Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới

Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.

Tínhcấp thiết của đềtài

Chấtlượngđiệnnăngcóảnhhưởnglớnđếnhoạtđộngcủacácnhàmáyvàdây chuyền sản xuất trong công nghiệp Sự gián đoạn cho dù trong khoảng thời gian vôcùngngắncóthểgâyranhữngthiệthạitolớnđốivớimỗinhàmáycôngnghiệp Sự thiệt hại ở mức độ nhẹ có thể là tăng chi phí sản xuất do việc suy giảm chất lượngsảnphẩm,tănglượngphếphẩm,tăngsuấttiêuhaonguyênvậtliệuvànhiên liệu, còn ở mức độ nặng hơn có thể gây gián đoạn sản xuất do phải khởi động lại dâychuyềnsảnxuấthoặcdosựcốđốivớicácthiếtbịsảnxuất.Chínhvìlýdonày việc đảm bảo chất lượng điện áp cho các phụ tải trong các nhà máy công nghiệp luôn là nhiệm vụ có tính ưu tiên cao, nhất là với các phụ tải quantrọng.

Trướcyêucầuvềchấtlượngđiệnnăng,trênthếgiớinhiềuphươngánsảnxuất vàtruyềntảiđiệnnăngđãđượcxâydựngnhằmgiảmthiểucácsựcốđốivớinguồn điện.LướiđiệnViệtNamtronggầnbamươinămtrởlạiđâycũngcósựpháttriển và dần nâng cao sự ổn định Tuy vậy việc truyền tải điện năng từ nhà máy tới phụ tải là một khoảng cách lớn, lưới điện ngày càng phát triển phủ rộng khắp cả nước nênkhôngthểtránhkhỏinhữngsựcốlàmảnhhưởngtớichấtlượngđiệnnăng.Sự ảnhhưởngcủacáchiệntượngthờitiếtcựcđoannhưmưa,bão,sétđánh, cáctác độngdosựcốcủaphụtảinàytớiphụtảikháctrêncùnglướiđiện,cộngvớicácsự cốthiếtbịvàquátrìnhquáđộdovậnhànhcủabảnthânhệthốngđiệnsẽgâyrasự cố đối với nguồn điện cho các phụ tải công nghiệp như thăng giáng của điện áp trên lưới điện thường được gọi là sự lồi/lõm điện áp, mất điện ngắn hạn (dưới 5 phút) hoặc dài hạn (trên 5 phút), dao động điện áp, Lồi hoặc lõm điện áp là sự thăng giáng điện áp ngắn hạn, kéo dài từ khoảng nửa chukỳđiện áp lưới tới dưới 60giây.Cácnghiêncứuđãchỉrarằngsựcốthănggiángđiệnápngắnhạncóthời gian kéo dài từ khoảng nửa chu kỳ điện áp lưới (0,01 giây) đến cỡ dưới một giây có tần suất xảy ra lớn nhất trong các loại sự cố về nguồn điện Hiện tượng lồi/lõm điện áp là dạng nhiễu loạn xuất hiện không biết trước và tồn tại trong thời gian ngắn,baogồmcảbiếnđộngvềbiênđộđiệnápcũngnhưgócpha.Mặcdùlồi/lõm điện áp xảy ra trong một thời gian rất ngắn, một số phụ tải như các hệ thống điều khiển, các loại biến tần điều khiển động cơ, có thể bị dừng và trong trường hợp các thiết bịnàycó vai trò quan trọng với hoạt động của dây chuyền sản xuất thì khi nó bị dừng sẽ phải dừng toàn bộ dây chuyền và sự khởi động trở lại sẽ rất tốn kém về cả kinh tế và thời gian Nếu là hệ thống điều khiển hoặc xử lý số liệu có thểdẫntớigiánđoạnhoặcmấtthôngtincóthểgâyranhữnghậuquảnghiêmtrọng Hiện tượng lồi, lõm điện áp có thể được hạn chế nếu nó được tính tới trong quá trìnhquyhoạch,thiếtkếvàvậnhànhhệthốngđiệnvàđiềunàythườngdẫntớichi phí lớn cho việc xây dựng hệ thống điện và chỉ có thể thực hiện được ở những nước công nghiệp phát triển khi hệ thống điện đã ổn định và tiềm lực tài chính mạnh.Vềmặtkỹthuật,ngàynayđểgiảiquyếtvấnđềchấtlượngđiệnáptrênlưới truyềntảivàphânphốingườitapháttriểncáckỹthuậtdựatrênthànhtựucủađiện tửcôngsuấtvàđượcxếpvàonhómcácthiếtbịđiềuhòađườngtruyềntảiđiệntích cực (Active Power Line Conditioner – APLC) [1] Thuộc nhóm APLC có thể kể tới thiết bị bù tĩnh (Static Compensator – STATCOM) [1] [2], bộ lọc tích cực (Active Power Filter) với một bộ biến đổi công suất nối song song với tải để lọc sóng hài dòng điện và cải thiện hệ số công suất và thiết bị khôi phục điện áp động (Dynamic Voltage Restorer – DVR) với mạch lực nối nối tiếp với tải để cải thiện chất lượng điện áp ở phía tải khi có sự lồi/lõm điện áp lưới.

Với hệ thống điện còn đang liên tục mở rộng nhưng quy hoạch lại liên tục bị thayđổivànguồnlựctàichínhhạnhẹpnhưViệtNamthìtrongtươnglaigầnchưa thể thực hiện được việc giải quyết chất lượng điện áp trên toàn lưới điện mà giải pháp khắc phục vẫn là bảo vệ có chọn lọc các phụ tải nhạy cảm quan trọng trong hệ thống cung cấp điện của các nhà máy côngnghiệp.

Trong phạm vi nhà máy công nghiệp, các phụ tải rất quan trọng và nhạy cảm với hiện tượng lồi/lõm điện áp lưới sẽ được cấp điện từ hệ thống cung cấp nguồn liêntục(UPS).UPSđảmbảocóthểchốnglạikhôngchỉsựlồi/lõmđiệnápmàcòn cảvớicác sựcốkhácnhưmấtđiện,daođộngđiệnápvàlàlựachọnhàngđầucho các phụ tải rất quan trọng TuyvậyUPS là một thiết bị rất đắt tiền, chi phí vận hành lớn và việc sử dụng nó cho các phụ tải có công suất lớn sẽ đòi hỏichi phí rất lớntớimứckhôngcònhiệuquảvềmặtkinhtế.Vìlýdokinhtế,trừnhữngtrường hợprấtquantrọng,bắtbuộcphảisửdụngUPSthìtronghầuhếtcácứngdụngcông nghiệp, để ngăn ảnh hưởng của hiện tượng lồi/lõm điện áp tới các phụ tải ít quan trọng hơn người ta thường sử dụng thiết bị khôi phục điện áp động(DVR).

Theo đặc điểm hoạt động DVR được phân chia thành hai loại chính là DVR hoạtđộnggiánđoạn(DVRoffline)vàDVRhoạtđộngliêntục(DVRonline).Với loạiDVRoffline,DVRsẽkhônglàmviệc(haylàởtrạngtháichờ)khiđiệnáplưới còntrongdảichophépvàchỉđượckíchhoạtkhiđiệnáplướirangoàikhoảngcho phép Điều này làm cho DVR offline có hiệu suất cao hơn do nó chỉ hoạt động trong khoảng thời gian rất ngắn của hiện tượng lồi/lõm điện áp và mức tiêu thụ điện năng trong trạng thái chờ là không đáng kể Chính vì vậy DVR offline được sử dụng phổ biến để nâng cao chất lượng điện áp trên lưới điện truyền tải và phân phốiởcảphíanốitừnguồnphátlênlưới,đặcbiệtlànguồnphátnănglượngtáitạo cóđiệnápkhôngổnđịnh,vàphíatừlướitruyềntảixuốnglướiphânphối.Khinói đến DVR mà không có chú thích gì thêm thì người ta mặc định hiểu là loại DVR offline Trong hệ thống cung cấp điện của các nhà máy công nghiệp, DVR offline cũng được sử dụng để ngăn ảnh hưởng của lồi/lõm điện áp đối với các phụ tải ít nhạy cảm hơn khi mà sự gián đoạn điện áp trong một khoảng thời gian nhỏ còn chấp nhận được như các phụ tải có phần tử tích lũy năng lượng (ví dụ chỉnh lưu không điều khiển có tụ một chiều) hoặc động cơ không đồng bộ,… Một số loại phụtảinhạycảmhơnsẽđòihỏichấtlượngđiệnápcaohơnnhưcácthiếtbịchuyển mạchtheođiệnáplưới(vídụchỉnhlưucóđiềukhiểnthyristor,cácbộbiếnđổitựa theo điện áp lưới,…) [3] hoặc động cơ đồng bộ,… có thể vẫn không hoạt động được với DVR offline Giải pháp hạn chế ảnh hưởng của lồi/lõm điện áp lưới đối vớicácphụtảinhưvậylàsửdụngDVRonline.VềmặtcấutrúcmạchlựcthìDVR onlinekhôngcógìkhácbiệtsovớiDVRoffline.SựkhácbiệtlàởchỗDVRonline hoạt động liên tục để cung cấp cho tải điện áp bằng điện áp đặt và do vậy nó có thời gian đáp ứng nhanh hơn với DVR offline, giảm thiểu sự gián đoạn điện áp cung cấp cho tải Nhược điểm chính của nó là do hoạt động liên tục nên mức độ tiêu tán điện năng của nó cao hơn DVR offline dẫn tới hiệu suất thấp hơn.

Khác với DVR sử dụng trên lưới truyền tải và phân phối điện năng, DVR sử dụng trong hệ thống cung cấp điện công nghiệp phải hoạt động với tải không đối xứngvàyêucầuchấtlượngđiệnápkhôngchỉlàgiátrịhiệudụngmàlàcảbiênđộ vàdạngsóng.ĐểđápứngyêucầunàyDVRsửdụngtronghệthốngcungcấpđiện của các nhà máy công nghiệp ngoài đặc điểm hoạt động theo kiểu DVR online, còn đòi hỏi phải có một cấu trúc điều khiển thích hợp và một trong số đó là DVR sửdụngphươngphápbùđiệnáptíchcực(ActiveVoltageCompensate)vàthường đượcgọilàbộđiềuápliêntụchaybộđiềuáptíchcực(ActiveVoltageConditioner

- AVC) Thực tế thì AVC có thể lựa chọn chế độ làm việc theo kiểu DVR offline (offline mode), khi sử dụng cho các phụ tải ít nhạy cảm hơn, hay DVR online (onlinemode)khisửdụngchocácphụtảinhạycảmhơn.Vìvậyđềtàiluậnánlựa chọn đối tượng nghiên cứu là AVC để bao trùm được các mức độ ứng dụng khác nhau của DVR trong hệ thống cung cấp điện trong côngnghiệp.

Việc bảo vệ được các phụ tải quan trọng trước ảnh hưởng của lồi lõm điện áp lưới có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo sản xuất, tiết kiệm chi phí và góp phầnnângcaokhảnăngcạnhtranhcủacác nhàmáycôngnghiệp.Điềunàysẽtạo nên nhu cầu lớn đối với thiết bị khôi phục điện áp động DVR ứng dụng trong hệ thống cung cấp điện công nghiệp và đặt ra tính cấp thiết trong việc nâng cao chất lượng hoạt động cũng như giảm giá thành đối vớiDVR.

Mục tiêunghiêncứu

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng cấu trúc mạch động lực nghịch lưubaphabốnnhánh,môhìnhhóavàxâydựngcấutrúcđiềukhiểnvéc-tơtrênhệ tọa độ d-q-0 tựa theo điện áp lưới cho bộ biến đổi phía tải DVR kiểu điều áp tích cực (AVC) ứng dụng trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp hoạt động trong trường hợp nguồn điện và/hoặc tải không đốixứng.

Đối tượng và phạm vinghiêncứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là:

- Mô hình hóa bộ biến đổi phía tải AVC sử dụng nghịch lưu ba pha bốn nhánh van trên hệ tọa độ d-q-0 tựa theo điện áplưới;

- Xâydựngcấutrúcđiềukhiểnvéc-tơtrênhệtọađộd-q-0tựatheođiệnáplưới chobộbiếnđổiphíatảisửdụngnghịchlưu3phabốnnhánhvancóthểđiềukhiển được cả thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không khi điện áp lưới và/hoặc tải không đối xứng nhằm nâng cao chất lượng điềukhiển.

Phạm vi nghiên cứu của luận án là bộ biến đổi phía tải của AVC với mạch nghịch lưu 3 pha 4 nhánh van sử dụng điều chế véc-tơ không gian ba chiều vàcác cấu trúc điều khiển véc-tơ trên hệ tọa độ d-q-0 bao gồm: cấu trúc điều khiển nối tầng hai mạch vòng dòng điện và điện áp; cấu trúc điều khiển song song haimạch vòngdòngđiệnvàđiệnáp,điềukhiểncảthànhphầnthứtựthuậnthứtựnghịchvà thứtựkhôngkếthợpvớiđiềukhiểntáchkênhvàđiềukhiểnfeetback-feetforward Điều kiện hoạt động của AVC trong nghiên cứu của luận án là điện áp lưới với lõm điện áp còn45%, lồi điện áp tới 115% và trong điều kiện tải và/hoặc nguồn không đối xứng.

Phương phápnguyêncứu

Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận án là kết hợp của nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm trên mô hình baogồmcả mô hình mô phỏng và mô hình thínghiệm.Theođó,nghiêncứulýthuyếtmạchđiệnvàlýthuyếtđiềukhiểnnhằm mục tiêu mô hình hóa AVC sử dụng nghịch lưu ba pha bốn nhánh van để từ đó phát triển cấu trúc điều khiển phù hợp Kết quả của nghiên cứu lý thuyết sẽ được kiểmchứngvàhiệuchỉnhbằngthựcnghiệmtrênmôhìnhmôphỏngvàcuốicùng là trên mô hình thínghiệm.

Cáchtiếpcậnsửdụngxuyênsuốtquátrìnhnghiêncứulàkếthợpcáchtiếpcận Phân tích/Tổng hợp cho quá trình mô hình hóa AVC với cách tiếp cận Hệ thống/Cấu trúc cho quá trình xây dựng và phát triển cấu trúc điềukhiển.

Ý nghĩa khoa học vàthực tiễn

Luận án đề xuất và xây dựng cấu trúc mạch động lực kiểu cầu nghịch lưu ba pha bốn nhánh van cùng với phương pháp điều khiển véc-tơ sử dụng cấu trúc Feedback – Feedforward ứng dụng cho AVC hoạt động trong điều kiện nguồn và tải không đối xứng.

Kếtquảnghiêncứucủaluậnáncóthểlàmcơsởứngdụngchoviệcthiếtkếvà chế tạoAVC hoạt động trong điều kiện điện áp và/hoặc tải không đối xứng AVC với cấu trúc cầu nghịch lưu ba pha bốn nhánh van và cấu trúc điều khiển đề xuất hứahẹnkhảnăngtiếtkiệmđượcchiphíchếtạovànângcaochấtlượnghoạtđộng từ đó ứng dụng một cách hiệu quả để bảo vệ các phụ tải quan trọng trong các dây chuyền sản xuất trong côngnghiệp.

Nội dung củaluận án

Nội dung của luận án được trình bày thành các chương và phần kết luận như sau:

Chương 1: Trình bày tổng quan về hiện tượng biến động điện áp ngắn hạn và các giải pháp chống biến động điện áp ngắn hạn Đề xuất cấu trúc AVC, bộ biến đổi phía lưới, bộ biến đổi phía tải.

Chương 2: Trình bày về xây dựng mô hình toán học và điều khiển bộ biến đổi phía tải AVC Điều khiển bộ biến đổi AVC phía tải, trong đó nêu về mạch vòng điều khiển dòng điện và thiết kế mạch vòng điều khiển điện áp theo cấu trúc điều khiển nối tầng Kết quả mô phỏng trên Matlab/Simulink và mô phỏng thời gian thực và đánh giá kết quả.

Chương 3: Trình bày xây dựng mô hình thí nghiệm với các kịch bản thử nghiệm, lắp đặt hệ thống thử nghiệm, kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và đánh giá các kết quả thu được.

Chương 4: Trình bày nâng cao chất lượng điều khiển bằng cách đề xuất thiết kế mạch vòng điện áp theo cấu trúc hai vòng điều khiển song song Thiết kế bộ điềukhiểntrongđiềukiệnkhôngđốixứng.Môphỏngkiểmchứngvàđánhgiákết quả thuđược.

Phần kết luận: Nhận xét, đánh giá về kết quả đạt được của luận án Chỉ ra các hạn chế, khó khăn và đề xuất cho các hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm nâng cao chất lượng của bộ thiết bị khôi phục điện áp động và ứng dụng thành công trong thực tế.

Những đóng góp mới củaluậnán

Hiện tượng biến động điện áp ngắn hạn và các giải pháp chống biến động điện áp ngắn hạn được sử dụng trongthựctế

Sự phát triển của công nghệ làm cho việc sử dụng thiết bị điện tử và điện tử công suất trong sản xuất công nghiệp có xu hướng ngày càng tăng Điều này dẫn tới yêu cầu về chất lượng điện áp nguồn cấp cũng trở nên khắt khe hơn, đặc biệt đối với các phụ tải quan trọng của quá trình công nghệ, vì sự gián đoạn làm việc của nó thường gây ra những tổn thất rất lớn và đôi khi có tính chất nghiêm trọng. Việc đảm bảo chất lượng điện áp tại điểm đấu nối của phụ tải là vấn đề luôn được quan tâm và là một trong những tiêu chí đàm phán giữa các công ty điện lực với khách hàng Những yếu tố khách quan ảnh hưởng tới chất lượng điện áp bao gồm sựcốtạicácphụtảilâncận,hiệntượngthờitiếtcựcđoan,ảnhhưởngcủavậnhành hệthống,… làkhôngthểloạitrừhếtđược.Thựctếnàydẫntớiviệcphảichấpnhận một xác suất nhất định chất lượng điện áp không đạt yêu cầu trong những khoảng thời gian nhất định và để giảm thiểu thiệt hại các giải pháp khắc phục đã được nghiên cứu và phát triển nhằm bảo vệ cho hoạt động của các phụ tải quantrọng.

1.1 Hiện tượng biến động điện áp ngắn hạn và các giải pháp chống biến động điện áp ngắn hạn được sử dụng trong thực tế

Các phụ tải công nghiệp sử dụng điện cấp từ lưới điện quốc gia có thể sẽ bị ảnhhưởngbởicácsựcốtừphíalướiđiện.Cónhiềudạngsựcốđốivớinguồnđiện lướinhưgiánđoạn(interruption),thănggiángđiệnápgồmcảlõmđiệnáp(sag/dip) vàlồiđiệnáp(swell),thấpáp(undervoltages),quááp(overvoltages),mấtcânbằng điện áp (voltage unbalance), méo dạng sóng điện áp (waveform distortion), dao động điện áp (voltage fluctuations) và biến thiên tần số điện (power frequency variations).CácsựcốđốivớinguồnđiệnlướiđượcphânloạibởiỦybankỹthuật điệnquốctế(IEC)theođộdàithờigianbaogồmcácsựcốthoángqua(transients) vớiđộdàitừnanogiâytới50mi-ligiây,cácsựcốngắnhạnvớiđộdàitừnửachu kỳ tới một phút và các sự cố dài hạn với độ dài trên một phút [4] [5] [6] [7] Các sự cố dài hạn gây ra sự thiếu hụt công suất cấp cho tải và thường được khắc phục bằng cách sử dụng các hệ thống có phần tử tích trữ năng lượng dài hạn như hệ thống cấp điện liên tục (Uninterupted Power Sypply – UPS) hay hệ thống tích trữ năng lượng bằng acquy (Battery Energy Storage System – BESS) [8] [2] [9][ 1 0 ]

[11] [12] [13] [14] Trong thực tế, sự cố thăng giáng điện áp ngắn hạn có tần suất xảyralớnnhấttrongcácloạisựcốvềnguồnđiện.Nguyênnhâncủasựcốnàyđến từ sự ảnh hưởng của các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa, bão, sét đánh, từcáctácđộngdosựcốcủaphụtảinàytớiphụtảikháctrêncùnglướiđiện,cộng với các sự cố thiết bị và quá trình quá độ do vận hành của bản thân hệ thống điện Có thể nhóm các nguyên nhân vào các nhómsau:

- Lồi lõm điện áp do sự vận hành của lưới điện: Khi thực hiện đóng cắt hệ thốngtụbùtrênđườngdâytruyềntải(đặcbiệttrêncácđườngtruyềntảiđườngdài như đường dây 500kV) thì quá trình quáđộcủa nó thường dẫn tới biến thiên điện áp ngắnhạn.

- Lồi lõm điện áp do tác động của các phụ tải phi tuyến: Sự hoạt động củacác phụ tải phi tuyến mạnh (điển hình là các hệ thống nấu, luyện kim loại bằng điện) gâyrasựbiếnđộngcôngsuấttiêuthụlớnvàphátthảicácsónghàidòngđiệnvào lướitruyềntảicũngsẽgâyrasựbiếnđộngđiệnápngắnhạntrênlưới.Cácphụtải dạng này có thể là phụ tải trong nội tại nhà máy nhưng cũng có thể là từ các phụ tải trên cùng đường truyền tảiđiện.

- Lồi/lõm điện áp do ảnh hưởng của các hiện tượng thời tiết cực đoan: Lưới điện được kết nối bao phủ diện tích cả quốc gia, đồng thời khoảng cách truyền tải giữa nguồn phát và tải tiêu thụ lớn nên sẽ không tránh khỏi ảnh hưởng mỗi khi có bão,trờimưa,sétđánh, Cácđườngdâytruyềntảithườngđượctrangbịhệthống chống, cắt sét để bảo vệ thiết bị Sét có thể đánh trực tiếp vào đường truyền tải hoặc do hiệu ứng của sét lan truyền các hệ thống chống, cắt sét sẽ hoạt động để dẫn năng lượng do sét đánh xuống đất và hoạt động này sẽ gây sụt áp ngắnhạn.

Hiệntượnglồi/lõmđiệnápbaogồmcảbiếnđộngvềbiênđộđiệnápcũngnhư gócpha.Sựcốbiếnđộngđiệnápngắnhạnphổbiếnthườngbaogồmgiaiđoạnsụt áptrongkhoảngthờigiandưới500mi-ligiâysauđóđiệnápsẽphụchồinhưngsự phụchồinàybaogiờcũngvượtquágiátrịđịnhmứcvàđiệnápsẽcósựdaođộng trước khi ổn định trở lại Lồi lõm điện áp là dạng nhiễu loạn xuất hiện không biết trước và tồn tại trong thời gian ngắn nhưng một số phụ tải như các hệ thống điều khiển, các loại biến tần điều khiển động cơ, có thể bị dừng và trong trường hợp các thiết bịnàycó vai trò quan trọng với hoạt động của dây chuyền sản xuất thì khi nó bị dừng sẽ phải dừng toàn bộ dây chuyền và sự khởi động trở lại sẽ rất tốn kém về cả kinh tế và thờigian.

Khắc phục các sự cố biến động điện áp ngắn hạn này có các nhóm giải pháp sau:

- Nhómgiảiphápthứnhấtlàxâydựnghệthốngđiệnhạnchếđượclồi/lõmđiện áp Giải pháp này cần phải thực hiện đồng bộ từ giai đoạn quy hoạch, thiết kế và vậnhànhhệthốngđiện.Ngườitasẽthựchiệnviệclắpđặttrênhệthốngtruyềntải các thiết bị lọc sóng hài, bù công suất phản kháng và đặc biệt lưu tâm tới các biện pháp quản lý phụ tải Theo đó, các nguồn phát và phụ tải có mức phát thải sóng hài lớn sẽ không đủ điều kiện nối vào lưới điện còn các nguyên nhân do bản thân hệ thống truyền tảigâyra sẽ được triệt tiêu bởi các thiết bị lọc sóng hài, bù công suất phảnkháng.

- Nhóm giải pháp thứ hai là trang bị thiết bị bảo vệ cho các phụ tải nhạy cảm quan trọng có chọnlọc.

Trong thực tế của lưới điện Việt Nam, do những tồn tại từ quá khứ và hạn chế về nguồn lực, nhóm giải pháp thứ nhất không thể thực hiện được trong tương lai

Lọc tích cực gần dẫn tới lựa chọn khả thi nhất để hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng lồi/lõm điện áp tới các phụ tải nhạy cảm và quan trọng là thực hiện theo nhóm giải pháp thứ hai, trang bị thiết bị bảo vệ Có một số giải pháp cụ thể như sau: a) Giải pháp dùng lọc tích cực (Active Power Filter -APF)

Các bộ lọc tích cực có chức năng thực hiện việc lọc các sóng hài dòng điện do cácphụtảiphituyếngâyravàdovậycókhảnăngngănchặnsựcốbiếnđộngđiện áp có nguyên nhân từ sóng hài dòng điện [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] Ngoài chức năng lọc cho dòng tiêu thụ thành hình sin, các bộ lọc tích cực còn có khảnăngcânbằngcác phatrongtrườnghợpphụtảilệchphanêncókhảnănglàm tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của hệ thống Khi sử dụng trên lưới truyền tải điện, bộ lọc tích cực thuộc nhóm thiết bị điều hòa đường truyền tải điện tích cực (APLC) để lọc các sóng hài, nâng cao hiệu quả truyền tải [23] Khi sử dụng trong hệ thống cung cấp điện của nhà máy công nghiệp, bộ lọc tích cực có tác dụng lọc sóng hài dòng điện do các phụ tải sinh ra, ngăn sự phát thải sóng hài lên lưới điện tại nguồn phát thải và hạn chế được biến động điện áp do sóng hài lên các phụ tải nhạy cảm khác Tuy nhiên, bộ lọc tích cực ở bên trong hệ thống cung cấp điện khôngthểloạibỏảnhhưởngcủabiếnđộngđiệnáptừlướitácđộngtớicácphụtải của nhà máy.

Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động của bộ lọc tích cực b) Giải pháp sử dụng bộ cấp nguồn liên tục(UPS)

Có ba loại thiết bị cấp nguồn liên tục (UPS) là loại online, interactive và loại offline [5] [17] Trong ứng dụng ngăn ngừa biến động điện áp trong công nghiệp có thể sử dụng UPS loại online hoặc interactive tùy yêu cầu của ứng dụng UPS loại online có thể ngăn được hoàn toàn biến động điện áp còn UPS interactive có tốcđộđỏpứngtừẳchukỳtớiẵchukỳlướitrongkhiUPSofflinecầntừ5tới10 chukỳlướinênítcókhảnăngđápứng yêucầutrừkhitảicóphầntửtíchlũynăng lượng đủ lớn.UPS loại online được mô tả như Hình 1.2 [17] Trong giải pháp sử dụngUPSonline,điệncấpchocác phụtảiquantrọngkhôngđượccấptrựctiếptừ lưới mà được cấp từ bộ nghịch lưu bán dẫn nên chất lượng điện áp hoàn toàn phụ thuộc vào chất lượng điện áp tạo ra bởi UPS Điện áp tạo ra của UPS online được cáchlyvớiđiệnáplướibởimạchmộtchiều(DC)trunggiancódànắcquynốivào nêncácảnhhưởngcủasựbiếnthiênđiệnáplướisẽtựđộngđượcbùbởihệthống ắcquynày.Dovậy,điệnápcấpchophụtảisẽhoàntoàntránhđượccácảnhhưởng của biến thiên điện áp lưới, ngay cả khi mất điện lưới hoàn toàn thì UPS vẫn có thể duy trì điện áp cấp cho phụ tải từ vài phút tới hàng chục phút tùy theo dung lượng của ắcquy.

Hình 1.2 Nguyên lý hoạt động của UPS online [17]

Trong những năm trước đây để chống biến thiên điện áp lưới cho phụ tải quan trọng, đặc biệt là khi có sự mất điện ngắn hạn người ta thường nghĩ tới giải pháp dùng UPS Tuy nhiên, chi phí vận hành của UPS khá cao do dàn ắc quy đòi hỏi chế độ bảo dưỡng khá ngặt nghèo và tuổi thọ cũng chỉ từ 3 tới 5 năm nếu bảo dưỡng tốt Đối chiếu với các biến động điện áp ngắn hạn dưới một giây thì UPS không pháthuyđược thế mạnh của nó nên ngày nay người ta chỉ sử dụng cho các phụtảiđòihỏiphảiduytrìhoạtđộngkhimấtđiệnmàítsửdụngUPSchoviệcbảo vệ phụ tải trước biến động điện áp ngắnhạn. c) Giải pháp sử dụng thiết bị khôi phục điện áp động(DVR)

Thiết bị khôi phục điện áp động (DVR) sử dụng trên lưới truyền tải điện cũng thuộc nhóm thiết bị điều hòa đường truyền tải điện tích cực (APLC) DVR cùng với bộ lọc tích cực (APF) và thiết bị bù tĩnh (STATCOM) sử dụng để ổn định và nâng cao chất lượng điện áp lưới DVR sử dụng bộ biến đổi điện tử công suất nối nối tiếp giữa nguồn và tải để cải thiện chất lượng điện áp trên lưới truyền tải Một trong những cải tiến của giải pháp chống lại sự lồi/lõm điện áp trên đường truyền tảilàtíchhợpbùtĩnh(STATCOM)vớiDVRsửdụngchungmạchmộtchiềutrung giansẽchomộtcấutrúcDVRmớivàđượcgọilàthiếtbịđiềuhòachấtlượngđiện hợp nhất (Unified Power Quality Conditioner – UPQC) [24] [25] UPQC khắc phục được nhược điểm của bộ chống sụt áp và có thể hoạt động cả trong trường hợp điện áp bị lõm (sụt áp) và bị lồi (quá áp) Các APLC nói chung và DVR sử dụng trên lưới truyền tải và phân phối điện nói riêng có mục đích điều khiển là điều hòa công suất tác dụng và công suất phản kháng [1] [24] [26] [27] Với mục đích này, trong [1] chức năng DVR còn có thể được thiết kế hoạt động nhưnguồn dòng.

Khác với DVR sử dụng trong ứng dụng điều hòa lưới truyền tải và phân phối,DVR sử dụng trong hệ thống cung cấp điện của các nhà máy công nghiệpp h ả i đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho các phụ tải quan trọng cả về biên độ và dạng sóng và nó phải hoạt động liên tục (DVR online) Phụ thuộc vào cấu trúc mạch lực và phương pháp điều khiển, có hai loại DVR online được sử dụng trong hệ thống cung cấp điện trong các nhà máy công nghiệp là DVR sử dụng phương pháp chống sụt áp (gọi là bộ chống sụt áp - Sag Fighter) và DVR sử dụngphương pháp bù điện áp tích cực (gọi là bộ điều áp tích cực -AVC).

DVR sử dụng phương pháp chống sụt áp

Nguyên tắc hoạt động và các chế độ làm việccủa AVC

Tương tự như DVR tổng quát, AVC được thiết kế để tự động chèn vào mộtđiện ápU inj vào lưới như thể hiện ởHình 1.4 Sự khác biệt trong hoạt động củaAVC là có thể đảm bảo điện áp trên tải luôn ở định mức Ở đây, bộ AVC có thể coinhưmộtnguồnápvớiđộlớn,gócphavàtầnsốcóthểđượcđiềuchỉnhvôcấp,trong đóU g là điện áp lưới,U inj là điện áp chèn vào từ bộ AVC vàU L là điện áptải.

Hình 1.4 Sơ đồ mô tả nguyên tắc hoạt động của AVC Đồ thị véc-tơ thể hiện nguyên lý chèn điện áp vào lưới điện của AVC để khôiphục điện áp tải Trên đó, i l là dòng điện tải,là góc lệch pha giữa điện áp tải vàdòngđiệntải.Giảsử,mộtlõmđiệnápxảyravớiđộlớnvàmộtgócnhảyphađượcxác định, nó biểu thị bằng véc-tơU G Khi đó, mục đích là để duy trì độ lớn của điệnáptảivàngănchặnnhảypha,AVCsẽtínhtoántạoramộtvéc-tơđiệnápU inj với độ lớn, góc pha được xác định và chèn lưới Khi đó véc-tơ điện áp trên tảiU L (hay điện áp đầu ra AVC,U out ) sẽlà:

Hình 1.5 Đồ thị véc-tơ thể hiện nguyên lý bù lồi/lõm của AVC

1.2.2 Các chế độ làm việc của AVC Đối với nguồn hoạt động bình thường (Hình 1.6) bộ bù không tạo ra điện áp bù,đốivớinguồnbịsụtáp(Hình1.7)bộbùsẽtạorađiệnápcònthiếusovớiđịnh mứcđểbùtrựctiếpvàolưới,đốivớitrườnghợpnguồnbịtăngđiệnápsovớiđịnh mức(Hình1.8)bộbùsẽtạorađiệnápngượcđểlàmgiảmđiệnáptrênlướitạithời điểmđó.

Hình 1.6 Hoạt động của AVC khi điện áp lưới bình thường

Hình 1.7 Hoạt động của AVC khi điện áp lưới thấp hơn điện áp định mức

Hình 1.8 Hoạt động của AVC khi điện áp lưới cao hơn điện áp định mức

Ngoài ra AVC còn có chế độ nối tắt (Bypass) khi AVC có sự cố hoặc cần bảo dưỡng, sửa chữa Khi đó, mạch bybass được đưa vào hoạt động để đảm bảo việc cấp nguồn trực tiếp cho phụ tải như trên Hình 1.9.

Hình 1.9 Hoạt động của AVC ở chế độ nối tắt (Bypass) khi có sự cố

Bộ biến đổi phía lưới

Cấu tạo của AVC và các nghiên cứu liên quantớiAVC

Bộ điều áp tích cực được thể hiện trên Hình 1.10 gồm hai thành phần chính là bộ biến đổi phía lưới (còn gội là bộ Shunt converter) và bộ biến đổi phía tải (còn gọi là bộ Series converter) Ngoài ra, còn có bộ lọc, máy biến áp nối tiếp, tụ DC- Link và thiết bị Bypass.

Bộ biến đổi phía tải

Hình 1.10 Sơ đồ cấu trúc các thành phần chính của AVC

Bộ biến đổi phía lưới:là bộ chỉnh lưu tích cực, có nhiệm vụ biến đổi nguồn điệnxoaychiềutừlướiđiệnđểtạorađiệnmộtchiềuphụcvụchobộbiếnđổiphía tải.

Bộ biến đổi phía tải:có nhiệm vụ tạo ra điện áp thích hợp để chèn vào lưới điện thông qua máy biến áp nối tiếp.

Máy biến áp nối tiếp:tạo khả năng cách ly về điện giữa hệ thống AVC và lưới,đồngthờinângđiệnápchènvàokhicầnthiết.Đơngiảnhóacấutrúcliênkết và bảo vệ thiếtbị.

Bộ lọc đầu ra bộ biến đổi phía tải:lọc các thành phần sóng hài điện áp do điều chế độ rộng xung phát ra bởi BBĐ phía tải, cải thiện dạng sóng điện áp chèn vào của AVC.

Tụ DC-Link:có khả năng lưu trữ năng lượng và ổn định điện áp đầu ra từ bộ chỉnh lưu tích cực.

1.3.2 Bộ biến đổi phía lưới của AVC a) Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi phía lưới củaAVC Đểbùlồi,lõmđiệnáptronghệthốngđiện,bộAVCcầntạorađiệnápchènvà côngsuấttácdụngđểcungcấpchotải.Nănglượngcầnthiếtchomụcđíchđócần được lấy từ lưới điện cung cấp thông qua bộ biến đổi phía lưới và tích lũy trong mạch một chiều trung gian (DClink).

Do phải có khả năng bù lồi và bù lõm nên bộ biến đổi phía lưới phải có khả năng trao đổi năng lượng theo hai chiều Trong quá trình bù lõm, năng lượng từ

Ub Uc lưới được cấp cho tải qua bộ biến đổi phía lưới, ngược lại khi bù lồi, năng lượng từ tải dư thừa được nạp vào tụ điện DC-link rồi quay trở lại về lưới.

Phươngánđượclựachọnphổbiếnsửdụngchỉnhlưutíchcựcsửdụngcácvan bándẫnIGBThoặcSiCMOSFET[32][33][34][35][36][37].Sơđồcủabộbiến đổi này khi kết hợp với bộ lọc đầu vào được mô tả chi tiết trong Hình 1.11[38].

Hình 1.11 Cấu trúc mạch lực bộ chỉnh lưu tích cực sử dụng cho AVC

Bộ biến đổi phía lưới sử dụng cấu trúc chỉnh lưu tích cực có một số ưu điểm sau:

- Điệnápmộtchiềuđiềuchỉnhđượctrongmộtdảirộngkểcảkhinguồnđiện phíalướithayđổi.ĐiềunàyrấtýnghĩađốivớiAVCđểđảmbảođủđiệnápnghịch lưubùchotảikhixuấthiệnlõm/lồiđiệnáplưới.Hệsốcôngsuấtcóthểđiềuchỉnh được (có thể gần bằng1).

- Dòng điện phía lưới có dạng hình Sin với hệ số méo dạng sóng hài thấp (THD < 5%) thỏa mãn tiêu chuẩnIEEE519.

- Năng lượng được trao đổi theo hai chiều qua bộ biếnđổi.

- Sử dụng sơ đồ mạch lực này cho phép sử dụng nguồn năng lượng từ lưới điện cung cấp bù lõm/lồi điện áp cho tải vốn được coi có lợi về công suất hơn khi so sánh với cấu hình sử dụng nguồn năng lượng phíatải.

Vớinhữngưuđiểmnhưvậy,cácAVCngàynaycóxuhướngsửdụngbộchỉnh lưu tích cực làm bộ biến đổi phía lưới ngày càng nhiều và luận án cũng lựa chọn đối tượng nghiên cứu là bộ AVC có bộ biến đối phía lưới là chỉnh lưu tíchcực. b) Bộ lọc LCL trong bộ biến đổi phía lưới củaAVC

Sử dụng mạch lọc LCL cho phép tăng khả năng lọc thành phần sóng hài dòng điện đi vào lưới và đi vào bộ biến đổi [22] [39] [40] [41] Một vài điều cần phải quan tâm khi thiết kế mạch lọc LCL là độ đập mạch dòng điện, kích thước mạch lọc, tần số cộng hưởng Điện cảm được tính bằng công thức:

Bộ điều khiển dòng điện Inq*Ind*

Tính hệ số công suất d-q α-β

Với∆I L-max là độ nhấp nhô của dòng điện (thường lấy bằng 10% dòng điện định mức),U dc là điện áp mạch một chiều,f sw là tần số PWM. c) Điều khiển bộ biến đổi phía lưới củaAVC Đốivớibộbiếnđổiphíalướicầnphảiđảmbảođiệnápmộtchiềuluônổnđịnh, dòng điện phía lưới có độ méo sóng hài THD thấp, nhỏ hơn5%.

Bộ biến đổi phía lưới ngoài sử dụng trong các bộ điều áp tích cực AVC ra còn được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác như trong các bộ biến đổi sử dụng trong công nghiệp, trong các hệ truyền động,… nên nó được nghiên cứu nhiều và cũng có nhiều phương pháp điều khiển trong đó có thể chia làm hai nhóm là điều khiển thông qua điều khiển dòng điện và điều khiển trực tiếp công suất [15]:

- Nhóm điều khiển thông qua dòng điện:

Bộ điều khiển chỉnh lưu tích cực gồm hai mạch vòng dòng điện và mạch vòng điện áp Bộ điều khiển điện áp một chiều để ổn định điện áp trên tụ, đồng thời là cơ sở để tính toán các giá trị lượng đặt cho các bộ điều khiển dòng điện Mạch vòngdòngđiệnđiềukhiểncảthànhphầnthứtựthuậnvàthứtựngược,giátrịthành phần dòng điện này được tính toán dựa trên góc pha điện áp lưới theo thuật toán vòng khóa pha và kết hợp với mạng tách đồng bộ kép (DDSRF-PLL) Phương pháp điều chế độ rộng xung ở đây sử dụng là phương pháp điều chế vector không gian (SVM) [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48]. Cấu trúc điều khiển của BBĐ phía lưới được thể hiện Hình1.12. α-β d-q

Hình 1.12 Cấu trúc điều khiển bộ biến đổi phía lưới sử dụng chỉnh lưu tích cực

- Nhóm điều khiển trực tiếp côngsuất

Phương pháp điều khiển này được phát triển từ phương pháp điều khiển trực tiếpmô-mentrongcáchệtruyềnđộng.Côngsuấttácdụngvàcôngsuấtphảnkháng được điều khiển trực tiếp thông qua việc lựa chọn các véc-tơ điện áp [42] [49] [50] [51] [52] [42] [51] [53] [54] [55].

Nhiềucôngtrìnhnghiêncứuvềvấnđềđiềukhiểnbộbiếnđổiphíalướiđãđược công bố và đã có ứng dụng và sản phẩm thực tế như các công trình [56] [57] [58] [59][60][61][62][35] [54][52][63][64][65][66][67][68]vàdovậyđềtàiluận án không đặt trọng tâm nghiên cứu về bộ biến đổi phía lưới mà đặt trọng tâm nghiên cứu ở bộ biến đổi phía tải. d) Vòng khóa pha(PLL)

Hệthốngđiềuápliêntụclàmviệctrựctiếpvớilướiđiệnbapha Dođó,đểkết nối trực tiếp với lưới điện, hay còn gọi là đồng bộ lưới, thì việc xác định thôngtin về góc pha là vô cùng quan trọng Để thực hiện việc này, hiện nay có nhiềukỹthuậtđượcđưara,trongđóvòngkhóaphađượcsửdụngrộngrãi,vàchohiệuquả cao. Đầu ra của vòng khóa pha được sử dụng cho điều khiển cả bộ biến đổi phía lưới(Hình 1.12) và bộ biến đổi phía tải Chi tiết về cách thiết kế vòng khóa pha được trình bày trong Phụ lục1.

1.3.3 Bộ biến đổi phía tải củaAVC a) Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi phía tải củaAVC

Bộ biến đổi phía tải thông thường được sử dụng là bộ nghịch lưu nguồn áp được nối vào lưới thông qua biến áp Bộ biến đổi phía tải của AVC bao gồm các thành phần chính sau:

- Bộ lọc đầu ra nghịchlưu.

Xây dựng mô hình toán học và điều khiển bộ biến đổi phíatảiAVC

2.1.1 CấutrúccủaAVCsửdụngnghịchlưu3pha4nhánhvàbiếnáp nối tiếp sơ cấp đấu sao

Sơ đồ mạch lực của AVC sử dụng bộ biến đổi phía tải là nghịch lưu 3 pha 4 dây và biến áp nối tiếp sơ cấp đấu sao như trênHình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi phía tải sử dụng nghịch lưu ba pha bốn nhánh

Véc-tơ điện áp đầu ra của cầu nghịch lưu ba pha bốn nhánhU i =[u ia ,u ib ,u ic ]T.Trong đó: u ia V ia V ix ; u ib V ib V ix ; u ic V ic V ix Véc tơ điện áp sơ cấp của máy biến ápU 1 =[u 1a ,u 1b ,u 1c ]T Trong đó:

VớiV ia ,V ib ,V ic ,V ix là điện thế các đầu ra nhánh a, b, c và x của nghịch lưu ba pha bốn nhánh (tính bằng Volt);V 1a ,V 1b ,V 1c vàV G là điện thế các đầu vào pha a,b, c và điểm trung tính của máy biến áp (tính bằng Volt) (xemHình 2.1).

Véc-tơdòngđiệnđầuracủanghịchlưuI L =[i La ,i Lb ,i Lc ]Tvàvéc-tơdòngđiệnsơ cấp máy biến ápI 1 =[i 1a ,i 1b ,i 1c ]TÁp dụng phép biến đổi Park ta có công thức biếnđổi véc-tơ trong các hệ tọa độ như sau:

- Biến đổi véc-tơ từ tọa độ a-b-c sang hệ tọa độ α-β-γ:

- Biến đổi véc-tơ từ tọa độ α-β-γ sang hệ tọa độ d-q-0 và ngược lại:

- Biến đổi véc-tơ từ tọa độ a-b-c sang hệ tọa độ d-q-0 và ngược lại:

2.1.2 Mô hình máy biến áp nối tiếp trongAVC

Biến áp nối tiếp hoạt động ở tần số lưới cơ bản (với lưới điện Việt Nam là 50 Hz) Trong toàn bộ luận án này, máy biến áp nối tiếp được giả thiết là hoàn toàn đối xứng mặc dù nó làm việc với tải và nguồn không đối xứng Theo [97] ta cósơ đồ tương đương trênHình2.2.

Hình 2.2 Sơ đồ tương đương máy biến áp

Trở kháng tương đương của máy biến áp:

-R 1 là điện trở một pha cuộn dây sơ cấp(Ω););

-L 1 là điện cảm tản một pha phía sơ cấp(H);

-K T làtỷsố biến áp,K T =w 1 /w 2 ;w1, w2là số vòng dây tương ứng cuộn sơcấp và cuộn thứ cấp máy biếnáp;

-R’ 2 là điện trở một pha cuộn dây thứ cấp quy đổi về sơ cấp,R’ 2 =K2.R 2 ;

-L’ 2 là điện cảm tản một pha phía thứ cấp quy đổi về sơ cấp,L’ 2 =K2.L 2 ;

-R M là điện trở tương đương cho tổn hao sắt từ (Ω);),L M là hỗ cảm( H )

-R T là điện trở tương đương của máy biến áp,L T là điện cảm tươngđương.

-U g ’là điện áp lưới quy đổi về phía sơcấp.

Trong trường hợp máy biến áp hoạt động với điện áp xung quanh giá trị địnhmức dòng điện từ hóa gần như không đổi, vìL 1