Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N IỌỘLUẬN VĂN THẠC SĨNghiên cứu phương pháp điều khiển cho thiết bị bù lõm điện áp nguồn trong công nghiệp NGUYỄN VŨ ANH TUẤN tuannguyen694 gmail.com@
Hiện tượng biến độ ng đi ệ n áp ngắn hạn
Nhà máy sản xuất điện thường sử dụng hệ thống điện ba pha và thường gặp hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn hoặc dài hạn, dẫn đến sự sụt giảm giá trị điện áp so với định mức, gây thiệt hại cho nhà máy Các sự cố điện áp thường xảy ra mà không có sự kiện vận hành đặc biệt nào, như khởi động hay dừng động cơ lớn Biến động điện áp chủ yếu do hoạt động nội tại của nhà máy, tuy nhiên, nguyên nhân ngắn hạn thường xuất phát từ tác động của lưới điện Kinh nghiệm từ quá trình hoạt động của các nhà máy cho thấy, sự biến động điện áp ngắn hạn tại Việt Nam có thể do một số nguyên nhân cơ bản.
Trong quá trình vận hành lưới điện, việc đóng cắt hệ thống tụ bù trên các đường dây truyền tải, đặc biệt là các đường dây 500kV, thường dẫn đến biến thiên điện áp ngắn hạn.
Do tác động của các phụ tải phi tuyến, sự biến động công suất tiêu thụ lớn, đặc biệt từ các hệ thống nấu luyện kim bằng điện, gây ra sự phát sinh sóng hài dòng điện trong lưới điện truyền tải Điều này dẫn đến những biến động điện áp ngắn hạn trên lưới, ảnh hưởng đến ổn định và hiệu suất hoạt động của
Khi trời mưa, hiện tượng sét có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các đường dây truyền tải điện Để bảo vệ thiết bị, các hệ thống truyền tải được trang bị hệ thống chống sét hiệu quả Khi sét đánh vào đường truyền, các hệ thống này sẽ dẫn năng lượng do sét xuống đất, giúp giảm thiểu tác động và bảo vệ an toàn cho thiết bị.
Sự cố biến động điện áp ngắn hạn thường diễn ra với giai đoạn sụt áp kéo dài dưới 500ms, sau đó điện áp phục hồi nhưng không bao giờ vượt quá giá trị định mức, và sẽ dao động trước khi ổn định trở lại Để khắc phục tình trạng này, cần thực hiện đồng bộ các biện pháp quản lý phụ tải và lắp đặt thiết bị bù công suất điện tử trên hệ thống truyền tải Các phụ tải phát thải nhiều sóng hài dòng điện sẽ không đáp ứng đủ điều kiện kết nối vào lưới điện, trong khi các nguyên nhân do hệ thống truyền tải gây ra sẽ được triệt tiêu nhờ thiết bị bù điện tử Tuy nhiên, hiện tại và trong tương lai gần, lưới điện Việt Nam vẫn chưa khắc phục được vấn đề này.
Hiện trạng biến động điện áp gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của các thiết bị, dẫn đến việc cần trang bị thiết bị bảo vệ riêng để đảm bảo hoạt động liên tục Khi điện áp biến động, các bộ điều khiển sẽ tác động làm dừng động cơ cấp nguồn, gây gián đoạn sản xuất Để đảm bảo sản xuất không bị ảnh hưởng, các phụ kiện cần được bảo vệ chống lại biến động điện áp.
1.2 Các giải pháp chống biến động điện áp ngắn h n ạ
1.2.1 Giải pháp dùng lọc tích cực (Active filter)
Các bộ lọc tích cực, như được thể hiện trong Hình 1.1, có chức năng lọc sóng hài dòng điện do các phụ tải phi tuyến gây ra, giúp ngăn chặn sự biến dạng điện áp Ngoài việc tạo ra dòng điện hình sin cho dòng tiêu thụ, các bộ lọc tích cực còn cân bằng các pha trong trường hợp có sự lệch pha, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của hệ thống Tuy nhiên, chúng chỉ có thể lọc sóng hài do các phụ tải mà chúng ta sử dụng, không thể loại bỏ sóng hài từ các nguồn phụ tải khác bên ngoài lưới điện.
Hình 1.1 Nguyên lý ho ạ ộ t đ ng c a b l ủ ộ ọc tích cự c
1.2.2 Giải pháp sử dụng bộ cấp nguồn liên tục (UPS)
Có hai loại thiết bị ắc quy nguồn liên tục (UPS) là loại online và loại offline Trong ứng dụng ngăn ngừa biến động điện áp, chỉ có UPS loại online đáp ứng được yêu cầu này Điện cấp cho các phụ tải quan trọng không được cung cấp trực tiếp từ lưới, mà thông qua bộ chuyển đổi lưu điện, do đó chất lượng điện áp hoàn toàn phụ thuộc vào chất lượng điện áp do UPS tạo ra Điện áp được tạo ra từ UPS được cách ly với điện áp lưới thông qua một điện áp DC trung gian, giúp bù đắp các ảnh hưởng của sự biến thiên điện áp lưới Nhờ vậy, điện áp cấp cho phụ tải hoàn toàn tránh được các tác động từ biến thiên điện áp lưới, và ngay cả khi mất điện lưới hoàn toàn, UPS vẫn có thể duy trì điện áp cấp cho phụ tải từ vài phút đến hàng chục phút, tùy thuộc vào dung lượng của ắc quy.
Trong những năm gần đây, giải pháp sử dụng UPS để chống biến thiên điện áp lưới cho phụ tải quan trọng đã trở nên phổ biến, đặc biệt trong trường hợp có sự cố điện ngắn hạn Tuy nhiên, chi phí vận hành của UPS khá cao do yêu cầu bảo dưỡng nghiêm ngặt cho dàn ắc quy, và tuổi thọ của nó chỉ kéo dài từ 3 đến 5 năm nếu được bảo trì đúng cách Đối với các biến động điện áp ngắn hạn dưới một giây, UPS không phát huy được hiệu quả tối ưu, dẫn đến việc ngày nay người ta ít sử dụng UPS cho việc bảo vệ phụ tải trước biến động điện áp ngắn hạn.
1.2.3 Giải pháp sử dụng bộ chống sụt áp (Sag fighter)
Các bộ chống sụt áp (Sag fighter) giúp bảo vệ hệ thống điện khỏi sự giảm điện áp Chức năng chính của chúng là tạo ra điện áp bù nối tiếp với điện áp lưới, đảm bảo hệ thống vẫn duy trì điện áp gần mức định mức khi xảy ra sụt giảm Hình 1.2 minh họa nguyên lý hoạt động của bộ chống sụt điện áp Các sản phẩm thương mại hiện nay có khả năng bù điện áp ổn định khi điện áp trên hệ thống giảm xuống còn 30% mức định mức đối với điện áp 2 pha và còn 60% khi điện áp sụt giảm ở cả ba pha.
Diode chỉnh lưu có đặc điểm cấu tạo cho phép dẫn năng lượng theo một chiều, bảo vệ tải khỏi sự sụt áp Khi điện áp giảm do ảnh hưởng của một phụ tải lớn, diode không thể bảo vệ tải trong các tình huống điện áp dao động, như khi có sét lan truyền hoặc sóng hài dòng điện Hệ thống bảo vệ sụt áp thường hoạt động offline, do đó sẽ có một khoảng trễ từ khi điện áp sụt đến khi phục hồi, mặc dù thời gian này không lớn (dưới 10ms).
Hình 1.2 Nguyên lý ho ạ ộ t đ ng c a b ủ ộ chố ng s ụ t đi ệ n áp
1.2.4 Giải pháp sử dụng bộ bù điện áp tích cực (AVC)
Bộ bù điện áp tích cực (Active Voltage Conditioner - AVC) là một giải pháp tiên tiến cho việc chống sụt áp, kết hợp giữa công nghệ hiện đại và kỹ thuật điều khiển Cấu tạo của các bộ AVC tương tự như các bộ chống sụt áp khác, bao gồm bộ chỉnh lưu sử dụng công nghệ chỉnh lưu tích cực với điều khiển thông minh Sử dụng IGBT, AVC cho phép truyền năng lượng theo cả hai chiều, từ đó bảo vệ hệ thống điện áp khỏi những biến động, đảm bảo ổn định cho cả tình huống tăng và giảm điện áp.
Việc áp dụng các kỹ thuật điều khiển mới đã cải thiện đáng kể hiệu suất của các bộ điều khiển AVC so với các bộ chống sụt áp truyền thống Cụ thể, các bộ AVC có khả năng bù điện áp khi điện áp lưới giảm xuống dưới 10% mức điện áp định mức, duy trì được 60% điện áp Đặc biệt, trong trường hợp điện áp 2 pha sụt, bộ AVC có thể giữ được 40% điện áp, và khi điện áp sụt đều ở cả ba pha, khả năng duy trì điện áp lên tới 70% vẫn được đảm bảo.
Hệ thống hoạ ột đ ng online của AVC giúp cải thiện khả năng đáp ứng nhanh chóng và duy trì điện áp ổn định với biến động gần như không đáng kể Đối với nguồn hoà ột đ ng bình thường, không có điện áp bù được tạo ra, trong khi với nguồn bị ụ s t áp, hệ thống sẽ tạo ra điện áp bù để khắc phục tình trạng thiếu hụt điện áp.
Hình 1.3 Hoạt độ ng c ủa AVC khi đ ện áp lưới bình thườ i ng
Hình 1.4 Hoạt độ ng c ủa AVC khi điện áp lưới thấp hơn điện áp đị nh m c ứ
Hình 1.5 Hoạt độ ng c ủa AVC khi điện áp lưới cao hơn điện áp đị nh m c ứ
1.3 Nguyên tắc hoạt động c a AVCủ
Các gi i pháp ch ả ố ng bi ến độ ng đi ệ n áp ng ắ n h ạ n
Gi ả i pháp s ử d ụ ng b ộ bù đi ệ n áp tích c c (AVC) 3 ự
Các bộ bù điện áp tích cực (Active Voltage Conditioner - AVC) là một sự tiến bộ trong công nghệ chống sụt áp, kết hợp giữa điều khiển điện và kỹ thuật điều khiển hiện đại Về cấu tạo, các bộ AVC tương tự như các bộ chống sụt áp khác, sử dụng chỉnh lưu tích cực có điều khiển và bộ chuyển đổi sử dụng IGBT, cho phép truyền năng lượng theo cả hai chiều Điều này giúp bảo vệ hệ thống điện khỏi sự thay đổi điện áp lưới, đáp ứng cả khi điện áp tăng và giảm.
Việc áp dụng các kỹ thuật điều khiển mới đã nâng cao chất lượng hoạt động của các bộ AVC so với các bộ chống sụt áp truyền thống Cụ thể, các bộ AVC có khả năng bù điện áp khi điện áp lưới giảm xuống dưới 10% mức điện áp định mức, giữ được 60% điện áp khi điện áp 2 pha sụt, và duy trì 70% điện áp khi điện áp sụt đều ở cả ba pha.
Hệ thống hòa lưới điện online của AVC cho phép đáp ứng nhanh chóng và giữ cho điện áp trên tải gần như ổn định Đối với nguồn hòa lưới bình thường, không có điện áp bù được tạo ra, trong khi đối với nguồn bị sụt áp, hệ thống sẽ tạo ra điện áp bù để khắc phục tình trạng thiếu hụt.
Bài viết này đề cập đến 4 định mức để bù trừ điện áp trong lưới điện, đặc biệt trong trường hợp nguồn bơm bị tăng điện áp so với định mức Hình 1.5 minh họa rõ ràng quá trình bộ bù tạo ra điện áp ngược, nhằm mục đích giảm điện áp trên lưới tại thời điểm xảy ra sự cố.
Hình 1.3 Hoạt độ ng c ủa AVC khi đ ện áp lưới bình thườ i ng
Hình 1.4 Hoạt độ ng c ủa AVC khi điện áp lưới thấp hơn điện áp đị nh m c ứ
Hình 1.5 Hoạt độ ng c ủa AVC khi điện áp lưới cao hơn điện áp đị nh m c ứ
Nguyên t ắ c ho ạt độ ng c ủ a AVC
C ấ u trúc chung c ủ a b ộ bù điệ n áp tích c c 7 ự CHƯƠNG 2 THUẬ T TOÁN ĐI Ề U CH VECTOR KHÔNG GIAN 8Ế
Bộ bù điện áp tích cực bao gồm hai thành phần chính: bộ biến đổi phía lưới (bộ Shunt converter) và bộ biến đổi phía tải (bộ Series converter) Ngoài ra, hệ thống còn có bộ lọc, máy biến áp nối tiếp, tụ điện DC Link và thiết bị Bypass.
Shunt converter Series converter Udc
Hình 1.12 Sơ đồ ấ c u trúc các thành ph ần chính của AVC
CHƯƠNG 2 THUẬT TOÁN ĐIỀU CH VECTOR KHÔNG GIAN Ế
2.1 Máy biến áp nối tiếp và b ộbiến đổi phía tải
Bộ biến đổi phía tải thường được sử dụng là bộ nghịch lưu nguồn áp, kết nối vào lưới thông qua máy biến áp Việc kết hợp này mang lại nhiều ưu điểm đáng kể.
- Biến áp có thểđược sử ụ d ng để đả m bảo cách ly về ệđi n giữa AVC và lưới điện
Tỷ lệ biến áp có thể được lựa chọn một cách không ngẫu nhiên, giúp biến đổi điện áp để sử dụng ở mức thấp hơn so với điện áp lưới.
Triệt tiêu các hài bậc cao có thể đạt được thông qua việc bổ sung điện cảm phân bố và trở kháng cuộn dây Máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng điện năng, có thể được sử dụng như một phần của bộ lọc đầu ra hoặc như điện cảm thứ nhất gần bộ chuyển đổi, cũng như trong cấu trúc bộ lọc LC gần với tải.
Tạo khả năng áp dụng trong các hệ thống ba pha với dòng điện một chiều cho tất cả các pha, giúp đảm bảo an toàn hơn Chỉ cần một mạch một chiều trung gian, kết quả là mạch nạp và điều khiển điện áp một chiều trung gian dễ dàng và hiệu quả.
Điều khiển đơn giản hơn so với các hệ thống bơm biện đổi trực tiếp Tuy nhiên, việc sử dụng máy bơm áp nén cũng mang lại một số lợi ích đáng kể.
Máy biến áp nối tiếp được thiết kế với cấu trúc kín cố định trong vỏ, khác biệt với các máy biến áp song song Nó có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra theo yêu cầu, đáp ứng nhu cầu điện áp chèn vào một cách linh hoạt.
- Các tổn thất máy biến áp tăng, có tính chất phi tuyến, có thể là một yếu tố hạn chế ề ự v l a chọn băng thông của h th ng AVC ệ ố
Các máy biến áp nối tiếp tần số thấp thường có kích thước lớn và giá thành cao Để thực hiện bù điện áp đối xứng, điện áp bù được chèn vào điện áp lưới phải là điện áp đối xứng, nghĩa là điện áp đặt vào sơ cấp của máy biến áp phải bao gồm cả thành phần đối xứng và thành phần không đối xứng Trong trường hợp này, có thể lựa chọn máy biến áp dạng ba pha ba trụ cho máy biến áp nối tiếp Đối với tải không đối xứng và tải phi tuyến hoặc khi cần thực hiện bù với những biến động điện áp không đối xứng (như sụt hoặc quá áp một pha), điện áp đặt vào cuộn sơ cấp của máy biến áp sẽ bao gồm cả thành phần thứ nhất đối xứng và thứ nhất không đối xứng Khi đó, cần lựa chọn máy biến áp ba pha năm trụ hoặc ba máy biến áp một pha.
2.2 B ộbiến đổi phía tải dùng c u ba pha b n nhánh ầ ố
Nghịch lưu nguồn áp ba pha bốn chân (VSI) được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng phát điện, hệ thống UPS ba pha và điều khiển hoạt động của một hệ thống ba pha cân bằng Thiết bị này yêu cầu đầu ra điện áp ba pha cân bằng ngay cả khi tải không cân bằng Sơ đồ điều khiển vector không gian ba chiều (3-D SVM) đã được chứng minh là tương thích với các triển khai DSP hiện đại cho VSI bốn chân.
Here is the rewritten paragraph:"Sử dụng liên kết DC cao hơn mang lại 9 ưu điểm vượt trội, bao gồm khả năng phố hợp hài hòa và giảm thiểu tình trạng chuyển mạch đột ngột so với phương pháp PWM hình sin Do đó, giải pháp này được coi là lựa chọn hàng đầu trong các sơ đồ chuyển mạch cho bình tích áp nhánh van."
Hình 2.1 Sơ đồ ngh ịch lưu ba pha bố n nhánh van
2.3 Điều chếvector, sơ đồ ba pha b n nhánh van (3-D SVM) ố
Các sơ đồ chuyển mạch cho VSI ba pha ba nhánh van thông thường, dù được thực hiện bằng kỹ thuật số hay không, đều có thể thiết lập và thực hiện dễ dàng Tuy nhiên, với VSI ba pha bốn nhánh van, việc thêm nhánh thứ tư làm tăng số lượng trạng thái chuyển đổi lên 16 trạng thái Điều này cho thấy rằng các sơ đồ chuyển mạch có thể áp dụng trên biến tần bốn nhánh phức tạp hơn so với các sơ đồ chuyển mạch thông thường của biến tần ba nhánh.
Khái niệm điều chế vector không gian ba chiều (3-D SVM) được giới thiệu bởi Richard Zhang Sơ đồ này được coi là sơ đồ chuyển mạch tối ưu cho VSI ba pha bốn nhánh van trong điều kiện tải không cân bằng/phi tuyến tính Có 16 trạng thái chuyển đổi của bộ chuyển đổi Sau khi chuyển đổi các vector trong tọa độ A-B-C sang tọa độ α-β-γ, chúng được đặt trong không gian ba chiều Sự chuyển đổi này được mô tả bởi một phương trình cụ thể.
Các kết hợp đóng ng của các van IGBT được thể hiện qua bộ ma trận [Sa, Sb, Sc, Sf] Trong đó, ký hiệu Sa = 'p' cho biết van IGBT phía trên trong nhánh A được đóng, trong khi Sa = 'n' chỉ ra van IGBT phía dưới trong nhánh A được đóng Các van còn lại trong nhánh sẽ bị ngắt Ký hiệu này cũng được áp dụng tương tự cho các nhánh pha khác.
B, pha C và nhánh trung tính thứtư.
Hình 2.2 Các trạng thái củ a van
B ng 2.1 B ả ảng các sector chuẩ n
Vaf Vbf Vcf V α V β V γ pppp 0 0 0 0 0 0 nnnp − V g − V g − V g 0 0 −V g pnnp 0 −V g −V g 2
Hình 2.2 minh họa 16 trạng thái kết hợp chuyển đổi của các van bán dẫn IGBT Bảng 2.1 trình bày các giá trị điện áp đầu ra tại các nhánh van tương ứng, liệt kê điện áp đầu ra cực [Vaf, Vbf, Vcf] trong tọa độ a-b-c và [Vα, Vβ, Vγ] trong tọa độ α-β-γ Cần lưu ý rằng thành phần Vγ không tuần tự và có liên quan đến dòng trung tính.
Hình 2.3 Sơ đồ không gian các vector chu n ẩ
Hệ thống mười sáu vector chuyển đổi có thể sắp xếp thành nhiều lớp trong không gian Hai vector bằng không pppp và nnnn định vị tại điểm g của khung tọa độ α β - γ Trên lớp Vγ = 1/3.Vg có ba vector chuyển đổi: pnnn, npnn, nnpn; trên lớp Vγ = 2/3.Vg có ba vector: ppnn, nppn, pnpn; trên lớp Vγ = Vg chỉ có một vector: pppn Trên lớp Vγ = -1/3.Vg có ba vector: pnpp, ppnp, nppp; trên lớp Vγ = -2/3.Vg có ba vector: pnnp, npnp, nnpp; còn trên lớp Vγ = -Vg chỉ có một vector: nnnp Phép chiếu của tất cả các vector chuyển đổi trở lại trên mặt phẳng α-β tạo thành một hình lục giác tương tự như biến tần ba pha ba nhánh van thông thường Để ổn hợp vector tham chiếu quay trong tọa độ α β - γ, cần thực hiện các bước cụ thể.
- Xác định lăng trụvà tứdiện.
- Xác định trình tựcác vector chuyển mạch được chọn.
Điề u ch ế vector, sơ đồ ba pha b n nhánh van (3- ố D SVM)
Các sơ đồ chuyển mạch cho VSI ba pha ba nhánh van thông thường, dù được thực hiện bằng kỹ thuật số hay không, đều dễ dàng thiết lập và thực hiện Tuy nhiên, với VSI ba pha bốn nhánh van, việc thêm nhánh thứ tư làm tăng số lượng trạng thái chuyển đổi lên 16 trạng thái Điều này có nghĩa là các sơ đồ chuyển mạch có thể áp dụng cho biến tần bốn nhánh van phức tạp hơn so với các sơ đồ chuyển mạch thông thường của biến tần ba nhánh van.
Khái niệm điều chế vector không gian ba chiều (3-D SVM) được giới thiệu bởi Richard Zhang Từ đó, sơ đồ này được coi là sơ đồ chuyển mạch tối ưu cho VSI ba pha bốn nhánh van trong điều kiện tải không cân bằng/phi tuyến tính Sơ đồ có 16 trạng thái chuyển đổi của bộ chuyển đổi Sau khi chuyển đổi các vector trong tọa độ A-B-C sang tọa độ α-β-γ, chúng được đặt trong không gian ba chiều, với sự chuyển đổi được mô tả bởi một phương trình cụ thể.
Các kết hợp đóng ngắt các van IGBT được biểu diễn bằng bộ ma trận [Sa, Sb, Sc, Sf] Trong đó, Sa = 'p' biểu thị rằng van IGBT phía trên trong nhánh A được đóng, trong khi Sa = 'n' cho thấy van IGBT phía dưới trong nhánh A được đóng Van còn lại trong nhánh sẽ bị ngắt Ký hiệu tương tự cũng được áp dụng cho các nhánh pha khác.
B, pha C và nhánh trung tính thứtư.
Hình 2.2 Các trạng thái củ a van
B ng 2.1 B ả ảng các sector chuẩ n
Vaf Vbf Vcf V α V β V γ pppp 0 0 0 0 0 0 nnnp − V g − V g − V g 0 0 −V g pnnp 0 −V g −V g 2
Hình 2.2 trình bày 16 trạng thái kết hợp chuyển đổi đóng ngắt của các van bán dẫn IGBT Bảng 2.1 liệt kê các giá trị điện áp đầu ra của các nhánh van trong các trạng thái tương ứng, bao gồm điện áp đầu cực [Vaf, Vbf, Vcf] trong tọa độ a-b-c và [Vα, Vβ, Vγ] trong tọa độ α-β-γ Cần lưu ý rằng thành phần Vγ không tuần tự và liên quan đến dòng trung tính.
Hình 2.3 Sơ đồ không gian các vector chu n ẩ
Hệ thống mười sáu vector chuyển đổi có thể được sắp xếp thành nhiều lớp trong không gian Hai vector bằng không pppp và nnnn xác định vị trí tại điểm g của khung tọa độ α β - γ Trên lớp V γ = 1/3.Vg có ba vector chuyển đổi là pnnn, npnn, nnpn; trên lớp V γ = 2/3.Vg có ba vector chuyển đổi là ppnn, nppn, pnpn Trên lớp V γ = Vg chỉ có một vector chuyển đổi là pppn Trên lớp V γ = -1/3.Vg có ba vector chuyển đổi là pnpp, ppnp, nppp; trên lớp V γ = -2/3.Vg có ba vector chuyển đổi là pnnp, npnp, nnpp Trên lớp V γ = -Vg chỉ có một vector chuyển đổi là nnnp Phép chiếu của tất cả các vector chuyển đổi trở lại trên mặt phẳng α-β tạo thành một hình lục giác tương tự như biến tần ba pha ba nhánh van thông thường Các vector có chiều dài bằng 2/3.Vg, trong đó Vg bằng điện áp một chiều nghề nghiệp lưu Để ổn hợp vector tham chiếu quay trong tọa độ α β - γ, cần thực hiện các bước cụ thể.
- Xác định lăng trụvà tứdiện.
- Xác định trình tựcác vector chuyển mạch được chọn.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách tạo chỉ ố điều kiện cho SVM trong không gian 2-D và 3-D Đối với SVM 2-D, việc tích hợp vector tham chiếu xoay trở nên đơn giản nhờ vào việc lựa chọn các vector chuyển đổi liền kề Tuy nhiên, trong không gian 3-D, việc xác định các vector chuyển đổi liền kề trở nên phức tạp hơn Để giải quyết vấn đề này, cần thực hiện hai bước: xác định lăng trụ trong hình lục giác được tạo ra bởi các vector chuyển đổi và xác định tứ diện nằm trong từng lăng trụ Có thể xác định sáu lăng trụ trong không gian, tương tự như việc xác định sáu sector trong SVM 2-D, với mỗi lăng trụ quay 60° so với lăng trụ trước đó Chúng ta sẽ sử dụng thành phần Vα và Vβ của vector tham chiếu xoay để xác định lăng trụ tham chiếu nằm trong lăng trụ nào.
Hình 2.4 Sơ đồ xác định hình lăng trụ
Sau khi so sánh các thành phần V α và V β của vector tham chiếu quay ta thu được sáu khối lăng trụnhư sau (Hình 2.5 ):
Hình 2.5 Các lăng trụ trong không gian
Sau khi xác định các lăng trụ, bước tiếp theo là xác định vector tham chiếu nằm trong khối tứ diện nào trong bốn khối diện của mỗi lăng trụ Mỗi tứ diện bao gồm ba vector chuyển động khác không tương ứng với ba cạnh và hai vector chuyển mạch bằng không tại đỉnh trùng với gốc tọa độ Các vector này được sử dụng để hợp nhất thành các vector tham chiếu Trong trường hợp điện áp đối xứng hoặc dao động nhẹ, vector tham chiếu sẽ nằm trong hai lăng trụ giữa các khối lăng trụ Đối với điện áp mất đối xứng hoàn toàn, các tứ diện ở hai đầu lăng trụ sẽ được xem xét Để xác định vị trí của tứ diện xoay vector tham chiếu trong lăng trụ, thông tin về điện áp ba pha trong tọa độ A-B-C là cần thiết Nếu vector quay tham chiếu nằm trong tứ diện có ba vector chuẩn thỏa mãn điều kiện hình chiếu, thì hình chiếu của vector quay cũng sẽ nhận giá trị dương hoặc âm tương ứng với ba vector chuẩn trong tứ diện.
Tổng kết lại tứdiện có thể được chọn bằng cách so sánh trực tiếp các giá trị tức thời của điện áp ba pha trong tọa độ A-B-C với 0 (Bảng 2.2):
B ng 2.2 ả Điề u ki ệ n xác đ ị nh t di n ứ ệ
Lăng trụ T di n Vector chu n ứ ệ ẩ Điều ki n ệ
T1 pnnn, pnnp, ppnp VA>0, VB0, VC0, VB>0, VC>0 T4 pnnp, ppnp, nnnp VA0 T4 ppnp, npnp, nnnp VA0 T4 npnp, nppp, nnnp VA0 T4 nppp, nnpp, nnnp VA0 T4 nnpp, pnpp, nnnp VA0 T4 pnpp, pnnp, nnnp VA= 0) || (Valpha < 0 && Vbeta <
0)) if (Vbeta > 0) if (abs(Valpha) >= 1/sqrt(3)*abs(Vbeta))
% -Lang Tru 1 - if (VA >= 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 1 pnnn pnnp ppnp
A11 = (1/Vg)*TD11*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A11(1,1); d2 = A11(2,1); d3 = A11(3,1); t1 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC < 0)
%Tu dien 2 pnnn ppnn ppnp
A12 = (1/Vg)*TD12*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A12(1,1); d2 = A12(2,1); d3 = A12(3,1); t1 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 1.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 3 pnnn ppnn pppn
A13 = (1/Vg)*TD13*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A13(1,1); d2 = A13(2,1); d3 = A13(3,1);
50 t1 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = (1-d1-d2-d3)/2; t = 1.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 4 pnnp ppnp nnnp
A14 = (1/Vg)*TD14*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A14(1,1); d2 = A14(2,1); d3 = A14(3,1); t1 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 1.3; end else
% -Lang Tru 2 - if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC < 0)
%Tu dien 1 ppnn ppnp npnn
A21 = (1/Vg)*TD21*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A21(1,1); d2 = A21(2,1); d3 = A21(3,1); t1 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 2; end if (VA < 0 && VB >= 0 && VC < 0)
%Tu dien 2 ppnp npnn npnp
A22 = (1/Vg)*TD22*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A22(1,1); d2 = A22(2,1); d3 = A22(3,1); t1 = d1 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2;
51 t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 2.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 3 ppnn npnn pppn
A23 = (1/Vg)*TD23*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A23(1,1); d2 = A23(2,1); d3 = A23(3,1); t1 = d1 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = (1-d1-d2-d3)/2; t = 2.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 4 ppnp npnp nnnp
A24 = (1/Vg)*TD24*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A24(1,1); d2 = A24(2,1); d3 = A24(3,1); t1 = d1 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 2.3; end end else if (abs(Valpha) >= 1/sqrt(3)*abs(Vbeta))
% -Lang Tru 4 - if (VA < 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 1 nppn nppp nnpn
A41 = (1/Vg)*TD41*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A41(1,1); d2 = A41(2,1); d3 = A41(3,1); t1 = (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2;
52 t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 4; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC >= 0)
%Tu dien 2 nppp nnpn nnpp
A42 = (1/Vg)*TD42*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A42(1,1); d2 = A42(2,1); d3 = A42(3,1); t1 = (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 4.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 3 nppn nnpn pppn
A43 = (1/Vg)*TD43*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A43(1,1); d2 = A43(2,1); d3 = A43(3,1); t1 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = (1-d1-d2-d3)/2; t = 4.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 4 nppp nnpp nnnp
A44 = (1/Vg)*TD44*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A44(1,1); d2 = A44(2,1); d3 = A44(3,1); t1 = (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 4.3; end
% -Lang Tru 5 - if (VA < 0 && VB < 0 && VC >= 0)
%Tu dien 1 nnpn nnpp pnpp
A51 = (1/Vg)*TD51*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A51(1,1); d2 = A51(2,1); d3 = A51(3,1); t1 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 5; end if (VA >= 0 && VB < 0 && VC >= 0)
%Tu dien 2 nnpn pnpn pnpp
A52 = (1/Vg)*TD52*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A52(1,1); d2 = A52(2,1); d3 = A52(3,1); t1 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 5.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 3 nnpn pnpn pppn
A53 = (1/Vg)*TD53*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A53(1,1); d2 = A53(2,1); d3 = A53(3,1); t1 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = (1-d1-d2-d3)/2; t = 5.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 4 nnpp pnpp nnnp
A54 = (1/Vg)*TD54*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A54(1,1); d2 = A54(2,1); d3 = A54(3,1); t1 = d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 5.3; end end end else if (Vbeta > 0)
(abs(Valpha) >= 1/sqrt(3)*abs(Vbeta)) if
% -Lang Tru 3 - if (VA < 0 && VB >= 0 && VC < 0)
%Tu dien 1 npnn npnp nppp
A31 = (1/Vg)*TD31*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A31(1,1); d2 = A31(2,1); d3 = A31(3,1); t1 = (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 3; end if (VA < 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 2 npnn nppn nppp
A32 = (1/Vg)*TD32*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A32(1,1); d2 = A32(2,1); d3 = A32(3,1); t1 = (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 3.1; end
%Tu dien 3 npnn nppn pppn
A33 = (1/Vg)*TD33*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A33(1,1); d2 = A33(2,1); d3 = A33(3,1); t1 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = (1-d1-d2-d3)/2; t = 3.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 4 npnp nppp nnnp
A34 = (1/Vg)*TD34*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A34(1,1); d2 = A34(2,1); d3 = A34(3,1); t1 = (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 3.3; end else
% -Lang Tru 2 - if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC < 0)
%Tu dien 1 ppnn ppnp npnn
A21 = (1/Vg)*TD21*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A21(1,1); d2 = A21(2,1); d3 = A21(3,1); t1 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 2; end if (VA < 0 && VB >= 0 && VC < 0)
%Tu dien 2 ppnp npnn npnp
A22 = (1/Vg)*TD22*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A22(1,1); d2 = A22(2,1); d3 = A22(3,1); t1 = d1 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 2.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 3 ppnn npnn pppn
A23 = (1/Vg)*TD23*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A23(1,1); d2 = A23(2,1); d3 = A23(3,1); t1 = d1 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = (1-d1-d2-d3)/2; t = 2.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 4 ppnp npnp nnnp
A24 = (1/Vg)*TD24*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A24(1,1); d2 = A24(2,1); d3 = A24(3,1); t1 = d1 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 2.3; end end else if (abs(Valpha) >= 1/sqrt(3)*abs(Vbeta))
% -Lang Tru 6 - if (VA >= 0 && VB < 0 && VC >= 0)
%Tu dien 1 pnpn pnpp pnnn
A61 = (1/Vg)*TD61*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A61(1,1); d2 = A61(2,1); d3 = A61(3,1); t1 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 6; end if (VA >= 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 2 pnpp pnnn pnnp
A62 = (1/Vg)*TD62*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A62(1,1); d2 = A62(2,1); d3 = A62(3,1); t1 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 6.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 3 pnpn pnnn pppn
A63 = (1/Vg)*TD63*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A63(1,1); d2 = A63(2,1); d3 = A63(3,1); t1 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = (1-d1-d2-d3)/2; t = 6.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 4 pnpp pnnp nnnp
A64 = (1/Vg)*TD64*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A64(1,1); d2 = A64(2,1); d3 = A64(3,1);
% -Lang Tru 5 - if (VA < 0 && VB < 0 && VC >= 0)
%Tu dien 1 nnpn nnpp pnpp
A51 = (1/Vg)*TD51*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A51(1,1); d2 = A51(2,1); d3 = A51(3,1); t1 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 5; end if (VA >= 0 && VB < 0 && VC >= 0)
%Tu dien 2 nnpn pnpn pnpp
A52 = (1/Vg)*TD52*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A52(1,1); d2 = A52(2,1); d3 = A52(3,1); t1 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 5.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0)
%Tu dien 3 nnpn pnpn pppn
A53 = (1/Vg)*TD53*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A53(1,1); d2 = A53(2,1); d3 = A53(3,1); t1 = d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = d3 + (1-d1-d2-d3)/2;
59 t3 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = (1-d1-d2-d3)/2; t = 5.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0)
%Tu dien 4 nnpp pnpp nnnp
A54 = (1/Vg)*TD54*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A54(1,1); d2 = A54(2,1); d3 = A54(3,1); t1 = d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t2 = (1-d1-d2-d3)/2; t3 = d1 + d2 + (1-d1-d2-d3)/2; t4 = d1 + d2 + d3 + (1-d1-d2-d3)/2; t = 5.3; end end end end
% -So sanh tao xung thoi gian -
u = 0; v = 0; w = 0; f = 0; if (Xung < (t1)/2 || Xung >= 1-(t1)/2) u = 1; else u = 0; end if (Xung < (t2)/2 || Xung >= 1-(t2)/2) v = 1; else v = 0; end if (Xung < (t3)/2 || Xung >= 1-(t3)/2) w = 1; else w = 0; end if (Xung < (t4)/2 || Xung >= 1-(t4)/2) f = 1; else f = 0; end
60 b) Code tính toán bộ ềđi u khiển
%%% -Ham_truyen_doi_tuong_dq -%%%
[mag1,phase1]=bode(Gsdq,2*pi*fc);
In this article, we define PM as 55 and calculate theta using the formula theta = PM (phase1 + 180) The frequency values fz and fp are derived from the carrier frequency fc, utilizing the sine function in their respective equations: fz = fc * sqrt((1 - sin(theta * pi/180)) / (1 + sin(theta * pi/180))) and fp = fc * sqrt((1 + sin(theta * pi/180)) / (1 - sin(theta * pi/180))) We then compute the angular frequencies wz and wp as wz = 2 * pi * fz and wp = 2 * pi * fp Finally, the coefficients for the transfer function are established with numc = [1/wz 1] and denc = [1/wp 1].
Gc1 = tf(numc,denc)*tf([1 2*pi*f1],[1 0]);
[mag2,phase2]=bode(Gc1,2*pi*fc); kc=1/(mag1*mag2);
Gc=kc*Gc1; %bo dk dq- -
Gdq=Gc*Gsdq; bode(Gdq);