Mô hình hóa á bộ biến đổi bán dẫn ông suất bằng phương pháp phazor động

Bằng việc cắt bớt các thành ần bậc phcao không quan tr ng và chọ ỉ gi lữ ại thành phần ch yủ ếu, mô hình phazor động có th ể mô tả chính xác các đặc tính phi tuyến của TCR với tốc đ ộ nh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-CHU QUANG HUY

MÔ HÌNH HÓA CÁC BỘ BIẾN ĐỔI BÁN DẪN CÔNG SUẤT

BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHAZOR ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2011

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CẢM ƠN………i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC………iii

DANH M C CÁC KÝ HIỤ ỆU……… iv

DANH M C CÁC BỤ ẢNG………v

DANH M C CÁC HÌNH VỤ Ẽ……….vi

ABSTRACT………vii

LỜI NÓI ĐẦU viii

CHƯƠNG I ĐỘNG H C H Ọ Ệ ĐIỆN T CÔNG SU TError! Bookmark not defined Ử Ấ 31T 31T

1.1 B cố ục chính của luận văn31T Error! Bookmark not defined

31T 31T

1.2 Những phần việc chính của luận văn31T Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG II CƠ SỞ TOÁN H C MÔ PH NG H LAI Error! Bookmark not Ọ Ỏ Ệ

defined

31T

2.1 Cơ sở toán h c mô t h th ngọ ả ệ ố 31T Error! Bookmark not defined

31T

2.2 Mô t toán hả ọc hệ ố th ng lai31T Error! Bookmark not defined

2.3 Quá trình mô ph ng hỏ ệ lai Error! Bookmark not defined

2.3.1 Tính toán giá trị ởi đầ kh u Error! Bookmark not defined

31T

2.3.2 Tính toán quỹ đạo tr ng thái liên tạ ục31T Error! Bookmark not defined

2.3.3 X lý sử ự ệ ki n và tính khởi đầu Error! Bookmark not defined

2.4 Bộ ạ t o mã tự động (Automatic Code Generator)Error! Bookmark not defined

31T

2.5 Các so sánh31T Error! Bookmark not defined

2.6 K t luế ận Error! Bookmark not defined 31T

CHƯƠNG III MÔ HÌNH HÓA CÁC HỆ THỐNG CÔNG SU TẤ 31TError! Bookmark not defined

3.1 Mô tả ệ ố h th ng công suất Error! Bookmark not defined

3.2 Mô t trên hả ệ ọ t a đ ộba pha ABC Error! Bookmark not defined

L ỜI CẢM ƠN

Quyển luận văn này được hoàn thành là nhờ có sự quan tâm, chỉ ảo tận tình bcủa thầy giáo hướng dẫn TS Trần Trọng Minh, các th y cô trong b môn Tầ ộ ự Động Hóa XNCN, các bạn đồng nghiệp và sự động viên của gia đình

cQua đây tôi xin gửi lời ảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong trường ĐHBK Hà Nội, những người đã truyền đ t, c ng c nh ng tri th c quan tr ng trong ạ ủ ố ữ ứ ọ

suốt thời gian học vừa qua, xin cảm ơn các th y cô trong bộ môn Tự Động Hóa ầXNCN đã giúp tôi nâng cao kiến th c, m r ng hi u bi t v ứ ở ộ ể ế ề chuyên ngành được

học

Đặc biệt, tôi bày t lòng cỏ ảm ơn sâu sắc đ n thế ầy giáo hướng d n TS Tr n ẫ ầTrọng Minh, người đã không những tận tình giúp tôi định hướng phương pháp nghiên c u phù h p mà còn dành thứ ợ ời gian đọc bản th o và chả ỉ ra các sai sót để ậ lu n văn sớm được hoàn thành

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và

đồng nghiệp đã luôn động viên và khích l tôi trong su t quá trình làm luệ ố ận văn

Hà Nội ngày 23 tháng 4 năm 2011

Học viên

Chu Quang Huy

L Ờ I NÓI Đ Ầ U

Những thay đổi nhanh chóng của các hệ ống năng lượng ngày nay làm tăng thyêu c u v tính linh hoầ ề ạt, đ ộtin c y, khậ ả năng đáp ứng nhanh và chính xác trong lĩnh vực s n xu t, truy n t i, phân ph i và tiêu th ả ấ ề ả ố ụ điện năng Nh s phát tri n c a ờ ự ể ủcông nghệ trong lĩnh vực đi n t công su t, các thi t b FACTS có khệ ử ấ ế ị ả năng thay đổi điện áp, góc pha hay điện c m t i các v nhả ạ ị trí ất định trong hệ thống Đặc trưng đáp ứng của FACTS mang đến kh ả năng lớn trong vi c nâng cao tính n nh v ệ ổ đị ềcông su t tách bi t vấ ệ ới điều ch nh dòng công suỉ ấ ở ạt tr ng thái xác l p Trong các bậ ộ điều khi n FACTS, SVC có khả năng bù nhanh công suấể t phản kháng cho điện áp cung c p trong khi xấ ảy ra các sự c ngố ẫu nhiên làm suy giảm điện áp trên khoảng thời gian diễn biến đáng kể SVC cũng làm giảm nhấp nhô của công suất và mất mát b ng viằ ệc tối ưu hóa việc điều ch nh công su t ph n kháng TCSC, trái l i, là ỉ ấ ả ạthiết bị FACTS kiểu nối tiếp cho phép thay đổi nhanh và liên tục điện cảm của đường dây Nó có ng d ng lứ ụ ớn trong điều ch nh dòng ch y công suỉ ả ất trên đường dây, trong d p tậ ắt các dao động liên vùng, làm gi m cả ộng hưởng dưới đồng bộ và cải thiện đặc tính ổn định tức thời Cho đến bây gi , SVC và TCSC là thi t bờ ế ị FACTS nh m c i thiằ ả ện đặc tính hệ thống công suấ ở ạt tr ng thái xác lập, đặc tính

động h c ọ ổn định, biên dạng điện áp và dòng ch y công su t ph n kháng Vi c đánh ả ấ ả ệgiá tính ổn đ nh của các hệị th ng lớn, cầố n thi t phế ải mô hình hóa những thi t bế ị FACTS này m t cách chính xác và hi u quộ ệ ả Bởi đặc tính phi tuyến của cuộn kháng được điều khi n b ng thyristor, mô hình hóa chính xác SVC hay TCSC là không ể ằđơn giản Mô hình x p x gi ấ ỉ ả tĩnh thường được dùng trong mô phỏng các quá độđiện cơ là không đủ để bao hàm đầy đủ đặc tính độ ng học đóng cắt Th m chí trong ậ

mô phỏng đặc tính động học đi n từ, mô hình chi ti t trên mi n th i gian cung cệ ế ề ờ ấp đầy đủ thông tin v đáp ng c a các đề ứ ủ ại lượng nhưng gánh nặng v tính toán c a ề ủ

những mô hình đấy nên khó có thể ử ụng trong thực tế khi mô phỏng các hệ th ng s d ốcông su t quy môấ lớn

Phazor động được phát tri n t các mô t chi ti t trên mi n th i gian và s ể ừ ả ế ề ờ ử

dụng các thủ ục lấy trung bình tổng quát để thành l p các mô hình tuy n tính các t ậ ếtín hiệu bé và không thay đổi theo th i gian ờ t ừ mô hình phi tuyế ban đần u Phazor

động có nh ng l i th so vữ ợ ế ới các phương pháp truyền th ng ố

• Th nhứ ất, phazor động tính toán quá độ điện từ nhanh với cỡ bước tính l n ớhơn, nên khả năng mô phỏng nhanh hơn so với phương pháp EMTP- các phương trình quá độ điệ ừn t trên mi n th i gian ề ờ

• Th ứ hai, phazor độ g có dải tần số ớn hơn so với phương pháp xấn l p x QSS ỉ

gi trả ạng thái xác lập

• Th ứ ba, với việc giữ ại các hệ ố Fourier chủ ếu, phazor động thể l s y hiện đượ ực s tham gia của quá trình đóng cắ ủt c a các thiế ị điệ ửt b n t công su t ấCho đến bây gi hệ thờ ống HVD và FACTS như SVC, TCSC, STATCOMC

và UPFC đã và đang được nghiên cứu bằng phazor động Trong luận văn này, sẽnghiên cứu mô hình phazor động học lai của TCSC Mô hình bao gồm hàm đóng

cắt để mô hình hóa hoạt động của thyristor Bằng việc cắt bớt các thành ần bậc phcao không quan tr ng và chọ ỉ gi lữ ại thành phần ch yủ ếu, mô hình phazor động có

th ể mô tả chính xác các đặc tính phi tuyến của TCR với tốc đ ộ nhanh và độ chính xác cao Mô hình đó có thể đượ ử ục s d ng trong mô ph ng b ng ỏ ằ phazor động c a h ủ ệthống công suất hay cũng có thể đượ ử ục s d ng k t h p trong mô phế ợ ỏng đặc tính quá

độ theo phương pháp truy n th ng t o nên d ng ề ố ạ ạ mô phỏng laiđể nghiên c u các h ứ ệ

thống phi tuyến phức tạp cũng như các hệ thống điện lớn Để làm được điều đó,

luận văn đưa ra cơ s ổng quát và mang tính hở t ệ ố th ng v ề phazor động nhằm mô t ảcác đặc tính t c th i c a ph n l n các thành phứ ờ ủ ầ ớ ần Độ chính xác và hi u quệ ả tính toán mô hình phazor động cũng được so sánh v i các mô t truy n thớ ả ề ống Hơn nữa, định hướng nghiên c u các thu t toán s h c mới đểứ ậ ố ọ mô ph ng chính xác và hi u ỏ ệ

qu ả các hệ ống mô tả ởi phazor động th b

Mặc dù qua thời gian làm việc cố ắng, nghiêm túc và đã có mộ ố ế g t s k t qu ảban đầu song do hi u bi t còn h n ch , luể ế ạ ế ận văn chắc còn có nhi u thi u sót Tôi xin ề ếchân thành mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn quan tâm để

luận văn có thể giúp ích cho những nghiên cứu sâu hơn sau này

Hà nội, ngày 23 tháng 4 năm 2011

Học viên

Chu Quang Huy

Error! Bookmark not defined 30TU

Bảng 3 2 UTrạng thái xác lập điện áp tụ ( ) trên một chu k Error! Bookmark not ỳdefined

CHƯƠNG I ĐẶ C TÍNH ĐỘ NG HỌ C C A CÁC B Ủ Ộ

BI Ế N Đ I BÁN DẪN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤ Ổ T

Các bộ biến đổi bán d n công su t, xây dẫ ấ ựng trên cơ sở các phần t ử đóng cắt bán dẫn, đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống năng lượng điện Các lĩnh vực có nh ng ng d ng tiêu bi u cữ ứ ụ ể ủa Điện t công suử ất là: truyền động điện t ng; giaự độ o thông đường s t; n u luy n thép; gia nhi t c m ắ ấ ệ ệ ả ứng; điện phân nhôm từ quặng mỏ; các quá trình điện phân trong công nghi p hoá chệ ất; lĩnh

vực truyền tải điện một chiều, Đặc biệ Điện tử công suấ cũng tham gia ngày t, t càng sâu vào lĩnh vực điều khi n trong h thể ệ ống điện, thay th cho các h th ng ế ệ ốđiều khi n truy n thể ề ống trước đây ch d a trên các thi t b ỉ ự ế ị đóng cắt cơ khí hoặc thay

đổi theo n c t s máy bi n áp Các hệ thống Điệ ửấ ỷ ố ế n t công suất đưa đến khái niệm

v h thề ệ ống truyền tải điện linh ho t (Flexible Alternative Current Transmission ạSystems – FACTS) Việc ứng dụng FACTS có thể nâng cao độ ổ n đ nh, kh năng ị ảđiều ch nh c a h th ng truy n t i ỉ ủ ệ ố ề ả

Việc mở ộng những khả năng ứng dụng của Điện tử công suất cũng đặt ra r

những vấn đề ần nghiên cứu Trong đó vấn đề khó khăn đặt ra chính là phối hợp c

giữa đặc tính động học nhanh của các bộ biến đ i bán dẫn với động học tương đối ổchậm hơn của hệ ống năng lượ th ng nói chung

Đặc tính ng h c trong h th ng công su t có th độ ọ ệ ố ấ ể được phân chia theo h ng ằ

s thố ời gian ằng số H thời gian có thể hiểu là khoảng thời gian tính từ lúc có hiện tượng nào đó xảy ra, ví dụ có sự đóng cắt một mạch đi n, phụ ải thay đổ ộệ t i đ t biến,

một nguồn phát bắt đầu được đưa vào lưới điện, dẫn tới một số đại lượng thay đổi, tăng lên hay giảm đi, có thể sau một vài dao động, tr v giá tr mớ ổn địở ề ị i nh v i m t ớ ộsai số nào đó Như được mô t trong hình 1.1,ả hằng số thời gian của các hệ th ng ốcông su có thất ể ả x y ra rất nhanh, t vài ms t i rừ ớ ất chậm, từ vài giờ đến hàng ngày

V i thớ ời gian tác động các ệ ố h th ng được phân loại theo các quá trình điệ ừn t nhanh

và các quá trình điện cơ chậm Hệ th ng ố năng lượng nói chung bao gồm cả ệ ố h th ng điệ ừ và điện t n cơ với m t d i r ng c a các h ng s th i gian ộ ả ộ ủ ằ ố ờ Các quá trình điệ ừn t bao gồm s ự tươngtác giữa các từ trường của các cuộn cảm và các điện trường c a ủcác tụ Các quá trình điện cơ bao g m s ồ ự tương tác giữa năng lượng cơ được lưu trữ

trong các máy điện quay và sự trao đổi năng lượng trong các h th ng tua bin – máy ệ ốphát

Chớp nhoáng

Đóng cắt

Đặc tính ổn định quá

độ Các động học thời gian lớn

Các đặc tính tức thời của Stator cộng hưởng dưới

Hình 1.1 Khung thời gian các đặc tính t c th i hứ ờ ệ ố th ng công suất

Một cách tổng quát, các quá trình nhanh chậm khác nhau đòi hởi các công cụ

và phương pháp phân tích khác nhau để mô t và kh o sát chúng nhả ả ằm đưa ra được các đặc tính cần quan tâm như thời gian xác lập, độ quá điều ch nh, kh ỉ ả năng ổn định trước nh ng biến động lớn nhỏ ộữ , đ chính xác của đ i lư ng cần quan tâm theo ạ ợgiá trị đặt mong mu n Ngoài ra m i quan hố ố ệ ữ gi a các đại lượng trong quá trình xác

lập cũng rất quan trọng để có thể phân bổ dòng công suất theo yêu cầu hoặc theo kế

hoạch định sẵn

Nói chung các quá trình có thể được mô tả ở b i hệ ống phương trình đạ th i số

vi – tích phân Giải hệ phương trình này có thể biết được sự thay đổi tức thời của các đại lượng c n quan tâm Tuy nhiên v i h th ng ph c tạầ ớ ệ ố ứ p, s ố lượng bi n và ếtham số nhiều thì việc giải trực tiếp các hệ phương trình mô tả chúng là điều không

thể Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ ủa máy tính và kỹ c thuật tính toán, mô

phỏng là công cụ thiết yếu để mô tả và nghiên cứu các hệ ống độ th ng h c phọ ức tạp

Các hiện tượng điệ ừ ứn t t c th i gây ra bờ ởi thay đổi trong c u hình hệ ốấ th ng Như ệc đóng cắvi t các chuy n m ch hay các thi t b ể ạ ế ị điệ ửn t công su t, ho c b i s ấ ặ ở ự

c và ố các lỗi Những hiện tượng đó mang tính địa phương nộ ại t i Những đặc tính tức thời điện từ được nghiên c u m t cách điển hình với các phương trình đặc tính ứ ộtức thời đi n từ (EMTP- Electromagnetic Transient Programs) Vì quan tâm đến các ệ

động h c th i gian ng n, c ọ ờ ắ ỡ bước th i gian mô ph ng là ờ ỏ hằng chục ms nhưng thậm chí có thể nh hơn ỏ

Đặc tính t c thời điện cơ là đặứ c tính t c th i chứ ờ ậm hơn gây ra b i s ở ự tương tác giữa năng lượng cơ được lưu trữ trong các máy điện quay và năng lượng điện được lưu trữ trong lưới điện P hân tích l p các đ c tính xác l p này g i là mô t ớ ặ ậ ọ ả độ

ổn định đặc tính xác l p Nh ng nghiên c u cậ ữ ứ ủ ớa l p các đặc tính đó được th c hi n ự ệ

với các phương trình ổn định đặc tính tức thời (TSP- Transient Stability Programs)

ví dụ SIMPOW, EUROSTAG Một giả thiết quan tr ng cọ ủa cách phân tích đó là sự truyền tải năng lượng giữa các máy phát và các thiế ịt b động lực khác x y ra ả trong lưới điện duy trì t n s c a h th ng V i gi thiở ầ ố ủ ệ ố ớ ả ết đó, các đ c tính t c thặ ứ ời điệ ừn t

có thể không c n ầ mô tả m t cách chính xác và đượộ c b qua trong quá trình mô ỏphỏng Điều đó đạt đư c bằng việc dùng phazor tr ng thái xác lợ ạ ập của các thông số

mạng điện tại tần số ệ ố h th ng Cách làm đó được coi như là cách tiếp cận giả ạ tr ng thái xác lập Vi ệc b qua các đỏ ặc tính điệ ừ nhanh cho phép các phương trình mô n t

t ả ổn định đặc tính tức thời có thể s d ng ử ụ các bước ời gian lớn hơn th

Trong d i r ng v thả ộ ề ời gian, các phương trình đặc tính tức thời điện từ và các phương trìn đặh c tính t c th i ứ ờ điện cơ đã không được h p nh t trong m t ợ ấ ộ chương trình mô ph ng Các lý do cho vi c dùng riêng rỏ ệ ẽ các phương trình này là vì:

• Các mục tiêu phân tích các đặc tính xác lập điệ ừ và các phương tình phân n ttích độ ổn định đặc tính xác lập là khác nhau Trong phân tích các đặc tính xác lập điện t ừ người ta ki m tra các hiể ện tượng xác lập nhanh, giá tr c a ị ủchúng thường suy giảm nhanh à không ảnh hưởng đế các quá trình độm n ng

học chậm hơn của hệ thống Trong phân tích tính ổn định đặc tính xác lập mục tiêu là nghiên cứu tác đ ng c a nhi u ảnh hưởộ ủ ễ ng l n trên toàn bớ ộ h ệ

thống công suất

• Có thể ề ặ v m t công ngh ta th c hi n m t phân tích tính ệ ự ệ ộ ổn định đặc tính quá

độ trong một EMTP Nhưng thời gian cần đến cho việc mô phỏng trong EMTP sẽ tăng lên nhiều b i các lý do sauở :

 Kho nả g thời gian dài hơn của các mô phỏng tính ổn định đặc tính xác

l p khi i ậ đ so sánh vớ phân tích các đặc tính xác lập điện từi

 Việc dùng các bước th i gian tích hợờ p nh ỏ hơn nhiều trong một EMTP khi được so sánh với các phương trình ự ổn định đặs c tính xác

lập truyền thống

 Kích cỡ ủ c a h th ng công suệ ố ất được mô t ảtrong các mô phỏng v ềtính ổn định đặc tính xác lập là lớn hơn nhiều so v i trong phân tích ớcác đặc tính xác lập điệ ừn t B i vì tính ở địa phương nộ ạ ủi t i c a các đặc tính quá độ điệ ừn t suy giảm cao hơn, kích cỡ ủ c a h th ng công su t ệ ố ấ

là nh ỏ hơn nhiều khi được so sánh với phân tích tính ổn định đặc tính xác lập

• C ả hai kiểu phương trình sử ụng mô tả khác nhau của hệ ố d th ng do việc mô hình hóa các thành phần và b i thở ế cũng khác au ở phương pháp tính toán nh

nh m ằ đạt được hiệu quả mô phỏng c a ủ các hiện tượng quá độ ần quan tâm c

Những lý do trên cho thấ mô phỏng kết hợp giữy a các đ c tính xác lậặ p điện

t ừ và điện cơ ực sự là ột nhiệm vụ hó khăn.th m k

Có nhiều phương pháp tiếp cận để khắc phục vấn đề này Trong chương trình

mô phỏng SIMPOW, các phương trình đầy đủ ề v mạng và máy điện được mô tả trên h tệ ọa đ tham chiếu DQ0 quay với tần số ệộ h th ng Cố ác phương trình hệ ố th ng trong hệ ọ t a đ ộ DQ0 làm tăng ệ hi u qu mô phả ỏng dưới các điều ki n b t cân bệ ấ ằng,

bởi vì sự thay i cđổ ủa các thông số được biểu diễn trên hệ DQ0 là chậm hơn nhiều

so v i các thông sớ ố ứ t c th i trên hờ ệ ọ t a đ ABC ộ SIMPOW có hai chế độ mô phỏng,

một cho các đ c tính xác lập điện từ và mộặ t cho các đặc tính điện cơ đây cũng có Ở

kh ả năng để chuyển giữa các chế độ đó trong quá trình mô phỏ Các tiếp cận khác ng

kết hợp mô tả điện từ và điện cơ bằng vi c mô t ệ ả các phương trình vi phân đầ đủy

của ạng điện và máy điện mà không xấp xỉ trạng thái giả xác lập và mô phỏng hệm

thống hoàn chỉnh trong chế độ EMTP Điều đó đạt được bằng việc sử ụng thuật dtoán hi u quệ ả, ích nh xác và ổn định về ặ m t số ọ h c trong m t d i r ng cộ ả ộ ủa các tần s ốCác phát triển gần đây, đặc biệt trong giới thi u c a nhi u thiệ ủ ề ết bị ự d a trên các thành phầ điện n t công suử ấ như HVDC và FACTS, cũng làm tăng lên nhu cầt u của mô phỏng chi tiết trên mi n th i gianề ờ , bở ẽ các phương trình ềi l v tính ổn định xác lập d a trên các công c mô hình hóa phazor ự ụ ở ầ t n số cơ bản không th tr c ti p ể ự ế

mô tả các đặc tính xác lập nhanh đặc trưng của các hệ thống HVDC và FACTS

Một cách tiếp cận để vượt qua vấn đề này là mô hình và mô phỏng mộ ốt s phần của

h thệ ống chi tiết trên mi n th i gian và phề ờ ần còn lại của hệ thống mô tả trạng thái

gi ả xác lập, giao tiếp với các cách tiếp cận mô hình hóa khác một cách thích hợp Trong [5,6], cách ếti p cận này đã được dùng để mô phỏng đặc tính động học xác lập

của HVDC và FACTS dựa trên tương tác của một TSP và một EMTP

Những nỗ ự l c khác đ làm giảm sựể thiếu chính xác của các mô hình phazor ở

tần số cơ bản của FACTS Cho mục đích đó, lý thuyế phương pháp trung bình tổng t quát, và cách gọi khác là ự ếp cận phazor độs ti ng,đã được thực hiệ trong [ ] để n 7

mô hình hóa các thi t bế ị điện t công suử ất Ý tưởng chính là mô tảcác thông s h ố ệ

thống có tính chu kỳ hoặc gần chu kỳ không phải bằng các giá trị ức thời mà bởi tcác hệ ố s Fourier biến đổi theo thời gian (các phazor động) S biự ến đổi theo th i ờgian của các hệ ố s Fourier là chậm hơn nhiều so v i các giá trớ ị ứ t c thời ban đầu

Ứng d ng cụ ủa phương pháp này đã được m rở ộng để mô hình hóa các thi t b ế ịFACTS[3,8] và làm tăng độ chính xác của các mô hình phazor ở ần số cơ bả Các t nphương trình quá độ điệ ừ thườn t ng s d ng mô t giá tr t c th i c a các bi n trong ử ụ ả ị ứ ờ ủ ế

h tệ ọa đ 3 pha gốc ô tả trong hệ ọộ M t a đ đó là chính xác tuy nhiên không hiệu quảộ

bởi vì sự có mặt của các thông số xoay chiều thậm chí ở các điều kiện xác lập Chúng ta đều bi t r ng biế ằ ến đổi DQ0 là có ý nghĩa lớn trong phân tích các h th ng ệ ốđiện xoay chi u Lý thuy t cơ sở ủề ế c a biến đổi đó là tìm ra một mạch điện “đ ng ứyên” trong hệ ống điện quay, điều đó làm cho việc tìm các đườ th ng bao của các đ i ạlượng quay tr nên d ở ễ dàng hơn rất nhi u Thu n l i c a vi c s d ng các mô hình ề ậ ợ ủ ệ ử ụtrên hệ DQ0 đó là ở các điều kiện cân bằng (ch có các đỉ ại lượng thứ ự t thuận) và

tần số ần tần số ệ ống thì thay đổi củ g h th a các đại lượng là chậm hơn so với trên hệABC nên cỡ bước tích phân số ớn hơn nhiều có thể được dùng trong quá trình mô l

phỏng Nhưng nếu có các đi u kiện mất cân bằng hay các sóng hài khác trong hệề

thống, thuận lợi đó mất đi nên chỉ bi n đ i t a đ DQ0 là không cho phép mô ế ổ ọ ộ

phỏng những sóng hài này một cách hiệu quả ạng dòng điện, điện áp trên các D

phần tử trong các bộ biến đ i bán dẫn thường có dạng chu kỳ ặp lại trong chế độổ l xác lập và không có dạng sin hoàn toàn Đặc tính động của các quá trình thường th ể

hi n sệ ở ự thay đổi của giá trị biên độ hay là đường bao của các dạng đặc tính này

Ta đã biế ằt r ng các đại lượng hình sin có th biểể u di n bễ ởi các vectơ quay có tần s ốgóc không đổi và độ dài không đổi Khi t t cấ ả các đại lượng ở cùng tần số thì tần sốgóc của các vectơ là như nhau Vì vậy nếu xét các vectơ đều quay thì vị trí tương

đối gi a chúng không h ữ ề thay đổi Góc gi a các vectơ tương ng v i s l ch pha ữ ứ ớ ự ệtrên đặc tính theo th i gian giờ ữa các vectơ Vì vậy nếu coi các vectơ là đứng yên so

với nhau thì có thể ểu diễn mỗi đại lượng bằng một vectơ có độ dài nhất định, có bi

một góc pha nhất định, cố định trên mặt phẳng tọa độ Đó chính là đồ th ị vectơ mà

ta vẫn thường dùng khi tính toán các mạch điện xoay chiều ở cùng một tần số Trong kỹ thuật điện, người ta dùng một tên riêng để ch các vectơ loỉ ại này, g i là ọ

phazơ Khái niệm cùng m t t n s ộ ầ ố còn được áp dụng khi ta xét đến tác động c a ủcùng m t thành ph n sóng hài.ộ ầ Vớ ự phi s át tri n nhanh c a công nghể ủ ệ trong điện tử công su t, ngày càng nhi u các thi t bấ ề ế ị FACTS đã và đang được dùng r ng rãi trong ộcác hệ th ng công su t hiệố ấ n đ i nh m nâng cao khả năng điềạ ằ u khi n và truy n t i ể ề ảcông su t cấ ủa hệ ố th ng xoay chiều, và k t quế ả là chúng gi vai trò quan tr ng trong ữ ọvận hành và điều khiển hệ th ng ố Các bộ bù tĩnh SVC cấu thành dòng đầu tiên của các thiết b ị FACTS Đó là thiết b thu và phát công su t ph n kháng có thị ấ ả ể điều khi nể TCSC là các bộ điều khiển mang tính ch t dung kháng ấ điều khiển liên tục công su t trên mấ ột dải rộng Bởi vì đặc tính đóng cắt phi tuyến của điện kháng được điều khi n b ng Thyristor, việể ằ c mô hình hóa chính xác SVC và TCSC là không d ễdàng Mô hình x p xấ ỉ gi ả tĩnh là thường được dùng trong mô phỏng các quá trình điện cơ (quá trình ổn định) l i không n m gi ạ ắ ữ đầy đủ đặc tính động học đóng cắt

Thậm chí trong mô phỏng quá độ điện từ, mô hình đầy đủ có thể cung cấp chi tiết đáp ứng c a nó thì gánh n ng v tính toán l i quá lớn và bủ ặ ề ạ ởi thế là không có giá trị

thực tiễn cho việc mô phỏng hệ ống công suấ ớ th t l n

Phazor động là được phát tri n t các mô tả trên miền thờể ừ i gian s dử ụng thủ

tục lấy trung bình tổng quát và có thể được dùng để thành lập các mô hình khôngthay đổi theo th i gian và mô hình biờ ến động l n c a các thi t b phi tuyớ ủ ế ị ến Cho đến

giờ, hệ ống HVDC và thi t b th ế ị FACTS như SVC, TCSC, STATCOM và UPFC đã

và đang được nghiên c u và mô hình hóa sứ ử ụ d ng cách ti p cế ận phazor động

cNhư đã được đề ập trước đây, có m t công cụộ mô ph ng các đ c tính xác ỏ ặ

lập điện từ và điện cơ hiệu quả và chính xác chính là động cơ chính của đ tài ề

nghiên c u này ứ Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu một lý thuy t mang tính ế

h th ng ệ ố cho ệ mô phỏng kết hợp các hiện tưvi c ợng xác lập điệ ừ và điện t n cơ Để đạt được m c tiêu này, ụ đưa ra công c mô t m i d a trên mô t ụ ả ớ ự ả phazor động c a h ủ ệ

thống công suấ Cơ ở mô phỏt s ng t ng ổ quát và mang tính hệ thống sẽ được phát tri n, ể bao gồm các phương pháp số ọc thích hợp để tính đáp ứng hệ ống được mô h th

t bả ởi các phazor động Đưa ra các mô hình phazor động của phần lớn các thành

ph n h thầ ệ ống công suất và thực thi trong công c mô ph ng mụ ỏ ớ Đồi ng th i th c ờ ự

hiện so sánh m ả ệ ống với các phazor động vớ các mô tả khác của hệ ốô t h th i th ng thông thường được dùng trong phân tích h th ng công su t v m t hi u qu tính ệ ố ấ ề ặ ệ ảtoán cũng như độ chính xác

B c ố ục chính của luận văn

Tiếp theo phần giới thiệu, trong chương 2, ơ sởc mô phỏng mang tính tổng quát và hệ ố th ng sẽ được phát tri n cho viể ệc mô phỏng của các đặc tính xác l p hậ ệ

thống công suất, cái mà cũng sẽ được dùng xuyên suốt trong luận văn

Chương 3 đưa ra một cái nhìn t ng quan cổ ủa các phương pháp mô tả ệ h

thống khác nhau được dùng phân tích các hệ thống công suất Các đánh giá về ặt m

lý thuy t khế ả năng mô phỏng c a nh ng công c mô hình hóa này sủ ữ ụ ẽ được ki m tra ểtrên mi n tề ần số Nghiên c u chi ti t mô hình b TCSC (Thyristor Controlled Series ứ ế ộ Capacitor), thực hiện mô hình hóa bằng phazor động và kiểm c ứng kết quả ới h vphương pháp mô phỏng b ng Simpowersystem trên nằ ền Matlab v ề độ chính xác cũng như hiệu qu v thả ề ời gian Trên cơ sở đó, đưa mô hình phazor động c a b ủ ộTCSC vào nghiên c u trong hứ ệ thống điện lớn, thực hiện phân tíc chi ti vai trò h ết

của nó trong hệ ố th ng cũng như hiệu quả nghiên cứu bằng phazor độ ng

Chương 4 đưa ra các kết quả và định hướng nghiên cứu tiếp theo trong khuôn kh luổ ận văn

CHƯƠNG II CƠ SỞ TOÁN H C MÔ T H Ọ Ả Ệ LAI

Trong ph n này, phát triầ ển m t h cơ s ộ ệ ởmô ph ng mang tính t ng quát và hỏ ổ ệ

th ng ố để mô phỏng các đ c tính xác lập hệ thống công suấặ t Bắt đầu chương giới thiệu các phương trình vi phân, số ọc đóng cắ h t và xóa tr ng thái dùng mô tạ ả toán

học đặc tính động h c lai ủa các hệ ống công suấọ c th t Dựa trên đó, một môi trường

mô ph ng linh ho t và module hóa sỏ ạ ẽ được phát triể Đồn ng th i bao hàm chi tiờ ết

các thủ ục quan trọng của quá trình mô phỏng và một số công cụ t thực thi để phát triển mô hình

2.1 Cơ ở toán học mô tả ệ thống s h

h thĐặc tính động học của các ệ ống vật lý là thường được nghiên cứu với các phương trình mô tả thích h p ợ Các phương trình mô tả bao g m các mô hình toán ồ

h cọ thích hợp mô tả mối quan hệ giữa các thông s có th quan sát ố ể được trong hệ

th ng ố dưới dạng các quan hệ toán học và các phương pháp s h c được dùng để ố ọ

tính toán s hố ọc đặc tính phức hợp c a hệ ốủ th ng Phântích đặc tính xác l p cậ ủa hệ

thống công suấ các mô hình thành phần có thể được mô tả ởi các phương trình vi t, bphân thường (ODEs- Ordinary Differential Equations), các phương trình vi phân đại

s (DAEs- ố Differential Algebraic Equations) hoặc các phương trình vi phân riêng

ph n (PDEs- ầ Partial Differential Equations) tùy thuộc vào bản chất nghiên c u Ví ứ

dụ, nếu mục đích của nghiên cứu là mang tính địa phương hơn chỉ quan tâm đến s ựphân bố các trường điện từ ọ d c theo một đường dây truy n t trong hề ải ệ ố th ng công

su t, ấ thì mô tả tham số ải với các phương trình vi phân từng phần sẽ được dùng để r

mô hình hóa đường dây truyền t i N u mục đích của sự nghiên cứu là liên động ả ế

của đường dây truyền tải với các thành phần khác của hệ ống, nơi mà sự tương tác th

giữa các trường điện từ ủa các thành phần khác nhau là cần quan tâm thì mô tả c , tham s (R,L,C) vố ới các phương trình vi phân thường là N u ta quan tâm n đủ ế đếcác đặc tính xác lập đi n cơ chậm hơn và ở ứệ m c đ h thộ ệ ống hơn, thậm chí các đ c ặtính xác lậ điệp n từ ủa đư c ờng dây truy n tề ải điện có th ể được b ỏ qua và đặc tính

của nó có thể được mô tả ởi các phương trình đại số b thông thường

Hơn nữa, chọn lựa mô hình toán h c thích họ ợp cũng phụ thu c vào đ c tính ộ ặcác thành ph n c u thành ầ ấ h th ng cệ ố ần nghiên cứu Có nh ng nhà máy quy mô lữ ớn như nhà máy nước, nhà máy nhiệt có đặc tính động h c liên t c, ch m v i các h ng ọ ụ ậ ớ ằ

s thố ời gian lớn cỡ giây Nhưng cũng có các bộ điều khiển như bộ điều áp t ng ự độ(AVR- Automatic Voltage Regulators) thể hiện các động h c liên t c, nhanh ới ọ ụ vcác hằng s th i gian c vài ch c ms Các thành phố ờ ỡ ụ ần như là thay đổi đầu phân áp của các máy biến áp và các thi t bế ị ả b o vệ cũng đưa ra các động học gián đoạn bởi đặc tính gián đoạn như vị trí u phân áp c a máy biđầ ủ ến áp và các logic rơ le bảo v ệKhi toàn hệ thống công suất được nối liên động v i nhau, có mớ ột sự tương tác thường xuyên gi a các đ ng h c liên tữ ộ ọ ục và gián đoạn này Mô t toán h c c a các ả ọ ủ

mô hình ph i ả bao hàm được cảhai thành phần liên tục và gián đoạ ựn t nhiên đóMột tiêu chuẩn quan trọng khác để lựa chọn mô tả cho một hệ ống đó là s th ự

tuyến tính Nếu tất cả các toán tử trong mô hình toán học mang đặc điểm tuyến tính,

kết quả mô hình toán học được định nghĩa là tuyến tính, trái lại ta có hệ là phi tuyến Có một số cách tiếp cận mà ở đó đặc tính phi tuyến của hệ được xấp xỉ ởi b

từng đặc tính tuyến tính Trong các trường hợp cần hiệu quả ề tính toán, các v phương pháp và thuật toán cho các hệ tuyến tính được áp dụng để tính toán c tínhđặ

h th ng Hiệ ố ệu quả ủa những phần xấp xỉ c tuyến tính này tùy thuộc vào mức độ phi tuyến của hệ Cũng như trong các hệ ống công suất có nhiề các yếu tố phi tuyến th u

Ví dụ m t số đặộ c đi m phi tuyến là vốn có, như là bão hòa tể ừ ủ c a lõi s t hoắ ặc các quan h toán h c gi a các thông sệ ọ ữ ố ệ h thống như mối quan hệ giữa công su t tác ấ

dụng, biên độ điện áp và góc pha điện áp

P = . sin (θ θ )

Tùy thuộc vào các hệ ố th ng công su t có thấ ể được mô tả như là một h th ng ệ ố

phi tuyến v i ớ các đ ộng h c liên tọ ục/gián đoạn nhanh/chậm S ự thường xuyên tương tác giữa các động h c liên tọ ục và gián đoạn làm cho hệ th ng ố công su t là mấ ột lớp

của các hệ ố th ng lai ọng tâm trong phần tiếp theo ẽ là mô tả toán họ đầy đủ các Tr s c

m t cặ ủa hệ ố th ng công suất

2.2 Mô t ả toán học ệ ố h th ng lai

Mô t ả toán học đầy đủcho các hệ ống công suất sẽ bao hàm các động học thphi tuy n liên tế ục và gián đoạn Nh ng hữ ệ thống đó với đặc tính được điều khiển

bởi cả hai trạng thái liên tục và gián đoạn, được gọi là các h thệ ống lai Trong các

h thệ ống lai, có ự s liên quan chặt chẽ giữa các đ c tính liên tục và gián đoạ nên ặ n chúng cần được phân tích một cách đồng th i ờ

th i:

Các hệ ống lai được đặc trưng bở

• Các trạng thái liên tục và gián đoạn

• Các động h c liên t c ọ ụ

• Các sự ện gián đoạ ki n

• Thay đổ ủi c a trạng thái gián đoạ ạn t i các s kiện ự

M t h thộ ệ ống lai có thể được được minh h a trong hình 2.1, ọ ở đó các nút biểu diễn đặc tính động học liên tục của hệ thống t i m t ch và các sư n th ạ ộ ế độ ở ờ ể

hiện các đi u kiện và cá hướng chuyển đổi từ ột chế độ này sang chế độ khác của ề c m

h thệ ống Nếu một điều kiện chuyển đổi là ỏa mãn, hệth nh y tả ới chế độ khác và duy trì ở đó, cho đến khi điều k n chuyiệ ển đổi khác được th a mãn ỏ

vốn có trong hệ ống tác động làm cho hệ nhảy sang chế độ khác như được minh th họa trong hình 2.1, ở đó đặc tính liên tục của hệ thống được mô tả ởi bộ DAEs b

m i Viớ ệc nhảy tới một bộ DAEs mới có thể được gây ra bởi thay đổi trong một

biến trạng thái gián đoạn ví dụ ị v trí dây rẽ ủa máy biến áp c

Đặc tính c a m t h th ng lai có thể đượủ ộ ệ ố c mô hình hóa bởi một bộ các phương trình vi phân, đại s ố đóng cắt và xóa tr ng thái (DSAR- Differential, ạSwitched Algebraic and State eset) như sauR

Có thể ễ d dàng nh n th y, (2.1) mô tậ ấ ả các phương trình vi phân, (2.3) và (2.4) được

gọi là các phương trình đại số đóng cắt, (2.5) là các phương trình xóa trạng thái, ởđây

• x là các trạng thái động học liên tục

• z là các trạng thái gián đoạn

• y là các biến trạng thái đạ ối s

• λlà các tham số

Dấu trừ trên đầu ký hiệu cho các giá trị trước s ki n ự ệ đó và ấu ộd c ng chỉ giá

tr ị sau sự ệ Ban đầ ki n u, đ c tính h thống được mô tả bởi DAE trong (2.1) và (2.3) ặ ệ

S chuyự ển đổi sang bộ DAE khác xảy ra nếu điều kiện chuyển đổi tương ứng thỏa mãn Các điều ki n chuyệ ển đổi này được ki m tra b ng các biến sự ệể ằ ki n yR s Rvà yR r R yR s Rxác định các sự ện đóng cắ ki t và yr R Rlà các sự ện xóa trạng thái ột sự ện được ki M kichuyển bằng việc thay đổi dấu của một thành ph n yầ R s R và/hoặc một thành phần yR r Rqua không Hàm mô tả ủ c a hệ thống được thay đổi từ ( )

( , ) tới ( , ) Nếu ta nhìn vào các công thức (2.2) và (2.5) sẽ thấy các trạng thái gián đoạn z là

hằng số ữa các sự ện ( gi ki = 0) và t i ở ạ các sự ện xóa trạng thái y ki R r Rthì các giá trị của biến trạng thái gián đoạn thay đổi tùy theo các hàm xóa tr ng thái ạ hR j R Tại các sự

kiến xóa trạng thái, các giá trị ủa các biến trạng thái động học x là liên tụ c c trong

phần lớn các hệ thống vật lý.Các phương trình (2.1)-(2.5) bao g m tồ ất cả các m t ặ

của một hệ ống lai th

thCác mô hình hệ ống lớn phần lớn được xây dựng m t cách hi u qu b ng ộ ể ả ằ

vi c ệ mô tả theo module Trong mô tả module hóa, các thành phần của hệ thống được nhóm với nhau như là các hệ con, và các hệ con được kết hợp để xây d ng ựnên hệ ố th ng hoàn chỉnh Mô t ảtheo module có thể được thi t k theo ki u có quan ế ế ể

h ệ nhân quả hay phi nhân quả

Khi mô hình hóa mang tính nhân quả ặ, đ c tính mô hình được mô tả ở b i quan

h ệ vào/ra chặt (ví dụ = ( ) Nó giống như cách thứ) c đ tính các giá trị đầu ra ể( ) bằng việc tác dụng lên bi n vào ế ( ) Một số ế bi n của mô hình được định nghĩa như các biến ra hay các biến vào Đầu ra ( ) có th ể được tính toán nếu đầu vào ( ) được ch rõ Xây d ng các h th ng b ng vi c k t n i các mô hình nhân qu v i ỉ ự ệ ố ằ ệ ế ố ả ớ

đầu ra của mô hình này là đầu vào c a mô hình ủ khác Ví dụ chương trình mô phỏ, ng Simulink trên n n Matlab sề ử ụ d ng cách ti p c n mô hình hóa mang tính nhân quế ậ ả

yĐặc điểm khác biệt chủ ếu trong mô hình nhân quả và phi nhân quả đó là không có s phân bi t giự ệ ữa các biến ra và bi n vào trong mô tế ả phi nhân quả Trong

mô hình phi nhân quả, các biến đượ bao hàm trong các phương trình, đểc phản ánh các đặc tính h th ng Các h th ng trong mô hình phi nhân qu ệ ố ệ ố ả được xây d ng b i ự ở

kết nối đơn giản các biến giao tiếp của các mô hình Đặc tính của một hệ ống liên thđộng được định nghĩa trong m t t p các tín hi u th a mãn cộ ậ ệ ỏ ả các đặc tính của các khối và các ràng buộc liên động gây ra bởi cấu trúc nối li n vớề i nhau Một trong số

những thuận lợi của mô hình phi nhân quả đó là nó cho phép người làm mô hình sử

dụng trực tiếp các quan hệ mô hình và các biến trạng thái, có nghĩa là không cần chỉ

ra tr c ti p các tín hiự ế ệu vào/ra cũng như quan hệ gi a chúng là không tường minh ữ

Mô hình phi nhân quả cũng hỗ ợ ệ ố tr h th ng phân c , cho phép sấp ử ụ d ng l i hi u biạ ể ết

mô hình theo cách hướng đối tượng Ví d MODELICA sụ ử ụ d ng ti p c n mô hình ế ậkhông nhân quả

Với một chút sửa đ i và mở ộổ r ng, cấu trúc dưới đây có thể được dùng mô t ảthành ph n mô hình theo khầ ối

• xR k R là một vector của các trạng thái động học liên tục của mô hình thứ k.

• zR k Rlà một vector của các trạng thái gián đoạn của mô hình thứ k

• yR k,i Rlà các trạng thái đại số bên trong của mô hình thứ k

• yR k,s Rlà các trạng thái đại số xác định các sự ện đóng cắ ki t c a mô hình thủ ứ k

• yR k,r R là các trạng thái đạ ối s xác đ nh các s kiệị ự n xóa tr ng thái c a mô hình ạ ủ

th k ứ

• yR k,ext Rlà các trạng thái đại số bên trong củ mô hình thứ a k,lưu giữ như là các

bi n chung vế ới các mô hình khác

• yR k R là một vector của tất cả các biến trạng thái đạ ố ủi s c a mô hình th u k, ứ là hợp của yR k,i R, yk,s R R , yk,r R R và yk,ext R R

• λλλλλR k R là một vector của các tham số mô hình th k ứ

• fR k Rlà một vector của các phương trình vi phân của mô hình thứ k

• gR k Rlà một vector của cá phương trình đại số ủa mô hình thứ k c

• hR k Rlà một vector của các phương trình xóa trạng thái của mô hình thứ k Bởi vì mô hình được mô t b i vi c đả ở ệ ịnh nghĩa các biến ( , , ,λλλλλ ) của

mô hình và các hàm (fR k R, gk R R, hR k R) của mô hình Nhưng nếu để xây dựng một hệ ố th ng

hoặc hệ thống con cấu thành bởi những mô hình ki u vể ậy, các biến chung c a các ủ

mô hình phải được nối với nhau Do đó, đặc tính của một hệ thống được nối liên động là được định nghĩa trong một b các tín hi u hay các bi n th a mãn các đ c ộ ệ ế ỏ ặtính hệ ố th ng và các ràng buộc liên động gây ra bởi các hàm kế ốt n i Đ ể minh họa liên động hay lý thuy t k t nế ế ối, chúng ta quan tâm đến h thệ ống được gi i thiế ởả t hình 2.2 g m 3 mô hình, m mô hìnhồ ỗi chứa trong nó 2 bi n và m t hàm quan hế ộ ệ đạ i

s cố ủa 2 biến đó Nếu chúng ta nhìn chỉ ại các phương trình mô hình, chúng ta có t

một hệ ống với 6 biế (y th n R 1,1 R, y1,2 R R, y2,1 R R, y2,3 R R, y3,1 R R, yR 3,2 R) và 3 hàm (gR 1 R, gR 2 R, g3 R R)

, , , = 0

Mô hình 1

0 ) , ( 1,1 1,2

1 y y = g

Mô hình 2

0 ) , ( 2,1 2,2

2 y y = g

1 , 2 2 ,

1 y

y =

2 , 1

0 )

, , (

0 )

, , (

0 )

, , ( 0

) , , ( 0

0

) , , (

, , )

(

, )

(

) 0 (

+

−

j r j

i s i

i s i

y z

y x h z

y z

y x g

y z

y x g

z y x g

z

z y x f x





Mô hình 2

0 ) , ( 2,1 2,2

2 y y = g

Cấu trúc DSAR

Hình 2.2 Minh họa hệ ố th ng bao gồm các mô hình được mô t trong c u trúc DSARả ấ

3 phương trình bị khuy t, ế để định nghĩa hệ ố th ng m t cách hoàn ch nh là các ộ ỉphương trình liên kết

, , , , … , , = 0

Cấu trúc của ột hệ ống kiểu như vậy có thể được minh họa trong một mảng hai m thchiều như hình 2.3 Trục ằm ngang chứa tất cả các trạng thái động học liên tục n

và các trạng thái đạ ối s .Các tr ng thái ạ thuộc vềcùng một mô hình là được ghép nhóm v i nhau Trớ ục thẳng đứng li t kê danh sách các hàm c a mô hình Các ệ ủphương trình vi phân bậc 1 f, rồi các hàm đạ ối s g được theo sau b i các hàm ởchuyển tiế c Dễ p dàng thấy rằng mỗi phương trình mô hình chỉ được mô tả ởi bchính các tr ng thái c a nó, ví dạ ủ ụ ( , ) Có thể ấy như là mộ th t kh i c u trúc ố ấ

kiểu đường chéo trong sự mô tả 2 chiều

Hình 2.3 Minh họa toàn bộ ấ c u trúc hàm hệ ố th ng Thông thường ch các bi n chung ỉ ế , của các mô hình được bao hàm trong các hàm liên kết thể hi n mộệ t c u trúc r i Vùng tô b ng trong hình thấ ả ó ể hi n sựệ ph ụthuộc tối đa có thể ủa các hàm mô hình trên các biến của mô hình, nghĩa là nếu tất c

c ả các phương trình f và cg ủa mô hình sẽ ph thuụ ộc tất cả các biến động học và các biến đạ ối s (x,y) Tính rải trong mô tả toàn bộ ệ h thống trong hình 2.3 trở nên đáng chú ý trong các ma trận h thệ ống được dùng trong tính toán quỹ đạo hệ ố th ng

Trong phần này, trọng tâm là sử ụ d ng mô tả DSAR cho mô tả h thệ ống lai, cái mà nắm gi t t c ữ ấ ảcác khía cạnh quan tr ng cọ ủa hệ th ng lai DSAR mố ột cách tổng quát và mang tính hệ thống cho phép m t s mô tộ ự ả module hóa cũng như hướng đối tượng

2.3 Quá trình mô phỏng ệ lai h

Trong các ần trước, trọng tâm của chúng ta là t ng quan hph ổ ệ thống và mô tả

mô hình Phần này xử lý các kết quả ự th c thi khi mô ph ng d a trên mô t mô hình ỏ ự ả DSAR

Nếu chúng ta coi quỹ đạo của một hệ lai được giả thiết trên hình 2.4, chúng

ta có th mô tể ả ủ ụ th t c mô phỏng như sau

Hình 2.4 Minh họa quỹ đạo của mộ ệ lai t hBước đ u là tính toán các giá trầ ị khởi đầu của các biến hệ ố th ng ( , , ) tại thời điểm ( = ) V i các giá trớ ị khở ầi đ u đã biế ủa các biến, quỹ đạo liên tục ủa hệ t c c

thống có thể được tính toán ử ụs d ng các công c tích phân s thích hụ ố ợp Tính toán

qu ỹ đạo liên tục của hệ thống kết thúc chỉ khi một sự kiện tác động để chuyển hệ

thống sang chế độ khác mà ở đó h thệ ống được mô tả b i b ở ộ các phương trình khác Việc làm đấy gọi là xử lý sự ki n, ệ cái cốt yếu trong mô phỏng hệ lai Sau x ửlý sự kiện chính xác, các giá trị của các biến trong h chế độ ới đượệ ở m c tính toán t i =ạ

và những biến này là các điều kiện ban đầu cho ần liên ục mới tiếp theo

Những thủ ục đó được lặp lại cho đến khi k t thúc mô ph ng Hình 2.5 th t ế ỏ ể hiện sơ

đồ được đơn giản hóa c a toàn b quá trình mô ph ng, ủ ộ ỏ ở đó , , biểu diễn cho các giá trị ủ c a biến hệ thống được tính sau khi có sự kiện và là thời gian sự

0 , y , z , t x

e e e

Hình 2.5 Lưu đồ toàn b quá trình mô ph ng ộ ỏ

yTrong phần dưới, 3 nhiệm vụ chủ ếu của quá trình mô phỏng sẽ được trình bày, bao gồm

• Kh i u ở đầ

• Tính toán của quỹ đạo trạng thái liên tục

• X ử lý sự ện và khởi tạ giá tri ki o

2.3.1 Tính toán giá trị kh i đ u ở ầ

Th tủ ục khở ầi đ u tính toán hoặc chỉ rõ các giá trị khởi đầu của các trạng thái

động h c liên t c ọ ụ và các trạng thái đại số , c n bầ để ắt đầu tích phân số ại bước t

thời gian ban đầu Trong cơ sở mô phỏng thực thi, có thể có 2 ch khếđộ ởi đầu khácnhau là

• Kh i ở đầu với các ến động họ bi c đư c đợ ịnh nghĩa trước

• Kh i u trở đầ ở ạng thái xác lập

Trong trường h p đ uợ ầ , người dùng cung c p các giá trấ ị khởi đ u chính xác ầcủa các trạng thái động học = và dự báo khở ầi đ u của các giá trị đạ i số =

t i ạ = Trong trường h p này, các giá tr kh i đ u phải thỏợ ị ở ầ a mãn các hàm đ i ạ

s ố và các hàm liên kết t i ạ = được đưa ra như sau:

0 = ( , )

0 = ( )Lời giải của phương trình phi tuyến y với phương pháp lặp Newton đưa ra cho ta giá trị khởi đầu các biến đạ ố Trong trười s ng h p này, m t cách t ng quát ợ ộ ổ

2.3.2 T ính toán quỹ đạo trạng thái liên tục

Bây giờ, ta xử lý tính toán số học của quỹ đạo trạng thái liên tục giữa các sự

kiện được mô tả ởi một hệ ống DAEs b th

Một hệ ống các phương trình vi phân thườ th ng phi tuy n ế = ( , ) không

th giể ải tích đượ mà phải giải bằng số Lý thuyết cơ bảc n c a gi i thu t s học là ủ ả ậ ố

xấp xỉ ời giải đúng của ( ) ại các thời điể l t m , , … , b i ở các giá trị đã được tính toán , , … , Vi c xệ ấp xỉ chuy n lể ời giải từ t i ớ = +∆ với bướ ấc l y tích phân là ∆ và tính là một hàm của ∆ , các trạng thái được tính trước đó , … , cùng các đạo hàm (), … , ( ) Một công thức

tổng quát cho ời giải là l

Gear đã đưa ra một gi i pháp ti p cả ế ận đồng th i mà ờ ở đó các phương trình vi phân và đạ ố ủi s c a h thệ ống được giải cùng nhau Phương pháp tích phân số được dùng gián đoạn hóa phương trình vi phân tại = với hàm gián đoạn hóa Ψ trong công th c (2.11) và biứ ến đổi nó thành m t bộ ộ các phương trình đại số phi tuyến phải thỏa mãn ở ại thời điể t m = Tại thời điểm = các biến của

h phệ ải thỏa mãn không chỉ các phương trình vi phân được gián đoạn hóa mà còn

thỏa mãn các phương trình g và các phương trình liên kết đạ ối s Tc i ạ = , b ộcác phương trình cần ph i gi i có d ng ả ả ạ

ặt χ= [ ] , một vector chứa tất các các ẩn , , công th c trứ ở thành

giải chính xác, hàm được xấp xỉ ởi đường tiếp tuyến của nó và giao của đường tiếp btuyến này tính ra

Hình 2.6 Một lầ ặn l p của phương pháp Newton Raphson trườ- ng h p mợ ộ hướt ng Điểm giao đó là ấ x p x tỉ ốt hơn nhiều c a hàm g c so v i giá tr gi thiủ ố ớ ị ả ết ban đầu ,

và thuật toán được lặp đến khi | ( )|≤ ε Tại mỗi bước lặp thì được tính bởi

( )

ký hiệu giá tr m lị đế ặp Trong trường hợp đa hướng c a hàm h thủ ệ ống được gián đoạn hóa, có công th c là ứ

χ = χ χ (χ ) (χ ) (2.13) Nếu thỏa mãn điều kiện hội tụ, ta có lời giải cho à t i ạ = Như được th hi n trong (2.13), gi i giể ệ để ả để ải phương trình phi tuyến (χ) = 0, ta cần tính (χ) (2.12) và Jacobian χ(2.14) tại mỗi lần lặp

Trong χ(χ) (2.14) ta cần các vi phân từng phần của

• Thuật toán tích phân số được dùng Ψ

• Các phương trình của các mô hình , , à

những chi tiết của trao đổi thông tin giữa mô hình hệ ố th ng và h t nhân mô phạ ỏng

Mô hình 1 DSAR

Mô hình 2 DSAR

Hạt nhân mô phỏng

Mô hình 3 DSAR

x y

f

f , , , , , , ,

y x

t , ,

2 , 1

y

1 , 1

1 , 3

y y 3 , 2

y

c y

c ), (

r s y

t , , t , , x y

Hình 2.7 Giao di n mô hình và h t nhân mô phệ ạ ỏng

L a ự chọn của phương pháp tích phân số thích hợp phụ thuộc vào các đ c tính ặ

của hệ thống được mô phỏng Mô phỏng kết hợp của các hiện tượng ức thời và t

hiện tượng thời gian dài cần đến lời giải của một hệ phi tuyến mạnh các phương trình vi phân đạ ối s Các h thệ ống đó thể hiện một dải rộng các động học biến đổi theo th i gian tờ ừ các động học rất nhanh tới các động học rất ch m Bên cậ ạnh độ chính xác và hi u quệ ả, tính ổn định số ọ h c của thuật toán tích phân được dùng nắm

gi ữ vai trò quan trọng trong việc mô ph g hỏn ệ thống Các phương pháp tích phân số thông thường hay dùng, như Euler lùi, phương pháp hình thang và phương pháp Gear, cũng được coi như công thức lấy vi phân lùi( BDF Backward Differentia- tion Formulas) Các hàm giái đoạn hóa Ψ và các vi phân t ng phân cừ ủa phương pháp Euler lùi hay phương pháp hình thang được đưa ra trong bảng 2.1

Các chi tiết của các phương pháp tích phân số được thực hiện sẽ được đưa ra trong ph n tiầ ếp theo Nhưng một số các tính chất quan trọng của các phương pháp

có thể được tổng quát hóa như sau Phương pháp hình thang là ổn định về mặt số

học, nhưng có thể gây ra các biến động s hố ọc sau các chế chuyđộ ển Phương pháp

Gear (BDF) là phương pháp thay đổ ậi b c và ph m vi n đ nh c a nó tùy thuộc vào ạ ổ ị ủ

• Điều khi n t ng c ể ự độ ỡ bước

• Ứng d ng c a l i gi i (2.13) cụ ủ ờ ả ủa phương pháp giả Newton có nghĩa là giữ các ma tr n Jacobian ậ χ(χ) là hằng qua một số bướ ặc l p

• Việc sử ụng các công nghệ d giải ma trận rải trong lời giải của (2.13)

Mong mu n số ử ụng bướ d c tích phân t l n nh t có th∆ ớ ấ ể để đưa lời gi i tả ừ

ớ trong khi v n giẫ ữ độ chính xác đã đặt trướ c C ỡ bước tích phân l n nhớ ất

có th tùy thuể ộc và các động h c c a hệ thốọ ủ ng và d a trên đ chính xác mong ự ộ

muốn Nếu các thông số ệ ống biến đổi nhanh, bước tính nên được chọn đủ h th nh ỏ

để theo kịp Ngượ ạc l i, n u các thông sế ố ến đổ bi i chậm hơn, ỡ bước c tính lạ đượi c chọn đủ ớn để l th c hi n mô ph ng nhanh i u ch nh c ự ệ ỏ Đ ề ỉ ỡ bước tính t ự động là thường được th c hi n d a trên vi c c t b t các gi i h n c a sai lự ệ ự ệ ắ ớ ớ ạ ủ ệch độ chính xác mong muốn Vi c cệ ắt b t sai lớ ệch của một phương pháp tích phân được tính

= ( ) , trong đó ( ) là lời giải đúng và là lời giải đư c ợdùng để tính toán bởi phương pháp tính phân Đ ềi u chỉnh bước tính tự động là điều

kiện tiên quyết để mô phỏng bằng số hiệu quả

Như đã được đề ậ ở trướ ộ các phương trình đại số i tuyến (2.12) phải được gi i l p t i t t c các bư c th i gian mô ph ng Chiả ặ ạ ấ ả ớ ờ ỏ ến lược khác thông thường

được áp dụng đó là giảm s các phép tính trong lố ời giả ủa phương trình đó bằng i cviệc dùng phương pháp giả Newton Ở đó, χ được giữ là hằng miễn là tốc độ hội tụdưới gi i h n cho phép (ví d là ba lớ ạ ụ ần giả ặp) Ti l ất cả các chiến lư c ở đây để làm ợtăng hiệu qu tính toán qu o h th ng liên t c ả ỹ đạ ệ ố ụ

2.3.3 X lý sử ự ệ ki n và tính khởi đầu

Mô phỏng các hệ lai là phức tạp vì sự có ặt của các thành phầ gián đoạđưa đến những thay đổi trong d ng hàm cạ ủa các phương trình hệ ố th ng Trong mô

t DSAR, ả các chuyển đổi được tính toán với các phương trình (2.4) và (2.5) Sau

những thay đổi đó, hệ ở ột phần liên tục mới mà tại đó quỹ đạ m o tr ng thái liên t c ạ ụđược tính toán bởi phương pháp tích phân số thích hợp như được miêu t trong ph n ả ầtrước Khi nào và b ng cách nào x y ra chuyằ ả ển đổ ừi t m t ph n liên t c này sang ộ ầ ụ

một phần khác là kết quả chính trong phần dưới đây

Những thay đổi trong dạng hàm của các phương trình hệ th ng hay các ốchuyển chế độ là gây ra bởi các s ự kiệ Nhn ững sự kiện có thể ả x y ra tại các thời điểm ch ỉ rõ trong tương lai và được g i là các sựọ ki n theo thời gian Đấy cũng là ệcác sự ệ ki n mà thời gian x y ra không biết trước chính xác t lúc bả ừ ắt đầu Những sự kiện đó xảy ra chỉ khi một số các điều kiện của các trạng thái liên tục được thỏa mãn Những sự kiện đó được quy cho là các sự ki n tr ng thái Ví d m t thi t b ệ ạ ụ ộ ế ịrơle ảnh vì quá dòng tùy thuộc vào dòng điện ch y qua B i v y thạ ở ậ ời điểm khi mà

s kiự ện trạng thái xảy ra là không được biết trư c đó và sẽ đượớ c xác đ nh trong quá ịtrình mô phỏng

Để mô phỏ chính xác cầ định vị chính xác các sự ện trạng thái và xửtheo m t thộ ứ ự t thời gian chính xác Điều đó là vì những yếu tố gián đoạn c a các ủ

s ki n trự ệ ạng thái có thể thay đổi một cách mạnh m ti n triển trong tương lai của ẽ ếtoàn bộ đặc tính hệ ố th ng Trong ph n này,ầ thuật toán xử lý s kiự ện được mô tả chi

ti t ế

Một cách tổng quát, ử lý sự ện được thực hiện theo 2 bước: x ki

• Xác nhận s ki n: ự ệ Ở bước này, tác vụ chỉ là phát hiện có hay không m t sộ ự ệ ki n x y ra S xác nh n sả ự ậ ự kiện được đảm b o bả ởi việc xem xét các biến trạng thái sự ki n ,ệ của mỗi mô hình trong quá trình mô phỏng Một thay đổi về ấ d u của và/hoặc việc

qua không của s ẽ được xác nhận như là một sự ki n Nh ng ệ ữhướng khác nhau c a s i d u (+ủ ự đổ ấ sang và sang ) có th gây – – + ể

ra các thay đổi khác nhau trong mô tả hàm

• Định v s ki n: N u m t s kiị ự ệ ế ộ ự ện đã được phát hiện, hạt nhân mô

phỏng phải tính toán thời gian sự ki n mộệ t cách chính xác , tại

đó biến tr ng thái s ki n ạ ự ệ tương ứng trở v ề không ví dụ ( ) =

0 ặ ( ) = 0

Hình 2.8 thể ệ hi n quỹ đạo điển hình của một trạng thái sự ệ ki n Đ có th nh n diện ể ể ậ

một sự ệ công cụ mô phỏng phải bám theo được các trạng thái sự ệ Sau khi ki n, ki n nâng l i gi i tờ ả ừ t i ớ , trình mô ph ng sỏ ẽ ể ki m tra có hay không các bi n trế ạng thái sự ệ ki n qua không N u m t sế ộ ự ện đượ ki c xác nhận, thời gian chính xác c a nó ủ

s ẽ được tính toán để chuyển đổi tới một chế độ hoạt động mới tại một điểm chính xác v thề ời gian Sau khi một sự ện được nhận diệ ki n, một số các bước ngay l p tứậ c

phải được tiến hành để hoàn thành sự chuyển sang chế độ ới m

Hình 2.8 Quỹ đạo của một biến trạng thái sự ệ ki n qua không tại thời điểm Bước đ u tiên là tính toán Giả ử ằng ta đang ở ời điểầ s r th m = và tăng lời giải bằng việc tích phân với bước tính tới thời điểm = Ta nh n th y rậ ấ ằng

biến sự ệ ki n đổi dấu trong khoảng thời gian này Tại = , là âm và tại =, dương Để tính toán ta có một sửa đ i nhỏổ trong hàm gián đoạn χ trong (2.12) Ta tính l i bài toán vạ ới đi u kiệ ại thời điểm ề n t = biến sự ệ ki n ( ) =

0 Bởi vậy b sung ổ thêm mộ ràng buộc t = 0 của hàm gián đoạn hệ th ng và ốcác biến [ ] Hàm gián đoạn m rở ộng được gán cho như sau

thực hiện xử lý sự ện chỉ ới một số ử ki v s a đ i nhỏ trong cơ sở mô phỏổ ng

hiToàn bộ lưu đồ mô phỏng được thể ện trong hình (2.9) Bắt đầu với khởi

đầu và các giá tr kh i t o à ị ở ạ được tính toán như mô tả trong phần 2.3.1 Sau

khởi đầu, ta đi vào vòng lặp mô phỏng thực tế Chúng ta tăng lời gi i trong mi n ả ềliên tục theo (2.3.2) từ ( , ) t i ớ ( , ) bằng việc áp dụng phương pháp tích phân số được chọn V i nh ng giá trớ ữ ị tính toán đó, ta đi vào thủ ụ t c xác nhận sự

ki n, kiệ ở đó ểm tra ất cả các biến sựt ki n ệ , là một tập con của biến đại số , có hay không chúng đang thay đổi dấu hay đã qua không từ bước n sang bước n+1 Nếu một sự kiện đư c xác nhận, ngay lập tứợ c sang bước tiếp theo và giải (2.15) đểxác định thời điểm Lời gi i cả ủa (2.15) cũng đưa ra các giá trị ề ti n s ki n ự ệ( ), ( ) và bởi thế phần liên tục hiện tại có thể được ết thúc ằng việc lưu k b

gi ữ các giá trị , ( ), ( ) Chuyển tới một chế độ ới xảy ra trong ba bướ m c

• Như được tính toán trong (2.1-2.5), các trạng thái động h c liên t c là liên ọ ụ

tục tại các sự kiện nên các giá trị sau s kiự ện của các biến trạng thái có thể được đưa ra trực ti p là ế =

• Các giá trị ự s kiện của các biến trạng thái gián đoạn được tính toán b i (2.5) ở

tại thời điểm với các giá trị ền sự ệ ti ki n , à

+

y theo (2.4) Tính toán

0 0 0

x

x+ → + → + → e →

Đúng Sai

Sai Đúng

Kết thúc

Hình 2.9 Lưu đồ toàn b quá trình mô ph ng ộ ỏ

Bởi vậy, tất cả các giá trị sau sự ki n ệ , à được tính toán, cung cấp các điều ki n kh i đ u m i cho mi n liên tệ ở ầ ớ ề ục kế ế ti p Vòng l p k t thúc khi th i gian ặ ế ờ

mô phỏng =

2.4 Bộ ạ t o mã tự động (Automatic Code Generator)

Như đã trình bày ở các phần trước, hạt nhân mô phỏng cần các mô hình được

mô t trong c u trúc DSAR và mô ph ng b ng sả ấ ỏ ằ ố, mỗi mô hình ph i cung c p phả ấ ần

cốt lõi với các phương trình mô hình , , , các đạo hàm riêng , , , và các biến s ki n , ự ệ cho xử lý sự ệ ki n S chuyự ển đổi thông tin được mô tả trong hình 2.7 Như đã mô tả, các mô hình phải tính toán các hàm , , t i thạ ời điểm

và các trạng thái ( , ) Các định nghĩa của các mô tả hàm , , là thường người

mô hình hóa bi t ế được trướ c

Tập tin định nghĩa tượng

trưng (SYMDEF)

Bộ tạo mã tự động I

(ACG-I)

Bộ tạo mã tự động II (ACG-II)

Thư viện liên kết động của

mô hình (DLL)

Hình 2.10 Bộ ạ t o mã tự động (ACG Automatic Code Generator)

-Tuy nhiên đôi lúc tính toán phân tích của các đ o hàm riêng ,ạ , , có thểtiêu t n thố ời gian Để làm đơn giản việc tạo mô hình, xin gi i thiớ ệu công cụ ạ t o mã

t ự độ (ACG- Automatic Code Generator) Thủ ụng t c tạo mã tự động được mô tả như sau

• Các phương trình xóa trạng thái

B tộ ạo mã tự động xử lý tập tin định nghĩa tượng trưng của mô hình và tạo ra, tùy thuộc vào ngôn ngữ các tập tin nguồ ở các lớp Matlab/C++ b ng vi c dùng công , n ằ ệ

c cụ ủa Matlab để ử lý ký hiệu và phân tích tính toán củ x a các đ o hàm riêng ủ các ạ c a phương trình mô hình Quá trình đó được mô t trong hình 2.10 ả Hạt nhân mô phỏng được thực thi trên nền Matlab và các mô hình được chỉ rõ trong tập tin định nghĩa MDF (Model Difinition File), ở đó người dùng định nghĩa một cách đơn giản các phương trình và các biế ởn trong h ệ các phương trình mô tả (2.1), (2.2) … (2.5) ACG t o ra mã Matlab tạ ừ file MDF ằng việc dùng Symbolic Toolbox để tính toán b, , , Tất cả các mô hình của hệ thống điệ ửn t công suất được mô tả trên

h tệ ọa đ ABC hoặc DQ0 Để ự động tạo ra mô hình phazor độộ t ng t các mô hình ừtrên, ta xây d ng giaoự diện đư c gọi là bộ ạo mã mô hình phazor độợ t ng (Dynamic Phasor Model Generator) Bằng cách x p xấ ỉ bằng phazor động các trạng thái động học liên tục và các trạng thái s hố ọc đóng cắt, đưa đến

( , ) ( , cos( ) , sin( ) , … , , co (s ) , sin( ), …) ( , ) ( , cos( ) , sin( ) , , , cos( ) , sin( ), …)

File MDL của mô hình trên hệ tọa độ ABC hoặc DQ0

Bộ tạo mã mô hình phazor động

File MDL của mô hình phazor

động

Bộ tạo mã tự động ACG (Matlab sử dụng Symbolic Toolbox)

Mã Matlab của mô hình phazor

Mã Matlab của mô hình

Hạt nhân mô phỏng chương (

f , f , g x y x y,

f, g, h,

Hình.2.11 Sơ đồ quá trình tạo mã tự độ ng

T ừ đó có định nghĩa mô hình phazor động

C++(DLL) trong NEPLAN M t DLL là mộ ột thư vi n ch a mã và dữ u ệ ứ liệ có thể được dùng b i nhiở ều hơn một chương trình tại cùng m t th i đi m B ng ộ ờ ể ằ

việc dùng DLL, ột chương trình có thể được đơn vị hóa vào trong các thành m

-Trong phiên bản C++, các thuật toán tích phân số thực hiệ phương n pháp hình thang và phương pháp BDF Đồng th i cũng có các phiên b n ờ ảtương ứng c a nhủ ững phương pháp này và được dùng cho mô ph ng trên ỏ

miền th i gian cờ ủa các quá đ h ốộ ệ th ng công su t với các mô hình phazor ấđộng

X ử lý sự kiện

dPhiên bản MATLAB sử ụng các cơ c u xử ấ lý sự ện gắn kèm Cơ sở ki

mô ph ng cung c p m t hàm giao diỏ ấ ộ ện MATLAB chuyđể ển thông tin cần thiết cho x lý sự ện, như là:ử ki

• Giá trị ế bi n s ki n tự ệ ại thời đi m đư c đưa ra ể ợ

• Thông tin có hay không tích phân sẽ ừ d ng l i khi bi n s ki n ạ ế ự ệthay đổ ấi d u

• Hướng t i nh ng th i đi m qua không ạ ữ ờ ể

Điểm khác bi t chính là vi c xác đ nh lúc qua không là m t phệ ệ ị ộ ần được tích hợp của phương pháp tích phân sốdùng C++

Hạt nhân mô phỏng trong ực hiện của MATLAB sth ử ụ d ng tr c ti p mã ự ếMATLAB (M files) c- ủa các lớp mô hình Trong th c hiự ện C++, theo kèm ộm t bư c ớtrung gian và các mã nguồn C++ của lớp mô hình là được biên d ch thành mị ột thư

viện liên kết động DLL (Dynamic Link Library) DLL của mô hình cung cấp tất cảcác hàm giao di n c n thiệ ầ ết tới nhân mô ph ng trong quá trình mô phỏ ỏng

Khi thực thi dùng MATLAB hay C++ người dùng có thể viết các tập tin nguồn của mô hình kiểu MATLAB hoặc C++ và có thể dùng công cụ ACG để ạo t

ra mã ngu n tồ ự động tương ứng b ng viằ ệc xử lý tập tin định nghĩa như trong phần 2.4

2.6 K ết luậ n

Trong phần này, chủ điểm là ở cơ sở mô phỏng, cái mà đã được dùng xuyên

suốt trong luận văn để mô phỏng các mô hình Cơ sở mô ph ng thỏ ực hiện d a trên ựviệc mô hình hóa không nhân quả ủ c a các hệ thống và mô hình bi u diể ễn bởi các phương trình vi phân đại s ố đóng cắt có xóa tr ng thái (DSAR- Differential ạSwitched Algebraic State Reset Equations),- lấy ra các động h c liên t c và gián ọ ụđoạn v n b hòa lố ị ẫn vào nhau Trong cơ sở đó, mô t m t cách đầy đủ ấ ảả ộ t t c các mô hình bằng các phương trình mô hình trong cấu trúc DSAR, và các mô hình là được nối với các liên kết mang tí h ch t hình h c thông qua cácn ấ ọ biến giao diện của chúng, cái mà có thể được mô tả ởi các phương trình đạ b i s phi tuyố ến đơn giản

Trong m t hộ ệ thống như vậy, các mô hình ph i th a mãn cả ỏ ả hai phương trình mô hình và phương trình hình học đ i s Các th t c con quan tr ng c a thu t toán mô ạ ố ủ ụ ọ ủ ậ

phỏng đã được tranh luận chi tiết như là giá trị khởi đầu của một hệ th ng, vi c tính ố ệtoán quỹ đạ o liên t c giụ ữa các sự ệ ki n, và xác nh n sậ ự ệ ki n cùng v i xớ ử lý s ki n ự ệ

ng vi t

Để làm tiện dụ ệc ạo ra các mô hình cho người dùng, một công cụ được

gọi là ộ ạo mã tự động ACG Automatic Code Generator đã được phát triển, ở đó b t - người dùng đơn giản là viết các phương trình mô hình và ACG tạo ra, tùy thu c vào ộnền thực thi, các tập tin ngu n cồ ủa lớp mô hình MATLAB/C++, cái mà sẽ được dùng b i h t nhân mô phở ạ ỏng cho vi c tính toán c a quệ ủ ỹ đạo hệ th ng.ố