Luận án Điều khiển thông minh máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu ứng dụng cho hệ thống năng lượng gió tốc độ thay đổi nối lưới

Tên luận án:

ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI NỐI LƯỚI

Ngành:

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung giải quyết nhu cầu cấp thiết về phát triển năng lượng gió tại Việt Nam, nhằm đáp ứng sự tăng trưởng năng lượng điện toàn cầu và cam kết giảm phát thải carbon. Mục tiêu chính là thiết kế bộ điều khiển nơ-ron kết hợp điều khiển dòng stator trục d cho hệ thống biến đổi năng lượng gió sử dụng Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSG) để đạt công suất tối đa và giảm giá thành.

Nội dung nghiên cứu bao gồm việc tìm hiểu và so sánh các hệ thống máy phát điện gió hiện có, xây dựng mô hình toán cho tuabin gió và PMSG, đề xuất phương pháp điều khiển dòng điện stator trục d nhằm nâng cao hiệu suất, và phát triển thuật toán điều khiển thông minh để cải thiện bộ điều khiển bám điểm công suất tối đa (MPPT). Luận án đặc biệt đề xuất một bộ điều khiển kết hợp giữa MPPT dùng mạng nơ-ron và kỹ thuật điều khiển dòng stator trục d. Đối tượng nghiên cứu là tuabin gió PMSG công suất 2 MW đấu nối lưới điện cục bộ. Phương pháp nghiên cứu bao gồm phân tích tình hình nghiên cứu, xây dựng mô hình toán, đề xuất phương pháp điều khiển và mô phỏng, đánh giá kết quả.

Luận án được cấu trúc thành bốn chương: Chương 1 cung cấp tổng quan về năng lượng gió; Chương 2 trình bày các phương pháp điều khiển dòng điện stator trục d; Chương 3 giới thiệu các thuật toán thông minh cho bộ điều khiển MPPT; và Chương 4 mô tả thiết kế bộ điều khiển MPPT dùng mạng thần kinh xuyên tâm (RBFN) cho PMSG.

Các kết quả chính cho thấy nghiên cứu đã so sánh và đề xuất phương pháp điều khiển dòng điện stator trục d theo chế độ CSFL đạt hiệu suất cao và hệ số công suất gần như bằng một. Đồng thời, các thuật toán tối ưu thông minh như EO và DE được chứng minh là hiệu quả hơn trong việc bám điểm công suất cực đại so với GA và PSO, với khả năng hội tụ nhanh, dao động ít và hiệu suất cao hơn. Cuối cùng, luận án đề xuất một bộ điều khiển kết hợp MPPT dựa trên RBFN huấn luyện bởi thuật toán tiến hóa vi phân và kỹ thuật điều khiển dòng stator trục d, mang lại hiệu suất điều khiển tốt và giảm giá thành, tạo nền tảng cho ứng dụng thực tiễn trong hệ thống máy phát gió.

Mục lục chi tiết:

• 1 MỞ ĐẦU

  • 1. Lý do chọn đề tài
  • 2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
    • Mục tiêu của luận án
    • Nội dung của luận án
  • 3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
  • 4. Bố cục của luận án
  • 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ

  • 1.1 Tổng quan về năng lượng gió
    • 1.1.1 Tình hình phát triển năng lượng gió trên thế giới
    • 1.1.2 Tình hình phát triển năng lượng gió ở Việt Nam
  • 1.2 Cấu tạo hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
  • 1.3 Các loại máy phát điện trong hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
  • 1.4 Mô hình toán học tuabin gió
  • 1.5 Mô hình toán học máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cữu
  • 1.6 Kết luận

• CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DÒNG ĐIỆN STATOR TRỤC d TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ

  • 2.1 Các phương pháp điều khiển dòng stator trục d
  • 2.2 Điều khiển dòng stator trục d bằng không
  • 2.3 Điều khiển hệ số công suất bằng 1
  • 2.4 Điều khiển từ thông stator bằng hằng số
  • 2.5 Phân tích và so sánh ba phương pháp điều khiển dòng
  • 2.6 Kết quả thực nghiệm
  • 2.7 Kết luận

• CHƯƠNG 3 CÁC THUẬT TOÁN THÔNG MINH CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ

  • 3.1 Các thuật toán thông minh cho bộ điều khiển bám điểm công suất cực đại
  • 3.2 Thuật toán di truyền (GA)
  • 3.3 Thuật toán tối ưu bầy đàn (PSO)
  • 3.4 Thuật toán tối ưu hóa cân bằng (EO)
  • 3.5 Thuật toán tiến hóa vi phân (DE)
  • 3.6 Kết quả mô phỏng
  • 3.6 Kết luận

• CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI DÙNG MẠNG THẦN KINH XUYÊN TÂM CHO MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ

  • 4.1 Tổng quan thuật toán bám điểm công suất cực đại
  • 4.2 Thuật toán bám điểm công suất cực đại thông thường
  • 4.3 Đề xuất mạng thần kinh chức năng cơ sở xuyên tâm dựa trên phương pháp MPPT
    • 4.3.1 Cấu trúc của RBFN
    • 4.3.2 Thiết kế bộ điều khiển RBFN
  • 4.4 Kết quả mô phỏng
  • 4.5 Kết luận

• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

  • Kết luận Các kết quả đạt được
  • Hướng phát triển đề tài