Điều khiển mờ lai áp dụng cho biến tần một pha nối lưới

Bài báo đề xuất một bộ điều khiển dòng điện sử dụng lôgic mờ cho biến tần kết nối với lưới điện. Trong bộ điều khiển PI để điều khiển biến tần nối lưới, độ khuếch đại của bộ khâu P được thay đổi với sự trợ giúp của các thuật toán logic mờ để có được đáp ứng quá độ nhanh bất chấp các biến đổi đầu vào và nhiễu phụ tải. Đầu vào của bộ điều khiển logic mờ là sai lệch dòng điện đo được và giá trị đặt trong trong hệ tọa độ quay.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển mờ lai áp dụng cho biến tần một pha nối lướiLại Khắc LãiTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ113(13): 147 - 152ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI ÁP DỤNG CHO BIẾN TẦN MỘT PHA NỐI LƯỚILại Khắc Lãi*Đại học Thái NguyênTÓM TẮTBài báo đề xuất một bộ điều khiển dòng điện sử dụng lôgic mờ cho biến tần kết nối với lưới điện.Trong bộ điều khiển PI để điều khiển biến tần nối lưới, độ khuếch đại của bộ khâu P được thay đổivới sự trợ giúp của các thuật toán logic mờ để có được đáp ứng quá độ nhanh bất chấp các biếnđổi đầu vào và nhiễu phụ tải. Đầu vào của bộ điều khiển logic mờ là sai lệch dòng điện đo được vàgiá trị đặt trong trong hệ tọa độ quay. Hiệu quả của các chiến lược điều khiển đề xuất đã được xácnhận qua kết quả mô phỏng với phần mềm Psim - Matlab và được so sánh với các bộ điều khiển PIthông thường.Từ khóa: Điều khiển dòng điện. Logic mờ, Nối lưới, Bộ điều khiển PI, Psim-Matlab.GIỚI THIỆUBiến tần nối lưới là một loại đặc biệt của biếntần có thể chuyển đổi điện một chiều thànhđiện xoay chiều và nối nó vào lưới điện hiệnhành. Các bộ biến tần nối lưới cần có một sốtính năng như điều khiển độc lập công suấttác dụng và công suất phản kháng với dòngnăng lượng hai hướng, điều khiển hệ số côngsuất với điện áp/dòng điện ra hình sin chấtlượng cao. Ngoài ra, nó có thể hỗ trợ bảo vệcác thiết bị điện trong trường hợp xảy ra lỗilưới . Cấu trúc chung của biến tần nguồn áp 1pha kết nối lưới được chỉ ra trên hình 1.Trong đó, bộ chuyển đổi DC-AC là ngịch lưucầu một pha đầy đủ sử dụng 4 MOFET hoặc 4GJB. Đầu vào biến tần là nguồn áp một chiều(pin mặt trời, acqui hoặc là đầu ra của bộchỉnh lưu). Đầu ra của biến tần được kết nốivới lưới điện thông qua bộ lọc thông thấp (lọcLC hoặc LCL hoặc bộ lọc L trong trường hợpđơn giản) để đưa năng lượng vào lưới. Khiđầu ra biến tần cắt khỏi lưới, nó sẽ cung cấpnăng lượng cho tải cục bộ. Do vậy bộ điềukhiển biến tần được chia thành chế độ làmviệc độc lập và chế độ nối lưới.Để điều khiển biến tần trong cả chế độ làmviệc độc lập cũng như chế độ nối lưới, các giátrị điện áp và dòng điện của biến tần đượcchuyển thành các giá trị tương ứng trong hệtọa độ quay thông qua phép biến đổi Parkthuận. Điện áp ra của bộ điều chỉnh là các giátrị Ud và Uq, chúng được đưa tới chuyển đổingược Park ngược. Đầu ra của chuyển đổiPark ngược là các giá trị Uα và Uβ được đưatới bộ điều chế rộng xung hình sin (SPWM).Đầu ra của khối SPWM là tín hiệu điều khiểncác khóa chuyển đổi của biến tần.LướiACUbus∼DCUgUαĐiều khiểnđiện ápPLLTảiSPWMϑUβĐiều khiểndòng điệnHình 1. Sơ đồ khối điều khiển biến tần một pha nối lưới**Tel: 0913507464; Email: laikhaclai@gmail.com147Lại Khắc LãiTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆChế độ làm việc độc lập: Ở chế độ làm việcđộc lập, biến tần cần phải liên tục cung cấpđiện áp phù hợp với điện áp lưới điện cho tảicục bộ. Để thực hiện điều này, ta sử dụngvòng khóa pha (PLL) để phát hiện tần số vàgóc pha của điểm kết nối chung điện áp.Thành phần Ugd của điện áp lưới được cănchỉnh theo véc tơ điện áp đầu ra của biến tần.Góc pha của biến tần được xác định bằngcách tích phân của tổng tần số bù và tần sốđiện áp lưới.Mặt khác, bộ điều khiển điện áp được ápdụng để đồng bộ hóa điện áp đầu ra của biếntần với biên độ điện áp lưới. Quá trình điềukhiển được mô tả trong hình 1.Thực tế các thành phần điện áp p và q củabiến tần (Ud-inv và Uq-inv) được so sánh vớiđiện áp đặt (Ud-ref và Uq-ref) . Các thành phầnđiện áp đầu ra là các giá trị điện áp đặt (Uα,Uβ) tương ứng với biên độ của điện áp lưới.Chế độ nối lưới: Trong chế độ nối lưới, dộđiều khiển dòng điện được sử dụng để điềukhiển việc truyền công suất tác dụng và côngsuất phản kháng vào lưới điện quốc gia.Trong chế độ này điện áp ra cùng biên độ vàcùng pha với điện áp lưới, do vậy quá trìnhđiều khiển công suất có thể xem như điềukhiển dòng điện. Bài báo đề xuất phươngpháp sử dụng bộ điều khiển mờ lai (FLC-PI)cho bộ điều khiển dòng điện biến tần một phatrong chế độ nối lưới trên trên hệ qui chiếuđồng bộ (hệ qui chiếu dq).113(13): 147 - 152Bộ chuyển đổi DC/AC của hệ thống biến tầncần phải bơm dòng điện tác dụng vào lưới, đólà dòng điện thuần sin cùng pha với điện áplưới. Để thỏa mãn điều kiện này sai số xác lậpgiữa dòng điện mong muốn và dòng điện thựctế cần phải xấp xỉ bằng không tại tần số lưới.Trong nhiều năm qua, đã có nhiều sơ đồ điềukhiển cho biến tần nối lưới được đề xuất. Sơđồ điều khiển kinh điển của biến tần nối lướithường dựa trên phản hồi điện áp lưới tronghệ tọa độ xoay và thêm vào một vài bộ điềukhiển PI [1].Trong trường hợp bộ điều khiển PI, việc thựchiện điều khiển phụ thuộc vào PI hệ sốkhuếch đại. Hơn nữa, bộ điều khiển PI với hệsố PI hằng không thể đảm bảo độ quá điềuchỉnh mong muốn và thời gian quá độ cho tấtcả các tải. Đặc biệt, trong trường hợp nhiềubộ điều khiển PI hoạt động không hoàn toànđộc lập với nhau trong một hệ thống điềukhiển. Trong các hệ thống biến tần nối lướithườ ...