Luận án Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống Microgrid

1. Tính cấp thiết của đề tài

Một trong những vấn đề mà các nước trên thế giới đang phải đối mặt là làm

thế nào để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Điều này làm tăng nhu cầu

về tài nguyên năng lượng, nhất là năng lượng hóa thạch mà ban đầu được coi là vô

tận. Tuy nhiên, chúng đã được sử dụng đến mức cạn kiệt và việc này đã dẫn đến

những tác động tiêu cực như biến đổi khí hậu, gây nóng lên toàn cầu. Đây cũng là

một trong những mối bận tâm của xã hội ngày nay [1]. Thỏa thuận Paris 2015, đã

được thông qua nhằm ngăn chặn sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu, xác định

các nguyên nhân chính của biến đổi khí hậu, đó là sử dụng nhiên liệu hóa thạch cho

các phương tiện giao thông và sản xuất năng lượng gây phát thải khí gây hiệu ứng

nhà kính [2].

Để giải quyết vấn đề nóng lên toàn cầu các nước đang tập trung vào nghiên

cứu giải pháp làm giảm thiểu phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, đó là cắt giảm sử

dụng nhiên liệu hóa thạch và chuyển trọng tâm sang sử dụng các nguồn năng lượng

bền vững, thân thiện với môi trường hơn trong sản xuất điện năng. Tuy nhiên, việc

sử dụng các nguồn năng lượng phân tán (DER) đặt ra một số thách thức nảy sinh từ

các yếu tố bất định của chúng (công suất đầu ra phụ thuộc vào các yếu tố thời

tiết, ). Khi lưới điện có sự thâm nhập cao của các nguồn năng lượng tái tạo (RES)

sẽ dễ gây nên sự mất cân bằng công suất, cùng với các vấn đề liên quan về chất

lượng điện năng và độ tin cậy của hệ thống.

Hiện nay, Microgrid là cấu trúc lưới điện đang được quan tâm nghiên cứu vì

có khả năng tích hợp nhiều DER chủ yếu là các RES đã làm giảm đáng kể các mối

quan tâm về biến đổi khí hậu. Trong Microgrid, các nguồn đặt gần phụ tải nên giảm

công suất truyền trên lưới truyền tải và phân phối, vì vậy làm giảm yêu cầu về các

cơ sở hạ tầng truyền tải và phân phối điện, tăng cường độ tin cậy, giảm phát thải,

cải thiện chất lượng điện năng, giảm giá thành phát điện. Microgrid có thể hoạt

động linh hoạt ở chế độ kết nối lưới, độc lập và có thể chuyển đổi linh hoạt giữa 2

chế độ khi có yêu cầu của hệ thống [3]–[5].2

Tuy nhiên, so với lưới điện truyền thống, khi Microgrid chuyển sang hoạt

động chế độ vận hành độc lập gặp phải một số thách thức như sau: do tích hợp

nhiều nguồn năng lượng tái tạo (kết nối với lưới thông qua các bộ biến đổi điện tử

công suất) nên hệ thống có quán tính thấp, các RES phụ thuộc yếu tố thời tiết (biến

động, ngẫu nhiên và gián đoạn) nên gây khó khăn trong việc điều khiển và cân bằng

công suất trong hệ thống, sự mất cân bằng giữa công suất nguồn phát và phụ tải gây

ra các dao động tần số trong hệ thống dẫn đến các tình huống không mong muốn

như mất ổn định, ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện năng. Do vậy, để nâng cao

hiệu quả vận hành của Microgrid độc lập và khai thác tối đa tiềm năng của các DER

thì cần phải có các chiến lược, giải pháp và phương pháp điều khiển phù hợp cho

Microgrid độc lập. Đã có rất nhiều công trình được công bố trong và ngoài nước đề

xuất các chiến lược, giải pháp và phương pháp điều khiển nhằm nâng cao hiệu quả

vận hành của Micogrid, tuy nhiên mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn

chế nhất định.

Trên cơ sở đó và bối cảnh nguồn năng lượng mặt trời đang được phát triển

mạnh mẽ hiện nay tác giả lựa chọn ―Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển để

nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống Microgrid‖ nhằm đề xuất các giải pháp

điều khiển để nâng cao hiệu quả sử dụng của nguồn năng lượng mặt trời (PV) và

các nguồn DER khác liên quan trong Microgrid.

pdf 202 trang chauphong 16/08/2022 1241
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống Microgrid", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống Microgrid

Luận án Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống Microgrid
 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 
NGUYỄN VĂN TẤN 
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 
ĐIỀU KHIỂN ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH 
HỆ THỐNG MICROGRID 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
Đà Nẵng - 2021 
 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 
NGUYỄN VĂN TẤN 
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 
 ĐIỀU KHIỂN ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH 
HỆ THỐNG MICROGRID 
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN 
MÃ SỐ: 9.52.02.02 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 
1. GS.TS. Lê Kim Hùng 
2. PGS. TS Nguyễn Hữu Hiếu 
Đà Nẵng - 2021 
 LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những số liệu, 
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công 
trình nào khác. 
Tác giả luận án 
Nguyễn Văn Tấn 
 MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
DANH MỤC CÁC HÌNH 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................... 1 
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.................................................................................... 2 
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........................................................ 3 
4. CÁCH TIẾP CẬN, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................... 3 
5. BỐ CỤC ĐỀ TÀI .................................................................................................... 6 
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN ........................................... 7 
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MICROGRID VÀ CÁC CHIẾN LƢỢC, 
PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRONG MICROGRID .................................... 8 
1.1. Tổng quan về Microgrid ..................................................................................... 8 
1.1.1. Khái niệm về Microgrid ............................................................................. 8 
1.1.2. Các cấu trúc Microgrid............................................................................... 9 
1.1.3. Vai trò Microgrid ..................................................................................... 11 
1.1.4. Các chế độ vận hành ................................................................................ 12 
1.1.5. Thách thức trong vận hành Microgrid ..................................................... 13 
1.1.6. Các tiêu chuẩn sử dụng trong Microgrid.................................................. 14 
1.2. Các chiến lƣợc quản lý và điều khiển trong Microgrid .................................... 15 
1.2.1. Chiến lƣợc điều khiển tập trung ............................................................... 15 
1.2.2. Chiến lƣợc điều khiển phân tán................................................................ 16 
1.2.3. Chiến lƣợc điều khiển phân cấp ............................................................... 17 
1.3. Các chiến lƣợc điều khiển ở cấp điều khiển sơ cấp .......................................... 20 
1.3.1. Vận hành ở chế độ nối lƣới ...................................................................... 21 
1.3.2. Vận hành ở chế độ độc lập ....................................................................... 21 
1.4. Các phƣơng pháp điều khiển ............................................................................. 23 
 1.4.1. Phƣơng pháp điều khiển truyền thống PID .............................................. 23 
1.4.2. Phƣơng pháp điều khiển PID nâng cao (Advanced PID) ........................ 23 
1.4.3. Các phƣơng pháp điều khiển hiện đại ...................................................... 24 
1.5. Sơ đồ cấu trúc Microgrid nghiên cứu................................................................ 29 
1.6. Nhận xét và kết luận chƣơng 1 .......................................................................... 29 
CHƢƠNG 2. MÔ HÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MICROGRID ............... 31 
2.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................... 31 
2.2. Mô hình và cấu trúc điều khiển hệ thống năng lƣợng mặt trời (PVs) .............. 31 
2.2.1. Mô hình tế bào quang điện. ...................................................................... 32 
2.2.2. Mô hình tấm pin quang điện (PV) ........................................................... 34 
2.2.3. Điều khiển bám điểm công suất cực đại (MPP). ...................................... 35 
2.2.4. So sánh đánh giá các thuật toán MPPT .................................................... 40 
2.3. Mô hình và điều khiển máy phát Diesel ........................................................... 41 
2.4. Mô hình và điều khiển hệ thống lƣu trữ. .......................................................... 44 
2.4.1. Tổng quan về hệ thống lƣu trữ. ................................................................ 45 
2.4.2. Mô hình các bộ biến đổi kết nối giữa HESS với Microgrid .................... 52 
2.4.3. Các phƣơng pháp điều khiển HESS trong Microgrid. ............................. 57 
2.5. Mô hình và điều khiển tần số của Microgrid ................................................... 60 
2.6. Mô phỏng và phân tích kết quả ........................................................................ 62 
2.6.1. Mô hình mô phỏng ................................................................................... 63 
2.6.2. Thông số và kịch bản mô phỏng .............................................................. 64 
2.6.3. Phân tích ảnh hƣởng của hệ thống PV đến Microgrid ............................. 68 
2.6.4. Phân tích ảnh hƣởng thay đổi của phụ tải đến Microgrid ........................ 72 
2.6.5. Kết luận các kết quả mô phỏng ................................................................ 74 
2.7. Nhận xét và kết luận chƣơng 2 ......................................................................... 75 
CHƢƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỂ NÂNG CAO HIỆU 
QUẢ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI TRONG 
MICROGRID. ......................................................................................................... 76 
3.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................... 76 
 3.2. Đề xuất thuật toán MPPT cải tiến dựa trên các thông số P, V và D ......... 76 
3.2.1. Thuật toán MPPT đề xuất ........................................................................ 77 
3.2.2. Mô phỏng đánh giá thuật toán MPPT đề xuất ......................................... 82 
3.2.3. Đánh giá ảnh hƣởng của thuật toán MPPT đề xuất đến khả năng thâm 
nhập của hệ thống PV vào Microgrid ....................................................................... 91 
3.3. Nhận xét và kết luận chƣơng 3 ......................................................................... 94 
CHƢƠNG 4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỀN VỮNG HINF 
ÁP DỤNG CHO HESS ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CỦA 
MICROGRID ĐỘC LẬP ....................................................................................... 96 
4.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................... 96 
4.2. Bài toán điều khiển bền vững Hinf .................................................................... 96 
4.2.1. Vấn đề điều khiển độ nhạy hỗn hợp ......................................................... 97 
4.2.2. Cấu trúc điều khiển P-K. .......................................................................... 98 
4.2.3. Hàm trọng số trong bài toán điều khiển Hinf .......................................... 100 
4.2.4. Các bƣớc thiết kế và tổng hợp bộ điều khiển Hinf .................................. 103 
4.2.5. Phân tích tính bền vững của hệ thống sử dụng cấu trúc M-Δ ................ 104 
4.3. Đề xuất phƣơng pháp hạ bậc cho bộ điều khiển Hinf ...................................... 105 
4.3.1. Tổng quan về nguyên lý hạ bậc bộ điều khiển ....................................... 106 
4.3.2. Đề xuất thuật toán hạ bậc bộ điều khiển ................................................ 107 
4.4. Đề xuất sử dụng phƣơng pháp điều khiển bền vững Hinf cho bộ nghịch lƣu của 
HESS trong Microgrid ............................................................................................ 109 
4.4.1. Cấu trúc điều khiển ổn định tần số Microgrid ....................................... 109 
4.4.2. Xây dựng mô toán của Microgrid. ......................................................... 110 
4.4.3. Thiết kế bộ điều khiển bền vững Hinf cho bộ nghịch lƣu ....................... 111 
4.4.4. Tổng hợp bộ điều khiển sử dụng hạ bậc và so sánh với bộ điều khiển đầy 
đủ bậc ...................................................................................................................... 118 
4.5. Mô phỏng đánh giá ảnh hƣởng của các giải pháp điều khiển đề xuất đến hiệu 
quả vận hành của Microgrid .................................................................................... 123 
4.5.1. Bộ điều khiển bền vững Hinf đủ bậc ....................................................... 125 
 4.5.2. So sánh đánh giá các giải pháp điều khiển ............................................. 129 
4.5.3. Kết luận .................................................................................................. 136 
4.6. Nhận xét và kết luận chƣơng 4 ....................................................................... 137 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 138 
1. Kết luận .............................................................................................................. 138 
2. Kiến nghị ............................................................................................................ 139 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 
PHỤ LỤC 
 DANH MỤC CÁC BẢNG 
Bảng 1.1. Một số tiêu chuẩn tần số theo ENTSO-E . ............................................... 15 
Bảng 1.2. So sánh các phƣơng pháp điều khiển áp dụng cho Microgrid .................. 27 
Bảng 2.1. So sánh các thuật toán MPPT ................................................................... 41 
Bảng 2.2. Thông số của hệ thống PV ở điều kiện tiêu chuẩn ................................... 64 
Bảng 2.3. Thông số của máy phát điện Diesel .......................................................... 67 
Bảng 2.4. Thông số của HESS .................................................................................. 68 
Bảng 3.1. Các trƣờng hợp xảy ra khác của thuật toán đề xuất.................................. 82 
Bảng 3.2. Công suất đầu ra và công suất quanh điểm MPP tại bức xạ 1000W/m2 .. 88 
Bảng 3.3. So sánh hiệu suất bám điểm MPP của các thuật toán dƣới các điều kiện 
bức xạ thay đổi và Dstep khác nhau. ........................................................................... 90 
 DANH MỤC CÁC HÌNH 
Hình  ...  là vector giá trị riêng của A, thỏa i j  với i j 
 Với giả thiết trên, các ma trận quan sát và điều khiển Gramian đƣợc định 
nghĩa là nghiệm của các phƣơng trình Lyapunouv sau: 
T T
c c
T T
o o
AW W A BB
A W W A CC
Nếu các giá trị riêng của ma trận A giả thiết là có giá trị âm, thì các ma trận 
Gramian ở trên có thể đƣợc biểu diễn nhƣ sau: 
 0
0
exp( ) exp( )
exp( ) exp( )
T T
c
T T
o
W At BB A t dt
W A t CC At dt
Đối với các ma trận truyền đạt G, tính toán các giá trị riêng của toán Hankel 
tƣơng ứng có thể đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng các ma trận quan sát và điều 
khiển Gramian. 
Bởi vì toán tử Hankel thể hiện phần nhân quả, hay nói cách khác phần ổn 
định trong môt ma trận hàm truyền đạt tổng thể của một hệ thống tuyến tính, nên 
chuẩn Hankel không thể lớn hơn chuẩn H∞. Do đó, quá trình hạ bậc hàm truyền 
đạt theo toán tử Hankel là một cách áp dụng hạ bậc tƣơng tự H∞ có thuật toán 
hiệu quả hơn. 
Thuật toán hạ bậc Hankel có thể đƣợc định nghĩa nhƣ một cách xác định một 
hệ thống tuyến tính khác ̂ của hàm truyền đạt bị chặn G với bậc nhỏ hơn một giá 
trị m nào đó, sao cho chuẩn Hankel của hàm sai lệch ̂ là nhỏ nhất. 
 Giải pháp hạ bậc theo chuẩn Hankel này dựa trên định lý Adamyan-Arov-
Krein (AAK), đƣợc phát biểu nhƣ sau: 
Định lý AAK: Cho là một ma trận hàm truyền đạt bị chặn. Giả sử 
có là m giá trị riêng lớn nhất của toán tử Hankel . Khi đó, 
giá trị là giá trị nhỏ nhất của chuẩn Hankel của hàm sai lệch ‖ ̂‖ trong 
số các hệ thống ổn định ̂ có bậc nhỏ hơn m. 
Quá trình triển khai phân tích và chứng minh định lý AAK chính là quá trình 
xây dựng thuật toán hạ bậc Hankel với các phƣơng pháp lựa chọn phù hợp cho từng 
bài toán cụ thể. 
2. Mô hình hạ bậc bằng phương pháp cắt giảm cân bằng (Balanced 
truncation) 
Ý tƣởng của phƣơng pháp hạ bậc xuất phát từ việc xem xét các ma trận quan 
sát đƣợc và điều khiển đƣợc của hệ thống ảnh hƣởng đến đáp ứng của hệ thống. Cụ 
thể là, giả thiết một hệ thống xem là cân bằng với hệ thống ban đầu (Balanced 
realization) có các ma trận trạng thái tƣơng ứng là ̅ ̅ ̅ và các biến trạng thái của 
một hệ thống đƣợc chọn sao cho các ma trận Gramian đều bằng một ma trận chéo 
Σ, với các giá trị trên đƣờng chéo đƣợc sắp xếp theo thứ tự giảm dần từ trên xuống. 
Khi đó, độ lớn của các giá trị trên đƣờng chéo thể hiện ảnh hƣởng của các biến trạng 
thái tƣơng ứng đến đáp ứng của hệ thống., và giá trị nhỏ nhất trong ma trận Σ thể hiện 
sự ảnh hƣởng ít nhất của biến trạng thái tƣơng ứng đến đáp ứng của hệ thống. Và nhƣ 
vậy, chúng ta có thể sử dụng sự cân bằng để cắt giảm những biến trạng thái không quan 
trọng. Khi đó, các phƣơng trình Lyapounov đƣợc viết lại nhƣ sau: 
0
0
T T
T T
A A BB
A A C C
  
  
Trong đó:  idiag  và 1 2 n   là các giá trị riêng Hankel của 
hệ thống ban đầu. 
Quá trình hạ bậc bằng phƣơng pháp cắt giảm cân bằng đƣợc tóm tắt bằng các 
bƣớc sau: 
1. Xác định ma trận quan sát và điều khiển P, Q từ các phƣơng trình 
Lyapounov 
 0
0
T T
T T
AP PA BB
A Q QA C C
2. Xác định các ma trận khả đảo X, Y từ các phƣơng trình Cholesky sau 
.
.
T
T
P X X
Q Y Y
3. Biểu diễn quá trình phân tách các giá trị riêng (Singular Value 
Decomposition) 
 T TY X U V  
Ta tìm đƣợc ma trận U và V. 
4. Ma trận chuyển đổi T đƣơc xác định nhƣ sau 
1/2
1 1/2
. .
. .T T
T X V
T U Y
 
 
5. Xây dựng mô hình hệ thống cân bằng (Balanced Realization) 
. .
:
. .
X A X BU
Y C X DU
 
Biết rằng: 
1 1, . , . , A TAT B T B C C T D D 
Quá trình chuyển đổi này không làm thay đổi giá trị riêng của ma trận P.Q 
Khi đó ma trận ,P Q chính là ma trận đƣờng chéo Σ đƣợc tạo bởi các giá trị 
riêng Hankel σi của hệ thống ban đầu, xếp theo thứ tự giảm dần về độ lớn từ trên 
xuống dƣới: 
( . )i i P Q  
 1 2, ,..., nP Q diag     
6. Hạ bậc mô hình (Truncation) 
Biểu diễn ma trận Σ và vec tơ trạng thái X và các ma trận trạng thái nhƣ sau 
1 1
2 2
 , 
x
X
x
 
   
 11 12 1 1 2
21 22 2
 , B= , C=
A A B
A C C
A A B
Thành phần x2 tƣơng ứng với Σ2 chứa các giá trị không trội có thể lƣợt bỏ mà 
không làm ảnh hƣởng đến tính điều khiển đƣợc và quan sát đƣợc của hệ thống 
Bằng cách cho x2 = 0 , ta có thể rút ra đƣợc mô hình hệ thống hạ bậc nhƣ sau 
 11 1
1
.X A X BU
Y C X DU
 
Mô hình hạ bậc này đảm bảo điều kiện sau [131]: 
1
( ) ( ) 2
n
t i
i k
G s G s 
  
  
Ý nghĩa của điều kiện này là ( ) ( )rG G 
3. Chương trình thuật toán hạ bậc bộ điều khiển 
Reduction Algorithm 
Parameters: Threshold error(E_th); Working frequency field [f_min: f_max] 
Data: Model Function [mxn] 
Resutls: Optimal Model Function 
begin 
 repeat 
 // Initialisation step 
 foreach transfer function model do 
 Tính biên độ, góc pha trong miền tần số làm việc [Mag, Phase] 
 end 
 // Reduction step 
 Reduction method: Balanced truncation 
 Opt: balredOptions (' Offset', .0001, 'StateElimMethod', 'Truncate', 'FreqIntervals', [10^-1,10^4] ); 
 // Representation phase 
 for i = p to 1 do 
 Đƣa ra mô hình hạ đến bậc ―i‖ tƣơng ứng với bậc tối ƣu nhất từ mô hình bậc ―p‖ ban đầu 
 Tính biên độ, góc pha của mô hình hạ bậc trong miền tần số làm việc [rMag, rPhase] 
 _ max
rMag Mag
Err gain
Mag
 
 
 
as as
_ as max
rPh e Ph e
Err ph e
Phase
 
 
 
 Err(i) = [Err_gain, Err_Phase] 
 end 
 // Optimisation phase 
 Forall pair of relative errors of redueced model do 
 Lƣu tất cả các mô hình hạ bậc thỏa điều kiện 
Err_gain _
Err_phase _
E th
E th
 end 
 Mô hình tối ƣu là mô hình gần nhất có bậc nhỏ nhất 
 until m x n mô hình 
 end 
4. Chương trình thiết kế bộ điều khiển bền vững Hinf 
% Ma trận A 
A1 = [-R_f/L_f 2*pi*f_e 0 2*pi*i_rq_e]; 
A2 = [2*pi*f_e -R_f/L_f 0 2*pi*i_rd_e]; 
A3 = [0 0 -1/T_diesel -1/(T_diesel*s_diesel)]; 
A4 = [V_rd_e/(2*H) V_rq_e/(2*H) 1/(2*H) -D_load/(2*H)]; 
A = [A1; A2; A3; A4]; 
% Ma trận B 
% Ma trận B1 
B1 = [0 ;0 ;0 ;1/(2*H)]; 
 % Ma trận B2 
B21 = [V_dc_e/(L_f) 0]; 
B22 = [0 V_dc_e/(L_f)]; 
B23 = [0 0]; 
B24 = [0 0]; 
 B2 = [B21; B22; B23; B24]; 
% Ma trận B 
B = [B1 B2]; 
 % Ma trận C 
C = [0 0 0 1]; 
 % Ma trận D 
D1 = zeros(1,1); 
D2 = zeros(1,2); 
D = [D1 D2]; 
% Mô hình hệ thống 
SYS = ss(A,B,C,D); 
% Hàm trọng số Wp 
M1 = 0.08; 
 Aep1 = 0.04; 
w1 = 2.3; 
Wp = tf([1/Ms wb],[1 wb*Aeps]); 
 % Hàm trọng số Wu1 và Wu2 
Mu1 = 0.9; 
Au1 = 0.01; 
wbc1 = (1/T_p)/(1/2/pi); 
Wu1 = tf([1 wbc1/Mu1],[Au1 wbc1]) 
Mu2 = 0.9; 
Au2 = 0.01; 
wbc2 = (1/T_p)/(1/2/pi); 
W_u2 = tf([1 wbc2/Mu2],[Au2 wbc2]) 
 % Xây dựng hàm đối tƣợng P(s) %% 
systemnames = 'SYS W_perf1 W_u1 W_u2' 
inputvar = '[delta_P_load; delta_beta_d; delta_beta_q]'; 
outputvar = '[W_perf1; W_u1; W_u2; -SYS(1)]'; 
input_to_SYS = '[delta_P_load; delta_beta_d; delta_beta_q]'; 
input_to_Wp = '[SYS(1)]'; 
input_to_W_u1 = '[delta_beta_d]'; 
input_to_W_u2 = '[delta_beta_q]'; 
sysoutname = 'P'; 
cleanupsysic = 'yes'; 
sysic; 
 %% 
NMEAS = 1; % Numbers of system output signal 
NCON = 2; % Numbers of system input signal 
[KHinf,CLHinf,GAM,INFO] = 
hinfsyn(P,NMEAS,NCON,'METHOD','lmi','GMIN',1,'DISPLAY','on'); 
GAM 
% Ma trận A, B, C, D trong mô hình trạng thái bộ điều khiển Hinf 
KHinf_A = KHinf.a; 
KHinf_B = KHinf.b; 
KHinf_C = KHinf.c; 
KHinf_D = KHinf.d; 
 % Phân tích hiệu suất 
G_u = ss(SYS.a,SYS.b(:,2:3),SYS.c,zeros(1,2)); 
G_d = ss(SYS.a,SYS.b(:,1),SYS.c,zeros(1,1)); 
L = G_u*KHinf; 
S_y = inv(eye(1)+L); 
S = S_y*G_d; % Ma trận các hàm độ nhạy 
pole_S = pole(S); 
KS = KHinf*S; % Ma trận của các hàm bù nhạy 
pole_KS = pole(KS); 
%............................................... 
load('KHinf.mat'); 
Ktf = tf(KHinf); 
Ktf_Hankel = Ktf; % tạo biến mới cho bộ điều khiển hạ bậc Hankel 
%% Chạy vòng lặp hạ bậc cho từng hàm truyền đạt 
for i=1:2 
num = Ktf.Numerator{i,1}; 
den = Ktf.Denominator{i,1}; 
sys=tf(num,den); % thành lập tf của bộ điều khiển chƣa hạ bậc (sys) 
sample = 400000; 
freq = linspace(10^-4,10^7,sample); % chọn iền tần số cần xét 
[mag,phase,freq] = bode(sys,freq); % lấy các giá trị biên độ góc pha của biểu đồ 
bode 
 Mag = 20*log(squeeze(mag)); % chuyển giá trị bode biên độ từ dB sang giá trị 
real 
Phase = squeeze(phase); % lấy giá trị góc pha biểu đồ bode 
TH = 0 %bien nho' 
opt = 
balredOptions('Offset',.0001,'StateElimMethod','Truncate','FreqIntervals',[10^-
41,10^7]); %thiet lap option ha bac theo Balanced Truncation 
n = (length(den)-1); % chọn bậc đầu tiên cần hạ 
 while TH == 0 
 rsys = balred(sys,n,opt); 
 [rmag,rphase,freq] = bode(rsys,freq); 
 rMag = 20*log(squeeze(rmag)); 
 rPhase = squeeze(rphase); 
 ERR_mag = abs(rMag - Mag); 
 ERR_phase = abs(rPhase - Phase); 
 for j = 1:sample 
 if ((ERR_mag(j,1)/Mag(j,1)) > 0.05 && (ERR_phase(j,1)/Phase(j,1) > 
0.05)) % tai moi diem lay mau, sai lech tren gia tri bieu do Bode (ca bien do và 
goc pha) > 5% thi dung vong lap, dua ra bac toi uu 
 TH = 1; 
 n_opt = n+1; % bậc tối ƣu là bậc trƣớc đóbac toi uu la bac truoc do 
 j = sample +1; % kết thúc vòng lập kiểm tra mẫu 
 end 
 end 
 n = n - 1; % nếu vẫn còn thỏa mãn thì tiếp tục hạ thêm 1 bậc 
 end 
rsys = balred(sys,n_opt,opt); % đƣa ra mô hình hạ bậc tối ƣu 
n_opt % bậc tối ƣu 
Ktf_Hankel.Numerator{i,1} = rsys.Numerator{1,1}; 
 Ktf_Hankel.Denominator{i,1} = rsys.Denominator{1,1}; %gan mau so ham 
truyen thu i 
figure(i) 
clf 
bodeplot(sys,'b',rsys,'g-'); 
hold on 
 if i == 1 title('Bode của bộ điều khiển K1'); 
 else title('Bode của bộ điều khiển K2'); 
 end 
legend('bộ điều khiển đủ bậc','bộ điều khiển hạ bậc'); 
grid on 
end 
 Ktf_Hankel 
% bodeplot(Ktf_Hankel); 
KHankelss = ss(Ktf_Hankel) 
KHankel_A = KHankelss.a; 
KHankel_B = KHankelss.b; 
KHankel_C = KHankelss.c; 
KHankel_D = KHankelss.d; 
 L_Hankel = G_u*KHankelss; 
S_yHankel = inv(eye(1)+L_Hankel); 
S_Hankel = S_yHankel*G_d; 
pole_SHankel = pole(S_Hankel); 
KS_Hankel = KHankelss*S_Hankel; 
pole_KSHankel = pole(KS_Hankel); 
figure('color',[1 1 1]); 
clf 
grid on 
sigma(GAM/W_perf1,'r',S(1,1),'b',S_Hankel(1,1),'g-.'); 
 title('Hàm độ nhạy S'); 
legend('gamma/Wp','bộ điều khiển đủ bậc','bộ điều khiển hạ bậc'); 
grid on 
 figure('color',[1 1 1]); 
clf 
subplot(1,2,1), sigma(GAM/W_u1,'r',KS(1,1),'b',KS_Hankel(1,1),'g-.'); 
title('Hàm bù nhạy KS_1'); 
legend('gamma/Wu_1','bộ điều khiển đủ bậc','bộ điều khiển hạ bậc'); 
grid on 
subplot(1,2,2), sigma(GAM/W_u2,'r',KS(2,1),'b',KS_Hankel(2,1),'g-.'); 
title('Hàm bù nhạy KS_2'); 
legend('gamma/Wu_2','bộ điều khiển đủ bậc','bộ điều khiển hạ bậc'); 
grid on 
5. Mô hình mô phỏng các phần tử sử dụng Matlab/Simulink 
a.Mô hình mô phỏng HESS. 
Hình PL3.1 : Mô hình mô phỏng và điều khiển HESS. 
b. Mô hình mô phỏng Microgrid xây dựng trong Simulink sử dụng phương 
pháp điều khiển Hinf 
Hình PL3.2: Mô hình mô phỏng Microgrid xây dựng trong Simulink sử dụng 
phương pháp điều khiển Hinf 
 c.Mô hình bộ điều khiển Hinf áp dụng cho bộ nghịch lƣu của HESS 
Hình PL3.3: Mô hình bộ điều khiển Hinf 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_de_xuat_giai_phap_dieu_khien_de_nang_cao.pdf
  • pdf0. Phụ lục Bìa luận án.pdf
  • pdf2.Tóm tắt tiếng Việt.pdf
  • pdf3.Tóm tắt tiếng Anh.pdf
  • pdf4. Thông tin đóng góp mới tiếng Việt.pdf
  • pdf5.Thông tin đóng góp mới tiếng anh.pdf
  • pdf6. Trích yếu luận án tiếng Việt.pdf
  • pdf7. Trích yếu luận án tiếng Anh.pdf
  • pdfQD thanh lap HD cham luan an TS cap co so.pdf