Kim Ánh, Nguyễn; Vân, Phan Thị Thanh; Bình, Ngô Văn Quang

BỘ ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO CHO NGHỊCH LƯU NGUỒN QZ NỐI LƯỚI

MODEL PREDICTIVE CONTROL OF A GRID CONNECTED QUASI-Z-SOURCE INVERTER

Tác giả: Phan Thị Thanh Vân*, Kim Ánh Nguyễn*, Ngô Văn Quang Bình

Đăng tại: Vol. 18, No. 7, 2020; Trang: 1-6

Tóm tắt bằng tiếng Việt:

So với nghịch lưu áp, nghịch lưu qZSI được xem là giải pháp hữu ích cho hệ thống pin mặt trời nhờ khả năng nâng cao điện áp một chiều đầu vào và khắc phục được nhược điểm ngắn mạch xảy ra trong các khóa bán dẫn. Bài báo trình bày cấu trúc điều khiển dự báo cho lưới điện nối hệ thống pin mặt trời sử dụng qZSI để được đáp ứng động học nhanh mà không cần cấu trúc điều khiển nối tầng, khối điều chế. Một mô hình toán học của qZSI được sử dụng để dự báo đáp ứng của dòng điện tải, cuộn cảm và điện áp trên tụ điện. Một hàm mục tiêu được định nghĩa bao gồm sai lệch của những giá trị tham chiếu và giá trị dự báo. Quá trình tối ưu hóa hàm mục tiêu được tiến hành để xác định trạng thái chuyển mạch tốt nhất, đưa điều khiển đóng cắt các khóa bán dẫn của qZSI. Các phân tích được khảo sát bằng Matlab/Simulink với các điều kiện hoạt động khác nhau của hệ thống để xác nhận tính hiệu quả, khả thi của phương pháp đề xuất.

Từ khóa: Pin mặt trời; nối lưới; nghịch lưu nguồn qZ (qZSI); điều khiển dự báo hữu hạn (FCS-MPC); hệ thống năng lượng tái tạo.

Abstract:

- The quasi-Z-source inverter (qZSI) is recognized as an attractive solution for the photovoltaic system compared with the conventional voltage source inverter due to its benefits such as the capability to boot the DC voltage input and overcome the drawback of the short-circuit effect in switching devices. This paper presents a model predictive control strategy for a grid-connected photovoltaic system using qZSI that achieves fast dynamic response without cascaded control loop structure and modulation block. A mathematical model of the qZSI is used to predict the behavior of the load current, inductor current, and capacitor voltage. A cost function is defined that includes the error between the reference and predicted values. The minimization of the cost function is carried out to obtain the best switching state which is implemented to the inverter. Simulation analysis are performed in Matlab/Simulink with different operating conditions of the system to validate the effectiveness and feasibility of the proposed method.

Key words: Photovoltaic (PV); Grid connected; Quasi-Z-source inverter (qZSI); Finite control set-model predictive control (FCS-MPC); Renewable energy systems.

Tài liệu tham khảo:

[1] “Renewables global status report 2018”, Technical report, Renewable Energy Policy Network for the 21st Century (REN21), 2018.
[2] Y. Liu, H. Abu-Rub, B. Ge, F. Blaabjerg, O. Ellabban and P. C. Loh, “Impedance Source Power Electronic Converters”, Wiley-IEEE Press, 2016.
[3] F.Z. Peng, “Z-source inverter”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, no. 2, pp. 504-510, 2003.
[4] Y. Liu, H. Abu-Rub and B. Ge, “Z-Source/Quasi-Z-Source Inverters: Derived Networks, Modulations, Controls, and Emerging Applications to Photovoltaic Conversion”, IEEE Industrial Electronics Magazine, vol. 8, no. 4, pp. 32-44, 2014.
[5] H. Abu-Rub, A. Iqbal, S. Moin Ahmed, F.Z. Peng, Y. Li and G. Baoming, “Quasi-Z-Source Inverter-Based Photovoltaic Generation System With Maximum Power Tracking Control Using ANFIS”, IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 4, no. 1, pp. 11-20, 2013.
[6] X. Ding, Z. Qian, S. Yang, B. Cui, F. Peng, “A PID Control Strategy for DC-link Boost Voltage in Z-source Inverter”, Proc. Twenty-Second Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, pp. 1145-1148, 2007.
[7] Y. Li, S. Jiang, J. G. Cintron-Rivera and F.Z. Peng, “Modeling and Control of Quasi-Z-Source Inverter for Distributed Generation Applications”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60, no. 4, pp. 1532-1541, 2013.
[8] Jose Rodriguez and Patricio Cortes, “Predictive control of power converters and electrical drives”, Wiley-IEEE Press, 2012.
[9] Sergio Vazquez, Jose Rodriguez, Marco Rivera, “Model Predictive Control for Power Converters and Drives: Advances and Trends”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 64, no. 2, 2017.
[10] M. Mosa, G. Dousoky, H. Rub, “A novel FPGA implementation of a model predictive controller for SiC-based Quasi-Z-Source inverters”, Proc. IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, pp. 1293-1298, 2014.
[11] M. Mosa, R. S. Balog and H. Abu-Rub, “High-Performance Predictive Control of Quasi-Impedance Source Inverter”, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, no. 4, pp. 3251-3262, 2017.
[12] O. Ellabban, M. Mosa, H. Abu-Rub and J. Rodríguez, “Model predictive control of a grid connected quasi-Z-source inverter”, IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), Cape Town, 2013, pp. 1591-1596.

	Cơ quan Đại học Đà Nẵng 41 Lê Duẩn, TP Đà Nẵng
	Trường Đại học Bách khoa 54 Nguyễn Lương Bằng, Quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng
	Trường Đại học Kinh tế 71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng
	Trường Đại học Sư phạm 459 Tôn Đức Thắng - Liên Chiểu - Đà Nẵng
	Trường Đại học Ngoại ngữ 131 Lương Nhữ Hộc, Đà Nẵng
	Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật 48 Cao Thắng - Đà Nẵng
	Phân hiệu ĐHĐN tại KonTum 129 Phan Đình Phùng, Kon Tum
	Khoa công nghệ thông tin và tuyền thông Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
	Khoa Y Dược Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
	Khoa Giáo dục Thể chất 62 Ngô Sỹ Liên, Liên Chiểu, Đà Nẵng
	Khoa Quốc tế 41 Lê Duẩn, Đà Nẵng
	Viện Nghiên cứu & Đào tạo Việt Anh 158A Lê Lợi
	Trung tâm phát triển phần mềm 41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
	Trung tâm kiểm định chất lượng giáo dục 41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
	Trung tâm ngoại ngữ 131 Lương Nhữ Hộc, Tp Đà Nẵng
	Trung tâm nghiên cứu phát triển quản trị và tư vấn doanh nghiệp 71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng

	Cơ quan Đại học Đà Nẵng 41 Lê Duẩn, TP Đà Nẵng
	Trường Đại học Bách khoa 54 Nguyễn Lương Bằng, Quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng
	Trường Đại học Kinh tế 71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng
	Trường Đại học Sư phạm 459 Tôn Đức Thắng - Liên Chiểu - Đà Nẵng
	Trường Đại học Ngoại ngữ 131 Lương Nhữ Hộc, Đà Nẵng
	Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật 48 Cao Thắng - Đà Nẵng
	Phân hiệu ĐHĐN tại KonTum 129 Phan Đình Phùng, Kon Tum
	Khoa công nghệ thông tin và tuyền thông Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
	Khoa Y Dược Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
	Khoa Giáo dục Thể chất 62 Ngô Sỹ Liên, Liên Chiểu, Đà Nẵng
	Khoa Quốc tế 41 Lê Duẩn, Đà Nẵng
	Viện Nghiên cứu & Đào tạo Việt Anh 158A Lê Lợi
	Trung tâm phát triển phần mềm 41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
	Trung tâm kiểm định chất lượng giáo dục 41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
	Trung tâm ngoại ngữ 131 Lương Nhữ Hộc, Tp Đà Nẵng
	Trung tâm nghiên cứu phát triển quản trị và tư vấn doanh nghiệp 71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng