NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO DÒNG ĐIỆN KHÔNG TRỌNG SỐ CHO NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA THEO THỨ TỰ BẬC ƯU TIÊN

Tóm tắt

Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp điều khiển dự báo dòng điện tập hữu hạn FCS-MPC (Finite Control Set Model Predictive Control) cải tiến cho bộ nghịch lưu nối lưới ba pha, nhằm giải quyết hạn chế của các phương pháp truyền thống đó là sự phụ thuộc vào trọng số trong hàm mục tiêu và độ nhạy cảm cao với nhiễu đo lường điện áp. Nghiên cứu thực hiện hai cải tiến: Thứ nhất, ứng dụng thuật toán tối ưu hóa theo thứ tự bậc ưu tiên kết hợp với ràng buộc trễ động, cho phép giải quyết xung đột giữa mục tiêu bám dòng và giảm tần số đóng cắt mà không cần quá trình tinh chỉnh hệ số trọng số phức tạp; Thứ hai là tích hợp kỹ thuật tái tạo điện áp lưới dựa trên vòng khóa pha, giúp triệt tiêu hoàn toàn tác động của nhiễu hài bậc cao và sai số cảm biến lên mô hình dự báo. Kết quả mô phỏng trên MATLAB/Simulink chứng minh giải pháp đề xuất vượt trội hơn so với bộ điều khiển PI trên hệ tọa độ dq và MPC truyền thống về đặc tính đáp ứng và chất lượng điện năng. Đồng thời, hệ thống duy trì độ ổn định cao và tần số đóng cắt thấp ngay cả trong điều kiện lưới điện bị nhiễu loạn, khẳng định tiềm năng ứng dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo hiệu suất cao.

Abstract

This study proposes an improved Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC) method for three-phase grid-tied inverters, aiming to address the limitations of conventional methods, specifically the dependence on weighting factors in the cost function and high sensitivity to voltage measurement noise. Two key improvements are implemented: First, the application of a ranking-based optimization algorithm combined with dynamic delay constraints, which resolves the trade-off between current tracking and switching frequency reduction without the need for complex weighting factor tuning. Second, the integration of a PLL-based grid voltage reconstruction technique, which effectively eliminates the impact of high-order harmonics and sensor errors on the prediction model. Simulation results in MATLAB/Simulink demonstrate that the proposed solution outperforms both the conventional PI-dq controller and traditional MPC in terms of dynamic response characteristics and power quality. Furthermore, the system maintains high stability and low switching frequency even under distorted grid conditions, confirming its potential application in high-efficiency renewable energy systems.

Keywords: Grid-tied inverter, Predictive Control, Ranking optimization, Grid voltage reconstruction, Power quality.