Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật điện: Kỹ thuật điều khiển Volt-VAR cho bộ nghịch lưu điện mặt trời thông minh

Bộ nghịch lưu pin năng lượng mặt trời ngoài việc phát công suất tác dụngkW, thì bộ nghịch lưu thực hiện thêm chức năng điều áp thông qua điều khiến côngsuất phan kháng khi kết lưới điện.

TONG QUAN VE BỘ NGHỊCH LƯU SMART

1 Chức nang của bộ nghịch lưu Smart Inverter

Chức năng chính — hay chức năng chung - của một Smart Inverter (SI) được nghiên cứu và phát triển từ những năm dau của thế ky 21 Các công ty, các tổ chức cùng với các phòng thí nghiệm không ngừng trao đối và hợp tác để ra một tiêu chuẩn chung cho sự phát triển của ngành năng lượng mới nói chung và ngành năng lượng mặt trời nói riêng Theo các tiêu chuẩn IEC 61850 -7, UL 1741, hay IEEE P1547a, đã thống nhất một SI phải có các chức năng chung sau [7]:

- Chức năng tự vận hành.

- _ Chức năng giao tiếp, điều khiến từ xa.

1.1 Chức năng tự vận hành:

Một SI chức năng chính van là biến đổi công suất từ DC sang AC và kết vào lưới điện Nguồn DC rất phong phú: năng lượng mặt trời từ pin quang điện (PV), pin nhiên liệu (Fuel Cell), năng lượng gió từ turbin gió được chỉnh lưu, từ acqui va từ các máy phát điện năng Nghiên cứu nay, chỉ dé cập đến năng lượng mặt trời do khả năng phát triển trong tương lai gần và ứng dụng thực tế của các loại hình năng lượng này.

Chức năng tự vận hành cho phép SI là tự ra quyết định trong những điều kiện cụ thé khi nó vận hành Dựa vào các thông số cài đặt trước, mà SI sẽ quyết định xem nên thực hiện chức năng nào cho phù hợp với điều kiện thực tế.

Chức năng tự vận hành bao gồm: Chức năng Volt- watt, chức năng Frequency- Watt, chức năng Watt- power factor, chức năng Volt-var, chức năng cung cấp động dòng điện phan kháng và chức nang watt-var.

Nhiệm vụ luận văn sẽ nghiên cứu và phát triển kỹ thuật điều khiển Volt — Var.

Bên cạnh chức năng tự vận hành, một SI có thé giao tiếp với cán bộ kỹ thuật và chịu chi phối với người điều khiến: chức năng giới hạn công suất của SI, chức năng điều chỉnh hệ số công suất, chức năng tự kết nối và ngặt kết nối, chức năng hiệu chỉnh thời gian Ngoài ra, một SI đúng nghĩa phải tương thích với sự thay đổi thường xuyên của tự nhiên như mật độ chiều sáng, nhiệt độ với các chức năng giới hạn công suất đỉnh MPPT, yêu cầu giới hạn điện áp cho phép (Low/high voltage ride through) và giới hạn tần số cho phép (Low/high frequency ride through) hoặc chức năng hiệu quả kinh tế (Price based charge/discharge).

HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng

1.2 Chức năng giao tiếp, điều khiến từ xa.

Chức năng giao tiếp SI ra đời nhằm thực hiện tương tác giữa SI với con người và giữa các SI với nhau.

Dựa vào tiêu chuẩn IEEE P1547a hay IEEE 2030.5, chúng ta có thé hình dung khả năng giao tiếp này:

- _ Giao tiếp 2 chiêu, - Lay thông tin va báo cáo số liệu vận hành.

- Cac SI được điều khiến bởi hệ thong điều khiến trung tâm và các SI có thé giao tiếp với nhau.

1.3 Chức năng Smart Inverters theo tiêu chuẩn CA Rule 21:

- Chế độ làm việc độc lập (Anti — Inslanding Protection): chế độ này hoat động khi SI không kết nối lưới điện (do lưới điện gặp sự cố, hay các bài toán hiệu quả kinh tế), SI chỉ cung cấp năng lượng cho tải ở gia đình hay hệ thống lưới điện.

- Gidi hạn điện áp (Low/High Voltage Ride Through): Giới hạn điện áp được dùng để kết nối hoặc ngắt kết nối PV với lưới điện Chức năng này dựa vào mức điện áp và thời gian gây ra mức điện áp đó Điện áp thay đổi trong giới hạn tương ứng với khoảng thời gian cho phép dé quay lại mức điện áp chuẩn.

Voltage Ride Through Default Clearing Times for System Disturbances

Diagrams\Voltage Ride Through Curve.PNG

Hình 1.1: Giới hạn điện ap và thời gian hoạt động cho phép.

- _ Giới hạn tần số (Low/High Frequency Through): Quy định giới hạn tan số cho phép hoạt động của inverter trong khoảng thời gian cho phép

- Volt/Var động (Dynamic Volt/Var Operation): chế độ Volt/var động dùng để phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng của PV khi có biến động điện áp. nhăm đưa điện áp về giới hạn cho phép.

- Kết nối lưới (“Soft —Start” Reconnection): Sau khi khắc phục sự cố lưới điện, PV cần kết nói lại lưới điện PV phát công suất vào lưới điện.

- Dat hệ số công suất (Fixed Power Factor): Chức năng này giúp PV có thé điều khiến được công suất hiệu dụng và công suất phản kháng theo tỉ lệ phù hợp Thông thường hệ số công suất được cài đặt bằng 1, tức là chỉ phát công suất hiệu dụng, tuy nhiên khi tải khác nhau hay hệ thống điện khác nhau thì cần hệ số khác nhau.

- _ Truyền thông (Communication): c ng dựa vào tiêu chuẩn IEEE 1547a ở phan 1.2.

2.1 Lý do chọn đề tài

Năng lượng mặt trời là một trong những lĩnh vực yêu thích của tôi Tôi hạnh phúc khi có cơ hội được nghiên cứu lĩnh vực này, cùng với sự hướng dẫn của Thầy Phan Quốc D ng.

Ngày nay, con người ngày càng sử dụng nhiều năng lượng đặc biệt là điện năng nhăm phục vụ nhu câu sinh hoạt, tăng gia sản xuất Nhu cầu năng lượng tăng theo thời gian sẽ đi cùng với thách thức đảm bảo tính liên tục và chất lượng điện năng cho ngành điện.

Các nguén năng lượng truyền thống (như thủy điện, nhiệt điện, dau diesel ) đang đi tới hạn công suất hoặc giá thành ngày cảng tăng Điều đó làm giảm hiệu quả kinh tế khi sử dụng các loại nhiên liệu này Bên cạnh đó, tác động môi trường của các nguồn năng lượng này đang đặt ra dấu hỏi lớn về tính thân thiện môi trường.

Hon nữa, các chính sách khuyến khích phát triển và mở rộng năng lượng tái tao, năng lượng sạch của nhà nước đã và đang tác động mạnh mẽ vào sự phát triển của ngành năng lượng xanh Ở trên thế giới, các cánh đồng năng lượng mặt trời, năng lượng gió mở ra ngày càng nhiều Mô hình mái nhà năng lượng mặt trời Rooftop đang nở rộ với chi phí đầu tư ít, hiệu quả và đặc biệt có thế bán ngược điện lại cho ngành điện Tuy nhiên, đó c ng chính là thách thức của lưới điện, của ngành điện: việc kết lưới của năng lượng mới phải đảm bảo tính ôn định hệ thống lưới điện, không anh hưởng đến các thiết bị bảo vệ, và thiết bị tiêu thụ điện năng v.v

Hệ thống năng lượng tái tạo và năng lượng xanh muốn kết nối vào hệ thống lưới phải thông qua bộ nghịch lưu theo tiêu chuẩn về điện áp tần số, và sóng hài Đối với bộ nghịch lưu Inverter truyền thống (conventional inverter), theo tiêu chuẩn 1547- 2003 [13] hướng dẫn cho hệ thống pin mặt trời khi kết lưới Theo tiêu chuẩn nay, PV không được phép thực hiện điều chỉnh điện áp Điều này có nghĩa là hệ thống pin mặt trời chỉ hoạt động ở một hệ số công suất xác định (coso = 1) Chính vì vậy công suất phan kháng do hệ thống pv cung cấp được điều chỉnh cô định và băng 0 KVAr và hệ thống chỉ phát công suất cực đại Hệ thong sẽ ngừng hoạt động khi hệ thống có dao động tan số và điện áp thay đổi vượt giới hạn, thậm chí chuyện nay có thé xảy ra khi có đám mây bay qua pin mặt trời (PV) Đối với bộ nghịch lưu thông minh (smart inverter), theo tiêu chuẩn P1547a, ngoài việc đảm bảo chất lượng điện ap, tần số và độ tin cậy làm việc, thì Smart Inverter có khả năng phát hiện sự cố, khả năng tự giao tiếp và giao tiếp với con người, đáp ứng kịp thời cùng với sự biến động tức thời của thời tiết, phụ tải Smart Inverter còn có chức năng truyền thông và điều khiến từ xa [7].

Trong dé tài đã nghiên cứu giải thuật điều khiến Volt Var Controller nhằm 6n định điện áp dựa trên điều khiển công suất phản kháng [14] - [15], bên cạnh còn có các giải thuật sử dụng công suất cực đại MPPT, đồng bộ pha PLL và lọc sóng hai LC Đề tài còn nghiên cứu và tính toán hệ số PI controller tối ưu để có đáp ứng tối ưu khi Smart Inverter làm việc trong điều kiện thường và trong điều kiện có sự cô.

2.2 Mục tiêu của đề tài

- Xây dựng cơ sở lý thuyết cho bộ biến đổi smart inverter, xây dựng giải thuật nối lưới, với áp dụng giải thuật điều khiển Volt-Var Control (VVC).

- Xây dựng mô hình lưới điện giả định trong Matlab/simulink: gồm mô hình nối lưới trong hai tình huống: sụt áp và sự cô ngăn mạch lưới điện.

- Tính các tham số hồi tiếp tối ưu trong bộ PI controller.

- Khả năng phối hợp và tương tác giữa các PV trong hệ thống lưới điện.

- Phân tích kết quả và so sánh tính hiểu quả giải thuật.

2.3 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu Đề tai nghiên cứu gồm hai phan: xây dựng mô hình, giải thuật và phân tích tình hudng thực tế giả định.

CƠ SỞ LÝ THUYET KỸ THUAT DIEU KHIEN

VOLT-VAR 1 Cơ sở lý thuyết.

Một Smart Inverter phải đảm bảo các chức năng tự vận hành và chức năng giao tiếp/ điều khiển từ xa như ở phần 1.1 và phần 1.2 Trong đề tài “KỸ THUẬT ĐIÊU KHIỂN VOLT - VAR CHO BỘ NGHỊCH LƯU ĐIỆN MAT TRỜI THONG MINH”, chỉ dé cập đến chức nang điều khiến Volt - Var Bao gồm nghiên cứu kỹ thuật điều khiển Volt —Var (VVC) và anh hưởng giải thuật khi PV làm việc độc lập và kết lưới.

Bên cạnh đề tài sẽ đề cập PV làm việc ở điểm công suất cực đại MPPT, lọc sóng hài

Công suất phản kháng (Q) cùng với công suất tac dụng (P) là hai thành phần ma một PV có thể cung cấp cho lưới điện.

Hình 2.1: Tam giác công sudt.

Trong đó: S là công suất biểu kiến, P công suất hiệu dụng, Q là công suất phản kháng.

P =S.cos(0) Q = S.sin(@) cos(@) là hệ số công suất.

Có rất nhiều phương pháp điều khiến công suất phản kháng (Var): thiết bị bù nối tiếp, thiết bị bù song song, flexible AC transmission system devices (FACTs), tụ bù tinh, máy biến thé nấc.v.v va distribution static synchoronous compensator d-

Trong những nghiên cứu gan đây cho thấy rang, PV có khả năng đồng thời cung cấp công suất hiệu dụng và công suất phản kháng Q, nhằm tao chất lượng điện áp tốt nhất cho hệ thống Sự phụ thuộc vào các điều kiện tự nhiên của PV thì chất lượng điện

HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng năng của pin mặt trời (điện áp va tần số) là không 6n định Với điều kiện thời tiết ôn định, bức xạ mặt trời tốt, thì chức năng chủ yếu của PV là cung cấp công suất cực đại MPPT, ngược lại, néu có đám mây thi thoảng bay qua hoặc nhu cầu sử dụng điện năng tăng cao, hay là sự sụt áp ở cuối đường dây thì chức năng VVC thật sự cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng điện năng và bảo vệ thiết bị sử dụng.

Hiện nay có rất nhiều phương pháp điều khiển VVC, từ cố định hệ số công suất, đường đặc tinh Volt var đến phương pháp điều khiến tức thời.

2 Xây dựng giải thuật Volt var control VVC trong hệ trục tọa độ dq0:

PV SOLAR ConvertrDCDC| | œ Vy PHOTOVOLTAIC t (ệ)

Hình 2.2: Sơ đồ điều khiến VVC tức thời. Điện áp pha tại điểm kết lưới :

Vsq = Vs cOS(@£) (2.1) Vsp = Vs cos(wt —120°) (2.2) Vee = Ve cos(wt +120°) (2.3) w = 2ƒ) (2.4)

Với điện áp đỉnh: v, = 220V2 = 311V Tan số hệ thống điện :ƒ¿ = 50Hz

Vector không gian của điện áp được định nghĩa :

HVTH: Lê Dinh Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quéc D ng

Hình 2.3 : vector quay trong hệ dq0 e!9,e112Đuà e1? là các vector don Vi. v,(t) trong hệ trục tọa độ quay dq0: Ủ;(Ð) = 0;.e!® = 0; cos(wt) + j 0; sin(wt) = 0ạa + j0¿ạ (2.6) Độ sụt áp trên RL: di > —> —> >

Let RỈ= Ue — Us = AV (2.7)

Tương ứng trên mỗi pha: dt L di Av Ri di Av Ri p_ Up —_ - (2.9) dt L di Av Ri,

Ma trận thay đối hệ qui chiếu abc sang dq0: x 2 cos(wt) —sin(wt) ' Xa

Tu đó, dong điện trong hệ trục tọa độ dq0:

GVHD: PGS.TS Phan Quéc D ng

Ww] t2 iq = ~|i,.cos(wt) + i,.cos(wt — 120) + i,.cos(wt + 120)] (2.12)

2 ig = —3 [i,.sin(wt) + i,.sin(wt — 120) + i, sin(wt + 120)] (2.13)

Tương tự, độ sụt áp trong hệ trục tọa độ dq0:

2 Avg = 3 [Av,.cos(wt) + Av,.cos(wt — 120) + Av,.cos(wt + 120)| (2.14)

2 Av, = —-[Av,.sin(wt) + Av,.sin(wt — 120) + Av,.sin(wt + 120)] (2.15

Dao ham (2.12), (2.13): đa _ 2 dla dtp _ dig _Te gl gp COS(wt) + > cos(wt — 120) + —=.cos(wt + 120)]

w[i,.sin(wt) + i,.sin(wt — 120) + i,.sin(wt + 120)] (2.16-a) tạ _ _ 2Z[đía đíp — dia ,mm sin(wt) + 7 sin(wt — 120) + 7 sin(wt + 120)| +

w[i,.cos(wt) + i,.cos(wt — 120) + i,.cos(wt + 120)| (2.16-b)

(sL + R)lạ = Aua + Ll, (2.19) (sUL + R)l„ =Avg—@LIy (2.20) Cộng (2.19)+(2.20):

(sL + R)Œa + jlạ = Avg + jAvg + WLU —jla) (2.21) Vector sụt áp trong dq0:

Từ công thức (2.19) và (2.20) ta có lưu đồ tương ứng:

Hình 2.4: Lưu đô trong matlab của công thức (2.19), (2.20) Hệ số điều chế mạao được xác định theo trang 124,chuong 5 cua [1]:

Với Avg = Vig — Vsq Và AVG = Vig — Vsq thé vào công thức (2.19):

PP = Lwi, + > Ma — sa — Rig (2.25)

Từ đó, hệ số điều chế của hệ trục tọa độ dq0 là:

Vậy lưu đồ điều khiến sẽ là:

Feed-forward filter V 2 €7rr(S ) sd

Vn r | = AC-side dynamics re us , Ls+(R+on) k l

` ' \ |La, l h V 1 bi | ve) reg BE a = Ls+(R+foq) lạ

Hình 2.5: Lưu đô matlab công thức (2.28), (2.29) Đơn giản lưu đồ: đ-axis closed-loop current controller

Hình 2.6: Thu gọn lưu đồ hình 2.5:

Với kạ(s) là khâu PI.

Hàm truyên hệ mo: ky — s+kj/Kụ

Ham truyén hé kin: G(s) = HS (33)H(s)

T, = 0.15ms là thời gian không đổi cho hệ kín.

Dựa vào bảng 3.5 giá trị L, R thế vào công thức (2.36) và (2.37) k Lt 45e —6

Bảng 2.1: giá tri PI bộ điều khiến đòng (current controller) : Thông số Gia tri kp 0.3 k; 20

= A l WM halt Ẳ NAA AFL ALA 1 i 1 Hah AL shart vú Ura | ® \ qi IÝ\ L ¥ Wey L Yeu! eee "ly fh ih

Hình 2.7: Giả trị ig và giá trị đặt tạ; Khi kyp= 0.3 và k; = 20.

Với giá trị k, và kị ở trên, đáp ứng bộ điều khiến PI khá tốt Tại t =0.09s, đáp ứng hệ điêu khiên PI ôn định, giá tri ig và iger gần như băng nhau.

Công suất phản kháng và công suất hiệu dụng trong mặt phang dq0 trong chương

Nếu đặt trục d của vector quay trùng với vector điện thế lưới Từ đó, Vq = 9;

Ta có công thức thu gon của (2.38) va (2.39): ơ

Trong đó, iy diéu khién cong suat hiéu dung, được xác định boi Vdc. iq diéu khién cong suất phản kháng, được xác định ở mục 2.3

Ap dụng định luật bảo toàn công suất: Ppẹc 5 at

GVHD: PGS.TS Phan Quéc D ng

Với Ppc là công suât ra khỏi tụ điện, P, là công suât bộ inverter công cap cho hệ thống điện, Ppy là công suất phát của pin mặt trời.

Dựa vào biểu thức (2.42), ta thay rằng Vpc được điều khiến bởi P,, mà P, được điều khiến bởi iger theo công (2.40) Vi vậy, Vpc có thé điều khiến bởi igrer-

Ta có lưu đồ điêu khién:

Hình 2.8: Lưu đồ điều khiến laref Với K, là bộ điều khiến PI điều khiến bù sai lệch của Vpc và Vp„„„r dựa vao [2]:

Với k„„ hệ số tỉ lệ, kiy là hệ số tích phân Tp¢ là thời hang của bộ lọc.

Gia tri của tụ điện (DC-link) được xác định dựa vào [3]:

Cre > y (2.44) SC ÐƯ1mn" Wioopdc Với I,, dòng ngăn mach của pin mặt trời.

Vpvmin điện áp nhỏ nhat của pin mặt trời.

Wioopdc là toc độ hụi tiộp điện ap, ta chọn ứ@Ă¿¿;a¿ chậm hơn toc độ hụi tiệp trong bộ điều khiến dòng từ 2 đến 10 lần.

Cpc-nk điện dung tụ điện được chon giá tri hơn 25% so với gia tri nhỏ nhất g g 8

Bảng 2.2 giá tri PI trong bộ điều khiến áp Vdc : Thông số Gia tri

V de_ref 750V Kết quả mô phỏng:

4 aah Ni n Mth fh Ae tf ot Ath ats tenPtampanftn tft : SH NGON tae no a dụng Ioảc Ban li Pg te cat lẽ a h ta Pegi Plncp gh cP fg het cfg Ph icn ef hecteg geen tenth Than c tu n hưng af gt Pee TTT TN Pdi IE a ala a eh ett vi i —vhef mỉ mãi sf tfc Pf

Hinh 2.9 Dién ap trén tu DC-link

Tai thoi diém 0.09s dién áp trên tu điện ôn định va băng với giá tri tham chiều Vạc re 750V, giá trị của bộ điều khiến PI khá tốt trong mô hình mô phỏng.

2.3.1 Điều áp kết lưới V,„.— chế độ tự vận hành

Trong hệ trục tọa độ daq0,

Nhận xét: Dựa vào công thức (2.40), (2.41) để điều khiến V„ thì có thé dùng công suất tác dụng P„„r hoặc công suất phản kháng Q„„r Tuy nhiên, pin mặt trời thì luôn hoạt động ở điêm công suât cực đại (MPPT) nhăm tôi ưu vê mặt kinh tê, nên công suât

HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng thực P„¡ sẽ không thể thực hiện chức năng điều áp Chính vi vậy, điện áp tại điểm kết lưới V„ có thê được điêu áp bởi Qrer.

Mà Qrer lại được điêu khiên bởi ig, nên Vị có thê được điêu khién bởi ig.

Sự sai khác giữa Vpccrep và Vpee được bù bởi bộ điều khiển PI (Kyac):

Kyac (s) — Rows + — (2.46 Kins— (246) k„„„ là hệ số tỉ lệ, k;„, là hệ số tích phân của bộ điều khién PI.

Tín hiệu ra của bộ bù chính là 1e; dựa vào [4]:

Vine cref + ° + ry i y pec Karoop

Hình 2.10 Lưu do điều khién ¡„r bằng Vcc

Dựa vào lưu đồ, Kao (hệ số độ trượt) dùng dé điều chỉnh điện áp V , chính hệ số này sẽ giới hạn điện áp dau ra Với độ vot lỗ qui ước dưới 5%, nên ta chọn Kgroop = 0.03.

Bảng 2.3: giá trị PI trong bộ điều khiến áp Voce : Thông số Gia tri

HVTH: Lé Dinh Tuong GVHD: PGS.TS Phan Quéc D ng

Kết quả mô phỏng: Điện áp tại điểm kết lưới Voce!

Vpcc & Vref (pu) o ° to ƠI = | |

Hình 2.11 Điện áp kết lưới Voce

Pere HÀ He h2 ti gt À0

Hình 2.12 Dong điện truc q tarer

Hình 2.11, khi t = 0.09s thì điện áp kết lưới V.„ gần như băng với giá trị định mức Viet = Ipu Vì hệ thống đang hoạt động trong chế độ 6n định nên giá tri Vpe‹ 6n định và gân bang I pu, chính vì vậy giá tri iger Xap xi băng 0.

2.3.2 Chế độ điều khiến từ xa - Qyer

Từ công thức (2.41): để xây dựng đặc tuyến volt-var :

Voltage (p.u.) vars (p.u available) in t Inductive | Capacitive

Hinh 2.13 Dac tuyén volt- var

Với từng gid tri đặt Qyer ta sẽ CO giá trị grep tuong ng :

Luu đô điều khiến Oref: dq-frame current controller Feed-forward filter Ved eS — — — — —n

| | Li Sa : l[r—=—=—=—— -—- | ii | ơ Vince | | Ve | | om | 4 Decouping feed-forward c^Y Yi ee |

Veo) FE FLL ES WoT EEE Ton

Hình 2.14 Lưu do điều khién khi có Ó„„r

Dựa vào đặc tuyến : Khi V > Vieg , thì điện áp tại điểm kết nối PCC vượt qua điện áp đặt thi PV tiêu thụ công suất phản kháng lưới điện, dé hạ điện áp tại PCC Khi vượt V""š PV sẽ tiêu thụ tối đa công suất phản kháng, điều này thường xuyên xảy ra khi

PV kết lưới Khi điện áp V < V„„„ thì điện áp tại điểm kết lưới PCC nhỏ hơn điện áp đặt thi PV sẽ phát công suất phan kháng, tại V""", PV sẽ phát công suất phản kháng cực đại.

Kết quả mô phỏng Qyer = 0.2 (pu)

Hình 2.15 Giá trị công suất phan kháng Œ,„ = 0.2pu

Gia tri igree tương ứng theo công thức (2.47)

Hình 2.16 Dong điện trục q khi Q,.¢ = 0.2pu Điện áp tại điểm kết lưới Vcc

Vpcc & Vref (pu) oO [a] ° œ ° to œ a co a = | | | | ° AƠi | ° 1 o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Hình 2.17 Điện áp kết lưới khi Q,„ =0.2pu

So sánh điện áp kết lưới V„ của hình 2.11 và hình 2.17, có thé nhận thấy điện áp tại điểm nối lưới khi cài đặt Q„; = 0.2pu lớn hơn chế độ tự vận hành V,er =1 pu.

XÂY DUNG MÔ HÌNH MÔ PHONG

1 Xây dựng mo hình mô phỏng.

1.1 So đồ mô phỏng PV nối lưới 3 pha:

BỘ DIEU KHIỂN PV1_100KW a

PV2-100KW 400-KVA Grid-Connected PV-STATCOM

Setup 3 chức nang Chức nang 1: Auto- điều chỉnh điện áp

Chức năng 2: Qref từ hệ thống Chức năng 3: Iref defaut = 0, PV chi phat công suất thực

| a|~ ~ A A a ] a A|——x* ⁄ [> vee] VSC g B II HỆ if E 2 EM Pe A c + ° x) toe h Ẳ

Hình 3.1: Mô hình mô phỏng PV kết lưới

Mô hình mô phỏng bao gồm các thành phan chính:

Bộ nghịch lưu DC/AC - voltage source controler(VSC).

- Piéu khiến boost converter DC/DC tai điểm cong suat cuc dai MPPT.

- _ Hệ thống điện (Grid) l2 Pin mặt trời:

Theo quan điểm năng lượng thi pin mặt trời được coi là một nguồn dòng biểu diễn mối quan hệ giữa dòng I và điện áp V Vay ta có so đồ tương đương của pin mặt trời như sau:

Hình 3.2: So dé tương đương của pin mặt trời

Từ sơ đồ tương đương áp dụng định luật Kirchhoff về dòng điện, ta có: q(V+I.Rs) V+I.R, cr 1)- Ra, (3.2)

I,y là dòng điện ra cua pin

V py là điện áp ra của pin

Rs„ là điện trở mắc song song trong pin R, là điện trở mắc nối tiếp trong pin I, là dòng quang điện Nó phụ thuộc vao vào cường độ chiếu sáng và nhiệt độ. q là điện tích của điện tử (= I.6*10”C) k là hệ số Bolzman (k = 1.38*10 J/K).

T là nhiệt độ tính theo °K.

Trong trường hợp tổng quát có Np Ns tế bào mac song song, nối tiếp.

I = Nyl, — Njlp — Isn (3.3) I, là dong phat trong pin mặt trời.

Ip dong qua diot lp=l,.|e ART —1 (3.5)

Trong đó E, là năng lượng kích hoạt electron của silic E,=1.leV.

I, dòng ngược bão hòa ở nhiệt độ Tyer. l„v= =< (3.7)I qVoc

K,: hệ số dòng điện/ nhiệt độ tại Ix.

G cường độ bức xạ mặt troi(K W/m”).

A là hệ số diot lý tưởng.

Trong thư viện matlab/simulink, Phòng thí nghiệm National Renewable Energy

Laboratory (NREL) đã phát triển module PV array

Hình 3.3 Module năng lượng mặt trời trong matlab

Bang 3.1 Thông số của Pin mặt trời loại SunPower PL-SUNP-SPR-305.

Thông số Ký hiệu Gia tri

Công suất lớn nhất| Pip 315W

MPP Điện áp tại điểm MPP Vinp 54.7V

Dòng điện tại điểm Línp 5./6A

MPP Điện áp hở mạch Voc 64.6V

Dòng điện ngăn mạch Isc 6.14A Số tế bao mắc nỗi tiếp N, 6 Số tế bào mac song Np 54 song

Hệ sô dòng điện/nhiệt K; 0.061694%/C độ

Hệ sô điện áp/nhiệt độ Ky -0.27269%/”C

Công suat phát lớn nhất hệ thống

315*6*542 060K W Điện ap tại diém công suất lớn nhat

HVTH: Lé Dinh Tuong GVHD: PGS.TS Phan Quéc D ng Đặc tuyến pin mặt trời :

Array type: SunPower SPR-315E-WHT-D;

Hình 3.4 đặc tuyến IV va PV của pin mặt trời

1.3 _ Bộ biến đỗi công suất boost converter DC/DC:

Bộ biến đổi công suất converter DC/DC nhăm nâng điện áp DC dé phù hợp với đầu vào bộ biến đổi Inverter Hơn thế nữa, bộ biến đối sử dụng giải thuật tìm công suất cực đại -maximum power point tracker - (MPPT) cua PV.

Hinh 3.5: Mach boost DC/DC

PV array DC-DC DC load converter

Hình 3.6 Mạch boost kết hợp với MPPT

Tín hiệu vào: I, và Vpy Ứng với điều kiện môi trường (nhiệt độ và cường độ ánh sáng mặt trời) thì mỗi PV (photovoltaic) sẽ có điểm công suất cực đại Pp tương ứng với Imp và Vinp-

Giải thuật P&O (Perturb and observation method) nhằm tìm điểm có công suất cực đại nhằm tối ưu việc phát công suất của pin mặt trời vào hệ thống điện dựa vào thay đôi hệ sô điều chê.

Sơ đồ khối của giải thuật P&O theo [5]:

Ciiảm điện áp Tang điện áp Giam điện áp Ting điện ap Vín+l)=V(n}t Vins} Vine Vint le Vin) V(n+l)EeVtn)+(

Hình 3.7: lưu đô tìm MPPT của giải thuật P&O.

Vinp là giá tri đầu vào của bộ converter DC /DC.

Vac là điện trên tụ điện (DC-link) mong muốn.

Công thức xác định giá trị cuộn cảm L và điện dung C theo [1]:

Với Tỉ số điêu chê D:

Vnp 1-D ơ gen > _ (1-D)?.DR_ , ` ——_DWg Gia trị điện cảm Lyin = ——zz— và giả trị tụ điện Cm¡n = Rf Ave

Kết qua khi chạy mô phỏng:

Hình 3.8: Đặc tuyên PV của một pin mặt trời khi chạy mô phỏng.

Hình 3.9: Đặc tuyến IV của một pin mặt trời khi chạy mô phỏng.

Bang 3.2 Thông số dé thiết kế mạch DC/DC converter Thông số Gia tri

V mp (Điện ap ra cua pin mặt trời) 328.2V

Pmp (công suat cực đại trên mỗi pin) 100kW

Vac (Điện áp trên tu) 750V Cảm kháng L 5mH Dién dung C 300000uC

Tân số đóng cat F,,, 5kHz

AV, độ gon điện ap 10% l4 Bộ nghịch lưu Inverter DC/AC

Bộ photovoltaic inverter DC/AC được sử dụng trong mô hình mô phỏng là bộ điều khiển 6 xung đóng cat Voltage sourced converter(VSC) có trong thư viện Matlab/simulink Bộ VSC bao gồm 6 khóa IGBT, đóng cat theo sóng sin điều chế

Công thức điều chế theo[ 1]:

V, là điện áp ra của bộ nghịch lưu.

Voc điện áp trên tụ điện. m hệ sô điêu chê.

Bảng 3.3 thông số bộ nghịch lưu DC/AC Thông số Gia tri Điện áp trên tụ điện Vụ, 750V Điện áp đỉnh pha V, 220V2V m 0.82967

Hệ sô điều chê được điêu chỉnh bởi công thức: m = | mạZ + mụZ

Với mg va m, là hệ số điều chế trong hệ trục tọa độ dq0 như ta dé cap từ chương 1:

Kết quả mô phỏng thực nghiệm: Điện áp trên tụ điện:

800 \ oO aha Fr s an nn tr PPh rs eh Pha al oa a Pa Pd a at a ae eal ated hae ARTS th fice Ai eceDRehAAsesual IacPln- Phat fel P elie cPctinPrateBnnctig fin fie fic aresflacfagn: frgfh thet afer ffir TN RRP octal mui mxaniườni Mofo Phah? cf ủ- mu Re

Hình 3.10 Điện áp trên tu điện ở chế độ Voce

HVTH: Lê Dinh Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quéc D ng Điện áp ngõ ra Vị

Hình 3.11 Điện ap ba pha cua bộ nghịch lưu ở chế độ Voce

Hình 3.12 Hệ sô điêu chê m ở chê độ Voce.

Bằng cách sử dụng các khoá IGBT để điều khiến dòng ngõ vào sao cho có dạng sine Tuy nhiên do các khoá IGBT đóng cắt ở tần số cao nên c ng tạo ra các sóng hài cao tan Dé hạn chế sóng hài cao tần đi vào lưới điện thì cần lắp đặt thêm bộ loc LC:

Bảng 3.4 Thông số đấu vào đề thiết kế mach lọc LC: Điện áp dây Vii = 381V Dién ap pha Vpn = 220V

Công suat phat cuc dai Prateqd = 400KW Tân số lưới f ,= 50Hz Tân số đóng cat của inverter f„ = 20kHz

Gia tri Ly va Cr của bộ lọc thông thấp dựa vào các tiêu chí sau:[6]

- _ Tổng sóng hai của điện áp va dòng điện của hệ thống smart inverter phải dưới

- _ Giá trị của cuộn cảm L; được chọn độ vọt lỗ của dòng điện từ 10% đến 15%.

- Gia tri cua tu điện C; được chọn sao cho công suat phan khang bé hon 15% công suất định mức:

- Fân sô cộng hưởng mạch loc LC nên năm trong 10*f < f;4< sts Vi vay các điện trở chồng rung Rg và R, nên được chon để suy giảm hiện tượng cộng hưởng.

Bảng 3.5 Thông số Lr và Cy được chọn:

Thông số Giá tri Điện cam Ly 45e-6H Điện dung Cy 1,926e-3C

HVTH: Lê Dinh Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quéc D ng Điện trở Ry 0.0019 Điện trở R, 1219

1.6 Hệ thống lưới điện Hệ thống lưới điện với điện áp 15kV: ủ a

‡ ome 3 et —s 10} giải dy | 120 kv / 15 kV ae

Hình 3.13: Lưới điện trong mô phỏng

Máy biến áp: loại hạ áp 120kV/15kV, công suất 47MVA.

Bảng 3.6: thông số phụ tải Thông số Gia tri

Bus 3 2MW Bus | 30MW va 2MVAr

Bang 3.7 Thông số đường dây truyền tai:

R(Q/km) L(H/km) C(F/km) Đường dây 15kV 0.1153 1.05e-3 11.33e-9

Tính toán trao lưu công suat:

Bus!) Vbase (kV) Vref (pu)) Vangle (deg) | P (MW) Q (Mv min (War} max (ha) | V_LF (pu) 'Vangle LF (deg), ? LÝ (MW) | Q Ứ (Mvar) Block Name

BUS 1 15.00 | 0.00 30.00 2.00 “Inf Inf 0.9827 36.19 28.97 1.93 30-MH 2-Mvar Load BUS 2 15.00 0.00 0.10 0.00 “Inf Inf 0.9667 38.58 0.09 0.00 100-kW Load BUS 3 15.00 | 0.00 2.00 0.00 “Inf Inf 0.9586 39.92 1.84 0.00 2-MW Load

Hình 3.14: bang giá trị phân bô công suất trong lưới điện

Nhận xét: điện áp tại bus 2 và bus 3 thấp hơn tiêu chuẩn cho phép là 3% Trong chương 4 và chương 5, hệ thống pin mặt trời (PV1) sẽ kết lưới vào bus 2 Trong chương 6, hệ thống pin mặt trời (PV 1) sẽ kết lưới vào bus 2, một hệ thống pin mặt trời khác sẽ kết lưới vào bus 3.

HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng igre Auto)

QrefI lq Ref = igre fi lqref

Hình 3.15 Các bộ điều khién trong file mô phỏng

- VDC regulator được nghiên cứu và tìm hiểu ở phan 2.2 của chương 2.

- Quer từ hệ thông được nghiên cứu và tìm hiểu ở phan 2.3.2 của chương 2.

- Auto voltage regulator được nghiên cứu va tìm hiểu ở phần 2.3.1 của chương 2.

Bộ điêu khién được lựa chọn chức năng:

Block Parameters: BỘ ĐIỀU KHIỂN

Vref Auto Reference voltag Qref- From HT

Current regulator gains [ Kp Ki ]:

VDC regultator gains [ Kp Ki ]:

Sample time a Ts_Control ô| HII c

Các chế độ vận hành của pm mặt trời được lựa chon dua vào bang điều khiển này bao gom: chế độ hoạt động dua vào gid tri V;.r = lpu, chế độ hoạt động Qrer, và chế độ hoạt động [grep = O.

TINH HUONG 1 - ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN KHÔNG

Tinh huống 1: Gia sử hệ thống pin mặt trời đang hoạt động ở điều khiện 6n định.

Hệ thống lưới điện đang không 6n định, với giả thuyết như sau:

Từ t= 0s đến t = 0.2s, hệ thong lưới điện hoạt động bỡnh thường (v„a=ẽpu)

Từ t = 0.2s đến t = 0.5s hệ thông quá áp Verid = 1.05 pu, vượt mức điện áp cho phép (3%)

Từ t = 0.5s đến t = Is hệ thống sụt áp Vorid = 0.95pu, vượt mức điện áp cho phép (3%)

Từ t=Is đến t=1.5s hệ thống ôn định điện áp Veriq =lpu.

Kết quả mô phỏng khi hệ thống pin mặt trời đang cài đặt chế độ la¡ = 0 Hệ thống chỉ cung cấp công suất tác dụng P. Điện áp V,„ (pu) tại điểm kết lưới với hệ thong điện:

Hình 4.1 Điện áp kết lưới Voce khi i„„r= O

Hình 4.2 Hệ số điều chế m khi igrer = O

Nhận xét: dựa vào công thức œ_—V,

Khi điện áp kết lưới V, tăng thì hệ số điều chế m sẽ tăng lên Khi Vera = 1.05pu, giá trị m = 0.87 từ 0.2s đến 0.5s, khi Verid = 0.95s giá tri m = 0.79 từ 0.5s đến Is.

Khi điện áp kết lưới V, giảm thì hệ số điều chế m sẽ giảm đi.

Bởi vì igrer = 0pu nên hệ sô điêu chê sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào ig (phụ thuộc hoàn toàn vào công suất tác dụng P).

Dòng điện [grep và Larer :

Id & Idref (pu) Iq & Iqref (pu)

Idref Id 2 | | had a tT tid J :idref

Hình 4.3 Giá trị ig và ig khi igrey = O.

NT [we clÍ 1ˆ l1 1.441. vy = ae iat i os II il a aie il i th :

Nhận xét: khi cài dat i„.=0 thi điện ap V, cua hệ thong pin hoan toan tuong thich

Hình 4.6 Giá tri PO, V, I khi igroy = O. với hệ thông điện Hệ thống pin mặt trời hoàn toàn chỉ làm nhiệm vu phat công suất thực P.

Kết quả mô phỏng khi hệ thông pin mặt trời đang cài đặt chế độ Qoret = - 0.2pu Hệ thống cung cấp công suất thực P và Q: Điện áp V,„ (pu) tại điểm kết lưới với hệ thong điện:

Hình 4.7 Điện áp kết lưới V„ khi Q,„; = -0.2pu

Hình 4.8 Hệ số điều chế m khi Q;„; = -0.2pu

Nhận xét: hệ số điều chế m trong trường hop này bé hơn hệ số điều chế khi cài đặt chế độ I„„„; =0 Như vậy, khi Q„¡ = -0.2pu góp phan vào quá trình điều chỉnh điện áp.

Cu thể, t= 0s đến t = 0.2s, m = 0.82; t = 0.2s đến t = 0.5s, m = 0.86 ; t= 0.5s đến t ls, m = 0.77; sau đó trở lại giá trị m = 0.82 Như vậy, hệ số điều chế hoan toàn thấp hơn ở chế độ Igrer = 0.

Dòng điện [grep và Laer :

Iq & Iqref (pu) ' L Đ fo} = : ' b [>> Ơ CC Ơ ơ 41 ND | |

Hình 4.9 Giá tri ig và ig Khi Q„„r = -0.2pu Điện áp V; đầu ra của hệ thống pin mặt trời.

HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng imes(s)

Times(s) công suất phan kháng như sau: os se i | _ | i i nen ụ

GGG tb ais i | cn ih |i i a HÀ Hi

Hình 4.12 Giá tri PQ, V, I khi Q,„y= -0.2pu

Nhận xét: khi cài đặt Qgrer = -0.2pu, ta thay rang có sự thay đôi các thông số( hệ số điều chế, điện áp kết lưới ) tuy nhiên không đáng ké Đề tiện quan sát và so sánh kết qua, đặt giá trị Qrer = 0.5pu.

Kết quả mô phỏng khi hệ thống pin mặt trời đang cài đặt chế độ O„¿¡ = 0.5pu Hệ thống chỉ công cấp công suất thực P và Q: Điện áp Voc (pu) tại điểm kết lưới của hệ thống điện: pu) 1.05 aa |

“Times(s) Hình 4.13 Điện áp kết lưới V„ khi Ó„„ = 0.5pu

So sánh kết quả hình 4.7 và hình 4.13, khi điện áp 6n định ( từ Os — 0.2s và từ 1s —

1.5s), điện áp V (ở giá trị Qrep = 0.5pu) lớn hơn V„¿r =lpu, và lớn hơn V ‹ ( ở giá tri Qrep =-0.2pu) Khi t = 0.2s — 0.58, Voce ( ở giá trị Qrer = 0.5pu) có giá trị lớn hơn

= imes(s) cải thiện đáng kế ở phần hệ thống điện sụt áp Tuy nhiên, ở phần quá áp thì hệ thống lại góp phần đây điện áp tại điểm kết nối lên cao hơn.

Như vậy nếu giá trị Q„: có thé đặt tương thích với hệ sự thay đổi điện áp lưới điện thì chất lượng điện áp của hệ thống sé cải thiện đáng kể Khi V, > V„r thì hệ thống pin mặt trời hap thụ công suất phản kháng (Q„¡ < 0), ngược lại Voce < V„ thì hệ thống sẽ phát công suất phản kháng (Qyer> 0).

4.3 PV đang ở chế độ tự hành V„„¿ = 1pu Kết quả mô phỏng khi hệ thống pin mặt trời dang cai đặt chế độ V„; = Ipu Hệ thống công cấp công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q tùy thuộc vào giá trị điện áp tại điểm kết lưới:

Diện áp Vocc (pu) tại điểm kết lưới của hệ thống điện:

Hình 4.16 Điện áp kết lưới V„.„ khi Vrer = Ipu

Hình 4.17 Hệ số điêu chế m khi Vier = lpu Nhận xét: khi điện áp V, > Vier, hệ thống bắt đầu tiêu thụ công suất phản kháng.

Khi đó igre tăng dân về độ lớn Từ đó, làm hệ sô điêu chê m tăng.

Khi V,„„< V„r , hệ thong phát công suất phản kháng, hệ số điều chế giảm.

= ơ ƠI Nn | oo 8a Đ had aa “Vou

Hình 4.18 Giá tri ig và lạ Khi V;.er = lpu Điện áp V, đầu ra của hệ thống pin mặt trời.

Hình 4.21 Giá tri PQ, V, I khi Vrer = pu

Kết luận chương 4: với giá tri đầu a pin mặt trời ôn định, giá trị điện áp hệ thống điện thay đổi, thì chức năng volt-var theo gia tri vụ đáp ứng với sự thay đổi của hệ thông đề giảm nhẹ sự chênh lệch so với điện áp lưới, tạo ra sự ôn định điện áp tại điểm kết lưới.

Với chức năng điêu khiên Q,„r thì can dự đoán trước tình huông sẽ diễn ra thì chức năng điêu áp sẽ hiệu quả hơn Trong mục mô phỏng 4.2, giá trị Qrer được giữ cô định trong suốt quá trình sự cố (tăng và tại thời điểm tăng áp, ngược lại nó giảm áp hệ thống điện) nên đôi khi Q„„ có tác dụng gây ra tác hại khi giảm áp.

Với chức năng igrer = 0, thi PV hoàn toàn chỉ có chức năng phát công suất tác dụng

TINH HUONG 2 - HE THONG ĐIỆN XAY RA SỰ

Tinh huồng 2: Gia sử hệ thống pin mặt trời đang hoạt động ở điều khién 6n định.

Hệ thong lưới điện xảy ra hiện tượng ngăn mạch ở phụ tải 2MW tu t = 0.2s đến t 0.5s, sau đó sự cô ngăn mạch được khăc phục.

Với giả thuyết đặt ra pin mặt trời phát công suất tác dụng không đổi bởi vì điều khiện tự nhiên không đổi trong thời gian mô phỏng.

120 kV/ 15 kV 120kV ủ ủ ¡ứ 47 MVA 2500MVA q{avo s[A \

Load] ~ù Load Hình 5.1 Lưới điện ngăn mach tai tai 2MW.

Kết quả mô phỏng khi hệ thống pin mặt trời đang cài đặt chế độ la¡ = 0 Hệ thống chỉ cung cấp công suất tác dụng P. Điện áp V„ (pu) tại điểm kết lưới với hệ thong điện:

Hình 5.2 Điện áp kết lưới V„„„ khi igres Hệ sô điêu chê m:

HN HN NT TT TT EY VEY TT TY TY TY Y N x a

Hình 5.3 Hệ số điều chế m khi igyer = O

Nhận xét: dựa vào công thức

Khi điện áp kết lưới V, tăng thì hệ số điều chế m sé tăng lên.

Khi điện áp kết lưới V, giảm thì hệ số điều chế m sẽ giảm đi.

Bởi vì igrer = Opu nên hệ số điều chế sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào ig (phụ thuộc hoàn toàn vào công suất tác dụng P).

Dòng điện [grep và Laer :

Hình 5.4 Giá trị ig và ig khi i„„„ = 0. Điện áp V; ngõ ra của hệ thống pin mặt trời.

EER ARRAN RATAN IATA ACTA AA _

Hình 5.5 Điện ap ngõ ra bộ nghịch lưu Khi igrer = O.

Công suất phản kháng Qoce :

Hình 5.6 Công suất phan kháng Q khi ig = 0.

Giá trị Qpep = —SVaig” = Opu

Nhu vay hệ thống pin mặt trời đã cung cấp vào hệ thống điện công suất thực P va công suất phản kháng như sau:

Hình 5.7 Giá trị PQ, V, I khi igre = 0.

Nhận xét: như vậy các đặc điểm đồ thị khi ngăn mạch hoàn toàn giống VỚI phân 4.1 từ t=0.2s đến t=0.5s.

5.2 PV đang ở chế độ Qyer Khi hệ thông bình thường:

380V -38.09deg 15e3V 1pu 0.9834pu -64.6deq 14 km -36.12deq.

Feeder a A I a A a A A b3f r b-j£s eM lai “ YqC lý c C li “ Yoc c

PV1 400kva 400 kVA grid1 | 120 kv/ 15 kV 120kV

380V / 15 kV -94 -13 -00 00 -16 Block type Bustype BusID Vbase (kV) Vref (pu) Vangle (deg) | P (MW) | Q (Mv Qmin (Mvar) | Qmax (Mvar)) | V_LF (pu) Vangle LF (deg)) P_LF (MW) | Q_LF (Mvar) RLC load Z BUS_1 15.00 1 0.00 30.00 2.00 -Inf Inf 0.9840 -36.09 29.05 Vsre PV BUS 4 0.38 1 0.00 0.28 NaN -0.40 0.40 1 -65.59 0.28 RLC load Z BUS 2 15.00 1 0.00 0.10 0.00 -Inf Inf 0.9778 -37.97 0.10 RLC load Z BUS_3 15.00 1 0.00 2.00 0.00 -Inf Inf 0.9726 -39.15 1.89 Vsre PV BUS _5 0.38 1 0.00 0.28 0.20 -0.40 0.40 1 -66.77 0.28 Vsre swing “*1* 120.00 1 0.00 0.00 0.00 -Inf Inf 1 0.00 30.91

Hình 6.12: Trào lưu công suất khi gắn 2 PV

-36 30-MW 2-Mva PV1 400kva 100-kW Load 2-MI Load PV2 400KVA

Tu đó, ta gửi các giá tri Qrer) = 0.4pu ( ~130kVar) và Q„„= 0.5pu (~160kVar):

Kết quả chạy mô phỏng: Điện áp Voce (pu) tại điểm kết lưới hệ thống điện của PVI:

Hình 6.13 Điện áp kết lưới V„ của PVI Điện áp V„ (pu) tại điểm kết lưới hệ thống điện của PV2:

Hình 6.14 Điện áp kết lưới V„ của PV2 Hệ số điều chế m của PVI và PV2: ° ® | | Đ œ | |

Hình 6.15 Hệ số điều chế m của PVI

Hình 6.16 Hệ số điều chế m của PV2

Hình 6.17 Giá tri ig va ig của PVI

Hình 6.18 Giá trị ig va ig cua PV2

Hình 6.19 Công suất phản kháng O của PVI

Vpcc & Qpcc (pu) oO No oOo

Hình 6.20 Công suất phan kháng O của PV2

Với tat cả các sô liệu điện áp kết lưới V., , hệ sô điêu chê m, thì các giá trị Q;¡ và

Q„ „¡2 đặt vào hệ thống là hợp ly. Điện áp ngõ ra tương ứng của môi PV là:

LAA A A

LAAN

Hình 6.21 Điện ap ngõ ra bộ nghịch lưu cua PV1

Hình 6.22 Điện ap ngõ ra bộ nghịch lưu cua PV2

Kết luận: Như vậy, từ mô hình giả định giống như mô hình mô phỏng, tầng điều khiến thứ 2 sẽ tìm được giá tri Qrer hợp ly cho hệ thống ồn định Trong luận văn này, bài toán trào lưu công suất được thực hiện một cách dễ dàng nhờ phan mém matlab/simulink.

6.3 Chế độ tự vận hành V,¢¢ =1 pu khi lưới điện ngắn mach 3 pha.

Tại t=0.2s đến t = 0.5s thì xảy ra Sự cô ngăn mach tại tải 2MW. Điện áp Voce (pu) tại điểm kết lưới hệ thống điện của PVI:

Hình 6.23 Điện áp kết lưới V„.„ cua PVI Điện áp V, (pu) tại điểm kết lưới hệ thong điện của PV2:

Hình 6.24 Điện áp kết lưới V„ của PV2

Như vậy, khi hệ có ngắn mạch, công suất của hệ thống lớn hơn công suất tiêu thụ của tại làm cho điện áp hệ thống vọt 16 như hình 6.23 và hình 6.24.

Hệ số điều chế m của PVI và PV2:

HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng aL _

PAA OUD ADV DIV AAA VOD AOD AeA ở - oO mo]

Hình 6.25 Hệ so điêu chê m cua PV1 aL -|

Hình 6.27 Giá trị ig va ig cua PVI

Hình 6.28 Giá trị ig va ig cua PV2

Nhu vậy, điện ap tại PV1 lớn hơn Ipu, nên sẽ sinh ra igre < 0, dé lam giam su chênh lệch điện áp Nên PV1 đang hap thu công suất phan kháng.

Ngược lại, điện áp tại PV2 thấp hơn Ipu, nên tu; > 0, PV2 dang phát công suất phản kháng.

Hình 6.29 Công suất phản kháng Q của PVI

Hình 6.30 Công suất phản kháng Q của PV2 Điện áp ngõ ra tương ứng của môi PV là:

HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng imes(s)

| a a, Od Aa F*A JFLreA_ fy ` ZEA {EeA_ FF ^ T1 Jã1 SA mach 3 pha.

Tu đó, chọn giá trị Q;¿r¡ = Opu và Q;¿rz=- 0.2pu (~69kVar)

Kết quả chạy mô phỏng: Điện áp Voce (pu) tại điểm kết lưới hệ thống điện của PVI:

Hình 6.33 Điện áp kết lưới V„„ của PVI Điện áp V„ (pu) tại điểm kết lưới hệ thống điện của PV2:

Hình 6.34 Diện áp kết lưới V„ của PV2 Hệ số điều chế m của PVI và PV2:

Hình 6.35 Hệ số điều chế m của PVI ° ° ® Ị | ° a | |

Hình 6.37 Giá trị ig va ig cua PVI.

Hình 6.38 Giá tri ig và ig của PV2

Như vậy, từ mô hình giả định giỗng như mô hình mô phỏng, tầng điều khiến thứ 2 sẽ tìm được giá tri Qrer hợp ly cho hệ thống ồn định Trong luận văn này, bài toán trào lưu công suất được thực hiện một cách dễ dàng nhờ phan mém matlab/simulink

Hình 6.39 Công suất phản kháng Q của PVI

Hình 6.40 Công suất phản kháng Q của PV2. Điện áp ngõ ra tương ứng của môi PV là:

HVTH: Lê Dinh Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quéc D ng imes(s) imes(s)

KET LUẬN

Luận văn đã hoàn thành các mục tiêu đề ra ở đề cương.

Xây dưng giải thuật điều khiến volt-var dựa trên điện áp kết lưới hoặc từ công suất phản kháng từ hệ thông điều khiến Đây là nền tảng quan trọng để xây dựng các chức năng của một bộ nghịch lưu thông minh (smart Inverter).

Năm vững được kiên thức co bản vê điện tử công suat, đọc va tìm hiéu tài liệu, c ng như những kiến thức cơ bản về phần mềm matlab/simulink.

Kết quả đạt được trong quá trình thực hiện đề tài sẽ được dùng làm dữ liệu đầu vào cho các nghiên cứu tiếp theo về bộ nghịch lưu thông minh (smart inverter).

Luận văn đã trình bày chi tiết kỹ thuật điều khiến volt var, e ng như mô phỏng thành công hệ thống pin mặt trời kết lưới.Tuy nhiên, luận văn còn nhiều hạn chế như chỉ mô phỏng lưới điện 3 bus, chưa phân tích kỹ số liệu thu được.

Hướng phát triển của đề tài

Mở rộng mô hình lưới điện lên nhiêu bus hơn, thêm nhiêu hệ pin mặt trời kêt lưới hơn.

Có bộ điêu khiên trung tâm dé gui các giá Q,„r đên từng inverter cụ thê.

Tiêu đề	Kỹ thuật điều khiển Volt - VAR cho bộ nghịch lưu điện mặt trời thông minh
Tác giả	Lê Đình Tưởng
Người hướng dẫn	PGS. TS Phan Quốc Dũng
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2017
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	25,98 MB