Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Điều khiển khai thác điểm công suất cực đại của nguồn pin mặt trời theo mô hình đầy đủ ở điều kiện vận hành bất kỳ

3 Điều khiển khai thác điểm công suất cực đại của nguồn pin mặt trời theo mô hình đầy đủ ở điều kiện vận hành bất kỳ

Tải bản đầy đủ - 0trang

L gh 



di













L 

K bK c

dc 

dx 2



hT

 K



x g(x) 

c





pv







L gh Kc Vdc

Ldc



L h

f







h



f (x)  K

x



T



Lf h Kc









c



 0







(3.30)



x2 Vdc 



 L

dipv 

dc





K K

i

x

dx

  

b

c

pv

1

2 

 C



 pv 



x2 Vdc



L K

dc



Vdc 



b



K c









dipv ipv

x1



Cdc

dx



(3.31)



2







Từ (3.30) và (3.31), ueq (0 < ueq< 1) được xác định bởi (3.32):



ueq



Kc x2 Vdc



 K

Ldc





ueq



b



K c





V

Kc Ldc

dc



dipv ipv x1



dx2



Cpv







dipv ipv

V x 2

L K b

 dc

 dc



x1



 C

Vdc

Vdc

pv

dx 2

K

 c





(3.32)



Với cách lập luận tương tự như BBĐ DC/DC buck, có thể thấy rằng mục tiêu

xác định đúng mặt trượt để ueq có chứa thành phần (Vdc-vpv)/Vdc đã đạt được.

Các thành phần còn lại trong biểu thức (3.32) biểu diễn ueq có giá trị rất nhỏ nhưng

đóng vai trò như thành phần dẫn trạng thái, giúp biến đổi giá trị của ueq của

trạng thái hiện tại sang ueq của trạng thái mong muốn phù hợp với sự biến đổi

thông số trạng thái của BBĐ DC/DC boost cũng như của PVg.



3.3.1.4 Chiến lược điều khiển BBĐ DC/DC theo phương pháp IB-SMC

Trên đây ta đã thiết lập được mặt trượt, tín hiệu điều khiển tương đương

và đều có chứa các hệ số Ka, Kb, Kc. Giá trị của các hệ số này có ảnh hưởng đến

quá trình trượt từ điểm vận hành này về điểm vận hành khác và thiết lập vùng

ổn định cũng như vùng lân cận của mặt trượt để quỹ đạo di chuyển của điểm vận

+



hành luôn thỏa mãn 0 h(giá trị +tạo đường biên h và -tạo đường biên

-



h ). Vì vậy, các



hệ số trên cần phải lựa chọn để có giá trị đủ nhỏ, qua đó đảm bảo đạt được

mục tiêu chạm được vào các đường biên trong quá trình di chuyển điểm vận

hành. Với BBĐ DC/DC buck, giá trị đỉnh của iC tương đương với giá trị đỉnh của ipv

nên giá trị của Ka phải khá nhỏ. Với BBĐ DC/DC boost, giá trị đỉnh của iC đã khá nhỏ

nên giá trị của Kc lại không yêu cầu nhỏ như Ka.

Mặt khác, khi xét trong khoảng thời gian ngắn và chỉ có G biến thiên thì quỹ

đạo của MPP trên các mặt phẳng v-p và v-i có dạng khơng tuyến tính, có xu hướng

gập nhanh khi G có giá trị ở mức thấp. Vì vậy, giá trị của Ka và Kb phải phụ thuộc

vào G để các đường biên có dạng cong và vùng lân cận của mặt trượt có xu hướng

hẹp lại khi G có giá trị nhỏ như mơ tả trên hình 3.10.

δ



p



i



δ

h

+



δ

δ



h-



h+

h-



v

a. Mặt phẳng v-p



v



b. Mặt phẳng v-i



Hình 3.10 Dạng quỹ đạo trượt về MPP mới khi điều khiển theo phương pháp IB-SMC



Trong đó:

Đường màu nâu biểu diễn mặt trượt h=0,

+



-



Các đường màu xanh biểu diễn các đường biên h và h trong quá

trình trượt về điểm làm việc mới,

Các đường mũi tên màu đỏ biểu diễn quá trình di chuyển của điểm

làm việc hiện tại về điểm làm việc mới.

Với các phân tích trên, MPPT sử dụng kỹ thuật IB đã cung cấp thơng tin chính

xác về đích cần đạt đến (thơng số tại MPP) để bộ điều khiển sử dụng kỹ thuật SMC

chuyển trạng thái vận hành của BBĐ DC/DC buck, BBĐ DC/DC boost tương ứng

với điểm vận hành mong muốn của PVg, qua đó giúp khai thác công suất tại MPP

đưa đến DCbus. Chiến lược điều khiển theo phương pháp IB-SMC được mơ tả trên

hình 3.11.



Start

Đo G, T

MPPT (Kỹ thuật IB)

Thông số tại MPP (Vmpp, Pmpp)



Xác định ueq(t)

(Kỹ thuật SMC)

Gửi xung điều khiển đến SW

Đo vpv, ipv

Tính ppv=vpvipv



S



h=0

Đ



Duy trì ueq(t)=ueqref tại h=0

Tiếp tục thực hiện

(cài đặt thời gian)



S



Stop



Đ

Đ



Có sự thay đổi G, T



S



Hình 3.11 Chiến lược điều khiển theo phương pháp IB-SMC cho BBĐ DC/DC



3.3.1.5 Mô phỏng đánh giá phương pháp IB-SMC

Để đánh giá được khả năng bám MPP, mô phỏng được thực hiện trên

0



Matlab/Simulink với T=40 C và sự biến thiên của G như mơ tả trên hình 3. 12.

Kịch bản trên hình 3. 12 đều đã xét đến sự tăng giảm của G, trong đó thời gian thay

2



2



2



2



đổi từ giá trị 850 W/m đến 1000 W/m và từ 1000 W/m đến 800 W/m đều

được xét trong khoảng thời gian 0.1s.



G (W/m2)



1000

950

900

850

800

0



0.5



1



1.5

Thoi gian (s)



2



2.5



3



Hình 3. 12 Kịch bản biến thiên của G



Panel PVg được sử dụng là MF165EB3 với giá trị các thông số được cho

trong bảng 2.1 và bảng 2. 2 (chương 2).

Thông số BBĐ: Rdc=0.5, Ldc=0.008 H,

Cpv =0.001 F với BBĐ DC/DC buck, Cpv

=0.0001 F với BBĐ DC/DC boost, Tần

số đóng cắt: fS=50 kHz.

Điện áp trên DCbus: Vdc= 12 V (với BBĐ DC/DC buck),

Vdc= 48 V (với BBĐ DC/DC boost)

Tham số cho bộ điều khiển IB-SMC được cập nhật theo sự biến thiên của G:

0.05 G

ứng với BBĐ DC/DC buck là

và BBĐ DC/DC boost là

Ka

Gstc



0.183 G

K 

, K = -1. Các hệ số K , K

đã được xác định thông qua quá trình mơ

b

a

b

c

G stc

phỏng trong các điều kiện vận hành hồn toàn khác nhau khi T biến thiên từ

0



0



2



2



25 C đến 65 C, G biến thiên từ 100 W/m đến 1000 W/m để đảm bảo ln bám

MPP. Đây cũng chính là điểm khác biệt của phương pháp IB-SMC so với các

phương pháp điều khiển trước đây.

Điện năng thu được từ PVg trong khoảng (0t) xác định bởi (3.33):

t



A(t) ppv (t)dt

0



(3.33)



Điện năng mong muốn thu được trong khoảng (0t) được xác định bởi (3.34):



t



Ampp (t) Pmpp



(3.34)



(t)dt

0



Tiêu chí đánh giá hiệu quả năng lượng là so sánh mức điện năng thu được

với mức điện năng mong muốn thu được. Hiệu quả năng lượng trong khoảng thời

gian (0t) được xác định bởi (3.35):

H% 



A(t)



100%



(3.35)



Ampp (t)



Sơ đồ mô phỏng trên Matlab/Simulink BBĐ DC/DC buck và BBĐ DC/DC

boost theo phương pháp IB-SMC được mô tả trên hình 3. 13 và hình 3. 14.



65



Hình 3. 13 Sơ đồ mô phỏng trên Matlab/Simulink điều khiển BBĐ DC/DC buck theo phương pháp IB-SMC



-66-



Hình 3. 14 Sơ đồ mơ phỏng trên Matlab/Simulink điều khiển BBĐ DC/DC boost theo phương pháp IB-SMC



67



Sơ đồ mô phỏng trên Matlab/Simulink khối PVg, các bộ điều khiển IB-SMC

cho BBĐ DC/DC buck và DC/DC boost được mơ tả trên hình 3. 15.



a.



Sơ đồ mơ phỏng khối PVg



b. Bộ điều khiển IB-SMC cho BBĐ DC/DC buck



c. Bộ điều khiển IB-SMC cho BBĐ DC/DC boost

Hình 3. 15 Sơ đồ mô phỏng trên Matlab/Simulink khối PVg và bộ điều khiển IB-SMC



-68-



Kết quả mô phỏng đáp ứng của PVg khi áp dụng phương pháp IB-SMC cho BBĐ

DC/DC buck và DC/DC boost được mơ tả trên hình 3. 16.



G (W/m2)



1000

950

900

850

800

0



0.5



1



1.5

Thoi gian (s)



2



2.5



3



2



2.5



3



a. Sự biến thiên của G

160



140



IB-SMC BBD DC/DC buck



120



100



A(t)=3x136 Ws



80

p pv(t)

Pmpp(t)



60



A(t)

40



20



0



0



0.5



1



1.5

Thoi gian (s)



b. BBĐ DC/DC buck



160



IB-SMC BBD DC/DC boost



140

120

100



A(t)=3x136 Ws



80

ppv(t)

Pmpp(t)



60



A(t)



40

20

0



0



0.5



1



1.5

Thoi gian (s)



2



2.5



3



c. BBĐ DC/DC boost

Hình 3. 16 Đặc tính ppv, Pmpp, A(t) khi điều khiển BBĐ DC/DC theo phương pháp IB-SMC



Hiệu quả năng lượng tương ứng với hai BBĐ được xác định từ công thức

(3.35) với kết quả được xác định bởi (3.36):

3136

H% 

100%



(3.36)



99.83%

408.7



Kết quả cho thấy phương pháp IB-SMC đã khai thác được gần như hoàn toàn

năng lượng của PVg ở mọi thời điểm. Các kết quả trên hình 3. 16 cũng đã cho thấy

đường ppv(t) luôn bám đường Pmpp(t) ở cả những thời điểm khơng có sự biến

thiên của G (duy trì ổn định tĩnh) hoặc ở những thời điểm có sự tăng, giảm của G

(đảm bảo ổn định động) trong suốt quá trình vận hành PVg.

3.3.2 Phương pháp IB-AVC

3.3.2.1 Nguyên lý chung của phương pháp IB-AVC

Phương pháp IB-AVC sử dụng kỹ thuật AVC để đưa vpv từ trạng thái vận

hành bất kỳ về giá trị điện áp tính tốn được của MPPT tại mỗi thời điểm nhờ

sử dụng kỹ thuật IB đã trình bày trong chương 2. Điều này có nghĩa là với cấu

trúc điều khiển BBĐ DC/DC trên hình 3. 1, đích điều khiển được thiết lập về điện

áp ở đầu vào BBĐ tương ứng với mref=Vmpp. Phương pháp này khác biệt với các

phương pháp trước đây ở chỗ đích điều khiển là Vmpp chính xác tại MPP được

xác định trước và không đổi nếu không có sự biến thiên về các giá trị của (G, T).

Với phân tích trên, cấu trúc điều khiển theo phương pháp IB-AVC dù áp dụng

cho BBĐ DC/DC buck hay BBĐ DC/DC boost cũng đều có cấu trúc mạch vòng

điều khiển dòng điện ở vòng trong và mạch vòng điều khiển điện áp ở vòng ngồi

như mơ tả trên hình 3.17 [46], [56], [60], [62].

BBĐ DC/DC

SW



PVg



Cuộn cảm

vpv

-



Vmpp

+



Bộ điều

khiển iLref

+

điện áp



DCbus

CS1



iL

Bộ điều d

khiển dòng

điện



Bộ

phát

xung



Hình 3.17 Mạch vòng điều khiển PVg theo phương pháp IB-AVC



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Điều khiển khai thác điểm công suất cực đại của nguồn pin mặt trời theo mô hình đầy đủ ở điều kiện vận hành bất kỳ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×