THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT CHO TUABIN GIÓ ĐỘC LẬP SỬ DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU DESIGN OF SLIDING MODE CONTROLLER FOR PERMANENT MAGNET
SYNCHRONOUS GENERATOR-BASED STANDALONE WIND TURBINES Tác giả: Nguyễn Minh Hòa, Huỳnh Minh Toàn
Trường Đại học Trà Vinh; hoatvu@tvu.edu.vn
Trường Cao đẳng Nghề Tiền Giang; hmtoan2012@gmail.com
Tóm tắt:
Một trong những mục tiêu điều khiển quan trọng nhất cho các hệ thống chuyển đổi năng lượng gió độc lập (SWECS) là tối ưu hóa quá trình chuyển đổi năng lượng từ gió. Mục tiêu này thường được thực hiện bằng các thuật toán bám điểm công suất cực đại (MPPT). Tuy nhiên, các thuật toán này đơn giản và kém hiệu quả khi đáp ứng các yêu cầu điều khiển phức tạp. Ngoài ra, giải thuật điều khiển vi tích phân (PID) có thể được sử dụng để chuyển đổi tối đa năng lượng gió.
Tuy nhiên, bộ điều khiển PID hoạt động kém hiệu quả khi áp dụng vào các hệ thống chuyển đổi năng lượng gió có bản chất phi tuyến cao và thay đổi theo thời gian, thường hoạt động trong điều kiện tốc độ gió luôn thay đổi một cách ngẫu nhiên. Để khắc phục những hạn chế của các giải thuật điều khiển MPPT và PID, bài báo này đề xuất giải thuật điều khiển trượt (SMC) cho SWECS. Bộ điều khiển trượt này được thiết kế và kiểm chứng hiệu quả thông qua mô phỏng hệ thống SWECS trên Matlab và Simulink.
Từ khóa: Điều khiển trượt; Năng lượng gió; Hệ thống chuyển đổi năng lượng gió độc lập;
Chuyển đổi năng lượng tối ưu; Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu.
Abstract:
One of the most important control objectives for Standalone Wind Energy Conversion Systems (SWECS) is to optimize the power conversion from wind. This goal is normally achieved by Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithms. However, such algorithms are simple and ineffective in response to additional complex control requirements. Alternatively, the Proportional Integral Derivative (PID) technique can be applied for the optimal power conversion of SWECS. However, the PID control normally provides low performance for highly nonlinear, time-varying nature of SWECS and stochastic change of wind. To overcome the MPPT and PID control performance limitations, this paper presents a sliding mode control (SMC) design for standalone SWECS. The proposed sliding mode controller has been designed and validated by computer simulations in Matlab and Simulink.
Key words: Sliding mode control; Wind energy; Standalone wind energy conversion systems; Optimal power conversion; Permanent magnet synchronous generator.