Thiết kế bộ điều khiển dự báo cho nghịch lưu nguồn QZ trong hệ thống pin năng lượng mặt trời

Abstract

Luận văn này trình bày việc thiết kế bộ điều khiển dự báo (MPC) cho cấu trúc nghịch lưu nguồn qZ (Quasi Z source inverter - qZSI) sử dụng trong hệ thống pin năng lượng mặt trời (Photovoltaic system - PV). So với nghịch lưu áp truyền thống, giải pháp qZSI cho thấy hữu ích hơn nhờ vào khả năng nâng cao điện áp một chiều đầu vào và khắc phục được hiện tượng ngắn mạch xảy ra trong các khóa bán dẫn. Bộ điều khiển PI thường được áp dụng cho qZSI. Tuy nhiên, nó có đặc tính động học chậm và chất lượng phụ thuộc vào bộ điều khiển dòng điện phía trong. Một nhược điểm khác của phương pháp này là sự tồn tại của đặc điểm pha không cực tiểu ở phía cấu trúc một chiều. Điều này dẫn đến hiện tượng không ổn định cho toàn bộ hệ thống. Bộ điều khiển dự báo theo mô hình với số trạng thái hữu hạn (Finite control set model predictive control - FCS-MPC) có các ưu điểm như cấu trúc đơn giản (không có cấu trúc điều khiển nối tầng và khối điều chế) và dễ dàng áp dụng với hệ thống phi tuyến và các ràng buộc. Trong nghiên cứu này, hàm mục tiêu của qZSI bao gồm dòng điện của tải, của cuộn cảm và điện áp trên tụ điện. Sau quá trình tối ưu hóa hàm mục tiêu, trạng thái chuyển mạch tốt nhất được điều khiển đóng cắt các khóa bán dẫn. Để xác nhận tính hiệu quả và khả thi của phương pháp đề xuất, các phân tích được khảo sát bằng phần mềm Matlab/Simulink với các điều kiện hoạt động khác nhau của hệ thống.