Ứng dụng điều khiển tối ưu cho hệ thống lưu trữ năng lượng lai trong các lưới điện nhỏ DC

Hiện tượng nóng lên toàn cầu, biến đổi khí hậu, cạn kiệt tài nguyên nhiên liệu hóa thạch, và lượng khí thải carbon gia tăng đều là kết quả của nhu cầu sử dụng ngày càng tăng về năng lượng điện trong những năm gần đây. Để giải quyết các vấn đề này, các nguồn năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường như năng lượng gió và mặt trời đang được thay thế cho các nguồn năng lượng hóa thạch trong các lưới điện nhỏ DC. Lưới điện nhỏ DC là một hệ thống điện nhỏ, cục bộ, có khả năng cung cấp điện cho một khu vực cụ thể như một tòa nhà, một khu dân cư hoặc một khu công nghiệp, trạm sạc cho xe điện… Tuy nhiên, các nguồn năng lượng tái tạo luôn dao động và mất ổn định về điện năng; bởi vì, các nguồn năng lượng tái tạo có bản chất thất thường, không liên tục và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.

Để giải quyết những vấn đề nêu trên, các nhà nghiên cứu từ Trường Đại học Quốc tế Miền Đông (EIU), Đại học Quốc gia Kyungpook và Đại học Hanyang (Hàn Quốc) đã đề xuất phương pháp điều khiển tối ưu H_∞ dựa trên kỹ thuật điều chế tham chiếu (reference modulation) mà không cần sử dụng bộ quan sát nhiễu (disturbance observer), để cải thiện công suất theo yêu cầu của tải luôn biến đổi trong thực tế cho hệ thống lưu trữ năng lượng lai (HESS) giữa pin (Battery) và siêu tụ điện (Supercapacitor) trong các lưới điện nhỏ DC dưới sự ảnh hưởng của nhiễu đo lường và sự thay đổi tham số hệ thống trong quá trình hoạt động.

Những kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp đề xuất mới giúp sai số công suất của HESS hội tụ nhanh hơn so với bộ điều khiển PI và H_∞ truyền thống, đồng thời bền vững dưới sự ảnh hưởng của nhiễu và sự thay đổi tham số hệ thống lên tới 20%. Phương pháp đề xuất không yêu cầu bộ quan sát nhiễu, qua đó giảm tải tính toán cho bộ điều khiển.

Công trình được công bố trên Mathematics (2025), thuộc danh mục SCIE, tạp chí Q1 và nằm trong nhóm 10% hàng đầu theo xếp hạng JCR.

“Chúng tôi đã chứng minh rằng phương pháp điều khiển đề xuất trong nghiên cứu có thể đạt được công suất theo yêu cầu của tải luôn biến đổi trong các ứng dụng thực tế, đồng thời giảm độ phức tạp tính toán,” TS. Sử Khắc Huân – tác giả chính chia sẻ.

TS Sử Khắc Huân – Tác giả chính của nghiên cứu

“Kỹ thuật điều chế tham chiếu mang tính ‘model-free’, cho phép tùy chỉnh linh hoạt để giảm nhiễu và cải thiện đáp ứng quá độ,” đồng tác giả Young Seop Son nhận định.

Nhóm nghiên cứu dự kiến mở rộng phương pháp sang tối ưu đa mục tiêu với H₂/H_∞ và thử nghiệm trên hệ thống thực nhằm đánh giá hiệu quả trong môi trường thời gian thực.

Xem chi tiết bài nghiên cứu tại đây