Bài tiểu luận kết thúc học phần học phần thiết kế hệ thống và mô phỏng

Bài tiểu luận kết thúc học phần: Thiết kế hệ thống và mô phỏngFaculty of Electrical and Electronic Engineering Bài Tiểu Luận Kết Thúc Học Phần Học phần: Thiết kế hệ thống và mô phỏng Tr

Trang 1

Bài tiểu luận kết thúc học phần: Thiết kế hệ thống và mô phỏng

Faculty of Electrical and Electronic Engineering

Bài

Tiểu Luận Kết Thúc Học Phần Học phần: Thiết kế hệ thống và mô phỏng

Trần Mạch Tuấn Kiệt 19010214

(Lớp K13-KTĐK-TĐH/Học kỳ 2 năm học 2021-2022)

Trang 2

Sinh viên: Lê Viết Đạt- Trần Mạch Tuấn

Mục lục

I Tổng quan đề tài 3

II Cơ sở lý thuyết 3

1 Hệ thống pin mặt trời 3

2 Bộ điều khiển PI 5

II Mô phỏng hệ thống 7

1 Giao diện các block: 7

2 Kết quả chạy mô phỏng: 21

3 Thông số bộ điều khiển 24

Trang 3

I Tổng quan đề tài

Hàng năm mặt trời cung cấp cho trái đất một năng lượng khổng lồ, gấp 10 lầntrữ lượng các nguồn nhiên liệu có trên trái đất Thành phần cơ bản của một hệthống điện mặt trời bao gồm: các tấm pin mặt trời, bộ dữ trữ năng lượng (ắc quy),

bộ biến đổi DC/DC, và bộ nghịch lưu DC/AC, Hệ thống điện mặt trời bị phụthuộc vào phụ tải, cấp điện áp, và nhiều yếu tố khác, ở các tấm pin mặt trời, côngsuất đầu ra không cố định, công suất đạt định mức ở khoảng thời gian gần trưa vàcông suất đầu ra nhỏ vào lúc sáng và chiều, thời gian công suất bé hơn 40% có thểđạt vài giờ trong ngày, chưa kể đến hiện tượng bóng che và ngày ít nắng hay côngsuất phản kháng bị thay đổi Vì vậy, việc thiết kế một bộ điều khiển PI cho hệthống năng lượng mặt trời là cực kỳ cần thiết

II Cơ sở lý thuyết

1 Hệ thống pin mặt trời

Trang 4

Với phần pin mặt trời:

Với:

2 Bộ điều khiển PI

Một bộ điều khiển PI là một cơ chế

Theo định luật Kirchoff theo dòng:Theo định luật Kirchoff theo áp:

phản hồi vòng điều khiển tổng quát được sử dụng

là bộ điều khiển được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi Bộđiều khiển PI sẽ tính toán giá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi

và giá trị đặt mong muốn Bộ điều khiển sẽ thực hiện giảm tối đa sai số bằng cáchđiều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào Tuy nhiên, để đạt được kết quả tốt nhất, các

Trang 5

thông số PID sử dụng trong tính toán phải điều chỉnh theo tính chất của hệ trong khi kiểu điều khiển là giống nhau, các thông số phải phụ thuộc vào đặc thùcủa hệ thống

thống-Giải thuật tính toán bộ điều khiển PI bao gồm 2 thông số riêng biệt: các giá trị

tỉ lệ và tích phân, viết tắt là P và I Giá trị tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại,giá trị tích phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ Tổng chập của haitác động này dùng để điều chỉnh quá trình thông qua một phần tử điều khiển như vịtrí của van điều khiển hay bộ nguồn của phần tử gia nhiệt Nhờ vậy, những giá trịnày có thể làm sáng tỏ về quan hệ thời gian: P phụ thuộc vào sai số hiện tại và Iphụ thuộc vào tích lũy các sai số quá khứ

Khâu tỉ lệ (đôi khi còn được gọi là độ lợi) làm thay đổi giá trị đầu ra, tỉ lệ với

giá trị sai số hiện tại Đáp ứng tỉ lệ có thể được điều chỉnh bằng cách nhân sai số đó

với một hằng số K p, được gọi là hệ số tỉ lệ

Khâu tỉ lệ được cho bởi:

Phân phối của khâu tích phân (đôi khi còn gọi là reset) tỉ lệ thuận với cả biên

độ sai số lẫn quảng thời gian xảy ra sai số Tổng sai số tức thời theo thời gian (tích

Trang 6

được nhân với độ lợi tích phân và cộng với tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển Biên

độ phân phối của khâu tích phân trên tất cả tác động điều chỉnh được xác định bởi

độ lợi tích phân,

Thừa số tích phân được cho bởi:

trong đó

I out: thừa số tích phân của đầu ra

K i: độ lợi tích phân, 1 thông số điều chỉnh

e: sai số

t : thời gian hoặc thời gian tức thời (hiện tại)

τ : một biến tích phân trung gian

Trang 7

II Mô phỏng hệ thống

1 Giao diện các block:

Simulink Model for 1MW-Class Grid-Connected PV System with Boost Converter

 PV Array Side System

Trang 8

Trang 9

 Block (1), (2) và (3)

Trang 10

 Block (4)

Trang 11

Bài tiểu luận kết thúc học phần: Thiết kế hệ thống và mô

 Grid side system

Trang 12

 Block (1)

 Block (2)

Trang 13

 Block (2)

 Subsystem “Uabc_ref Generation”

Trang 14

 Block (3)

Trang 15

 Block (4)

Trang 16

 Block (5)

Trang 17

 Block (6)

Trang 18

 Block (7) và (8)

Trang 19

 Block (9)

Trang 20

 Block (10)

Trang 21

phỏng

 Block (11) và (12)

 Block (13) cho “Viabc Iiabc”, “Vpabc Ipabc”, “Vsabc Isabc”, “VLabc ILabc”

Trang 22

Trang 23

Trang 24

0

-2

0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6

40 20 0 -20 -40 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 40

Trang 25

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

10510

Trang 26

Trang 27

3 Thông số bộ điều khiển:

Trang 28

tham chiếu là 700V Sau khi có kết quả của ba bộ thông số PI, ta có thể thấy vớicùng hệ số Kp= 2, bộ PI với Ki= 400 có khoảng thời gian quá độ là ít nhất trongkhi bộ PI với Ki= 700 có khoảng thời gian quá độ dài hơn nhưng số đáp ứng daođộng nhiều hơn và bộ PI với Ki=200 có số đáp ứng dao động ít hơn Đó là do khâutích phân (khi cộng thêm khâu tỉ lệ) sẽ tăng tốc chuyển động của quá trình tới điểmđặt và khử số dư sai số ổn định với một tỉ lệ chỉ phụ thuộc vào bộ điều khiển Tuynhiên, vì khâu tích phân là đáp ứng của sai số tích lũy trong quá khứ, nó có thểkhiến giá trị hiện tại vọt lố qua giá trị tham chiếu Do đó, với các giá trị nhỏ của

Ki, hệ thống sẽ ít các gợn sóng hơn, ngược lại với Ki quá lớn sẽ tạo ra nhiều gợnsóng Cần phải chọn giá trị Ki phù hợp để hệ thống tiến tới giá trị tham chiếu vớithời gian quá độ và số gợn sóng là nhỏ nhất có thể Trong ba trường hợp trên, tathấy bộ PI Kp= 2, Ki= 400 là phù hợp nhất

Tiêu đề	Bài tiểu luận kết thúc học phần học phần thiết kế hệ thống và mô phỏng
Tác giả	Lê Viết Đạt, Trần Mạch Tuấn
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Thiết kế hệ thống và mô phỏng
Thể loại	Bài tiểu luận
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	10,4 MB