Nghịch lưu đa mức cho ứng dụng năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo, bao gồm năng lượng mặt trời, gió và sinh học, đang được đầu tư khai thác như một nguồn năng lượng sạch nhằm chống biến đổi khí hậu và hiệu ứng nhà kính Nguồn năng lượng này phụ thuộc cao vào điều kiện môi trường, do đó, các bộ biến đổi điện t cần có hiệu suất cao và độ tin cậy Phần kết nối với nguồn năng lượng tái tạo cần có dải điện áp rộng, trong khi kết nối với lưới điện và tải phải đáp ứng tiêu chuẩn sóng hài thấp theo tiêu chuẩn quốc tế IEEE và IEC Hệ thống hybrid ứng dụng năng lượng tái tạo thường sử dụng hai tầng bộ biến đổi: tầng DC/DC kết nối với nguồn năng lượng mặt trời và gió, cùng với việc lưu trữ năng lượng qua ắc-quy; và tầng DC/AC kết nối với tầng DC/DC, cho phép hoạt động ở các chế độ khác nhau như đẩy năng lượng lên lưới hoặc nhận năng lượng từ lưới.
Hệ thống năng lượng tái tạo sử dụng pin mặt trời đang được nghiên cứu và thiết kế với cấu trúc điều khiển cho tầng biến đổi nghịch lưu Bộ nghịch lưu 2 mức thông thường (Voltage Source Inverter) đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống này.
Bộ biến tần điện áp (VSI) được ưa chuộng trong các ứng dụng điện áp và công suất thấp, nhưng nhược điểm chính của nó là gây ra sóng hài lớn, ảnh hưởng đến chất lượng điện áp đầu ra Để giải quyết vấn đề này, có thể thêm bộ lọc cho từng yêu cầu sóng hài cụ thể, tuy nhiên, phương pháp này làm tăng kích thước và khối lượng của bộ biến tần Một giải pháp khác là vận hành bộ VSI ở tần số cao, chẳng hạn như vài chục kHz, nhằm nâng cao tần số sóng hài cơ bản Tuy nhiên, tần số chuyển mạch lớn có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến tổn hao đóng cắt và hiệu suất tổng thể của bộ biến tần.
Nghịch lưu đa mức (NLĐM) đang ngày càng được ưa chuộng hơn so với các bộ nghịch lưu hai mức truyền thống nhờ vào những lợi thế nổi bật như điện áp đầu ra dạng sin với độ méo sóng hài thấp, tần số chuyển mạch giảm và khả năng sử dụng van bán dẫn với điện áp thấp hơn.
Một nguồn DC v ac v dc1 v dc2 v ac2 v ac1
Cấu trúc cầu H nối tầng CHB v dc v ac
Cấu trúc tụ điện thay đổi FC v dc v ac
Cấu trúc cầu điốt kẹp NPC
Hình 1.2 Các cấu trúc nghịch lưu đa mứ c ph ổ bi ế n
Các cấu trúc NLĐM thường được s dụng hiện nay bao gồm: cấu trúc diode kẹp ( Neutral point clamped- NPC), tụ bay ( Flying capacitor- FC) và cầu
H nối tầng ( Cascaded H- Bridge - CHB) Cấu trúc NPC và FC s dụng một
3 nguồn DC đầu vào duy nhất trong khi cấu trúc CHB s dụng nhiều nguồn DC đầu vào cách ly
Cấu trúc NPC là một dạng nghịch lưu đa mức phổ biến nhất, đặc biệt với điện áp đầu ra của bộ biến đổi ba mức Tuy nhiên, khi số mức tăng lên trên ba, cấu trúc này gặp phải một số nhược điểm, bao gồm số lượng diode kẹp lớn, thiếu tính mô đun hóa, và các van bán dẫn phải chịu các mức điện áp khác nhau, gây khó khăn trong việc cân bằng điện áp trên các tụ.
Cấu trúc FC sử dụng các tụ điện nạp đến mức điện áp khác nhau, và thông qua việc thay đổi trạng thái đóng cắt, các tụ này cùng với điện áp DC đầu vào được kết nối để tạo ra các mức điện áp đầu ra Tuy nhiên, khi số mức tăng cao, số lượng tụ cũng tăng, dẫn đến cấu trúc FC trở nên cồng kềnh và việc điều khiển điện áp trên các tụ trở nên phức tạp Ngược lại, cấu trúc CHB mang lại tính linh hoạt về mức điện áp và công suất đầu ra nhờ vào việc sử dụng chuỗi nối tiếp các cell, mỗi cell là một mạch nghịch lưu cầu H được cấp nguồn DC cách ly ở điện áp thấp, cho thấy tính mô đun hóa cao và cấu hình mạch đơn giản Tuy nhiên, nhược điểm của cấu trúc CHB là yêu cầu số lượng lớn nguồn DC cách ly, và sự sai lệch điện áp của các nguồn DC đầu vào có thể ảnh hưởng đến chất lượng điện áp đầu ra.
Các cấu trúc cải tiến của nghịch lưu đa mức đang được nghiên cứu nhằm giảm số lượng phần t đóng cắt và phần t thụ động, từ đó giảm độ phức tạp và chi phí của các bộ biến đổi khi số mức tăng cao Cấu hình cải tiến cho cấu trúc CHB giúp giảm số lượng phần t bán dẫn, trong khi cấu hình sử dụng biến áp giúp giảm bớt số lượng nguồn DC đầu vào Tuy nhiên, cấu trúc NPC ít được cải thiện hơn do tính mô hoá thấp hơn so với cấu trúc CHB, mặc dù điện áp ngược trên các van được giảm với cấu hình NPC phức tạp hơn.
Cấu trúc kiểu hình T (T-type) là một cải tiến trực tiếp từ cấu trúc NPC, mang lại nhiều ưu điểm nổi bật so với các cấu trúc NLĐM khác Cấu trúc này sử dụng duy nhất một nguồn DC đầu vào, không cần diode kẹp như trong cấu trúc NPC và tụ bay như trong cấu trúc FC Hơn nữa, số lượng van bán dẫn trong cấu trúc NPC cũng ít hơn so với các cấu trúc thông thường, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu chi phí.
So sánh nguyên lý hoạt động của bộ biến đổi cấu trúc kiểu hình T và cấu trúc
Cấu trúc NPC
Hình 1.3 C ấu trúc bộ bi ến đổ i NPC
Bộ chuyển đổi NPC, được đề xuất lần đầu vào năm 1981 bởi Nabae, Takahashi và Akagi, là cấu trúc nghịch lưu đa mức tiên tiến Sơ đồ mạch lực của bộ chuyển đổi NPC năm mức và ba mức thể hiện rõ cách hoạt động của nó Đối với NPC năm mức, để đạt điện áp tại điểm P1, các van Q1, Q2, Q3 và Q4 sẽ dẫn điện qua diode D6 Trong khi đó, bộ NPC n mức ba pha yêu cầu n-1 tụ điện đầu vào, cho phép điện áp VUO đạt n mức khác nhau và điện áp dây có 2n-1 mức điện áp khác nhau Cấu trúc này bao gồm 6(n-1) van bán dẫn và 6(n-2) diode cho mạch ba pha Các ứng dụng phổ biến của bộ chuyển đổi NPC bao gồm biến tần động cơ, thiết bị truyền tải AC linh hoạt (FACTS) và bộ bù VAR tĩnh (SVC).
Cấu trúc kiểu hình T
Khi điện áp cao, số lượng diode kẹp của NPC tăng lên, dẫn đến độ phức tạp cao của mạch điện và giảm hiệu suất chuyển đổi Hơn nữa, nhiều phần tử bán dẫn trên mạch in (PCB) gây ra nhiễu điện từ (EMI), đặc biệt trong các ứng dụng công suất lớn và tần số chuyển đổi cao Do đó, việc giảm số lượng diode kẹp là một chủ đề quan trọng cần được nghiên cứu.
5 phần t đóng cắt trong nghịch lưu đa mức trở thành mục tiêu thiết yếu cho các nhà nghiên cứu
Hình 1.4 Cấu trúc bộ biến đổi T-type ba pha ba mức
Cấu trúc kiểu hình T cải tiến từ cấu trúc NPC được đề xuất bởi Schweizer vào năm 2010 Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để thay đổi cấu trúc này trong những năm gần đây Cấu trúc T-type ba pha ba mức, như hình 4, bao gồm một biến tần 2 mức thông thường kết nối với ba nhánh van phụ trợ, trong đó có 3 nhánh van IGBT.
Mỗi nhánh (S A , S B , S C) được kết nối với điểm trung tính của tụ liên kết thông qua các van phụ trợ (S A 3 , S A 4), (S B 3 , S B 4), (S C 3 , S C 4), cho phép tạo ra ba mức điện áp đầu ra: +V dc, 0 và -V dc Van phụ trợ được chọn là van hai chiều nhằm giảm số lượng van và tổn hao truyền dẫn Biến tần loại T hoạt động để đạt được ba mức điện áp tại các điểm P, N và O, với các trạng thái chuyển mạch được trình bày trong Bảng 1, trong đó x đại diện cho một trong ba pha a, b, c.
B ả ng 1.1 Tr ạng thái chuyể n m ạ ch c ủ a c ấu trúc T -type
Mức Qx1 Qx2 Qx3 Qx4 Điện áp pha
Ý tưởng sử dụng nhánh van phụ trợ trong cấu trúc T-type giúp loại bỏ diode kẹp và giảm số lượng phần tử trong các trạng thái đóng cắt của bộ biến đổi, từ đó đạt được các mức điện áp ―P‖ và ―N‖ hiệu quả hơn so với cấu trúc NPC Cụ thể, để đạt mức điện áp ―P‖ cho pha a, dòng điện chỉ cần dẫn qua van Q3, trong khi cấu trúc NPC ba mức yêu cầu dòng dẫn qua hai van Q1 và Q2 Tương tự, số lượng van bán dẫn cho mức điện áp âm ―N‖ cũng giảm Đặc biệt, để đạt mức điện áp ―O‖, dòng điện chỉ cần đi qua hai van trong cả hai bộ chuyển đổi, dẫn đến tổn hao truyền dẫn của bộ biến đổi T-type thấp hơn so với cấu trúc NPC.
Hình 1.5 Các mức điện áp dây giữ a hai pha a v à b cùng trạng thái đóng cắ t c ủ a b ộ bi ến đổi hình T
Cấu trúc T-type thể hiện hiệu suất vượt trội so với cấu trúc NPC khi được đo ở các dải tần số đóng cắt khác nhau, cụ thể là 5kHz, 15kHz và 25kHz Điều này được xác nhận qua việc sử dụng các van IGBT khác nhau, bao gồm Vincotech P926F33, Infineon F3L75R07W2E3_B1 và Semikron SK75MLI066T.
Cấu trúc T-type 3 pha có ưu điểm vượt trội so với các cấu trúc 5 mức khác khi so sánh số lượng linh kiện, như được thể hiện trong bảng 1.2 Việc áp dụng các luật phát xung khác nhau như SPWM và DPWM cũng góp phần nâng cao hiệu quả của hệ thống.
B ả ng 1.2 So sánh số lượ ng linh li ệ n v ới các cấu trúc nghịch lưu đa mứ c
Cấu trúc NPC FC CHB T-type
Cấu trúc điều khiển cho bộ biến đổi hình T
Điều khiển dự báo FCS- MPC
Bộ biến tần đóng vai trò thiết yếu trong các ứng dụng nối lưới, bao gồm hệ thống phân phối năng lượng và năng lượng tái tạo Cấu trúc điều khiển của các bộ biến tần này thường sử dụng vòng ngoài điều khiển để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Điện áp và vòng trong điều khiển dòng điện được kết hợp với vòng khóa pha để đảm bảo chất lượng dòng điện và điện áp lên lưới Điều này được thực hiện nhờ vào các bộ điều khiển PI truyền thống, cùng với bộ điều chế độ rộng xung sinPWM hoặc điều chế vector không gian SVM.
Các bộ điều khiển tuyến tính, mặc dù đơn giản, gặp phải nhược điểm như đáp ứng học chậm và khó khăn trong việc điều chỉnh tham số, cũng như sự tương tác chéo giữa các bộ điều khiển dòng vòng Để cải thiện đáp ứng động học, phương pháp điều khiển trực tiếp công suất (DPC) đã được áp dụng, nhưng điều này dẫn đến dao động lớn trong công suất tác dụng và công suất phản kháng Hơn nữa, chu kỳ trích mẫu cần phải đủ nhỏ để đảm bảo đáp ứng động học nhanh và ổn định Các phương pháp điều khiển mới như DPC với điều chế vecto không gian SVM, điều khiển mờ, điều khiển trượt, và điều khiển dự báo đã được nghiên cứu nhằm giải quyết những vấn đề này.
Trong cấu trúc T-type, điện áp trung tính tải (CMV) xuất hiện khi tần số chuyển mạch cao và có ảnh hưởng của dead-time, gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho hệ thống như quá ngưỡng điện áp, dòng dò trong hệ thống pin mặt trời và tăng nhiễu EMI, từ đó làm giảm độ tin cậy của hệ thống Để giảm CMV, các chiến lược điều chỉnh luật điều chế độ rộng xung PWM đã được đề xuất Tuy nhiên, nhược điểm chung của các phương pháp này là bộ điều chế PWM quá phức tạp, và việc giảm CMV có thể ảnh hưởng đến khả năng bám tín hiệu của bộ điều khiển dòng điện.
Cân bằng điện áp trên hai tụ đầu vào là một yếu tố quan trọng trong điều khiển bộ biến đổi hình T, vì sự mất cân bằng này có thể làm giảm chất lượng điện áp đầu ra và tăng THD dòng điện Phương pháp điều khiển bằng bộ PI thông thường gặp khó khăn trong việc đồng thời triệt tiêu điện áp trung tính tải và cân bằng điện áp trên tụ Để khắc phục những vấn đề này, bên cạnh các cấu trúc điều khiển truyền thống, điều khiển dự báo đang trở thành một phương pháp mới được nghiên cứu và chú ý nhờ vào nhiều ưu điểm nổi bật.
9 báo được lựa chọn để bộ biến đổi nghịch lưu đa mức kiểu hình T trong đề tài này
Tối thiểu hàm mục tiêu BBĐ
Mô hình dự báo Đo lường Đo lường
Hình 1.6 C ấu trúc điề u khi ể n d ự báo FCS – MPC
Phương pháp điều khiển dự báo theo mô hình MPC đã xuất hiện từ những năm 1960, nhưng do hạn chế của vi xử lý lúc bấy giờ, nó chỉ được áp dụng cho các quá trình chậm trong công nghiệp Trong thập kỷ qua, sự phát triển của các vi xử lý tốc độ cao như DSP và FPGA đã mở rộng ứng dụng của điều khiển dự báo trong lĩnh vực điện tử công suất và điều khiển truyền động điện Ý tưởng chính của MPC là dựa vào mô hình hệ thống để dự đoán phản ứng tương lai trong một khoảng thời gian nhất định, từ đó sử dụng thuật toán tối ưu hóa để tính toán chuỗi tín hiệu điều khiển nhằm giảm thiểu sai lệch giữa phản ứng dự đoán và tín hiệu đặt ra Điều này khác với bộ điều khiển PI truyền thống, nơi chỉ quan tâm đến sai lệch trong quá khứ và hiện tại, MPC tập trung vào sai lệch trong tương lai để đạt được hiệu quả điều khiển tốt hơn.
Với đối tượng là các bộ biến đổi điện t công suất, điều khiển dự báo được chia làm 2 loại:
Điều khiển liên tục (CCS-MPC) là phương pháp tính toán giá trị điều khiển liên tục để điều chế độ rộng xung, giúp tạo ra điện áp đầu ra cho bộ công suất Ưu điểm của phương pháp này là khả năng thiết lập tần số chuyển mạch định trước, tuy nhiên, việc triển khai thuật toán có thể gặp phải sự phức tạp.
Bộ điều khiển Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC) hoạt động dựa trên một số lượng trạng thái đóng cắt hữu hạn, cho phép đánh giá trực tiếp từng trạng thái chuyển mạch nhằm đảm bảo mục tiêu điều khiển của hệ thống Phương pháp này mang lại sự linh hoạt và đơn giản cho các sơ đồ điều khiển, loại bỏ nhu cầu sử dụng bộ điều chế độ rộng xung, vì bộ điều khiển có khả năng tính toán trạng thái chuyển mạch tối ưu và áp dụng trực tiếp lên mạch lực Việc loại bỏ khâu điều chế độ rộng xung không chỉ giúp giảm thiểu thời gian tính toán mà còn cải thiện đáng kể đáp ứng động học của hệ thống.
Dựa trên các phân tích, phương pháp điều khiển dự báo hữu hạn FCS-MPC đã được lựa chọn, với cấu trúc tổng quát được mô tả trong Hình 1.6, áp dụng cho bộ biến đổi công suất và truyền động điện Trong đó, x_k là các biến điều khiển như dòng điện, điện áp và năng lượng được đo tại thời điểm k Qua mô hình dự báo, các giá trị x_k+1 được xác định cho thời điểm k+1, với hàm mục tiêu nhằm tối thiểu hóa sai lệch giữa giá trị đặt x_k* và giá trị dự báo x_k+1, từ đó tìm ra giá trị dự báo sát nhất với giá trị đặt Đầu ra của hàm mục tiêu là tín hiệu xung để đóng mở các van, cho thấy ưu nhược điểm của phương pháp FCS-MPC.
Bộ điều khiển MIMO đa biến với nhiều đầu vào và đầu ra mang lại ưu điểm trực quan khi tiếp cận Nó có khả năng làm việc hiệu quả với hệ phi tuyến trên miền thời gian và đáp ứng động học nhanh Hàm mục tiêu linh hoạt giúp chiến lược điều khiển dễ dàng lựa chọn đối tượng điều khiển và bổ sung các ràng buộc cần thiết.
Khối lượng tính toán lớn là một nhược điểm đáng chú ý, đặc biệt khi áp dụng cho các bộ nghịch lưu đa mức với số mức cao Bên cạnh đó, tần số chuyển mạch biến thiên cũng có ảnh hưởng đến chất lượng dòng điện và điện áp đầu ra.
Điều khiển dự báo nhiều bước Multi- step MPC
Bài toán kiểm soát tối ưu sử dụng hàm mục tiêu để dự báo hành vi hệ thống trong tương lai qua một đường chân trời dự đoán hữu hạn Quy trình tối ưu hóa tiêu chuẩn để tìm đầu vào điều khiển tối ưu là thuật toán tìm kiếm toàn diện (ESA) Hầu hết các nghiên cứu hiện tại chỉ giới hạn ở dự báo một bước Gần đây, việc mở rộng phạm vi dự báo lên nhiều bước (MPC nhiều bước) đã cho thấy hiệu suất ổn định vượt trội so với dự báo một bước Tuy nhiên, điều này cũng tạo ra gánh nặng tính toán cao, làm cho việc triển khai thực tế trở nên khó khăn.
Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu việc áp dụng điều khiển dự báo nhiều bước cho bộ biến đổi điện công suất, đặc biệt là bộ nghịch lưu hình T 3 pha Nghiên cứu tập trung vào kỹ thuật và lý thuyết liên quan đến tối ưu hóa hiệu quả tính toán bằng thuật toán giải mã hình cầu (SDA), giúp giảm đáng kể khối lượng tính toán khi tăng số bước dự báo Điều khiển dự báo nhiều bước (Multi-step MPC) cho phép tính toán các đáp ứng của hệ thống tại các thời điểm tương lai k+1, k+2, … k+N-1 (với N là số bước dự báo) từ các đại lượng đo được tại thời điểm hiện tại k, mở rộng phạm vi dự báo so với điều khiển dự báo 1 bước thông thường.
• Tổng độ méo sóng hài (Total harmonic distortion- THD) của dòng điện ở trạng thái ổn định nhiều bước tốt hơn so với 1 bước
• Điều khiển dự báo nhiều bước không có tác động đến đáp ứng động với hệ thống bậc nhất
Hệ thống bậc cao mang lại nhiều lợi ích rõ rệt, đặc biệt là trong việc giảm tổng hài hòa dòng điện (THD) nhiều lần so với hệ thống một bậc Ngoài ra, khả năng đáp ứng động với các dự báo nhiều bước cũng được cải thiện đáng kể trong trường hợp này.
• Càng nhiều bước thì thời gian tính toán càng lớn gây ra gánh nặng cho bộ x lí
• Cần có 1 phương pháp mới để tìm ra trạng thái đóng cắt tối ưu cho các van
ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO NHIỀU BƯỚC CHO BỘ BIẾN ĐỔI HÌNH T 3 PHA TRONG CHẾ ĐỘ CHỈNH LƯU TÍCH CỰC
Cấu trúc điều khiển
Thiết kế giá trị đặt
Thuật toán giải mã cầu SDA ĐC dòng điện e
Sampling Ruler i ĐC điện áp
Hình 2.1 Sơ đồ tổng quan của sơ đồ điều khiển
Bộ biến đổi đa mức, đặc biệt là bộ biến đổi T-type, có thể được điều khiển theo cấu trúc nối tầng Trong đó, vòng trong kiểm soát các đại lượng quán tính nhỏ như dòng điện, trong khi vòng ngoài điều khiển các đại lượng quán tính lớn hơn như công suất, điện áp hiệu dụng đầu ra hoặc điện áp một chiều.
Các bộ điều khiển được thiết kế dựa trên các hệ tọa độ phù hợp với từng ứng dụng cụ thể của bộ biến đổi Mục tiêu chính là duy trì điện áp một chiều trên tụ ổn định theo giá trị đã đặt, đồng thời đảm bảo dòng đầu ra của bộ biến đổi sin bám sát với giá trị điều chỉnh từ bộ điều khiển điện áp.
Mạch vòng điều chỉnh điện áp hoạt động dưới sự điều khiển của bộ PI, trong khi mạch vòng dòng điện được thiết kế bằng phương pháp điều khiển dự báo nhiều bước Dòng điện đặt được lấy từ bộ điều chỉnh điện áp và điện áp được đo trên hai tụ V P và V N, từ đó thiết kế dòng đặt và đầu vào điều khiển Dự báo dòng điện được trích mẫu từ mạch lực qua mô hình dự báo, đưa vào thuật toán giải mã cầu SDA để thu được các đầu vào điều khiển tối ưu Những đầu vào này cần phải qua luật đóng cắt của các van để phát xung cho mạch lực.
Thiết kế mạch vòng điều chỉnh dòng điện
Việc thiết kế bộ điều khiển dự báo nhiều bước cho mạch vòng dòng điện trong các bộ biến đổi điện t công suất được thực hiện qua bốn bước chính.
Mô hình hóa hệ thống
Xây dựng hàm mục tiêu (cost function)
Biến đổi hàm mục tiêu
Thể hiện mong muốn của hệ thống Áp dụng trong thuật toán giải mã cầu
Thuật toán giải mã cầu (SDA)
Giảm khối lượng tính toán khi tìm vector tối ưu
Hình 2.2 Các bướ c th ự c hi ệ n Multi-step MPC cho T-type
Bước đầu tiên trong quá trình mô hình hóa hệ thống là xây dựng mô hình toán học cho các thành phần như bộ biến đổi, bộ lọc và tải Các ma trận trạng thái được thiết lập trên hệ trục tọa độ abc, điều này rất quan trọng vì cấu trúc này ảnh hưởng trực tiếp đến đầu vào điều khiển và thể hiện các trạng thái đóng cắt của bộ biến đổi.
Bước 2 trong quá trình thiết kế là xây dựng hàm mục tiêu, cho phép điều khiển nhiều mục tiêu đồng thời như dòng điện, điện áp, cân bằng điện áp trên tụ, giảm điện áp trung tính (CMV) và tối ưu hóa quá trình đóng cắt Điều này được thực hiện thông qua việc đặt hệ số trọng số để xử lý độ lớn và mức độ quan trọng của từng mục tiêu khác nhau.
Khi số bước dự báo tăng lên, việc quét toàn diện yêu cầu bộ điều khiển tính toán một khối lượng lớn để tối ưu hàm mục tiêu do sự gia tăng các tổ hợp trạng thái đóng cắt Để khắc phục vấn đề này, hàm mục tiêu ban đầu sẽ được xây dựng theo chuẩn Euclidean bậc 2 và sau đó sẽ được biến đổi.
14 đổi về bình phương số nguyên nhỏ nhất (Integer Least Squares - ILS) để có thể áp dụng thuật toán giải mã cầu (Sphere Decoding Algorithm- SDA)
Bước 4: Thuật toán SDA giúp tối ưu hóa quá trình tính toán bằng cách nhanh chóng xác định vector điện áp, từ đó giảm thiểu hàm mục tiêu Kỹ thuật tìm kiếm nhánh và ràng buộc (Branch and Bound - B&B) được áp dụng trong quá trình này để nâng cao hiệu quả tìm kiếm.
2.2.1 Mô hình hóa hệ thống
Hình 2.3 Sơ đồ m ạ ch l ự c ng ắ n g ọ n c ủ a b ộ T-type
Mô hình liên tục của hệ thống cho dòng điện lưới i ga , i gb và điện áp lưới v ga , v gb cho pha a và b:
3 3 ga ga an ga n gb gb bn gb n ga g g gb gc gb g g gc ga di t R i v t v t v t dt L L di t R i v t v t v t dt L L dv t v t v t dt dv t v t v t dt
- Dòng pha c: i gc i ga i gb và điện áp pha c: gc ga gb v v v
- Điện cảm của bộ lọc L, R là điện trở bộ lọc liên quan của nó
- Tần số góc của lưới: g 2 f g
- Trong trường hợp 3 pha cân bằng 0
PT 2.1 với biến trạng thái, đầu vào điều khiển và biến đầu ra lần lượt là:
Hệ thống điều khiển dòng điện được mô tả bằng mô hình bậc 1 với 4 biến trạng thái (n x = 4), 3 đầu vào điều khiển (n u = 3) và 2 biến đầu ra (n y = 2) Từ đó, không gian trạng thái của mô hình thời gian liên tục của phương trình (PT) 2.1 có thể được biểu diễn rõ ràng.
A' B' C Áp dụng rời rạc Forward-Euler với chu kỳ lấy mẫu T s tại thời điểm k ta được:
2.2.2 Xây dựng hàm mục tiêu
Việc điều khiển bộ biến đổi kiểu hình T 3 pha cần đảm bảo 2 mục tiêu điều khiển chính:
- Bám theo chính xác và nhanh chóng dòng điện đặt
- Cân bằng điện áp trên 2 tụ DC (V PN )
D ạ ng chu ẩ n c ủa hàm mục tiêu
Hàm mục tiêu sử dụng đầu vào điều khiển để tùy biến các mục tiêu điều khiển khác nhau, áp dụng thuật toán SDA Dạng tổng quát của hàm mục tiêu được viết theo chuẩn Euclidean bậc 2 trên hệ trục tọa độ abc.
- u là đầu vào điều khiển ứng viên tạo ra dự đoán dòng điện đầu ra y ( 1) i ab ( 1), trong đó k k , 1, k N 1 :
- u là hệ số điều chỉnh sự cân bằng giữa bám theo tham chiếu dòng điện và cân bằng tụ
- Công thức dạng chuẩn Euclidean bậc 2:
Biểu diễn thu gọn của hàm mục tiêu từ thời điểm (k+1) đến (k+N) có thể được diễn đạt qua ma trận, và do đó, hàm mục tiêu trong phương trình 2.5 sẽ được viết lại tương ứng.
Trong đó ma trận Y (k), Y *(k) kích thước (2N, 1); U (k), U * (k) kích thước (3N, 1)
Ma tr ậ n d ự báo dòng điệ n Y (k) Áp dụng PT 2.4 cho tất cả k k , 1, k N 1 thì y( 1)dạng đơn giản của có thể viết dưới dạng:
c) Ma tr ận dòng điện đặ t Y *(k)
Bộ điều khiển được thiết kế để bám theo cả giá trị đặt đầu ra và đầu vào điều khiển
Mục tiêu điều khiển của bộ biến đổi hình sin là duy trì dòng điện đầu ra ổn định, đồng thời bám sát dòng điện được đặt từ bộ điều chỉnh điện áp.
Góc giữa dòng điện đầu ra và điện áp lưới được ký hiệu là *; giá trị dòng đặt đầu ra của bộ điều khiển vòng áp là I* Tham chiếu dòng đầu ra thứ k với tần số f được ký hiệu là y*(k) Từ những thông tin này, trình tự dòng điện đặt cho bước dự đoán N > 1 được thể hiện dưới dạng ma trận.
Ma tr ận đầu vào điề u khi ển đặ t U * (k)
Các mục tiêu điều khiển như cân bằng hai tụ NP, tối giản điện áp trung tính common-voltage và tối ưu đóng cắt có thể được tích hợp vào các tham chiếu đầu vào điều khiển u*(t) = [u*a(t), u*b(t), u*c(t)] thuộc tập hợp {k, k+1, , k+N-1}.
Với số phối đóng cắt của bộ biên đổi hỉnh T 3 pha là
33 27 , tương ứng với không gian vector điện áp đầu ra như Hình 2.4 Các mức điện áp P, O, N được quy ước như ở Bảng 1.1 Không gian vector này bao gồm:
- 6*(n1) 2 tam giác nhỏ trong sơ đồ vector không gian
- Độ dài 1 cạnh của tam giác là: 2 1
Hình 2.4 Vector không gian điện áp đầ u ra c ủ a b ộ bi ến đổ i
Từ sơ đồ có 2 nhận xét như sau:
Trong hệ thống có tổng cộng 27 trạng thái đóng cắt, nhưng chỉ có 19 vector được sử dụng Các vector thuộc lục giác con bên trong (được gọi là vector nhỏ) có 2 trạng thái dư, trong khi các vector thuộc lục giác lớn bên ngoài (được gọi là vector lớn) chỉ có 1 tổ hợp điện áp 3 pha duy nhất Đặc biệt, vector V0 có 3 trạng thái dư riêng biệt.
Với cùng một vector điện áp nhỏ, các trạng thái dư khác nhau ảnh hưởng đến điện áp trên hai tụ đầu vào một cách khác nhau Cụ thể, khi năng lượng chảy từ đầu vào DC ra lưới hoặc tải, trạng thái dư dương được phân loại thành các trạng thái xả tụ (V P) và nạp tụ (V N), trong khi trạng thái dư âm sẽ tác động ngược lại.
Bảng 2.1 Các trạng thái dƣ của các vector điện áp nhỏ
Các trạng thái dư dương Các trạng thái dư âm
Luận văn đề xuất 4 phương án thiết kế giá trị tham chiếu cho đầu vào điều khiển, tương ứng với 4 mục tiêu điều khiển như sau:
Phương án 1: Tín hiệu điề u khi ển đượ c thi ế t k ế nh ằ m gi ả m CMV (v ON )
Phương án giảm điện áp trung tính von được thực hiện dựa trên ý tưởng tính ngược giá trị tham chiếu cho đầu vào điều khiển, với giả thiết VON = 0 Cụ thể, việc thay thế PT 2.10 vào PT 2.1 sẽ cho kết quả rõ ràng hơn về cách thức thực hiện.
( ) sin 2 2 cos 2 s f s gx dc f gx s s dc dc d I fkT R
Phương án 2: Cân bằng điện áp trên hai tụ đầ u v ào và giảm điện áp trung tính ( V pn & CMV)
Theo Bảng 2.1, việc lựa chọn trạng thái dư âm và dương là cần thiết để cân bằng điện áp trên hai tụ NP Mục tiêu là vừa đảm bảo cân bằng điện áp trên tụ, vừa tối giản điện áp trung tính Do đó, lưu đồ thuật toán chi tiết cho phương án này sẽ hỗ trợ đạt được cả hai mục tiêu trên một cách hiệu quả.
2 được triển khai như sau:
U abc (k) là trạng thái dư dương
U abc (k) = trạng thái dư dương
U abc (k) là trạng thái dư âm
U abc (k) = trạng thái dư âm Áp dụng U abc (k) để phát xung điều khiển
Hình 2.5 Thu ật toán cân bằng điện áp trên tụ b ằng cách ch ọ n tr ạng thái dư các vector
Thiết kế mạch vòng điều chỉnh điện áp
Bỏ qua tổn thất bộ biến đổi nghịch lưu nguồn áp và tải mắc ở phía mạch
DC, ta có biểu thức sau:
Với v v c , d lần lượt là điện áp trên tụ và điện áp dây
Tuyến tính hóa quanh điểm làm việc ta được: c c c d d d d d d v V v i I i v V v
Bỏ qua các tín hiệu nhỏ bậc 2 ta thu được phương trình sau:
Hình 2.9 Sơ đồ điề u khi ể n m ạ ch vòng điện áp
Hàm truyền kín của mạch vòng điều chỉnh điện áp trên tụ:
Giả thiết dẫn dắt theo hàm truyền khâu dao động bậc 2:
Thì ta chỉ áp dụng u abc (k) vào để phát xung thay vì áp dụng tất cả các đầu vào điều khiển.
Mô phỏng thuật toán điều khiển trong chế độ chỉnh lưu tích cực trên Matlab/ Simulink
Mô hình mô phỏng trên Matlab/Simulink được sử dụng để kiểm tra cấu trúc điều khiển cho bộ biến đổi hình T 3 pha Trong chế độ chỉnh lưu tích cực, quá trình đánh giá thuật toán được thực hiện qua ba bước mô phỏng liên tiếp.
Bước đầu tiên trong quá trình thiết kế bộ điều khiển dòng điện cho dự báo nhiều bước là so sánh và đánh giá bốn phương án thiết kế được đề xuất Trong bước này, chỉ thực hiện mạch vòng dòng điện, với giả định rằng đầu vào của bộ biến đổi là nguồn áp lý tưởng Kết quả mô phỏng sẽ giúp lựa chọn phương án thiết kế tối ưu cho tham chiếu đầu vào điều khiển.
Bước 2: So sánh và đánh giá kết quả mô phỏng giữa bộ điều khiển dự báo nhiều bước và một bước Phương án thiết kế sẽ được áp dụng để so sánh chất lượng bộ điều khiển dự báo trong phạm vi dự báo từ 1 đến 8 bước Hai tiêu chí đánh giá bao gồm THD dòng điện ra lưới và khối lượng tính toán, từ đó xác định số bước dự báo phù hợp Tương tự như ở bước 2, nguồn áp cấp cho bộ biến đổi chỉ thực hiện qua mạch vòng dòng điện.
Bước 3: Tiến hành so sánh và đánh giá điều khiển dự báo với số bước đã chọn và điều khiển dự báo 1 bước trong chế độ chỉnh lưu tích cực Nguồn dòng đầu vào của bộ biến đổi sẽ được mô phỏng như nguồn năng lượng mặt trời khi đưa năng lượng lên lưới Các chỉ tiêu về dòng điện và điện áp sẽ được đánh giá dựa trên cấu trúc điều khiển có đầy đủ mạch vòng dòng điện và mạch vòng điện áp.
Các thông số mô phỏng trong chế độ chỉnh lưu tích cực được cho bởi Bảng 2.3
B ả ng 2.3 Thông số mô phỏ ng trong ch ế độ ch ỉnh lưu tích cự c
Tụ điện một chiều C1: 470uF
Tụ điện một chiều C2: 470uF Điện cảm của cuộn cảm lọc L f : 10 mH Điện trở của cuộn cảm lọc R f : 0.08
Tần số phát xung: f s 20kHz
Tham số bộ điều khiển Tham số mạch vòng khóa pha:
Kp=0.2 Ki8 Tham số bộ điều chỉnh điện áp:
Thay đổi công suất truyền lên lưới tại thời điểm 0.1s bằng cách ta thay đổi giá trị nguồn dòng Giá trị nguồn dòng từ 0 đến 0 1s là: 15A, từ 0 1s đến 0 2s là: 25A
Hình 2.10 D ạ n g dòng điện đặ t trong ch ế độ ch ỉnh lưu tích cự c
2.4.1 So sánh kết quả mô phỏng của 4 phương án đề xuất
Bám dòng pha a a Phương án 1 b Phương án 2 c Phương án 3 d.Phương án 4
Hình 2.11 Đáp ứng dòng điện pha a với 4 phương án đề xuất
Dòng điện 3 pha đối xứng cho phép dòng pha a được sử dụng làm đại diện để so sánh các phương án Trong cả 4 phương án, dòng điện phản hồi đều theo sát dòng đặt trong các trạng thái ổn định Khi có sự thay đổi về lượng đặt, thời gian đáp ứng quá độ của cả 4 phương pháp cũng tương tự nhau.
Điện áp trên 2 tụ NP
32 a Phương án 1 b Phương án 2 c Phương án 3 d.Phương án 4
Hình 2.12 thể hiện sự khác biệt về điện áp của hai tụ đầu vào với bốn phương án đề xuất Phương pháp 2 và phương pháp 3 cho thấy điện áp trên hai tụ Vp và VN có khả năng cân bằng tốt, với sai lệch điện áp nhỏ hơn 4V nhờ tác động vào các vector trạng thái dư Trong khi đó, phương pháp 1 ưu tiên tối ưu CMV giúp điện áp hai tụ vẫn cân bằng, nhưng dao động điện áp lớn hơn, với sai lệch tối đa lên đến 20V Đặc biệt, phương án 4 chỉ tập trung vào mục tiêu tối ưu chuyển mạch dẫn đến sự mất cân bằng điện áp trên hai tụ.
Điện áp common- mode voltage CMV a Phương án 1 b.Phương án 2 c.Phương án 3 d.Phương án 4
Hình 2.13 D ạng điện áp trung tính với 4 phương án đề xu ấ t
Điện áp V 0N trong phương án 1 có ba mức với biên độ nhỏ nhất từ -100V đến 100V do tác động trực tiếp đến việc giảm điện áp trung tính Trong khi đó, ở các phương án khác, điện áp V 0N có năm mức với biên độ từ -200V đến 200V.
2.4.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho bộ biến đổi T-type 3 pha
Mục tiêu chính của bộ biến đổi hình T 3 pha là đảm bảo khả năng bám dòng tốt và cân bằng điện áp trên hai tụ đầu vào Dựa trên các phân tích kết quả mô phỏng, luận văn đã chọn phương án 3 do ý nghĩa toán học và khả năng thay đổi linh hoạt khi tác động trực tiếp đến hàm mục tiêu.
2.4.3 So sánh kết quả mô phỏng giữa điều khiển dự báo 1 bước và nhiều bước
Lựa chọn số bước dự báo đại diện để so sánh với dự báo 1 bước
Sau khi lựa chọn phương án thiết kế bộ điều khiển, luận văn tiến hành so sánh giữa điều khiển dự báo 1 bước và điều khiển dự báo nhiều bước Các tiêu chí đánh giá bao gồm tổng hàm số (THD) của dòng điện ra lưới và khối lượng tính toán cần thiết để thực hiện.
Kịch bản mô phỏng này tập trung vào việc đánh giá mạch vòng dòng điện trong chế độ chỉnh lưu tích cực, với nguồn vào cho bộ biến đổi hình T là nguồn áp và đầu ra được nối lưới qua bộ lọc L Ban đầu, dòng đặt là 15A và sau 0,1 giây, dòng đặt được điều chỉnh tăng lên 25A.
Hình 2.14 THD dòng điện pha a
Từ đồ thị Hình 2.14 ta thấy số bước (N) càng lớn thì THD càng giảm
- Với I*= 15A thì THD dòng điện pha a giảm từ 1.89% xuống 1.58% THD của nhiều bước giảm 16.4% so với 1 bước
- Với I* = 25A thì THD dòng điện pha a giảm từ 1.11% xuống 0.97% THD của nhiều bước giảm 12.61% so với 1 bước
Khi tăng số bước đến một mức nhất định, hệ số THD của dòng điện chỉ giảm rất ít hoặc không thay đổi, trong khi đó gánh nặng tính toán sẽ tăng theo cấp số mũ Cụ thể, với 4 bước, tổng số nút sẽ là 3.4.
còn 5 bước tổng số nút là
gấp 27 lần so với 4 bước chình vì vậy
N=4 được chọn để đại diện cho nhiều bước khi so sánh với một bước N=1 a) Điện áp dây 3 pha a, N=1 b, N=4
Hình 2.15 Điện áp đầ u ra ngh ịch lưu hình T chế độ n ối lướ i
Điện áp đầu ra đạt yêu cầu có 5 mức với biên độ 600 V, tương đương với giá trị điện áp 1 chiều đầu vào Edc`0 Vdc, áp dụng cho cả một bước và nhiều bước Dòng điện đi vào lưới được phân chia thành hai trường hợp: a) N=1 và b) N=4.
Hình 2.16 Dòng điện đi vào lướ i
B ả ng 2.4 THD dòng điệ n pha a
Dòng điện đi vào lưới chất lượng tốt với tổng méo hài thấp:
- Với dòng đặt: 15A thì THD =1 89% (N=1); THD =1 11% (N=4)
- Với dòng đặt: 25A thì THD = 1 59% (N=1); THD=0 97% (N=4)
Từ đó ta thấy nhiều bước cho chất lượng dòng điện tốt hơn so với 1 bước c) Đáp ứng điện áp một chiều trên tụ
Bộ điều khiển điện áp cho thấy hiệu suất làm việc xuất sắc, với điện áp trên tụ đạt gần đúng giá trị cài đặt Độ quá điều chỉnh rất nhỏ và thời gian xác lập nhanh chóng, khoảng 0,02 giây, cho cả hai chế độ số bước là 1 và 4.
Hình 2.17 Đáp ứng điện áp 1 chiều trên tụ
Nhưng ta cũng thấy có sự khác biệt về khả năng bám điện áp đặt, cụ thể như:
- Với dòng đặt I* = 15A dao động điện áp khoảng 3V với N=1 trong khi đó N=4 dao động điện áp khoảng 1 5V nhỏ hơn 2 lần so với N=1
Khi đặt dòng I* = 25 A, điện áp dao động khoảng 4V với N=4, trong khi với N=1, điện áp chỉ dao động khoảng 2V, tức là nhỏ hơn 2 lần so với N=4 Điều này cho thấy rằng nhiều bước bám giá trị điện áp một chiều trên tụ điện hiệu quả hơn so với chỉ một bước Đáp ứng dòng điện Id được ghi nhận với N=1 và N=4.
Hình 2.18 Đáp ứng dòng điệ n Id
- Dòng Id bám sát giá trị đặt, độ quá điều chỉnh nhỏ và thời gian xác lập nhanh khoảng 0.02s đối với cả số bước là 1 hay 4
Khi so sánh giữa dòng điện 1 bước và dòng Id, ta nhận thấy rằng dòng 1 bước có khả năng bám dòng kém do bị sai lệch nhiều Ngược lại, khi N=4, dòng đặt nằm ở giữa Id, cho thấy khả năng bám dòng của nhiều bước tốt hơn đáng kể so với dòng 1 bước.
ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO NHIỀU BƯỚC CHO BỘ BIẾN ĐỔI HÌNH T 3 PHA TRONG CHẾ ĐỘ ĐỘC LẬP
Cấu trúc điều khiển
Theo nghiên cứu, khi bậc của hệ thống tăng cao, hiệu quả của điều khiển dự báo nhiều bước được thể hiện rõ rệt qua việc giảm đáng kể tổng hài hòa (THD) của dòng điện đầu ra so với dự báo một bước.
Trong chế độ độc lập, các bộ nghịch lưu thường được điều khiển theo cấu trúc nối tầng, với vòng trong kiểm soát các đại lượng có quán tính nhỏ như dòng điện, trong khi vòng ngoài kiểm soát các đại lượng có quán tính lớn hơn như điện áp hiệu dụng đầu ra Khi sử dụng bộ lọc LC và tải thuần trở, điện áp trên tụ lọc và dòng qua tải có mối quan hệ tuyến tính, cho phép áp dụng điều khiển dự báo FCS-MPC cho vòng điều khiển điện áp trong chế độ độc lập.
Thiết kế giá trị đặt
Thuật toán giải mã cầu SDA ĐC dòng điện
Hình 3.1 C ấ u tr úc điề u khi ể n d ự báo nhiều bướ c cho b ộ T- Type 3 pha ch ế độ độ c l ậ p
Với 2 lý do trên, luận văn tiến hành xây dựng cấu trúc điều khiển dự báo nhiều bước cho điện áp đầu ra của bộ biến đổi hình T 3 pha với bộ lọc LC và tải thuần trở Cấu trúc điều khiển được thể hiện trên Hình 3.1, trong đó dòng điện và điện áp các pha được đo về để tính toán các ma trận trạng thái trong mô hình dự báo Phương án thiết kế giá trị tham chiếu cho đầu vào điều khiển được lựa chọn như ở chế độ chỉnh lưu tích cực với mục tiêu cân bằng điện áp trên 2 tụ đầu vào
Chất lượng điều khiển của hệ thống bậc 2 với lọc LC và hệ thống bậc nhất với lọc L được đánh giá qua việc thay đổi số bước dự báo Điều này cho thấy tầm quan trọng của bậc hệ thống trong việc thực hiện điều khiển dự báo nhiều bước.
Thiết kế bộ điều khiển dự báo
Tương tự ở chế độ nối lưới, có 4 bước thiết kế bộ điều khiển như đã nêu ở mục 2.2
3.2.1 Mô hình hoá đối tƣợng a) Bộ lọc L
Với bộ lọc chỉ gồm cuộn cảm L f , giả thiết biến đầu vào, biến trạng thái và biến đầu ra của mô hình lần lượt là:
Khi đó không gian trạng thái của mô hình thời gian liên tục của hệ thống được biểu diễn trên hệ trục toạ độ abc [27]:
A' B' C Áp dụng rời rạc Forward-Euler với chu kỳ lấy mẫu Ts tại thời điểm k ta được:
Với bộ lọc bao gồm cuộn cảm lọc L f và tụ lọc C f , điện áp đầu ra và dòng điện dự báo được biểu diễn trên hệ trục toạ độ [28]:
Giả thiết biến đầu vào, biến trạng thái và biến đầu ra của mô hình lần lượt là:
Để thực hiện thuật toán điều khiển dự báo nhiều bước, cần chuyển đổi inv(u_k) từ hệ tọa độ αβ sang hệ tọa độ abc bằng phép biến đổi Clarke Qua đó, ta thu được các ma trận trạng thái trong miền rời rạc.
3.2.2 Xây dựng bộ điều khiển
Hàm mục tiêu được thiết lập tương tự như trong mục 2.2.2, áp dụng cho chế độ chỉnh lưu tích cực Thiết kế giá trị tham chiếu cho đầu vào điều khiển vẫn sử dụng phương án 3, nhằm mục đích cân bằng điện áp trên hai tụ đầu vào.
Việc chuyển đổi hàm mục tiêu về dạng bình phương số nguyên nhỏ nhất và áp dụng thuật toán SDA cũng được thực hiện giống ở các mục 2 2 3 và 2 2 4
Mô phỏng thuật toán điều khiển trong chế độ độc lập trên Matlab/ Simulink
a) Mô phỏng với tải RL
Với dòng đặt I = 15A, việc tăng số bước THD của dòng đầu ra đã dẫn đến sự giảm nhẹ từ 1.28% xuống 1.22% Tuy nhiên, mức giảm này không đáng kể Để tối ưu hóa khối lượng tính toán, việc điều khiển dự báo với 4 bước sẽ được so sánh với 1 bước trong trường hợp chạy tải RL.
So sánh điều khiển dự báo 1 bước và 4 bước:
Với tải RL, kết quả mô phỏng với 1 bước tương tự như 4 bước:
Hình 3.2 Đáp ứng dò ng 3 pha v ớ i t ả i RL
Hình 3.3 Điện áp 3 pha vớ i t ả i RL
Hình 3.4 Đáp ứng quá độ dòng điện khi thay đổi lượng đặ t
Hình 3.5 Điện áp 2 tụ đầu vào trườ ng h ợ p ch ạ y t ả i RL
Dòng điện và điện áp 3 pha có khả năng bám theo giá trị đặt một cách nhanh chóng, với thời gian đáp ứng chỉ 0.1ms, tương ứng với 2 chu kỳ trích mẫu của bộ điều khiển dòng Điều này áp dụng cho cả dự báo 1 bước và 4 bước, đảm bảo hiệu suất ổn định và chính xác trong quá trình điều khiển.
- Điện áp trên 2 tụ đầu vào cân bằng với dao động điện áp nhỏ (khoảng 1V) b) Mô phỏng với lọc LC và tải trở
Hình 3.6 THD dòng điệ n v ớ i l ọc LC khi tăng số bướ c d ự bá o
Khi áp dụng phương pháp nối lưới, chỉ số THD của dòng điện đầu ra được cải thiện khi số bước N tăng lên Cụ thể, với N lớn hơn hoặc bằng 4, sự giảm thiểu THD là không đáng kể, trong khi khối lượng tính toán lại tăng lên một cách đáng kể, lên đến 27 lần khi số bước gia tăng.
1 bước dự báo) Do đó, trong chế độ độc lập với lọc LC, điều khiển dự báo với 1 bước và 4 bước được so sánh
Hình 3.7 Đ i ện áp 3 pha v ớ i l ọ c LC, N = 1
10 ia ib ic ia ref ib ref ic ref
Hình 3.8 Dòng điệ n 3 pha v ớ i l ọ c LC, N = 1
Hình 3.10 Điện áp 3 pha vớ i l ọ c LC, N = 4
Of fs et=0 ia ib ic ia ref ib ref ic ref
H ình 3.11 Dòng điệ n 3 pha v ớ i l ọ c LC, N = 4
Hình 3.12 Điện áp 2 tụ đầu vào v ớ i l ọ c LC, N = 4
- Dòng điện và điện áp đầu ra đều bám giá trị đặt
Khi áp dụng hệ thống bậc 2, chỉ số THD của dòng điện giảm đáng kể khi số bước dự báo tăng lên Cụ thể, với N = 4, THD đạt 0,57%, giảm 27,63% so với THD khi N = 1.
Điện áp giữa hai tụ cần được duy trì cân bằng trong cả trạng thái ổn định và quá độ Khi N = 1, dao động điện áp đạt khoảng 2V, trong khi với N = 4, dao động này có thể tăng lên tối đa 5V khi dòng I* là 15A và giảm xuống còn 1V khi I* là 10A.
