Điều khiển phi tuyến thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ tích hợp cho hệ thống phát điện sức gió

Bài viết này giải quyết vấn đề mô hình hóa và điều khiển thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ (SCESS). SCESS giúp hỗ trợ ổn định ngắn hạn công suất đầu ra của tua-bin phát điện sức gió thông qua quá trình trao đổi công suất hai chiều. SCESS bao gồm siêu tụ đóng vai trò tích trữ điện năng dạng một chiều và hai bộ biến đổi công suất DC-DC và DC-AC.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển phi tuyến thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ tích hợp cho hệ thống phát điện sức gió CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2017 [1]. Trần Anh Dũng, Phương pháp toàn phương gián tiếp tổng hợp hệ điều khiển chuyển động tàu thủy cao tốc, Tạp chí Giao thông vận tải, số T5, 2013. [2]. Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Điều khiển tối ưu và bền vững, Nhà xuất bản khoa học và Kỹ thuật, 2000. [3]. Trần Anh Dũng, Điều khiển hiện đại - lý thuyết và ứng dụng, Nhà xuất bản giao thông vận tải, 2013 [4]. Лукомский Ю.А., Пешехонов В.Г., Скороходов Д.А., Навигация и управление движением судов, СПб., Изд-во «Элмор», 2002. [5]. Fossen, T. I, Marine Control Systems - Guidance, Navigation and Control of Ships, Rigs and Underwater Vehicles Marine Cybernetics, 3rd edition, 2002 [6]. Perez, T. and Mogens Blanke, Mathematical Ship Modeling for Control Applications. Technical Report Dept. of Electrical and Computer Engineering The University of Newcastle, NSW, 2308, Australia, 2002. Ngày nhận bài: 13/3/2017 Ngày phản biện: 20/3/2017 Ngày duyệt đăng: 24/3/2017 ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN THIẾT BỊ KHO ĐIỆN SỬ DỤNG SIÊU TỤ TÍCH HỢP CHO HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ NONLINEAR CONTROL FOR SUPERCAPACITOR ENERGY STORAGE SYSTEM INTEGRATED WITH WIND TURBINE PHẠM TUẤN ANH, NGUYỄN KHẮC KHIÊM Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Bài báo này giải quyết vấn đề mô hình hóa và điều khiển thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ (SCESS). SCESS giúp hỗ trợ ổn định ngắn hạn công suất đầu ra của tua-bin phát điện sức gió thông qua quá trình trao đổi công suất hai chiều. SCESS bao gồm siêu tụ đóng vai trò tích trữ điện năng dạng một chiều và hai bộ biến đổi công suất DC-DC và DC-AC. Nhiệm vụ điều khiển ổn định điện áp DC-link được thực hiện bởi cấu trúc điều khiển bộ biến đổi DC-AC, dòng điện phóng/nạp siêu tụ được điều khiển thông qua cấu trúc điều khiển bộ biến đổi DC-DC. Bài báo này chỉ tập trung vào vấn đề điều khiển bộ biến đổi DC- DC hai chiều. Bộ điều khiển điều khiển đề xuất dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov áp dụng đối với mô hình động học phi tuyến dạng Bilinear của bộ biến đổi DC-DC. Các kết quả nghiên cứu được kiểm chứng thông qua mô phỏng. Từ khóa: Siêu tụ, bộ biến đổi DC-DC hai chiều, nghịch lưu nguồn áp, điều khiển phi tuyến, ổn định Lyapunov. Abstract The paper deals with the problem of modeling and controlling of a supercapacitor energy storage system (SCESS). The SCESS has the ability to provide the rapid responses for high power requirement in order to smooth out the output of wind turbines. The control structure of SCESS requires regulating inductor current to track the desired values combined with stabilizing DC bus voltage and decoupling control between active and reactive power. A proposed control structure includes a nonlinear controller based on the Lyapunov stability for bilinear state-space model of a non-isolated bidirectional DC-DC converter. The effectiveness of the designed control is validated by simulations. Keywords: Supercapacitor, Bidirectional DC-DC Converter, Voltage Source Inverter, Nonlinear control, The Lyapunov stability. 1. Đặt vấn đề Các nguồn năng lượng tái tạo đặc biệt là năng lượng gió được xem là một nguồn năng lượng tiềm năng để bổ sung cho hệ thống điện ở những khu vực xa xôi như các hải đảo, vùng núi cao, vùng băng tuyết - những nơi mà lưới điện quốc gia không có khả năng vươn tới [1]. Bài báo này Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 50 - 4/2017 29  CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2017 nghiên cứu về hệ thống điện hỗn hợp gió - diesel - kho điện (WDSHPS - Wind-Diesel-SCESS Hybrid System) như minh họa trên hình 1. Giả thiết rằng hệ thống Governor tách biệt hoàn * f Grid AVR U* toàn với lưới Grid PLoad điện quốc gia. Diesel SG Engine Các nguồn phát PDiesel có các công suất QDiesel tương ứng: Tua- PWindF Pwind bin phát điện AC C AC PSCESS 3PVSI NBDC Supercapacitors Link DC Link sức gió (WTG - PMSG Filter ...