Thiết kế bộ nghịch lưu hòa năng lượng mặt trời lên lưới điện quốc gia

Luận văn tốt nghiệp Tóm tắt

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang iv HVTH: Tạ Quang Minh
TÓM TT

Trong b sc cn s cung cng cho pin thông
qua b sc. i vn ba pha, b chu trúc quan trng cho
b sc. Kh t trc tit ca h s công suc
tính c xuc trình bày trong luu khin ta theo
n áp là là mt trong nha theo h t d-q.
u khin ta áp cho b nghc thit k và
mô phng. Vic mô phc thc hin bng phn mm Matlab/Simulink.
Vic thit k phân lu khin kt hp v rng xung
 u khin b nghKt qu mô phng c trình bày và so sánh vi
vic nghiên cu lý thuyt. Mô hình s tip tc phát tri ng vi nhng thay
i cng.

Luận văn tốt nghiệp Tóm tắt

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang v HVTH: Tạ Quang Minh
ABSTRACT

In a plug-in hybrid electric vehicle, the utility grid will charge the vehicle
battery through the battery charger. For a three-phase grid supply voltage, three-
phase boost rectifiers are a commonly used scheme for chargers. Directional power
transfer capability and unit power factor operation are interesting features that can
be achieved by the method proposed in this thesis. The Voltage Oriented Control is
one of these methods based on high performance dq-coordinate controllers.
The Voltage Oriented Control method for a three-phase inverter have been
designed and simulated. The system simulation has been done using
Matlab/Simulink software. Feedforward decoupled current control has been

designed along with Pulse Width Modulation scheme to control the inverter. The
simulation results have been presented and control system performance evaluated in
theoretical studies result. This model is developing in response to environmental
changes.
Luận văn tốt nghiệp Mục lục

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang vi HVTH: Tạ Quang Minh

Trang



 i
 ii
 iii
 iv
 vi
 viii
Danh sách các  ix
Danh sách các hình x
 xiii
1  01
1.1. rong và
 01
1.2.  04
1.3.  04
1.4.   04
1.5.  05
1.6. G 05
1.7.  05

2  06
2.1.  06
2.2. verter 10
2.3.  13
2.4. Các ph 17
2.4.1.  17
Luận văn tốt nghiệp Mục lục

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang vii HVTH: Tạ Quang Minh
2.4.2.  18
2.4.3. InC (Incremental Conductance) 19
2.4.4.  21
2.5.  22
3  27
3.1.  27
3.1.1.  30
3.1.2.  32
3.1. 32
3.1.2.b. Vòng khóa pha PLL 33
3.1.2.c.  34
3.1.3.  36
3.2.  36
3.2.1.  36
3.2.2.  Particle Swarm Optimization 39
4 K 43
4.1. Satlab/Simulink 43
4.2. K 44
4.2.1. Khi I
d
* = 2 (A), I

q
*= 0 (A) 44
4.2.2. Khi I
d
* = 10 (A), I
q
*= 0 (A) 46
4.2.3. Khi I
d
* = 12 (A), I
q
*= 0 (A) 48
4.2.4. Khi I
d
* = 14 (A), I
q
*= 0 (A) 50
4.3.  53
5  54
5.1.  54
5.2. H 54
5.2.1. H 54
5.2.2.  54
Luận văn tốt nghiệp Danh sách các chữ viết tắt

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang viii HVTH: Tạ Quang Minh
DANH SÁCH 


NOCT: n





PLL: vòng khóa pha

THD: 
Luận văn tốt nghiệp Danh sách các bảng

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang ix HVTH: Tạ Quang Minh
DANH SÁCH CÁC 
Trang
2.1. 
2
, 25
0
C 25
4.1.  56

Luận văn tốt nghiệp Danh sách các hình

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang x HVTH: Tạ Quang Minh
DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang
Hình 1.1.  2, 
[1]
02
Hình 1.2. 10
[3]

02
Hình 2.1.  06
Hình 2.2.  07
Hình 2.3.  08
Hình 2.4. - 09
Hình 2.5. - 10
Hình 2.6.  11
Hình 2.7.  11
Hình 2.8.  11
Hình 2.9.  12
Hình 2.10.  12
Hình 2.11. -V, P- 14
Hình 2.12.   14
Hình 2.13.  15
Hình 2.14.  16
Hình 2.15.  18
Hình 2.16.  18
Hình 2.17.  19
Hình 2.18.  20
Hình 2.19.  21
Hình 2.20.  22
Hình 2.21.  22
Hình 2.22.  23
Hình 2.23.  24
Hình 2.24.  24
Luận văn tốt nghiệp Danh sách các hình

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang xi HVTH: Tạ Quang Minh
Hình 2.25.  24
Hình 2.26.  25

Hình 2.27. -V, P-
o
C) 26
Hình 2.28. -V, P- .26
Hình 3.1.  27
Hình 3.2.  28
Hình 3.3. 
d
* và I
q
* 30
Hình 3.4.  31
Hình 3.5.  32
Hình 3.6.  33
Hình 3.7.  34
Hình 3.8.  35
Hình 3.9.  35
Hình 3.10.  37
Hình 3.11. 
P

I
và K
D
 38
Hình 3.12. 
I

P
và K

D
 38
Hình 3.13. 
D

P
và K
I
 39
Hình 4.1.  0.2 kW/m
2
43
Hình 4.2.  0.2 kW/m
2
44
Hình 4.3.  0.2 kW/m
2
44
Hình 4.4.  0.2 kW/m
2
45
Hình 4.5.  0.2 kW/m
2
46
Hình 4.6.  0.4 kW/m
2
46
Hình 4.7. khi c 0.4 kW/m
2
47

Hình 4.8.  0.4 kW/m
2
47
Hình 4.9.  0.4 kW/m
2
48
Hình 4.10.  0.4 kW/m
2
48
Hình 4.11.   0.6 kW/m
2
49
Hình 4.12.  0.6 kW/m
2
49
Luận văn tốt nghiệp Danh sách các hình

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang xii HVTH: Tạ Quang Minh
Hình 4.13.  0.6 kW/m
2
50
Hình 4.14.  0.6 kW/m
2
50
Hình 4.15.  0.6 kW/m
2
51
Hình 4.16.  0.8 kW/m
2
51

Hình 4.17.  0.8 kW/m
2
52
Hình 4.18.  0.8 kW/m
2
52
Hình 4.19.  0.8 kW/m
2
53
Hình 4.20.  0.8 kW/m
2
53
Hình 4.21.  1 kW/m
2
54
Hình 4.22.  1 kW/m
2
54
Hình 4.23.  1 kW/m
2
55
Hình 4.24.  1 kW/m
2
55
Hình 4.25.  1 kW/m
2
56


Luận văn tốt nghiệp Tài liệu tham khảo

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang xiii HVTH: Tạ Quang Minh
TÀI LIU THAM KHO

TING VIT

[1] Ving th
[2] First Solar Vit Nam  d án công ngh    

[3]  ng mi và tái tt bn khoa
hc k thut, 2006.
[4]
www.wikipedia.org

TIC NGOÀI

[5] Syafrudin Masri, Pui-  Development of a microcontroller –
based boost converter for photovoltaic system”, ISSN 1450-216X Vol.41 No.1
(2010).
[6] Simple maximum power point contronller for single –
phase grid connected PV system-21, 2010,
paper ID 123.
[7] VINÍCIUS S. LACERDA, PEDRO G. BARBOSA E HENRIQUE A. C.
BRAGA NAEP, Núcleo de Automação e Eletrônica de Potência, Universidade
Federal de Juiz de Fora, Brasil Caixa Postal 422, 36001-970, Juiz de Fora, MG 
 A Single-Phase Single-Stage, High Power Factor Grid-Connected PV
System, with Maximum Power Point Tracking’.
[8] Marcio Mendes Casaro*, Denizar Cruz Martins Power Electronics Institute,
Grid-Connected PV System: Introduction to
Behavior Matching’.

[9] Comparision of solar panel power under varying load
and irradiance conditions’.
Luận văn tốt nghiệp Tài liệu tham khảo

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang xiv HVTH: Tạ Quang Minh
[10]               A Grid-
Connected PV System with Power Quality Improvement Based on Boost + Dual-
Level Four-Leg Inverter’.
[11] Samatcha Phuttapatimok, Anawach Sangswang, Member, IEEE, and
   Effects on Short Circuit Level of PV Grid-Connected
Systems under Unintentional Islanding’.
[12]        Anti-islanding Detection
and Protection for Grid connected PV System Using Instantaneous Power Theory’.
[13]      Passive Islanding Detection Method for Grid
Connected PV System’ 2009 International Conference on Industrial and
Information Systems.
[14] M.B. Bana Sharifian ‘Single-Stage grid connected photovoltaic system with
Reactive power control and adaptive predictive current controller’ Journal of
applied sciences 9 (8): 1593-1509, 2009.
      Modelling and control of a grid connected
photovoltaic system       
o
3 September
2007).
[16] Roberto F. Coelho, Filipe M. Concer, Denizar C. Martins ‘A MPPT
Approach Based on Temperature Measurements Applied in PV Systems’ Electrical
Engineering Departament, Power Electronics Institute, Federal University of Santa
Catarina, P.O. 5119 - Florianópolis, SC 88040-970, Brazil.
[17]        
34722 Istanbul, Turkey ‘Recent Developments in MaximumPower Point Tracking

Technologies for Photovoltaic Systems’.
[18] Ibrahim, H. E Microcomputer Controlled Buck
Regulator for Maximum Power Point Tracker for DC Pumping System Operates
from Photovoltaic Systemroceedings of the IEEE International Fuzzy Systems
Conference, August 22-25,Vol. 1, pp. 406-411 (1999).
Luận văn tốt nghiệp Tài liệu tham khảo

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang xv HVTH: Tạ Quang Minh
[19] Jawad Ahmad, and Hee-A Voltage Based Maximum Power Point
Tracker for Low Power and Low Cost Photovoltaic Applications
of Science, Engineering and Technology 60 2009.
[20] Design, Construction and
Testing of a Voltage-based Maximum Power Point Tracker (VMPPT) for Small
Satellite Power Supply-XII-7.
[21] Enslin, J. H. R. aSimplified Feed-Forward Control of
the Maximum Power Pont in PV Installations    
International Conference on Power Electronics Motion Control, Vol.1, pp. 548-553
(1992).
[22] Sree Manju B, Ramaprabha R, Mathur B.L Design and Modeling of
Standalone Solar Photovoltaic Charging System  
Computer Applications (0975  8887) Volume 18 No.2, March 2011.
[23] Advanced Fuzzy MPPT Control Algorithm
for Photovoltaic Systems 
Systems Engineering and Technology Vol. 1, No. 1, March 2011.
[24] Mohamed Salhi, Rachid El- Maximum Power Point Tracker
using Fuzzy Control for Photovoltaic System Journal of Research
and Reviews in Electrical and Computer Engineering (IJRRECE) Vol. 1, No. 2,
June 2011, ISSN: 2046-5149.
[25] R. Belaidi, M. Fathi, A. Haddouche, A. Chikouche, G. Mohand Kaci and Z.
  Study and Simulation of a Mppt controller based on Fuzzy logic

controller for photovoltaic system-VI-2011-208.
[26] New Maximum Power Point
Tracker for PV Arrays Using Fuzzy Controller in Close Cooperation With Fuzzy
Cognitive Networks  TIONS ON ENERGY CONVERSION,
VOL. 21, NO. 3, SEPTEMBER 2006.
Luận văn tốt nghiệp Tài liệu tham khảo

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang xvi HVTH: Tạ Quang Minh
[27] Rym Marouani and Abdelkader MamiVoltage Oriented Control Applied
to a Grid Connected Photovoltaic System with Maximum Power Point Tracking
Technique”, American Journal of Applied Sciences 7, 2010, 1168-1173.
[28] Sylvain Lechat  Voltage Oriented Control of Three
‐
Phase
Boost PWM Converters”, Master of Science Thesis in Electric Power Engineering,
Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden, 2010
[29] Le Minh Phuong, Phan Quoc Dzung, Nguyen Minh HuyA Three-Phase
Grid-Connected Photovoltaic System with Reactive Power Control
city University of Technology, 2012.
[30]   Modeling and Control of Voltage Source Converters
Connected to the Grid Chalmers University of Technology,
Göteborg, Sweden, 1998.
[31] João Afonso, Carlos Couto, Júlio Martins Active Filters with Control
Based on the p-q TheoryIEEE Industrial Electronics Society Newsletter, vol. 47,
nº 3, Sept. 2000, ISSN: 0746-1240, pp. 5-10.
[32] J.J. Vague Cardona, J.C. Alfonso Gil, F.L. Gimeno Sales, S. Segui-Chilet,
Improved Control of Current Controlled Grid
Connected Inverters in Adjustable Speed Power Energies 
Politecnica de Valencia, Spain.
[33] Graziella Giglia, Marcello Pucci, Calogero Serporta, Gianpaolo Vitale,

Comparison of Control Techniques for Three-Phase Distributed Genneration
Based on VOC and DPC       
Palermo-Italy.
[34] Fatih Tagetiren M and Yun-Chia Liang, "A Binary Particle Swarm
Optimization Algorithm for Lot Sizing Problem", Journal of Economic and Social
Research, Vol.5 No.2, pp. 1-20, 2004.
[35] S. J. Bassi, M. K. Mishra, E. E. Omizegba Automatic Tuning of
Proportional-Intergral-Derivative (PID) Controler Using Particle Swarm
Luận văn tốt nghiệp Tài liệu tham khảo

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang xvii HVTH: Tạ Quang Minh
Opimization (PSO) Algorithm International Journal of Artificial Intelligence &
Applications (IJAIA), Vol.2, No.4, October 2011, pp. 25-34.
[36] S. Morkos, H. Kamal Optimal Tuning of PID Controller using Adaptive
Hybrid Particle Swarm Optimization Algorithm Int. J. of Computers,
Communications & Control, ISSN 1841-9836, E-ISSN 1841-9844, Vol. VII (2012),
No. 1 (March), pp. 101-114.
[37] Mahmud Iwan Solihin, Lee Fook Tack and Moey Leap Kean Tuning of
PID Controller Using Particle Swarm Optimization (PSO)   
International Conference on Advance Science  Engineering and Information
Technology 2011, Malaysia, 14-15 January 2011.
[38]

Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Giới thiệu

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 1 HVTH: Tạ Quang Minh

TNG QUAN V  TÀI

1.1.  quan            


Ngày nay, nhu cu s dng các ngu  ng tái t   
mnh m do bi các ngung hóa thn cn kit và chúng gây ra
nhng hu qu v    u        n
ng tái tng sinh kha nhit, gió, thn
nhng mt trn tr nên rt ph bin bi vì chúng có nhi
m tn, chí phí bng thi s
dng, không gây ô nhic bit ngun tài nguyên này cc k ln.
 Vit Nam, v i cho chúng ta mt ngung tái
to vô cùng lc bit là ng mt tri. Nm go, Vit
Nam nm trong khu v bc x mt trng
bc x mt trn 5kWh/m
2
mi ngày[1].
Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Giới thiệu

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 2 HVTH: Tạ Quang Minh

Hình 1.1. Phân b tng s gi nng 3 tháng 1, 2,  Vit Nam
[1]

Hình 1.2. Bc x mt tri ti ba thành ph tiêu bi10
[3]

Tuy nhiên, vi ting mt tri lp nhng
rào cn ln v k thut và các rào cn khác. Rào cn k thut là mt trong nhng
thách thc ln cho vic s dng pin mt tri hin nay do bi giá thành cao và hiu
sut chuy   ng còn thp. Giá ca m    t tri khong
Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Giới thiệu

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 3 HVTH: Tạ Quang Minh
3.5$/Wp và nu tính c chi phí lt h thng thì khong 7$/Wp dn giá thành
t cao khong 0.25  0.65 $/kWh gp gn 5 l
phát ra dùng ngung hóa thch [2]. Ngoài ra còn các rào c
thiu s h tr v chính sách ca chính ph, nhn thc ca m i v 
ng, s tham gia ca các t chc cá nhân vào các d án phát trin ngu
ng tái to.
 khc phc nhng rào cc bit là n giá thành và hiu
sut ca pin mt tri rt nhiu gic thc hin. Ví d n
giá thành ca pin mt tri, các nhà nghiên cu và sn xun công ngh
sn xung hin vic ci thin hiu sut chuyi
 yi thin hiu sut ca pin da trên
công ngh sn xut pin và ci thi dng pin mt tri.
 nht, các nhà nghiên ct nhiu các
m nâng cao hiu sut ca pin mt trt liu mi, thm
n m hai có th c thc hin bng
cách s dng b ng t c bc x ci hoc s dng
b m công sut c m bo pin mt tri luôn vn hành  u kin ti
t pin s c ci.
Trên th gi u nghiên cu v h thng pin mt
tri. Ch yu v 
n áp phát ra ca h thng pin mt tri [5,6]
u khin nh thng pin mt tri làm vic ti
m công sut ci [16-26].
m ci thin chn trong h thng
ng mt tri [5-15].
u khin công sut tác dng, công sut phn kháng và
i ca h thng pin mt tri ni [14,31].
Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Giới thiệu

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 4 HVTH: Tạ Quang Minh
1.2. 
 tài tp trung nghiên cm làm vic ci ca
pin mt tri. Trên c tuyn ca pin mt tri, tn ti mm vn hành t
t nhc t pin mt tri là cm vn hành ti
 u kic bit là bc
x mt tri và nhi pin. Vì vm làm vic ci (MPP) ca pin mt
tri là mt phn không th thiu ca h thng pin mt tr m bo rng các mô
t tri luôn vu kin t
Có rt nhi     c nghiên cu và công b. Các
 nhiu khía c phc tp, thông s ng,
s ng cm bin yêu cu, t chuy tài s nghiên cu các
a nghiên cu c  xu
MPPT ti kh u ki, bc
x i và chi phí thp.
1.3. 

- -V, P-
.
- .
-             

- 
 .
1.4. 

- 
- 

- 

- Phân tích các k
Luận văn tốt nghiệp Chương 1: Giới thiệu

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 5 HVTH: Tạ Quang Minh
- 
tài.
1.5. 
 

 n .
 
 

 

1.6. 




 nh v ngun nng lng tái sinh c th là nng lng
mt tri có thêm phng pháp 

  dng làm tài liu ging dy
 
1.7  lun vn:
1
2
3: 
4: 

5: 

Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Phương pháp tiếp cận

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 6 HVTH: Tạ Quang Minh


P CN

2.1. t tri
Mt lp tip xúc bán dn p-n có kh i trc ting bc
x mt trn nh hiu c gi là pin mt tri. Mn
a pin mt tr

Hình 2.1. Ma pin mt tri
Mn gn I
PH
n tr dòng rò R
SH
n
tr ni tip R
S
c tuyn I-V ca pc mô t bng biu thc 2.1:
= 












+ 

1


+




(2.1)

I
PH
n (A)
I
S
: dòng bão hòa (A)
n tích ca electron, q = 1,6x10
-19
C
k: hng s 
-23
J/K
T

C
: nhi vn hành ca pin (K)
Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Phương pháp tiếp cận

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 7 HVTH: Tạ Quang Minh

A: h s ng ph thuc vào công ngh ch to pin, ví d công ngh Si-
mono A=1.2, Si-
n I
PH
ph thuc trc tip vào bc x mt tri và nhi ca
pin:


=



+ 







 (2.2)

I
SC

: dòng ngn mch ti nhi tiêu chun 25
O
C (A) và bc x 1kW/m
2

K
I
: h s n ph thuc vào nhi (A/
O
C)
T
C
: Nhi vn hành ca pin mt tri (K)
T
REF
: Nhi tiêu chun ca pin mt tri (K)
c x mt tri (kW/m
2
)
Mt khác, dòng bão hòa I
S
là dòng các ht tc to ra
do kích thích nhit. Khi nhi ca pin mt tr
-26]:
I
S
= I
RS

T

C
T
Ref

3
exp

qE
G
kA

1
T
Ref

1
T
C

(2.3)

I
RS
c bão hòa ti nhi tiêu chun (A)
E
G
ng l trng ca cht bán dn
i vi pin mt trn tr dòng rò R
SH


S

ma pin mt trc cho bi hình 2.2:

Hình 2.2. Mô hình pin mt trng
Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Phương pháp tiếp cận

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 8 HVTH: Tạ Quang Minh

u thc (2.1) có th c mô t u thc 2.4.
= 










1

(2.4)
c tiêu chun có th c biu din u thc 2.5.


=








1
(2.5)
ng, công sut ca pin mt tri khon áp khong
0.5 V. Vì vy, các pin mt trc ghép ni vi nhau theo dng ni tip - song
 ng công su ln. Ma mô
t tri gm có N
P
nhánh song song và N
S
pin ni tic mô t 
hình 2.3.

t tri
Mn hình c miêu t bi biu thc:
= 

















1

(2.6)
Pin mt tri chuyn mt phn bc x mt tri trc ting
t phn thành nhit cng vi pin mt tri có màu d hp
th nhit nên nhi vn hành ca pin có th  ng. Nhit
 cu kin khác nhau có th  vn hành
ng (NOCT). Nhi v
Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Phương pháp tiếp cận

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 9 HVTH: Tạ Quang Minh

cu king 20
o
C, bc x mt tri 0.8 kW/m
2
, t gió < 1
m/s.
Công thc s d tính toán s khác nhau gia nhi môi
ng (T
Amb
) và nhi vn hành ca pin mt tri (T
C
):



= 

+



20
0.8

 (2.7)
c tuyn I-ng vi tng bc x nhnh c mô t 
2.4 và hình 2.5.

c tuyn I-V vi các bc x khác nhau

Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Phương pháp tiếp cận

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 10 HVTH: Tạ Quang Minh


c tuyn P-V vi các bc x khác nhau

2.2.  
B bi c s dng rng rãi trong ngun 1 chiu vi
mi ngun mt chiu không nh thành ngun mt chiu
có th u khic. Trong h thng pin mt tri, b bic kt
hp cht ch vi MPPT. MPPT s dng b bi u chnh ngun
n áp vào ly t ngun pin mt tri, chuyi và cung cn áp ln nht phù

hp vi ti.
Mc gi là m bii này
phù hp vi các ng dn áp yêu cu lu vào. Nguyên lý
hong ca b bii này d ng
ca cun dây.
Luận văn tốt nghiệp Chương 2: Phương pháp tiếp cận

GVHD: TS. Trương Việt Anh Trang 11 HVTH: Tạ Quang Minh


 nguyên lý mch boost
Khi S   
ON
n t ngun chy qua cun dây,
ng t ng n chy qua
t D và dòng tc cung cp bi t n C.

Hình 2.7. M

Hình 2.8. Dn trên cu