Thiết kế bộ điều khiển trượt cho tuabin gió độc lập sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Bài viết Thiết kế bộ điều khiển trượt cho tuabin gió độc lập sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu đề xuất giải thuật điều khiển trượt (SMC) cho SWECS. Bộ điều khiển trượt này được thiết kế và kiểm chứng hiệu quả thông qua mô phỏng hệ thống SWECS trên Matlab và Simulink.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều khiển trượt cho tuabin gió độc lập sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu 34 Nguyễn Minh Hòa, Huỳnh Minh Toàn THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT CHO TUABIN GIÓ ĐỘC LẬP SỬ DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU DESIGN OF SLIDING MODE CONTROLLER FOR PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS GENERATOR-BASED STANDALONE WIND TURBINES Nguyễn Minh Hòa1, Huỳnh Minh Toàn2 1 Trường Đại học Trà Vinh; hoatvu@tvu.edu.vn 2 Trường Cao đẳng Nghề Tiền Giang; hmtoan2012@gmail.com Tóm tắt - Một trong những mục tiêu điều khiển quan trọng nhất cho các Abstract - One of the most important control objectives for hệ thống chuyển đổi năng lượng gió độc lập (SWECS) là tối ưu hóa quá Standalone Wind Energy Conversion Systems (SWECS) is to trình chuyển đổi năng lượng từ gió. Mục tiêu này thường được thực hiện optimize the power conversion from wind. This goal is normally bằng các thuật toán bám điểm công suất cực đại (MPPT). Tuy nhiên, các achieved by Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithms. thuật toán này đơn giản và kém hiệu quả khi đáp ứng các yêu cầu điều However, such algorithms are simple and ineffective in response khiển phức tạp. Ngoài ra, giải thuật điều khiển vi tích phân (PID) có thể to additional complex control requirements. Alternatively, the được sử dụng để chuyển đổi tối đa năng lượng gió. Tuy nhiên, bộ điều Proportional Integral Derivative (PID) technique can be applied for khiển PID hoạt động kém hiệu quả khi áp dụng vào các hệ thống chuyển the optimal power conversion of SWECS. However, the PID control đổi năng lượng gió có bản chất phi tuyến cao và thay đổi theo thời gian, normally provides low performance for highly nonlinear, time- thường hoạt động trong điều kiện tốc độ gió luôn thay đổi một cách ngẫu varying nature of SWECS and stochastic change of wind. To nhiên. Để khắc phục những hạn chế của các giải thuật điều khiển MPPT overcome the MPPT and PID control performance limitations, this và PID, bài báo này đề xuất giải thuật điều khiển trượt (SMC) cho paper presents a sliding mode control (SMC) design for standalone SWECS. Bộ điều khiển trượt này được thiết kế và kiểm chứng hiệu quả SWECS. The proposed sliding mode controller has been designed thông qua mô phỏng hệ thống SWECS trên Matlab và Simulink. and validated by computer simulations in Matlab and Simulink. Từ khóa - điều khiển trượt; năng lượng gió; hệ thống chuyển đổi Key words - sliding mode control; wind energy; standalone wind năng lượng gió độc lập; chuyển đổi năng lượng tối ưu; máy phát energy conversion systems; optimal power conversion; permanent điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu. magnet synchronous generator. 1. Đặt vấn đề cầu điều khiển phức tạp. Để đáp ứng nhu cầu điều khiển Năng lượng gió là một trong những nguồn năng lượng ngày càng cao của các tuabin gió, phương pháp điều khiển tái tạo quan trọng hiện nay. Do tính chất sạch và vô tận của hồi tiếp tuyến tính hóa đã được nghiên cứu đề xuất trong nó, năng lượng gió gần đây trở thành trọng tâm cho việc công trình [6]. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cho thấy hệ nghiên cứu và phát triển thương mại. Hiện nay, năng lượng thống điều khiển khá nhạy cảm với sai số mô hình hóa gió đóng góp đáng kể cho nguồn điện của thế giới [1, 2, 3]. của hệ thống. Do đó, phương pháp hồi tiếp tuyến hóa Mặc dù điện có thể được cung cấp qua mạng lưới điện trung không cho chất lượng điều khiển tốt khi có nhiễu hoặc sai tâm nhưng vẫn còn những khu vực xa xôi, nơi lưới điện số mô hình. Bên cạnh đó, các phương pháp điều khiển không thể truyền tới. Những nơi này đang phải đối mặt với thích nghi cho tuabin gió cũng đã được đề xuất trong các tình trạng thiếu điện. Một giải pháp bền vững đầy hứa hẹn bài báo [7, 8, 9]. Các bộ điều khiển thích nghi cho chất là sử dụng các hệ thống chuyển đổi gió độc lập hay còn gọi lượng điều khiển tốt khi thông số của hệ thống thay đổi là các tuabin gió độc lập được kết nối với tải cục bộ. hoặc có sai số mô hình. Tuy nhiên, các giải thuật điều khiển thích nghi có tốc độ hội tụ phụ thuộc vào số lượng Thiết kế điều khiển cho các tuabin gió độc lập đã và biến trạng thái. Số lượng biến trạng thái càng nhiều thì đang thu hút nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trên tốc độ hội tụ càng chậm, làm ảnh hưởng đến chất lượng thế giới, các nghiên cứu này đều hướng đến tối ưu hóa điều khiển của hệ thống, nên khó áp dụng với các hệ thống công suất chuyển đổi từ gió sang điện. Một trong các có số lượng biến trạng thái lớn. Ngoài ra, phương pháp nghiên cứu phổ biến là sử dụng thuật toán bám điểm công điều khiển trượt cho tuabin gió cũng đã được nghiên cứu suất cực đại (MPPT) cho tuabin gió [4, 5]. Bài báo [4] áp dụng trong ...