Thiết kế bộ nối lưới ba pha cho hệ thống năng lượng tái tạo trong điều kiện dải điện áp thay đổi lớn

Nghiên cứu này đề cập đến vấn đề thiết kế mạch tăng áp để duy trì điện áp nối lưới, các giải thuật điều khiển mạch Boost Interleaved, nguyên lý nối lưới và kết quả thực nghiệm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ nối lưới ba pha cho hệ thống năng lượng tái tạo trong điều kiện dải điện áp thay đổi lớn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN SAIGON UNIVERSITY TẠP CHÍ KHOA HỌC SCIENTIFIC JOURNAL ĐẠI HỌC SÀI GÒN OF SAIGON UNIVERSITY Số 65 (5/2019) No. 65 (5/2019) Email: tcdhsg@sgu.edu.vn ; Website: https://tapchikhoahoc.sgu.edu.vn THIẾT KẾ BỘ NỐI LƯỚI BA PHA CHO HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG ĐIỀU KIỆN DẢI ĐIỆN ÁP THAY ĐỔI LỚN Design and implement the three-phase power grid connection using for renewable energy systems in the condition of large range voltage changing ThS. Huỳnh Lê Minh Thiện(1), TS. Hồ Văn Cừu(2), ThS. Nguyễn Xuân Tiên(3), TS. Trần Thanh Vũ(4) (1),(2),(3)Trường Đại học Sài Gòn (4)Trường Đại học Giao thông Vận tải TP.HCM TÓM TẮT Nghiên cứu này đề cập đến vấn đề thiết kế mạch tăng áp để duy trì điện áp nối lưới, các giải thuật điều khiển mạch Boost Interleaved, nguyên lý nối lưới và kết quả thực nghiệm. Sử dụng chip vi điều khiển STH743iiT6 của hãng ARM điều khiển bộ inverter ba pha ba bậc NPC, điều khiển nối lưới, và điều khiển giá trị điện áp ngõ ra của mạch Boost Interleaved hai nhánh để thiết kế mạch biến đổi DC – DC có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra cao hơn nhiều lần so với điện áp đầu vào. Từ ưu điểm đó, mạch Boost Interleaved giúp cho điện áp nối lưới sau bộ inverter luôn luôn được giữ ổn định bất chấp các điều kiện về môi trường khiến cho điện áp đầu ra của bộ năng lượng tái tạo dù đang ở dưới ngưỡng tạo điện áp nối lưới thì bộ Inverter cũng nhận được một lượng điện áp DC trong tầm ổn định, đủ để tạo điện áp xoay chiều ba pha hòa lưới. Kết quả thử nghiệm trên tải công bố trong nghiên cứu này đã minh chứng sự hiệu quả của giải pháp đã được đề xuất trong việc nối lưới ở điều kiện dải điện áp thay đổi lớn, tầm dao động của dải áp đạt ±50%. Từ khóa: nối lưới, bộ lọc LCL, vòng khóa pha PLL, bộ lọc tích cực, NPC, điều khiển nối lưới, chất lượng điện năng ABSTRACT In this study, the problem of designing a booster circuit to maintain mesh pressure, Boost circuit control algorithms, meshing principle and experimental results are mentioned. Using the STH743iiT6 microcontroller from ARM to control the three-phase three-level NPC inverter, grid-tie connecting control, and control the output voltage of the Boost Interleaved circuit to design the adjustable DC-DC circuit. The output voltage is many times higher than the input voltage. From that advantage, Boost Interleaved circuit helps to keep the voltage connected to the grid after the inverter always being stable between the environmental conditions, making the output voltage of the renewable energy even though it is below the generating threshold. For grid connection, the Inverter also receives a certain amount of voltage within the range, which is enough to alternate three phases of the grid. The experience results with the load in this study demonstrate the effectiveness of the proposed solution in the connection of the grid in the context of a large range of voltage changes, even the range of the voltage change reaches ± 50%. Keywords: grid connection, LCL filter, PLL, Active Power Filter, NPC, grid connection control, power quality Email: hlmthien@gmail.com 66 HUỲNH LÊ MINH THIỆN và Cộng sự TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN 1. Giới Thiệu bản vượt trội so với các vi điều khiển khác Nghịch lưu để chuyển điện một chiều như tốc độ xung 400Mhz, 176 chân, số thành điện xoay chiều nhằm mục đích sử kênh ADC 16 bit có thể lên đến 36 kênh, dụng cũng như hòa lưới đã trở nên quen hỗ trợ giao tiếp LCD-TFT, hỗ trợ giao tiếp thuộc từ nhiều năm nay. Vấn đề luôn được màn hình HMI, hỗ trợ rất nhiều chuẩn giao quan tâm là hiệu quả, trong đó hiệu quả về tiếp phổ biến và hiện đại như USART/ mặt nối lưới để tận dụng năng lượng tái tạo UART/ LPUART/ SPI/ I2C/ I2S/ CAN/ ngày càng được quan tâm hơn hết. Xu thế USB OTG_FS/ USB OTG_HS và một số tận dụng tối đa nguồn năng lượng phân tán chuẩn giao tiếp khác, 10 timer đa dụng, 1 (Distributed Generations – DGs) [4]-[7] timer phân giải cao, 2 bộ điều khiển PWM đang dần giảm tải cho hệ thống phân phối nâng cao (Advanced-Control PWM), 5 năng lượng tập trung, đặc biệt là hệ thống kênh timers công suất thấp (Low-power), 2 vi lưới điện (Micro Grid) [8]-[13]. Hiện kênh timer cơ bản. nay, tất cả các nước trên thế giới cũng như Hệ thống bao gồm: nguồn điện 3 pha 3 ở Việt Nam, đều tập trung nghiên cứu về dây 380V, 50Hz; tải hỗ trợ kiểm tra vận điều khiển nối lưới tự động và nối lưới tự hành hệ thống là tải phi tuyến chỉnh lưu động bộ lọc tích cực để giải quyết bài toán cầu 3 pha dùng điện trở có công suất 2kW; đảm bảo yêu cầu cao về chất lượng điện 2 tấm Pin mặt trời loại Module AD 100W- năng và sử dụng có chất lượng các nguồn 18M; Mạch Boost Interleaved 2 điều năng lượng xanh phân tán (Distributed khiển; Bộ nghịch lưu 3 pha 3 bậc NPC; Hệ Generations – DGs). Thiết bị sử dụng năng thống cảm biến Hall để cập nhật thông số lượng điện có yêu cầu rất cao về chất điện áp và dòng điện của hệ thống; Bộ lọc lượng điện, trong khi đó các nguồn năng LCL [3], [18] với điện trở giảm chấn; Màn lượng xanh phụ thuộc vào tự nhiên khi nối hình hiển thị thông tin và điều khiển HMI; lưới rất dễ làm thay đổi thông số chất CB tổng và CB điều khiển tự động STS. lượng nguồn điện lưới. Bênh cạnh đó, sự ...