Nghiên cứu và cải thiện tính ổn định động học của bộ biến đổi flyback trong hệ thống điện mặt trời

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> <br /> NGHIªN CøU Vµ C¶I THIÖN TÝNH æN ®Þnh<br /> ®éng häc cña bé biÕn ®æi FLYBACK TRONG<br /> HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi<br /> PHÙNG QUANG KHẢI, NGUYỄN VĂN THUẤN<br /> Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu, xây dựng mô hình toán của bộ biến đổi flyback ứng<br /> dụng trên hệ thống điện mặt trời cũng như phân tích các đặc tính làm việc của hệ<br /> thống. Những vấn đề khi thực hiện bài toán tổng hợp hệ thống như việc xuất hiện<br /> nghiệm nằm bên phải mặt phẳng phức (Right half plane zero) gây ra những hạn chế<br /> trong điều chỉnh ổn định hệ thống nói riêng và chất lượng hệ thống nói chung đã<br /> được bài báo phân tích, giải quyết, minh họa bằng các kết quả mô phỏng.<br /> Từ khóa: Bộ biến đổi flyback, Điều khiển flyback, Hệ thống điện mặt trời.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Hệ thống điện mặt trời bao gồm các thành phần cơ bản là: (1) - pin mặt trời, biến năng<br /> lượng mặt trời thành điện năng (điện một chiều); (2) - bộ biến đổi điện, biến đổi điện áp<br /> của tấm pin thành các dạng điện áp khác nhau cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Bộ biến đổi<br /> điện áp từ một chiều sang xoay chiều hình sin có cấu trúc như hình 1 là một trong các bộ<br /> biến đổi được nghiên cứu phổ biến hiện nay, ứng dụng cho các hệ thống điện mặt trời<br /> công suất vừa và nhỏ. Trong đó, bộ biến đổi DC-DC sẽ biến nguồn điện một chiều điện áp<br /> thấp, không điều khiển thành nguồn điện một chiều điện áp cao có điều khiển, dạng hình<br /> bán sin. Bộ biến đổi DC-AC biến đổi nguồn một chiều dạng bán sin thành nguồn xoay<br /> chiều hình sin. Các nghiên cứu về bộ biến đổi DC-DC trong hệ thống điện mặt trời được<br /> tập trung chủ yếu vào các bộ biến đổi buck, boost, buck-boost, flyback [1], [2].<br /> LƯỚI<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> DC-DC DC-AC LỌC<br /> <br /> KHỐI ĐIỀU KHIỂN<br /> <br /> IPV VPV VAC IAC f<br /> Hình 1. Sơ đồ khối chức năng của hệ thống điện mặt trời nối lưới.<br /> Bộ biến đổi flyback là nội dung được bài báo đề xuất nghiên cứu ở đây, nó là bộ biến<br /> đổi với các đặc điểm như cấu tạo nhỏ gọn, điều khiển đơn giản, cách ly về dòng điện, độ<br /> tin cậy cao…là một sự lựa chọn tốt để ứng dụng cho hệ thống điện mặt trời.<br /> Các nghiên cứu, giải pháp nâng cao chất lượng của hệ thống điện mặt trời được tập<br /> trung vào các hướng sau: (1) - cấu trúc hệ thống nhằm giảm thiểu những tổn hao, nâng cao<br /> công suất [3], [4]; (2) - các phương pháp điều khiển nhằm nâng cao chất lượng điều khiển<br /> của hệ thống [5], [6]. Bài báo tập trung nghiên cứu theo hướng thứ hai, nâng cao chất<br /> lượng của bộ biến đổi flyback theo hướng đáp ứng với hệ thống điện mặt trời nối lưới.<br /> Xuất phát từ yêu cầu của hệ thống điện mặt trời (hiệu suất biến đổi, độ méo dạng, độ tin<br /> cậy làm việc cao...), nghiên cứu đưa ra mô hình toán của hệ thống, từ đó phân tích đặc<br /> điểm động học của nó trong quá trình làm việc và đưa ra phương án điều khiển thích hợp.<br /> 2. MÔ HÌNH TOÁN VÀ SỰ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG<br /> 2.1. Nguyên lý làm việc của bộ biến đổi flyback<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 34, 12 - 2014 65<br />  Kỹ thuật điện tử & Khoa học máy tính<br /> <br /> <br /> Bộ biến đổi flyback có sơ đồ mạch điện cơ bản như hình 2. Bộ biến đổi flyback làm<br /> việc dựa trên sự đóng mở của chuyển mạch M, năng lượng được lưu trữ trong nửa chu kỳ<br /> đầu (Ton) trên cuộn sơ cấp (LP) sau đó sẽ được chuyển sang cho cuộn thứ cấp (LS) ở nửa<br /> chu kỳ sau.<br /> Khi chuyển mạch M dẫn, có một điện áp không đổi đặt lên LP, trong cuộn LP xuất hiện<br /> dòng điện tăng tuyến tính, năng lượng được lưu trữ trong cuộn dây. Đi ốt D bị phân cực<br /> ngược, tụ C phóng ra tải với dòng không đổi, điện áp ra bằng điện áp trên tụ.<br /> iLp 1:n iLs Đ iout<br /> <br /> <br /> Vpv VLp VLs Vout<br /> PV Lp C Z<br /> M LS<br /> uGS<br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ mạch điện của bộ biến đổi flyback.<br /> Khi chuyển mạch M không dẫn, dòng trong cuộn LP giảm làm đảo chiều cực tính cuộn<br /> thứ cấp làm cho đi ốt Đ phân cực thuận, năng lượng lưu trữ trên cuộn thứ cấp nạp cho tụ,<br /> điện áp trên tụ tăng.<br /> Theo các tài liệu [7], [8] nếu dòng thứ cấp mà chưa kịp giảm về không trước khi M dẫn<br /> ở chu kỳ tiếp theo, bộ chuyển đổi làm việc ở chế độ liên tục (CCM), hình 3. Nếu dòng<br /> điện thứ cấp mà giảm về không trước khi M dẫn ở chu kỳ tiếp theo thì mạch làm việc<br /> trong chế độ không liên tục (DCM), hình 4.<br /> iLp iLp<br /> <br /> <br /> <br /> iLs iLs<br /> <br /> <br /> Hình 3. Tín hiệu của flyback Hình 4. Tín hiệu của flyback<br /> ở chế độ CCM. ở chế độ DCM.<br /> Hệ thống điện mặt trời khi hòa đồng bộ lưới có thể làm việc ở cả hai chế độ CCM<br /> và DCM, khi tải nhẹ thì làm việc ở chế độ DCM, khi tải nặng làm việc ở chế độ CCM.<br /> ILp I ILp3 ILp2<br /> Lp1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ILs ILs3 I<br /> Ls2<br /> <br /> ILs1<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Hiện tượng khi flyback làm việc ở chế độ liên tục.<br /> Xét hệ thống làm việc ở chế độ CCM ta thấy: Giá trị trung bình dòng điện thứ cấp được<br /> thể hiện ở diện tích hình thang của IS (hình 5). Như vậy nếu có nhiễu (thay đổi tải hoặc<br /> điện áp vào) làm cho dòng thứ cấp giảm xuống, điều này làm cho mạch vòng điều chỉnh sẽ<br /> thực hiện tăng độ rộng xung khiển, dòng điện sơ cấp sẽ từ dạng ILp1 thàng ILp2 (hình 5), sẽ<br /> có đỉnh cao hơn và độ rộng lớn hơn, do đó dòng thứ cấp sẽ có đỉnh dòng cao hơn và độ<br /> <br /> <br /> <br /> 66 P. Q. Khải, N.V.Thuấn “Nghiên cứu và cải thiện tính ổn định ... hệ thống điện mặt trời.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> rộng nhỏ hơn (từ ILs1 thành ILs2). Nhưng diện tích hình thang của dòng thứ cấp sẽ giảm<br /> xuống, như vậy hệ thống không điều chỉnh ổn định được, phải qua một số vòng lặp thì<br /> dòng trong cuộn cảm mới thiết lập lại được. Hiện tượng đó nếu không được khắc phục sẽ<br /> ảnh hưởng đến sự ổn định của hệ thống điều khiển, có thể dẫn đến dao động.<br /> Chúng ta thấy rằng hiện tượng trên chỉ xảy ra khi tốc độ tăng của độ rộng xung khiển<br /> lớn hơn tốc độ tăng của dòng điện. Hiện tượng đó được gọi là right-half-plane-zero<br /> (RHPZ). Nhưng nếu tốc độ tăng của dòng điện (độ dốc) mà lớn hơn tốc độ tăng độ rộng<br /> xung khiển hoặc lớn hơn nhiều lần, đáp ứng ngay sự điều chỉnh của vòng điều khiển thì<br /> lúc đó hệ thống sẽ không rơi vào tình trạng như trên (dạng dòng là ILp3, ILs3). Để thực hiện<br /> được điều này, bài báo đề xuất bổ sung thêm các khâu hiệu chỉnh vào hệ thống điều khiển.<br /> 2.2. Phân tích động học bộ biến đổi flyback ứng dụng trong hệ thống điện mặt trời<br /> 2.2.1. Xây dựng mô hình toán của hệ thống<br /> Từ hình 1 ta thấy khối DC-AC chỉ có nhiệm vụ lật cách bán chu kỳ một tín hiệu đầu ra<br /> của bộ DC-DC, do đó nó không ảnh hưởng đến các tham số của điện áp ra. Vì vậy khi<br /> nghiên cứu động học hệ thống ta có thể bỏ khối này.<br /> Như đã nêu ở trên bộ biến đổi flyback được nghiên cứu là ứng dụng cho hệ thống điện<br /> mặt trời nối lưới (lưới điện sẽ là tải của hệ thống điện mặt trời). Điện áp lưới điện là không<br /> ổn định và nhằm kiểm soát chặt chẽ hơn về dòng điện nên hệ thống điện mặt trời được<br /> điều khiển ổn định dòng điện đảm bảo hệ thống luôn cấp cho lưới một công suất cho phép,<br /> điện áp của hệ thống thay đổi theo sự thay đổi của điện áp lưới điện (điện áp hệ thống điện<br /> măt trời thường cao hơn điện áp lưới một lượng nhỏ phù hợp).<br /> VL<br /> Vout<br /> <br /> Vout Grid Vgrid VL<br /> MT<br /> Iout Vgrid<br /> <br /> Hình 6. Sơ đồ nối lưới. Hình 7. Giản đồ véc tơ.<br /> Nói tóm lại dòng điện ra của hệ thống điện mặt trời sẽ được điều khiển ổn định về biên<br /> độ và có pha trùng với pha điện áp lưới. Nối giữa hệ thống điện mặt trời và lưới thường có<br /> bộ lọc nó sẽ làm tăng chất lượng điện áp ra của hệ thống điện mặt trời. Từ đó ta có sơ đồ<br /> mạch điện nguyên lý của hệ thống như hình 8.<br /> iLp 1: n iLs Đ iout Lf Rf<br /> <br /> VLp iC<br /> Vpv M VLs Vout Vgrid RT<br /> Lp C<br /> PV LS<br /> uGS<br /> <br /> <br /> Hình 8. Sơ đồ mạch điện cơ bản của hệ thống điện mặt trời nối lưới.<br /> Để hệ thống điện mặt trời đưa được công suất tiêu tán lớn nhất có thể lên lưới thì trong<br /> điều khiển ta phải coi lưới như một tải thuần trở (Hình 8), nó được tính bằng tỷ số của điện<br /> áp lưới hiệu dụng và dòng điện hiệu dụng được cung cấp từ hệ thống. Điều đó có nghĩa là<br /> ta phải điểu khiển để cho pha của dòng điện đầu ra của hệ thống phải trùng pha với điện áp<br /> lưới. Nếu như vậy thì sự thay đổi tương quan giữa các đại lượng sẽ như thế nào? Điều này<br /> được chỉ ra trong giản đồ véc tơ hình 7 được xây dựng dựa trên sơ đồ nối lưới hình 6, thể<br /> hiện chiều và độ lớn của dòng điện ở đầu ra của hệ thống điện mặt trời, nó có thể được<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 34, 12 - 2014 67<br />  Kỹ thuật điện tử & Khoa học máy tính<br /> <br /> <br /> điều khiển bằng cách dịch pha () hoặc thay đổi độ lớn điện áp của điện áp ra của hệ<br /> thống điện mặt trời [9].<br /> Hệ thống nghịch lưu sử dụng flyback như ở trên là một hệ phi tuyến. Từ định luật<br /> Kirchhoff cho dòng và áp ta có mô tả toán học của hệ thống như sau:<br /> <br /> + Khi M dẫn, Đ không dẫn: + Khi M không dẫn, Đ dẫn:<br />  v<br />   v pv<br /> LPiLp     out<br /> LP iLp<br />  n<br />  <br />   vout  iout R f  vgrid<br />  L f iout (1) L i  v i<br />  f out  out  out f  vgrid<br /> R (2)<br />    iout<br /> Cvout <br />  i<br />    Lp  iout<br /> Cvout<br />  n<br /> <br /> Giả sử d là chu kỳ chuyển mạch khi dẫn (độ rộng xung), d' là chu kỳ chuyển mạch khi<br /> không dẫn (d' = 1 - d). Trong thực tế, bằng tác động điều khiển vào khóa M (Hình 8) thay<br /> đổi độ rộng xung khiển ta sẽ thực hiện quá trình điều chỉnh ổn định dòng điện cho hệ<br /> thống. Tuy nhiên độ rộng xung d cũng chỉ được thay đổi trong giới hạn nhất định (≤ 0,6),<br /> nếu vượt quá giới hạn này hệ thống lại xuất hiện hiện tượng RHPZ.<br /> Kết hợp (1) và (2) ta có mô tả toán học của hệ thống như hệ phương trình sau:<br />  v .d d '.vout<br />  d '.vout    pv <br /> iLp<br />   d .v pv <br /> LPiLp  LP nLP<br />  n<br />   v i R v<br /> L i<br />  f out  vout  iout f  v grid<br /> R    out  out f  grid<br />  iout (3)<br />   Lf Lf Lf<br /> i<br />   d .iout  d '.( Lp  iout )<br /> Cvout  d .i d' i<br />  n    out  ( Lp  iout )<br /> vout<br />  C C n<br /> Hệ phương trình (3) là hệ phương trình trạng thái của hệ thống<br /> + Véc tơ biến trạng thái là: x = [x1 x2 x3]T; x1 = iLp, x2 = iout, x3 = vout;<br /> + Véc tơ đầu vào: u = [u1 u2 u3]T; u1= d, u2 = vpv, u3 = vgrid;<br /> + Véc tơ đầu ra y = [iout];<br />  x1  f1 ( x, u )<br /> <br /> ta có:  x2  f 2 ( x, u )  x  f ( x, u ) (4)<br />  x  f ( x, u )<br />  3 3<br /> Hệ phương trình (3) là một hệ phi tuyến, chúng ta thực hiện tuyến tính hóa, xấp xỉ mô<br /> hình phi tuyến thành nhiều mô hình tuyến tính trong lân cận các điểm trạng thái làm việc<br /> được quan tâm chính của hệ phi tuyến (ví dụ như điểm trạng thái cân bằng hay điểm trạng<br /> thái dừng), lúc đó bài toán điều khiển phi tuyến được chuyển thành bài toán điều khiển<br /> tuyến tính [10].<br /> Cụ thể ta giả sử hệ có các điểm làm việc dừng, cố định của hệ thống như sau:<br /> + X = [X1 X2 X3]T; X1 = ILp, X2 = Iout, X3 = Vout;<br /> + U = [U1 U2 U3]T; U1 = D, U2 = Vpv, U3 = Vgrid.<br /> Xét hệ tại (u, x) thuộc lân cận của (U, X) với các khoảng cách |u - U|, |x - X| đủ nhỏ.<br /> Theo [10] ta phân tích f(x, u) thành chuỗi Taylor tại (u, x) rồi bỏ đi các thành phần bậc cao<br /> của (u - U), (x - X) ta sẽ được phương trình:<br /> f(x, u)  f(X, U) + A(x - X) + B(u - U) (5)<br /> <br /> <br /> 68 P. Q. Khải, N.V.Thuấn “Nghiên cứu và cải thiện tính ổn định ... hệ thống điện mặt trời.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> trong đó, f(X, U) = 0<br />  nD '   (nVPV  Vout ) D <br />  0 0 <br /> LP  <br /> nLP LP<br /> 0 <br />    <br /> f ( x, u )  Rf 1  f ( x, u )  1 <br /> A = = 0   , B= = 0 0  .<br /> x  Lf Lf  u  Lf <br />  D' 1   I Lp <br />   0    0 0 <br />  nC C   nC <br /> Ta ký hiệu xˆ  x  X , uˆ  u  U thì suy ra (4) có dạng: xˆ  Axˆ  Buˆ (6)<br />  nD '   (nVPV  Vout ) D <br />  0 0 <br /> LP   0 <br />   iˆLp   nLP LP   dˆ <br />  iˆ 'Lp  <br /> ˆ   Rf 1 ˆ   1  <br />  i 'out    0  L   iout  +  0 0    vˆ pv  (7)<br /> Lf  Lf  <br /> vˆ 'out   f vˆout   vˆgrid <br />         <br /> D' 1 I Lp<br />   0    0 0 <br />  nC C   nC <br /> Hoặc (7) có thể viết lại như sau:<br />  nD ' <br />  0 0 <br /> LP <br />  ( nVPV  Vout )  D<br />  0 <br /> ˆ<br />  i 'Lp    ˆ<br />  iLp   nLP  L <br /> P  <br /> ˆ   Rf 1 ˆ   <br /> ˆ<br />  <br />  1  vˆ<br /> i '<br />  out    0  i<br />   out  +  0  d   0  ˆ<br /> v pv  (8)<br /> Lf Lf   Lf  grid<br /> vˆ 'out   vˆout   I<br />   <br /> 0  <br />       <br /> Lp   <br /> D' 1  0 <br />   0   nC   <br />  nC C <br /> = Axˆ  B1dˆ  B 2 vˆ pv  B3 vˆ grid = AX  B1 U1  B 2 U 2  B3 U 3 (9)<br /> Tương tự dễ dàng ta có được phương trình trạng thái đầu ra:<br />  iˆLp <br />  <br /> y  iˆout  Cxˆ  iˆout   0 1 0  iˆout  (10)<br />  vˆout <br />  <br /> Hai phương trình (7) và (10) là mô hình xấp xỉ tuyến tính thay thế cho mô hình phi<br /> tuyến (3). Sai lệch (u - U) và (x - X) càng nhỏ thì tính chính xác của việc tuyến tính hóa<br /> càng cao.<br /> Hệ thống điều khiển đối với flyback có thể là điều khiển chế độ điện áp và điều khiển<br /> chế độ dòng [7], [8]. Do đặc điểm dòng điện của flyback nên trong điều khiển người ta<br /> thường điều khiển hệ thống ở chế độ dòng điện nhằm kiểm soát chặt chẽ dòng điện tăng<br /> độ tin cậy làm việc của hệ thống.<br /> Y (S )<br /> Ta có hàm truyền của hệ thống là: G (s) <br /> U1 (S )<br /> Từ (8) và (10) ta có hàm truyền của hệ thống là: G(s) = C(sI - A)-1B1, với I là ma trận<br /> đơn vị. Các tham số phục vụ cho nghiên cứu là: . Ro = 220, D = 0.6, Doff = 0.4, Vpv =<br /> 24V, n = 10, T = 20s, Lp = 0.05mH, C = 1F, Lf = 3mH, Rf = 10.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 34, 12 - 2014 69<br />  Kỹ thuật điện tử & Khoa học máy tính<br /> <br /> <br /> D '(nV pv  Vout ) I Lp<br /> 2<br />  s<br /> n CLP L f nCL f<br /> G(s) = (11)<br /> 3 2 D'2<br /> Rf 1 R f D'2<br /> s s  s(  )<br /> Lf CL P CL f L f CLP<br /> Dễ dàng thấy được hệ thống có một điểm không mà phần thực nằm ở nửa phải của mặt<br /> phẳng phức, giản đồ điểm zero-pole thể hiện trên hình 10.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 9. Đặc tuyến tần số biên - pha Hình 10. Giản đồ điểm zero-pole của<br /> logarit của flyback. hàm truyền flyback.<br /> Hình 9 cho thấy độ dự trữ biên độ và độ dự trữ pha có giá trị âm (Gm = -104dB, Pm =<br /> -86.5deg) do đó hệ thống điều khiển kín của nghịch lưu nối lưới sử dụng flyback, phản hồi<br /> âm đơn vị với dòng điện là không ổn định.<br /> 2.2.2. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển<br /> Theo nguyên lý điều chỉnh theo sai lệch và tham khảo các tài liệu [11], [12], sơ đồ cấu<br /> trúc vòng điều khiển dòng được xây dựng như hình 11, một bộ hiệu chỉnh (PI) được sử<br /> dụng để đạt được biên độ và tham gia vào điều chỉnh các đặc tính động học của hệ thống.<br /> GPI(s) = KP + KI/s (12)<br /> <br /> vˆ pv<br /> feedback<br /> Gin(s) vˆ pv<br /> iˆref dˆ<br /> vˆout<br /> GPI(s) Bộ biến đổi<br /> iˆout<br /> He(s) Go(s)<br /> feed forward<br /> iˆout vˆout<br /> <br /> Hình 11. Sơ đồ cấu trúc vòng điều chỉnh dòng cho hệ thống.<br /> Để tăng khả năng của hệ thống điều chỉnh đáp ứng khi có nhiễu, hệ thống được thêm<br /> vào các đại lượng bù trước (feed forward) điện áp ra và bù sau (feedback) điện áp một<br /> chiều vào (hình 11). Nhờ vậy khi có bất kỳ một nhiễu nào (có thể đo được) ảnh hưởng đến<br /> <br /> <br /> <br /> 70 P. Q. Khải, N.V.Thuấn “Nghiên cứu và cải thiện tính ổn định ... hệ thống điện mặt trời.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> điện áp vào và điện áp ra, nó sẽ bị loại trừ ngay một cách tốt hơn khi mà hệ thống không<br /> có các đại lượng bù trước và sau. Nhiệm vụ của các bộ bù thêm này là cung cấp một chu<br /> kỳ tích cực dương ổn định D(t) và mạch điều chỉnh dòng chỉ việc bám theo đại lượng đặt<br /> bằng sai lệch d(t) đo được.<br /> Đại lượng điều khiển là: d(t) = D(t) + d(t)<br /> Hàm truyền hệ hở của hệ thống là:<br /> G1(s) = GPI(s)*G(s)*H(s) (13)<br /> Theo [12], [13] để hệ thống có thế đáp ứng được với hệ số khuếch đại lớn tại một nửa<br /> tần số chuyển mạch thì khâu phản hồi H(s) là một hàm được cho bởi dạng gần đúng (14).<br /> s s2<br /> H ( s)  1   2 ; với Qz = -2/π; ωn = π/Ts (14)<br /> nQz n<br /> Như vậy hàm truyền hở hệ thống hình 9 có dạng:<br /> D '(nV pv  Vout ) I Lp<br /> 2<br />  s<br /> K n CLP L f nCL f s s2<br /> G1(s) = ( K P  I )( )(1   2) (15)<br /> s Rf D'2 1 R D'2 nQz n<br /> 3<br /> s s 2<br />  s(  ) f<br /> Lf CL P CL f Lf CLP<br /> Mô phỏng đặc tính biên độ, tần số logarit của hệ thống được mô tả bằng (15) được cho<br /> trong hình 12.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 12. Đặc tuyến tần số biên độ-pha Hình 13. Đáp ứng quá độ của hệ thống<br /> logarit của với vòng điều chỉnh dòng điện. khi có thêm khâu PI.<br /> Từ đồ thị hình 12 ta thấy hệ thống với sự bổ sung khâu hiệu chỉnh (PI), hệ thống điều<br /> chỉnh tự động dòng điện sẽ làm việc ổn định (Gm = 26,3dB, Pm = 39.7deg).<br /> Đáp ứng quá độ của hệ thống ở hình 13, cũng cho thấy hệ từ trạng thái dao động khi<br /> chưa có PI chuyển sang hệ ổn định khi có PI, bằng cách thay đổi các tham số của PI chúng<br /> ta sẽ có thấy chúng tác động mạnh đến các đặc tính động học của hệ thống. Hình 13 cho<br /> thấy hệ điều chỉnh tự động có độ chính xác tương đối cao, độ quá chỉnh là 29%, thời gian<br /> quá độ tqđ = 0.909s.<br /> 3. KẾT LUẬN<br /> Quá trình điều khiển hệ thống điện mặt trời rất phức tạp. Do đặc điểm làm việc đặc<br /> trưng của phần tử flyback trong hệ thống, mà hệ thống làm việc ở các chế độ khác nhau<br /> khi có các thay đổi tác động vào hệ (như thay đổi tải, đầu vào thay đổi...). Đặc biệt sự xuất<br /> hiện của hiện tượng Right-half-plane-zero (RHPZ) làm giảm ổn định của hệ thống hoặc<br /> dẫn đến dao động, đòi hỏi hệ thống điều khiển phải có các khâu bổ sung, hiệu chỉnh đặc<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 34, 12 - 2014 71<br />  Kỹ thuật điện tử & Khoa học máy tính<br /> <br /> <br /> tính của hệ thống. Bài báo ở đây đã đề xuất, phân tích và đưa ra phương án điều khiển<br /> bằng việc bổ sung vào hệ thống điều khiển các khâu hiệu chỉnh như PI và khâu trích mẫu<br /> dòng điện phù hợp. Do đó khi hệ thống chuyển làm việc từ chế độ gián đoạn (DCM-không<br /> có RHPZ) sang chế độ liên tục (CCM-xuất hiện hiện tượng RHPZ) đã khắc phục tình trạng<br /> mất ổn định của hệ thống.<br /> Sơ đồ cấu trúc đầy đủ điều khiển hệ thống điện mặt trời còn phức tạp hơn rất nhiều so<br /> với sơ đồ trên. Sự phức tạp của điều khiển hệ thống đòi hỏi sự kết hợp hiệu chỉnh các tham<br /> số rất phức tạp, và khó khăn. Tuy nhiên ở đây bài báo chỉ đề cập đến xây dựng mô hình<br /> toán và phân tích vòng điều chỉnh cốt lõi của hệ thống là vòng điều chỉnh dòng. Nó là cơ<br /> sở để xây dựng hệ thống điều khiển cho toàn hệ thống.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Messenger, et al., "Photovoltaic Systems Engineering," CRC Press (2004).<br /> [2]. Rekioua, D. and E. Matagne, "Optimization of Photovoltaic Power Systems,"<br /> Springer (2012).<br /> [3]. C.Kirthana, R.Deepa, and M.SasiKumar3, "Performance analysis of active-clamped<br /> interleaved flyback inverter for photovoltaic applications," IJRET (2013), p.721-726.<br /> [4]. Ryu, D.-K., et al., "Interleaved Active Clamp Flyback Inverter using a Synchronous<br /> Rectifier for a Photovoltaic AC Module System," IEEE (2011), p. 2631-2636.<br /> [5]. Gao, M., et al., "Analysis and Implementation of an Improved Flyback Inverter for<br /> Photovoltaic AC Module Applications," IEEE (2014), p. 3428-3444.<br /> [6]. K, M., Kazimierczuk, and S.T. Nguyen, "Small-Signal Analysis of Open-loop PWM<br /> Flyback DC-DC Converter for CCM" IEEE (1995), p. 69-76.<br /> [7]. Pressman, A.I., (Switching power supply design,) McGraw-Hill (1992).<br /> [8]. Wu, K.C., "Switch-Mode Power Converters," elsevier academic press (2006).<br /> [9]. Hassaine, L., et al., "Asymmetric SPWM used in inverter grid connected," Revue des<br /> Energies Renouvelables (2007), Vol. 10 N°3, p. 421 - 429.<br /> [10]. Phước, N.D., "Phân tích và điều khiển hệ phi tuyến," NXB Bách khoa-HN (2012).<br /> [11]. Cooke, P., "Modeling Average Current Mode Control," IEEE (2000), p. 256-262.<br /> [12]. Tang, W., F.C. Lee, and R.B. Ridley, (Small-Signal Modeling of Average Current-<br /> Mode Control," IEEE (1993), p. 112-119.<br /> [13]. Ridley, R.B., "A New, Continuous-Time Model For Current-Mode Control," IEEE<br /> (1991), p. 271-280.<br /> ABSTRACT<br /> RESEARCH AND IMPROVEMENT DYNAMIC STABILITY OF FLYBACK<br /> CONVERTER IN SOLAR POWER SYSTEM<br /> <br /> The paper researched and built mathematical model of flyback converter<br /> application in the solar power system as well as analyzed performance characteristics<br /> of the system. The paper analyzed and resolved the sytem synthesis problems as<br /> existence of root in the right complex plane (Right half plane zero), which caused<br /> system instability. Research results are expressed by simulation results.<br /> <br /> Keywords: Flyback converter, Flyback control, Solar power system.<br /> <br /> Nhận bài ngày 10 tháng 06 năm 2014<br /> Hoàn thiện ngày 17 tháng 08 năm 2014<br /> Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 12 năm 2014<br /> Địa chỉ: Học viện Kỹ thuật quân sự - phungquangkhai80@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> 72 P. Q. Khải, N.V.Thuấn “Nghiên cứu và cải thiện tính ổn định ... hệ thống điện mặt trời.”<br />