BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
HUỲNH LÊ MINH THIỆN
PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
CHO BỘ LỌC TÍCH CỰC BA PHA
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH – 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
HUỲNH LÊ MINH THIỆN
PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
CHO BỘ LỌC TÍCH CỰC BA PHA
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 9520216
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: GVC.TS. HỒ VĂN CỪU
TS. TRẦN THANH VŨ
TP. HỒ CHÍ MINH – 2022
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ với đề tài: “Phát triển giải pháp điều khiển thích
nghi cho bộ lọc tích cực ba pha” là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện. Các
kết quả và các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn
nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đều đã được thực
hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022
Nghiên cứu sinh
Huỳnh Lê Minh Thiện
ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn GVC.TS. Hồ Văn Cừu, Trưởng khoa Điện tử viễn thông,
Trường Đại học Sài Gòn, đã tận tâm hướng dẫn tôi, động viên tôi kiên trì trui rèn trên
con đường học thuật, khoa học, thầy đã làm gương cho tôi về phong cách và tinh thần
làm việc để trở thành con người khoa học.
Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Trần Thanh Vũ, Trưởng Bộ môn Điện Công nghiệp,
khoa Điện-ĐTVT Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh, người
đã thực sự cho tôi cơ hội được nhìn rõ hơn vấn đề của chuyên môn nói chung và bài
toán của luận án nói riêng, nhờ đó mà chông gai trên con đường nghiên cứu trở thành
động lực trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này.
Tôi thực sự trân trọng giá trị khoa học mà môi trường Đại học Giao thông vận tải
Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo ra, nơi có bề dày lịch sử trong đào tạo khoa học kỹ thuật
và con người, nơi đã bồi đắp cho tôi chuẩn mực khoa học và sự tự do trong sáng tạo
khoa học.
Tôi xin cảm ơn gia đình tôi đã tạo điều kiện, đã thấu hiểu cho tôi trong thời gian
làm nghiên cứu khoa học.
Xin gởi đến quý thầy cô, quý đồng nghiệp hiện đang công tác ở các trường Đại
học trong nước và quốc tế lời tri ân chân thành cho sự góp sức quý báu, để công việc
nghiên cứu của tôi được nhiều phần thuận lợi.
Sự đóng góp của các nhà khoa học để luận án được tiếp tục hoàn thiện, cũng như
giúp cho tôi được ngày càng trưởng thành trên con đường nghiên cứu, đã là một khao
khát bên cạnh mong muốn luận án của mình được hoàn thành.
Xin trân trọng cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022
Nghiên cứu sinh
Huỳnh Lê Minh Thiện
iii
TÓM TẮT
Hiện nay, việc điều khiển các bộ Biến tần nguồn áp (VSI) trở nên hiệu quả hơn
bao giờ hết nhờ sự phát triển công nghệ bán dẫn, như là sử dụng các thiết bị bán dẫn tốc
độ chuyển mạch cao và bộ vi xử lý tần số hằng trăm Mhz, cho phép hệ thống hoạt động
một cách thông minh nhờ áp dụng được các thuật toán điều khiển hiện đại phức tạp. Từ
đó, việc ứng dụng các bộ chuyển đổi này để thiết kế Bộ lọc nguồn tích cực (Active
Power Filter – APF) là ứng dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực điều khiển chất lượng
điện năng. Không nằm ngoài chức năng chính của các bộ VSI, luận án này tập trung
nghiên cứu hai vấn đề là bù công suất (PFC) và lọc nguồn tích cực (APF). Song song
với việc trình bày lý thuyết điều khiển là mô phỏng và xác thực kết quả bằng thực nghiệm
được thực hiện trên hệ thống lọc nguồn điện tích cực ba pha với cấu trúc lõi là bộ biến
đổi công suất VSI.
Các phần nghiên cứu chính bao gồm: ① đề xuất cấu hình bộ lọc nguồn tích cực;
② trên cấu hình đó xây dựng mô hình giải tích, giải thuật điều khiển; ③ xây dựng mô
hình mô phỏng và mô hình thực nghiệm; ④ ghi nhận, so sánh, nhận xét các kết quả mô
phỏng và kết quả thực nghiệm; ⑤ thực hiện báo cáo khoa học dưới dạng công trình
nghiên cứu khoa học, bài báo và báo cáo luận án.
Dựa trên giải tích của hệ thống, tác giả đã sử dụng các giải pháp tính toán mềm,
các phương pháp điều khiển cũng như các kỹ thuật điều khiển tiên tiến như: tuyến tính
hóa phi tuyến, thích nghi mờ, thích nghi phi tuyến, cùng một vài mô hình điều khiển
kinh điển khác để hỗ trợ so sánh kết quả. Hai giải pháp thích nghi chính được đề xuất
để thay thế cho các giải pháp các tham số cố định nhằm thích ứng với sự biến động
không mong muốn trên hệ thống đã được đề xuất trong luận án, một là sử dụng bộ điều
khiển thích nghi mờ PI và hai là giải thuật bù dòng điện dự đoán. Kết quả hướng đến
việc đảm bảo độ ổn định của điện áp một chiều trên tụ liên kết, xử lý lệch pha giữa dòng
điện và điện áp trong quá trình nối lưới bộ APF, cải thiện đáp ứng động cho hệ thống
khi tải phi tuyến và hoặc nguồn điện biến động, trong khi vẫn giữ vững các tiêu chí chất
lượng như điện tổng méo hài THD < 6% và hệ số công suất PFC > 95%.
Mô phỏng và thực nghiệm đã minh chứng cho khả năng cải thiện hệ số công suất,
bù sóng hài hiệu quả và đáp ứng nhanh với các tác động không mong muốn xảy ra cho
hệ thống, đảm bảo mục tiêu đã được đặt ra của luận án.
Từ khóa: Điều khiển chất lượng điện năng, chất lượng điện, bộ lọc nguồn tích
cực, kỹ thuật điều khiển thích nghi, điều khiển dự báo, bộ nghịch lưu ba pha nguồn áp.
