pH 2 pO2 

ln 
2 F  p H 2O 


 Vact  Vohm  Vconc

Ecell E0 
Vcell Ecell

Trong đó:
+) Vact , Vohm , Vconc : Điện áp kích hoạt, điện trở,
khối lượng tổn thất vận chuyển, tương ứng
+) E0 : Tiềm năng tiêu chuẩn lý tưởng
+) Ecell : Emf mạch hở của một ô
+) Vcell : Điện áp đầu ra của một cell

Hình 3.1 Sơ đồ mạch điện tương đương
10


+) VFC : Điện áp đầu ra của ngăn xếp SOFC
+) N 0 : số cell
3.2 Mơ hình tốn học mạch Boost Converter

Hình 3.2 (a) Sơ đồ mạch điện bộ biến đổi kiểu Boost
(b) Sơ đồ mạch điện bộ biến đổi kiểu Boost trong thái 1
(c) Sơ đồ mạch điện bộ biến đổi kiểu Boost trong thái 2
Mơ hình hóa đối tượng sử dụng phương pháp trung bình khơng gian trạng thái:
 Sử dụng định luật KV ta có hệ phương trình mơ tả sơ đồ mạch điện của bộ biến
đổi Boost Converter trong trạng thái 1.

 di
 L L  rLiL  uin
 dt
 duC
uC

 3.1

C
R  rC
 dt

RuC
u0 
R  rC

Hệ phương trình (3.1) được viết lại theo dạng không gian trạng thái với ma trận
được xác định theo (3.2):

11


 rL

0
 1
 L


R 
 ; B1  L  ;
A1 
C1  0
 3.2 
 ; D1 0
1
 
R  rC 

 0 


0 


C
R

r


C


 Sử dụng định luật KV ta có hệ phương trình mơ tả sơ đồ mạch điện của bộ biến
đổi Boost Converter trong trạng thái 2.
 diL
RrC
R

iL  rLiL 
uC  uin
L
dt
R

r
R


r
C
C

 duC
uC
R

iL 
 3.3
C
R  rC
R  rC
 dt

R
 uC  rC iL 
u0 
R

r
C

Hệ phương trình (3.3) được viết lại theo dạng khơng gian trạng thái với ma trận được
xác định theo (3.4):

  RrC


R

 rL  
  L

 1
R  rC
L  R  rC  
 RrC



A2 
; B2  L  ; C2 


 
R
1
 R  rC



0 
C  R  rC  
 C  R  rC 

R 
 ; D2 0  3.4 
R  rC 

Như vậy, bộ biến đổi kiểu Boost Converter được mô tả trên không gian trạng thái

theo dạng chuẩn như sau:


 1

RrC 
R
 1 d 
       rL   1  d 


 1
R  rC 
L  R  rC    iL   
  iL   L 
 u    L  uin
   

R
1
 C 0
 u  


1  d 
 
 C 
C  R  rC 
C  R  rC  





R   iL 
u0   1  d  RrC
 
R  rC R  rC   uC 



 3.5

Theo ma trận hệ thống trong hệ phương trình (3.5) được chỉ ra như dưới đây:

12


 1
RrC 
   rL   1  d 

L
R  rC 

A

R
 1 d 
C  R  rC 


 1
B  L  ;
 
0 


R

L  R  rC  

1


C  R  rC  

 1 d 


RrC
C   1  d 
R  rC


R 
;
R  rC 

D 0

 3.6 

Điểm làm việc cân bằng của bộ biến đổi Boost được tính như sau:


U 0 U C

 3.7 
U C  1  D  RI L

U   U in  rL iL   R  r 
C
 C  1  D  R  rC
Do hệ số điều chế ở điểm làm việc xác lập 0 < D < 1, theo (3.7) bộ biến đổi boost
converter mang đặc điểm bộ tăng áp.
Sử dụng cơng thức ta có hàm truyền của bộ biến đổi kiểu boost
(giả thiết Rc = RL = 0). Hàm truyền giữa công suất và hệ số điều chế:
R   1  D  U C  I L Ls   U C  I L R  1  D   RCU C s 
PO  s 
 
2
d  s  pin 0
 R  1  D  2  Ls  RLCs 2 



13

 3.8

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
4.1 Điều khiển bảo vệ và công suất đầu ra cho sofc
Để công suất của pin khơng bị lãng phí khi phát ra thì việc kiểm sốt cơng suất của
pin là cần thiết, làm sau để công suất phát ra của pin phù hợp với công suất của tải.
Ở đây công suất của pin sẽ được lấy công suất của tải nhân với hệ số bù cơng suất để có
được cơng suất ổn định và tránh lãng phí nhiên liệu.
Cụ thể hệ số bù trong bài tập lần này sẽ là 1.6 và công suất tối thiểu/tối đa của
SOFC là 1000W và 10000W.
Chương trình mô phỏng:
function y = fcn(u)
u=u*1.6;
if (u<1000) u=1000;
Elseif (u>10000) u=10000;
End
Y=u;

Bộ điều khiển bám công suất tải
4.2 Điều khiển nối nguồn với tải
a. Phương pháp điều chế SV PWM
Nguyên tắc thực hiên điều chế vector không gian: Vector điện áp đặt sẽ được tổng
hợp từ các vector chuẩn đã biết của mạch nghịch lưu. Do đó, ta phải trả lời được lần lượt
các câu hỏi sau:
- Thời gian thực hiện các vector chuẩn (bao gồm cả thời gian thực hiện các vector
tích cực và vector không) là bao lâu trong mỗi chu kỳ điều chế?
14


- Trình tự thực hiện các vector chuẩn như thế nào khi vector điện áp đặt nằm trong
các sector khác nhau?
- Xuất ra thời gian đóng ngắt các nhánh van mạch nghịch lưu.

Các bước thực hiện:
Bước 1: Xác định vector chuẩn
Bằng 3 nhánh van ta có 8 trạng thái logic (do NLNA không cho phép ngắn mạch
nguồn vào một chiều, không hở mạch pha đầu ra). Ta qui ước, trạng thái logic 1 tương
ứng van nhánh trên nối với cực (+); trạng logic 0 tương ứng van nhánh dưới nối với cực
(-) nguồn một chiều

Bảng giá trị điện áp các vector chuẩn
Bước 2: Xác định vị trí vector điện áp đặt us (xem thuộc sector nào) Vị trí này được
xác định theo lưu đồ thuật toán sau đây:

15


Hình 13:Thuật tốn xác định vector điện áp đặt trong mỗi sector
Bước 3: Tính tốn thời gian (hoặc hệ số điều chế) thực hiện hai vector chuẩn trong
mỗi chu kỳ điều chế Ts
Vector điện áp đặt 𝑢_𝑠 sẽ được tổng hợp từ hai vector biên trong khoảng thời gian
T1 ,T2 . Thời gian cịn lại thực hiện vector khơng.

Chuyển sang hệ tọa độ tĩnh αβ ta có:

Thực hiện lần lượt với 6 sector ta thu được kết quả như sau:

Về mặt tốn học thứ tự thực hiện các vector khơng ảnh đến giá trị trung bình điện áp
ra nghịch lưu trong mơi chu kỳ điều chế. Tuy nhiên trình tự thực hiện các vector quyết
định đến chất lượng điện áp đầu ra, số lần chuyển mạch.
16

Bước 4: Tính tốn thời gian (hoặc hệ số điều chế) thực hiện nhánh van mạch nghịch
lưu trong mỗi chu kỳ Ts

Bảng hệ số điều chế
b. Điều khiển điện áp đầu ra tải

Bộ điều khiển điện áp đầu ra tải

Để đảm bảo điện áp đầu ra tải ổn định ở giá trị mong muốn ta dựa vào mơ hình
17


toán học của hệ thống inverter để thiết kế bộ điều khiển, ở đây ta lựa chọn bộ điều
khiển PI.

CHƯƠNG 5: MƠ PHỎNG
5.1 Sơ đồ mơ phỏng
- Sơ đồ mơ phỏng tồn hệ thống:

-

Sơ đồ mơ phỏng bộ điều khiển phân chia tải và điều khiển công suất cho fuel cell:
Hình 5.1 Sơ đồ mơ phỏng hệ thống
18