Thông qua kÁt hợp mô hình phân tích tuyÁn tính và mô phỏng trong mißn thßi gian, luÁn án nghiên cāu ặc iám ßng học cÿa các l°ái iện nhỏ, Ánh h°áng cÿa các tham số ißu khián Án sự làm việ
Trang 1BÞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI
NGUYÄN VĂN HÙNG
LU¾N ÁN TIẾN SĨ Kþ THU¾T ĐIÞN
Hà Nßi - 2024
luan an
Trang 2BÞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI
NGUYÄN VĂN HÙNG
Ngành: Kÿ thu¿t Đißn Mã số: 9520201
LU¾N ÁN TIẾN SĨ Kþ THU¾T ĐIÞN
T¾P THỂ HƯàNG DẪN KHOA HỌC: 1 PGS.TS Nguyễn Đāc Huy
2 PGS.TS Trần Bách
Hà Nßi - 2024
luan an
Trang 3i
LâI CAM ĐOAN
Tôi xin cam oan ây là công trình nghiên cāu cÿa riêng tôi, các kÁt quÁ nghiên cāu °ợc trình bày trong luÁn án là trung thực, khách quan và ch°a từng °ợc tác giÁ khác công bố
Hà Nßi, ngày tháng năm 2024 TÁp thá h°áng d¿n Nghiên cāu sinh
PGS.TS Nguyễn Đāc Huy PGS.TS Trần Bách Nguyễn Văn Hùng
luan an
Trang 4ii
LâI CÀM ¡N
Tác giÁ xin bày tỏ lòng cÁm ¢n sâu sắc Án hai thầy h°áng d¿n là PGS.TS Nguyễn Đāc Huy và PGS.TS Trần Bách ã trực tiÁp bằng tâm huyÁt h°áng d¿n tác giÁ trong suốt thßi gian qua
Tác giÁ cũng xin chân thành cÁm ¢n các nhà khoa học, tÁp thá Khoa Điện 3 Tr°ßng Điện 3 Điện Tử, Đ¿i học Bách Khoa Hà Nßi ã nhiệt tình giúp ỡ, ßng viên, óng góp chuyên môn, t¿o ißu kiện thuÁn lợi cho tác giÁ trong suốt quá trình học tÁp và nghiên cāu thực hiện ß tài luÁn án
Tác giÁ xin bày tỏ lòng biÁt ¢n Án các cßng sự, các ßng nghiệp cÿa tác giÁ t¿i Khoa Điện Tr°ßng Đ¿i học Công nghiệp Hà Nßi n¢i tác giÁ công tác ã t¿o mọi ißu kiện thuÁn lợi nhất á tác giÁ °ợc yên tâm học tÁp, nghiên cāu
Đặc biệt tác giÁ muốn gửi lßi cÁm ¢n tái vợ, hai con và toàn thá gia ình ã hÁt lòng ÿng hß, ßng viên, khích lệ á tác giÁ hoàn thành tốt luÁn án này
Nghiên cāu sinh
Nguyễn Văn Hùng luan an
Trang 5DANH MỤC CÁC BẢNG viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THÞ ix
MỞ ĐẦU 1CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN ĐIỀU KHIỂN MICROGRID 6
1.1 Táng quan vß cấu trúc Microgrid 6
1.2 Táng quan vß mô hình toán học Microgrid 8
1.3 Táng quan phối hợp ißu khián trong Microgrid 10
1.3.1Phân cấp ißu khián Microgrid 10
2.1.1Mô hình tuyÁn tính trong không gian tr¿ng thái 22
2.1.2BiÁn ái trục tọa ß abc – dq 24
2.2 Mô hình dao ßng nhỏ máy phát iện ßng bß 26
2.2.1Ph°¢ng trình máy iện theo hệ trục rotor 27
2.2.2Mô hình tr¿ng thái ầy ÿ máy iện ßng bß 292.3 Mô hình dao ßng nhỏ ngußn phân tán nối l°ái thông qua bß biÁn ái công suất
- IBR 31
luan an
Trang 6iv
2.3.1Cấu trúc bß biÁn ái công suất 31
2.3.2Mô hình trung bình bß biÁn ái công suất 34
2.6.1Thông số s¢ ß mô hình l°ái nghiên cāu 49
2.6.2So sánh mô hình không gian tr¿ng thái và mô hình trên Simcape 51
2.7 Phân tích mô hình dao ßng nhỏ MG 52
2.7.1Phân tích trị riêng mô hình dao ßng nhỏ 52
2.7.2Đáp āng thßi gian và tần số 53
2.8 KÁt luÁn Ch°¢ng 2 58
CHƯƠNG 3.XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỘ ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ VÀ ĐIàN ÁP593.1 Đặc tính ß dốc P-Ì và Q-V 59
3.2 Đißu khián ß dốc vái IBR á chÁ ß ngußn áp 62
3.3 Đißu khián ß dốc vái IBR á chÁ ß ngußn dòng 64
3.4 Mô hình bß ißu khián tần số trong l°ái 66
3.5 Mô hình bß ißu khián iện áp trong l°ái 67
3.6 Phân tích trị riêng và các áp āng cÿa mô hình khi có m¿ch vòng ißu khián 683.6.1Vòng ißu khián iện áp 68
3.6.2Vòng ißu khián tần số 72
3.7 Phân tích ß nh¿y và Ánh h°áng cÿa thay ái tham số ißu khián 74
luan an
Trang 7v
3.7.1Thay ái công suất máy diesel 75
3.7.2Thay ái hệ số ißu khián cÿa bß PLL 76
3.7.3Thay ái hệ số khuÁch ¿i m¿ch vòng ißu khián iện áp 76
3.7.4Thay ái công suất phát cÿa máy IBR3 78
3.7.5Ành h°áng cÿa thông số bß ißu khián ß dốc 78
3.7.6Ành h°áng cÿa tỷ lệ X/R 79
3.8 KÁt luÁn ch°¢ng 3 80
CHƯƠNG 4.ỔN ĐÞNH CỦA MICROGRID VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DỰA TRÊN MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ ẢO 82
4.1 Ành h°áng cÿa quán tính quay tái án ịnh tĩnh hệ thống 82
4.1.1Quán tính quay cÿa máy phát ßng bß 82
4.1.2Quán tính Áo cho ngußn IBRs 85
4.2 Mô hình bß ißu khián quán tính Áo bß biÁn ái ngußn áp dựa trên ph°¢ng trình quay 864.2.1Đißu khián công suất tác dụng có giÁ lÁp quán tính 87
4.2.2Đißu khián công suất phÁn kháng 88
4.2.3Mô hình dao ßng nhỏ Microgrid có xét tái bß ißu khián VSG 89
4.3 Phân tích án ịnh cÿa mô hình 89
4.3.1Phân tích trị riêng 90
4.3.2Phân tích áp āng quán tính trong mißn tần số và mißn thßi gian 94
4.4 Mô phỏng trong mißn thßi gian 97
Trang 8vi
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 109
luan an
Trang 9(Inverter Based Resource)
PLL Bß khóa pha (Phased Locked Loop) PCC Điám nối chung l°ái iện nhỏ và l°ái hệ thống (Point of
Common Coupling) PEI Giao diện iện tử công suất (Power Electronic Interface) ROCOF Tốc ß biÁn thiên tần số (Rate Of change Of Frequency) VSG Máy phát iện ßng bß Áo (Virtual Synchronous Generator)
UCTE Liên minh ißu phối truyßn tÁi iện (Union for the
Co-ordination of Transmission of Electricity) CHB Cầu chữ H xÁp tầng (Cascaded H Bridge)
luan an
Trang 10BÁng 2-5 Trị riêng cÿa mô hình ối t°ợng l°ái nghiên cāu 52
BÁng 3-1 Thông số các bß ißu khián iện áp 68
BÁng 3-2 Trị riêng cÿa mô hình ối t°ợng khi gắn bß ißu khián iện áp 69
BÁng 3-3 Thông số các bß ißu khián tần số 72
BÁng 3-4 Nghiệm riêng cÿa l°ái iện khi bá sung m¿ch ißu khián tần số 73
BÁng 3-5 DÁi biÁn thiên các tham số khi phân tích ß nh¿y cÿa nghiệm riêng 74
BÁng 4-1 Thông số bß ißu khián VSG 90BÁng 4-2 Trị riêng cÿa mô hình ối t°ợng l°ái nghiên cāu 91luan an
Trang 11ix
DANH MĀC CÁC HÌNH ÀNH, Đæ THÞ
Hình 1-1 Cấu trúc ián hình MG 6
Hình 1-2 Phân cấp ißu khián theo UCTE [14] 11
Hình 1-3 Cấu trúc ißu khián ián hình trong MG [33] 11
Hình 1-4 Phân cấp ißu khián MG [15] 13
Hình 1-5 S¢ ß khối m¿ch vòng ißu khián chÁ ß ngußn áp [15] 14
Hình 1-6 Đißu khián ß dốc truyßn thống 14
Hình 1-7 KÁt nối ngußn phát vái l°ái 14
Hình 1-8 S¢ ß ißu khián ß dốc truyßn thống [15] 16
Hình 1-9 Ph°¢ng pháp san tÁi hiệu chỉnh 16
Hình 1-10 Mô hình dao ßng nhỏ bß ißu khián công suất phÁn kháng hiệu chỉnh [15] 17
Hình 1-11 Ph°¢ng pháp ß dốc VPD/FQB 18
Hình 1-12 Đißu khián thā cấp cấu trúc tÁp trung [41] 19
Hình 1-13 S¢ ß ißu khián thā cấp tÁp trung cho mßt DG trong MG [41] 19
Hình 1-14 Đißu khián s¢ cấp và thā cấp trong MG 20
Hình 1-15 Đißu khián cấp 3 trong MG[43] 20
Hình 2-1 Quan hệ hệ trục abc và hệ trục tọa ß quay dq 24
Hình 2-2 Hệ trục tọa ß ịa ph°¢ng dqn và toàn l°ái dqg 26
Hình 2-3 Mô hình máy phát iện ßng bß 3 pha 2 cực trong hệ trục dq 26
Hình 2-4 Mô hình tuyÁn tính ầy ÿ máy phát ßng bß 31
Hình 2-5 Cấu trúc bß biÁn ái hai māc 32
Hình 2-6 Cấu trúc bß biÁn ái ba māc NPC 33
Hình 2-7 Cấu trúc bß biÁn ái CHB 33
Hình 2-8 ChÁ ß ngußn dòng CSI 34
Hình 2-9 ChÁ ß ngußn áp VSI 34
luan an
Trang 12x
Hình 2-10 S¢ ß khối ißu khián IBR chÁ ß ngußn áp 35
Hình 2-11 Bß lọc LC 36
Hình 2-12 Mô hình tuyÁn tính hóa bß ißu khián iện áp 38
Hình 2-13 Mô hình tuyÁn tính hóa bß ißu khián dòng iện 39
Hình 2-14 Mô hình tuyÁn tính ầy ÿ ngußn IBR á chÁ ß ngußn áp 40
Hình 2-15 S¢ ß khối ißu khián IBR chÁ ß ngußn dòng 41
Hình 2-16 Bß khóa pha PLL 41
Hình 2-17 Mô hình tuyÁn tính bß khóa pha PLL 42
Hình 2-18 Mô hình tuyÁn tính hóa bß ißu khián công suất 42
Hình 2-19 Mô hình tuyÁn tính hóa ầy ÿ ngußn IBR á chÁ ß ngußn dòng 44
Hình 2-20 Mô hình l°ái ¢n giÁn hóa 45
Hình 2-21 Mô hình tuyÁn tính °ßng dây và phụ tÁi 47
Hình 2-22 Mô hình tuyÁn tính ầy ÿ máy phát ßng bß hiệu chỉnh 48
Hình 2-23 Mô hình táng thá kÁt nối các thành phần tuyÁn tính hóa cÿa MG 48
Hình 2-24 S¢ ß MG nghiên cāu 49
Hình 2-25 So sánh iện áp t¿i nút 2 giữa hai mô hình 51
Hình 2-26 So sánh tần số giữa hai mô hình khi có biÁn ßng công suất 52
Hình 2-27 Đáp āng mißn thßi gian tần số góc ω từ Pref3 53
Hình 2-28 Đáp āng mißn tần số giữa tần số góc ω từ Pref3 53
Hình 2-29 Đáp āng mißn thßi gian tần số góc ω3 từ Pref3 54
Hình 2-30 Đáp āng mißn tần số giữa tần số góc ω3 từ Pref3 55
Hình 2-31 Đáp āng mißn thßi gian tần số góc ω từ Tm4 55
Hình 2-32 Đáp āng mißn tần số giữa tần số góc ω từ Tm4 55
Hình 2-33 Đáp āng mißn thßi gian iện áp vD3 từ Qref3 56
Hình 2-34 Đáp āng mißn tần số iện áp vD3 từ Qref3 56
luan an
Trang 13Hình 3-3 Bß ißu khián ß dốc trên IBR á chÁ ß ngußn áp 61
Hình 3-4 Bß ißu khián ß dốc trên IBR á chÁ ß ngußn dòng 61
Hình 3-5 Đißu khián ß dốc IBR chÁ ß ngußn áp 62
Hình 3-6 Đißu khián công suất tác dụng trên IBR ngußn áp 62
Hình 3-7 Đißu khián công suất phÁn kháng IBR ngußn áp trục d 63
Hình 3-8 Đißu khián công suất phÁn kháng IBR ngußn áp trục q 63
Hình 3-9 Đißu khián ß dốc IBR ngußn dòng 64
Hình 3-10 Đißu khián công suất phÁn kháng IBR ngußn dòng 65
Hình 3-11 Đißu khián công suất tác dụng IBR ngußn dòng 65
Hình 3-12 Mô hình bß ißu khián tần số 66
Hình 3-13 Mô hình bß ißu khián iện áp trên IBR 67
Hình 3-14 Mô hình bß ißu khián iện áp trên DG 68
Hình 3-15 Đáp āng trong mißn thßi gian iện áp t¿i nút 3 70
Hình 3-16 Đáp āng trong mißn tần số iện áp t¿i nút 3 70
Hình 3-17 Đáp āng trong mißn thßi gian iện áp t¿i nút 4 71
Hình 3-18 Đáp āng trong mißn tần số iện áp t¿i nút 4 71
Hình 3-19 So sánh áp āng tần số cÿa AVR t¿i IBR nút 3 và t¿i máy DG nút 4 72Hình 3-20 So sánh áp āng ref - vái hai bß ißu khián tần số á IBR3 và DG4 74
Hình 3-21 Quỹ ¿o nghiệm riêng khi thay ái công suất máy DG: a) Các nghiệm riêng tần số cao, b) Các nghiệm riêng t°¢ng āng dao ßng iện c¢ cÿa máy DG 75
Hình 3-22 Dịch chuyán nghiệm riêng khi tăng hệ số KPLL 76
luan an
Trang 14xii
Hình 3-23 Dịch chuyán nghiệm riêng khi tăng hệ số KAVR (máy IBR3) 77
Hình 3-24 Dịch chuyán nghiệm riêng khi tăng hệ số KAVR (máy DG4) 77
Hình 3-25 Quỹ ¿o nghiệm số khi thay ái công suất máy IBR3 78
Hình 3-26 Biáu ß Bode quan hệ tần số vái Tm khi thay ái ß dốc mp 79
Hình 3-27 Dịch chuyán nghiệm riêng khi tăng tỷ lệ X/R 80
Hình 4-1 So sánh áp āng tần số l°ái trong l°ái quán tính nhỏ và l°ái quán tính lán 82
Hình 4-2 Mô hình ßng học ph°¢ng trình quay máy phát ßng bß nối l°ái [72] 83Hình 4-3 Ành h°áng cÿa sụt giÁm quán tính [74] 84
Hình 4-4 S¢ ß khối ißu khián bß biÁn ái ngußn áp dựa trên mô phỏng ph°¢ng trình quay 86
Hình 4-5 Mô hình tuyÁn tính hóa bß ißu khián công suất tác dụng 87
Hình 4-6 Mô hình tuyÁn tính hóa bß ißu khián công suất tác dụng 88
Hình 4-7 Mô hình kÁt nối IBR có gắn VSG vái l°ái iện 89
Hình 4-8 S¢ ß l°ái Microgrid có sự tham gia VSG 90
Hình 4-9 BÁn ß iám cực- iám không cÿa mô hình 92
Hình 4-10 Quỹ ¿o cặp trị riêng λ36,37 khi Kp thay ái 93
Hình 4-11 Quỹ ¿o cÿa cặp trị riêng λ12,13, λ14,15, λ23,24 khi Kpq thay ái 93
Hình 4-12 Quỹ ¿o trị riêng λ38, λ43, λ44 khi Kpq thay ái 94
Hình 4-13 Đáp āng trong mißn thßi gian cÿa tần số ω 94
Hình 4-14 Đáp āng mißn tần số cÿa tần số góc ω 95
Hình 4-15 Đáp āng trong mißn thßi gian iện áp t¿i nút 4 96
Hình 4-16 Đáp āng mißn tần số iện áp t¿i nút 4 96
Hình 4-17 Đáp āng tần số vái các giá trị H khác nhau 97
Hình 4-18 Điện áp t¿i nút 2 khi thay ái công suất tÁi 97
Hình 4-19 Điện áp t¿i nút 4 khi thay ái công suất tÁi 98
luan an
Trang 151
Mä ĐÄU
1 Tính cÃp thi¿t căa đÁ tài
Xu h°áng phát trián l°ái iện gắn lißn vái phát trián các ngußn iện phân tán (DG) sử dụng năng l°ợng tái t¿o Ngußn DG kÁt nối vào l°ái iện có thá là ngußn năng l°ợng mặt trßi, ngußn iện gió, ngußn khí tự nhiên, khí biogas Các DG này có thá °ợc lắp ặt, vÁn hành ¢n lẻ t¿i mßt phụ tÁi ịa ph°¢ng hoặc tÁp trung thành mßt tá hợp công suất lán phát iện lên l°ái Điám kÁt nối các DG vái l°ái th°ßng thußc l°ái iện phân phối trung, h¿ áp n¢i kÁt nối trực tiÁp vái phụ tÁi, những thay ái trên DG Ánh h°áng trực tiÁp tái phụ tÁi, do vÁy cần có những nghiên cāu và quy ịnh kÁt nối DG vái l°ái iện phân phối Māc ß tham gia cÿa DG vào l°ái iện ngày càng lán óng góp mßt phần công suất áng ká cho các phụ tÁi, giúp góp phần giÁm tÁi cho các ngußn năng l°ợng truyßn thống Khái niệm l°ái iện nhỏ, hoặc siêu nhỏ
(microgrid - MG) °ợc ß xuất á mô tÁ các hệ thống iện quy mô nhỏ, tuy nhiên có ầy ÿ các thành phần cÿa l°ái iện, bao gßm các ngußn phát, hệ thống °ßng dây truyßn tÁi và các phụ tÁi
Các ngußn phân tán, ặc biệt các ngußn iện dựa trên thiÁt bị biÁn ái iện tử công suất (IBR), có những khác biệt căn bÁn vß ặc tính ßng học so vái máy iện ßng bß Có rất nhißu tài liệu phân tích vß các ặc iám này, từ các ngußn cÿa NERC [1], EPRI, IEEE/PES [2], tuy nhiên tất cÁ ßu thống nhất nhÁn ịnh: đặc tính động học
cÿa các nguồn IBR được quyết định bởi hệ thống điều khiển điện tử công suất Đặc
iám này úng trong cÁ chÁ ß làm việc bình th°ßng cũng nh° trong chÁ ß sự cố (ngắn m¿ch, sụt áp ngắn h¿n) Đây là khác biệt căn bÁn vái các máy iện truyßn thống, vái mßt hệ tuabin máy phát có quán tính rất lán 3 do vÁy hệ thống ißu khián có Ánh h°áng ít h¢n Án ặc tính ßng học cÿa hệ thống phát iện Vái việc ßng học cÿa ngußn IBR phụ thußc vào hệ thống ißu khián, bên c¿nh các thách thāc kỹ thuÁt, các thiÁt bị này có khÁ năng linh ho¿t tùy biÁn á phối hợp trong quá trình vÁn hành, nâng cao án ịnh cÿa l°ái iện Các thách thāc này càng trá nên rõ nét vái l°ái iện nhỏ, vì ây là các hệ thống iện thu nhỏ, có tỉ trọng cao cÿa các ngußn IBR
Bên c¿nh sự khác biệt vß mặt ßng học, ß linh ho¿t trong vÁn hành cũng là mßt yÁu tố ặc tr°ng cÿa các l°ái iện nhỏ Các cụm l°ái iện quy mô nhỏ MG có các DG phối hợp vái nhau, các phụ tÁi có thá ißu khián °ợc và các bß l°u iện °ợc kÁt nối vái nhau, có khÁ năng vÁn hành nối l°ái hoặc vÁn hành ßc lÁp MG °ợc kÁt nối vái l°ái hệ thống thông qua thiÁt bị óng cắt, nhß ó MG có thá linh ho¿t chuyán ái giữa các chÁ ß vÁn hành Hai chÁ ß vÁn hành bao gßm kÁt nối l°ái iện hệ thống hoặc vÁn hành ßc lÁp KhÁ năng thay ái chÁ ß vÁn hành cÿa MG giúp Ám bÁo các chỉ tiêu ß tin cÁy trong nßi bß MG cũng nh° trong toàn hệ thống
Tr°ßng hợp l°ái hệ thống có sự cố nghiêm trọng, MG s¿ tách l°ái ho¿t ßng ßc lÁp Trong chÁ ß này, sự óng góp và māc ß Ánh h°áng cÿa các DG d°ái sự ißu khián cÿa các bß ißu khián thá hiện rõ nét h¢n Cụ thá, việc duy trì iện áp và tần số trong MG phụ thußc hoàn toàn vào các DG trong l°ái Đá cân bằng công suất tác
luan an
Trang 162 dụng và công suất phÁn kháng vái mục ích ißu chỉnh iện áp và tần số trong MG cần thay ái vai trò cÿa mßt số DG DG °ợc tính toán cần thay ái từ mßt nút PQ sang mßt nút á chÁ ß PV Đißu khián sự thay ái và duy trì các thông số iện áp và tần số trong quá trình quá ß chuyán chÁ ß và duy trì trong suốt chÁ ß tách l°ái là bài toán phāc t¿p nhißu yÁu tố ràng bußc do vÁy cần °ợc xem xét
Mßt số ặc iám khác biệt giữa MG và l°ái iện truyßn thống: • Trong l°ái truyßn thống, khÁ năng cân bằng công suất và duy trì tần số tr°ác
các dao ßng nhỏ dựa trên quán tính quay cÿa các máy iện ßng bß Trong khi ó, thiÁt bị phát chÿ yÁu trong MG là các thiÁt bị iện tử công suất có quán tính nhỏ Vì vÁy vấn ß án ịnh tần số trá nên ặc biệt quan trọng vái các MG có ngußn không ßng bß Quán tính nhỏ cũng làm Ánh h°áng Án các dao ßng iện áp, làm phāc t¿p h¢n quá trình ßng học cÿa l°ái iện
• MG kÁt nối vái l°ái h¿ áp hoặc trung áp chÿ yÁu là l°ái iện trá, công suất tác dụng truyßn giữa các °ßng dây dựa vào biên ß iện áp, trong khi l°ái truyßn thống là l°ái iện kháng truyßn tÁi công suất tác dụng dựa vào chênh lệch góc pha
• Ngußn s¢ cấp trong MG chÿ yÁu là ngußn năng l°ợng tái t¿o có tính liên tục không cao nên cũng Ánh h°áng tái công tác ißu khián vÁn hành MG Thêm nữa, sự a d¿ng trong công nghệ cÿa các DG cũng gây ra sự khó khăn trong quá trình ißu khián vÁn hành MG
Mặc dù có nhißu khác biệt vß ặc iám ßng học và vÁn hành, kiÁn trúc ißu khián cÿa MG, cho Án thßi iám hiện nay v¿n dựa trên nguyên tắc ißu khián phân tầng °ợc áp dụng cho các hệ thống lán [3] Theo ó, các quá trình ißu khián tần số và iện áp °ợc phân tầng thành ißu khián s¢ cấp, thā cấp, ißu khián cấp 3 3 t°¢ng tự nh° kiÁn trúc ißu khián cÿa các hệ thống iện lán Đißu khián phân tầng là mßt kiÁn trúc mà tính hiệu quÁ cÿa nó ã °ợc minh chāng cho l°ái iện truyßn thống vái các
máy iện ßng bß, vái l°ái iện có tỉ số X/R lán Đối vái l°ái iện nhỏ, hiệu quÁ cÿa
kiÁn trúc ißu khián này, cũng nh° ph°¢ng pháp tính toán tối °u thông số cho các vòng ißu khián là mßt chÿ ß v¿n cần nhißu nghiên cāu phát trián Báo cáo cÿa nhóm nghiên cāu IEEE vß mô hình hóa và ißu khián MG năm 2018 [4] tóm l°ợc mßt số vấn ß căn bÁn, gßm có:
• Tỉ số X/R thấp d¿n Án sự t°¢ng tác m¿nh giữa vòng ißu khián tần số và
iện áp; • Sự thiÁu hụt ngußn ßng bß d¿n Án quán tính cÿa l°ái rất yÁu, dễ d¿n Án
các vấn ß vß án ịnh iện áp; • Sự xuất hiện các quá trình ßng học và các d¿ng án ịnh mái, liên quan Án
các bß ißu khián khóa pha (PLL), và các d¿ng án ịnh liên quan Án cßng h°áng sóng hài
luan an
Trang 173 Mô hình tín hiệu nhỏ1 là ph°¢ng pháp °ợc sử dụng rßng rãi trong phân tích án ịnh và ißu khián các hệ thống iện lán Mô hình này dựa trên giÁ thiÁt quá trình ßng học phi tuyÁn cÿa hệ thống iện có thá °ợc mô tÁ xấp xỉ bằng mô hình tuyÁn tính hóa quanh iám làm việc Cách tiÁp cÁn t°¢ng tự cũng °ợc áp dụng cho phân tích án ịnh cÿa các MG [5]3[7] ¯u iám cÿa ph°¢ng pháp sử dụng mô hình tuyÁn tính quanh iám làm việc là cho phép quan sát °ợc toàn bß các nghiệm riêng, ặc tr°ng cho các quá trình ßng học trong các phần tử cÿa l°ái, sự t°¢ng tác giữa các phần tử Nh°ợc iám cÿa ph°¢ng pháp này là mô hình tính toán phāc t¿p, yêu cầu có °ợc mô hình giÁi tích cÿa tất cÁ các phần tử trong l°ái iện và tham số cÿa chúng
Đối vái MG, tần số cÿa các dao ßng riêng cao h¢n nhißu các tần số dao ßng iện-c¢ trong l°ái iện truyßn thống Vì vÁy quá trình quá ß trong các m¿ch RLC cÿa l°ái iện cần °ợc xét Án, làm tăng thêm tính phāc t¿p cÿa ph°¢ng pháp này Mặc dù vÁy, mô hình tuyÁn tính hóa v¿n có những °u iám nái bÁt, nh° cho phép ánh giá °ợc cấu trúc cÿa các quá trình ßng học, Ánh h°áng cÿa các tín hiệu vào và ra ối vái các nghiệm riêng cụ thá, khÁo sát tính bßn vững cÿa hệ thống khi có thay ái cÿa tham số và chÁ ß làm việc Vì vÁy công cụ này óng vai trò quan trọng và cần °ợc sử dụng
2 Māc đích nghiên cąu
Quá trình hình thành MG mang l¿i nhißu lợi ích cho hệ thống iện, ián hình tăng ß tin cÁy cÿa l°ái cũng nh° tÁn dụng tối a tißm lực cÿa các ngußn năng l°ợng tái t¿o Tuy nhiên, MG cũng mang nhißu ặc iám mái cần nghiên cāu nhằm có thá ißu khián và kiám soát do vÁy việc xây dựng mô hình l°ái iện, cụ thá là mô hình dao ßng nhỏ phÁn ánh sát các quá trình ßng học trên l°ái phục vụ cho các nghiên cāu và mô phỏng là rất cần thiÁt
Mục ích nghiên cāu cÿa luÁn án là xây dựng mô hình dao ßng nhỏ MG có xét ầy ÿ các yÁu tố có Ánh h°áng Án án ịnh, ã °ợc chỉ ra trong các kÁt quÁ tr°ác ó: quá trình quá ß trong các phần tử cÿa l°ái iện, m¿ch vòng khóa pha PLL Trên c¢ sá ó, nghiên cāu tiÁp tục i sâu xây dựng các bß ißu khián tần số và iện áp l°ái trong chÁ ß tách l°ái
3 Đåi t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu
Đối t°ợng nghiên cāu cÿa luÁn án là mô hình ßng học cÿa l°ái iện nhỏ, °ợc thá hiện bằng mô hình mô phỏng trong mißn thßi gian, kÁt hợp vái phân tích mô hình tuyÁn tính hóa quanh iám làm việc Thông qua kÁt hợp mô hình phân tích tuyÁn tính và mô phỏng trong mißn thßi gian, luÁn án nghiên cāu ặc iám ßng học cÿa các l°ái iện nhỏ, Ánh h°áng cÿa các tham số ißu khián Án sự làm việc cÿa cấu trúc ißu khián phân tầng, áp dụng cho bài toán ißu khián tần số và iện áp
1 ThuÁt ngữ tiÁng Anh: Small signal stability: Trong các tài liệu tiÁng Việt có nhißu cách dịch khác nhau bao gßm: án ịnh dao ßng nhỏ, án ịnh tín hiệu nhỏ hoặc án ịnh kích ßng nhỏ
luan an
Trang 184 Ngoài ra, nghiên cāu cũng h°áng tái ối t°ợng là các ph°¢ng pháp ißu khián mái áp dụng trên MG nh° các ph°¢ng pháp bù quán tính Áo dựa trên bß ißu khián máy phát ßng bß Áo
4 Ý nghĩa khoa hác và thÿc tiÅn căa lu¿n án
Ý nghĩa khoa học: LuÁn án tÁp trung nghiên cāu xây dựng và xác thực mô hình
dao ßng nhỏ cÿa MG có xét Án các chÁ ß làm việc cụ thá cÿa các ngußn nối l°ái thông qua bß biÁn ái iện tử công suất Mßt mô hình dao ßng nhỏ phÁn ánh ầy ÿ các quá trình ßng học trên l°ái giúp phát trián các nghiên cāu liên quan xây dựng, thiÁt kÁ bß ißu khián l°ái iện
Ý nghĩa thực tiễn: Mô hình °ợc ß xuất trong luÁn án °ợc xây dựng và xác thực
vái l°ái m¿u cÿa IEEE và °ợc thực hiện bái công cụ trên Matlab/Simulink, qua ó cho thấy khÁ năng āng dụng trong thực tÁ thiÁt kÁ xây dựng các bß ißu khián trên mô hình ß xuất
5 Ph°¢ng pháp nghiên cąu căa lu¿n án
Táng hợp và phân tích các tài liệu khoa học trong và ngoài n°ác vß quá trình xây dựng mô hình dao ßng nhỏ các phần tử ¢n lẻ cũng nh° toàn thá MG Đß xuất mô hình và kiám chāng mô hình trên công cụ Matlab/Simulink vái l°ái m¿u cÿa IEEE Từ ó nghiên cāu gắn các bß ißu khián tần số và iện áp vào mô hình, kiám chāng l¿i các kÁt quÁ khi °a các kích ßng vß công suất Các ß xuất vß mô hình dao ßng nhỏ và các ph°¢ng pháp ißu khián ßu °ợc xác thực dựa trên các công cụ mô phỏng Matlab/Simulink
6 Các đóng góp mái căa lu¿n án
LuÁn án nghiên cāu mô hình ißu khián tần số và iện áp trong MG, trong chÁ ß vÁn hành ßc lÁp hoặc nối l°ái Ph°¢ng pháp nghiên cāu chÿ yÁu °ợc dựa trên mô hình tín hiệu nhỏ cÿa l°ái iện KÁt hợp giữa phân tích các trị riêng cÿa mô hình tín hiệu nhỏ và các mô phỏng trong mißn thßi gian, luÁn án ánh giá °ợc chất l°ợng cÿa các kiÁn trúc ißu khián tần số và iện áp cho MG
Những óng góp chính cÿa luÁn án: - Xây dựng mô hình dao ßng nhỏ cÿa MG á d¿ng táng quát Kiám chāng sự t°¢ng ßng giữa mô hình dao ßng nhỏ và kÁt quÁ mô phỏng trong mißn thßi gian Mô hình dao ßng nhỏ có xét Án Ánh h°áng cÿa bß ißu khián PLL, xét Án mô hình bÁc cao cÿa máy iện ßng bß
- Nghiên cāu bài toán ißu khián tần số và iện áp dựa trên mô hình ß xuất Phát trián mô hình dao ßng nhỏ cÿa MG vái các vòng ißu khián tần số và iện áp theo kiÁn trúc phân tầng (ißu khián s¢ cấp, thā cấp) Đánh giá tính án ịnh cÿa MG vái mô hình ißu khián phân tầng nói trên
luan an
Trang 195 - Áp dụng mô hình dao ßng nhỏ, khÁo sát Ánh h°áng cÿa chÁ ß ißu khián máy ßng bß Áo (VSG) trong ißu khián tần số cÿa MG vái mô hình ß xuất
7 K¿t cÃu căa lu¿n án
LuÁn án bao gßm phần má ầu ã trình bày á trên và 4 ch°¢ng chính vái nßi dung nh° sau:
Ch°¢ng 1: Táng quan ißu khián microgrid Nßi dung chính cÿa Ch°¢ng 1 là táng quan vß cấu trúc l°ái, các mô hình toán học ã °ợc xây dựng cÿa MG Ch°¢ng 1 cũng tiÁn hành táng quan các nghiên cāu liên quan phối hợp ißu khián trong MG bao gßm các phân cấp ißu khián và mßt số cấu trúc hệ thống ißu khián
Ch°¢ng 2: Mô hình dao ßng nhỏ microgrid Nßi dung ch°¢ng 2 là xây dựng mô hình dao ßng nhỏ MG vái các ngußn ặc tr°ng bao gßm máy phát iện ßng bß, các ngußn nối l°ái thông qua các bß biÁn ái công suất, °ßng dây truyßn tÁi và các phụ tÁi iện Trên c¢ sá mô hình °ợc xây dựng và xác thực vái mô hình trên Simcape, ch°¢ng 2 cũng ã tiÁn hành phân tích mô hình bao gßm phân tích trị riêng cũng nh° các áp āng mô hình trong mißn thßi gian và mißn tần số
Ch°¢ng 3: Xây dựng mô hình ißu khián tần số và iện áp Dựa trên mô hình ối t°ợng MG °ợc xây dựng trong Ch°¢ng 2, Ch°¢ng 3 tiÁn hành xây dựng các bß ißu khián tần số và iện áp và kiám tra các áp āng cÿa ối t°ợng vái bß ißu khián, khÁo sát Ánh h°áng cÿa các tham số ißu khián Án tính án ịnh cÿa MG
Ch°¢ng 4: àn ịnh cÿa microgrid vái ph°¢ng pháp ißu khián dựa trên máy phát ßng bß Áo
Nßi dung ch°¢ng 4 tiÁn hành nghiên cāu vß ph°¢ng pháp quán tính Áo nhằm gia tăng quán tính l°ái thông qua bß ißu khián máy phát ßng bß Áo gắn trên các bß IBRs ngußn áp Ch°¢ng 4 cũng tiÁn hành phân tích, hiệu chỉnh bß ißu khián máy phát ßng bß Áo nhằm °a các thông số l°ái, ặc biệt là tần số trong giái h¿n cho phép trong tr°ßng hợp các biÁn ßng công suất xuất hiện
Nßi dung cuối cùng là phần kÁt luÁn và h°áng phát trián cÿa luÁn án, tài liệu tham khÁo, các công trình ã công bố và phần phụ lục
luan an
Trang 206
CH¯¡NG 1 TèNG QUAN ĐIÀU KHIÂN MICROGRID
Vấn ß ißu khián iện áp và tần số trong MG ã °ợc quan tâm nghiên cāu, ặc biệt trong những năm gần ây khi xu h°áng tích hợp ngußn phân tán và tÁi ịa ph°¢ng hình thành MG ngày càng trá nên phá biÁn Các nghiên cāu tÁp trung vào mßt số vấn ß xây dựng mô hình toán học cÿa MG, các ph°¢ng pháp ißu khián tần số và iện áp và lÁp kÁ ho¿ch vÁn hành l°ái trong các kịch bÁn khác nhau
Sự gia tăng māc ß tham gia cÿa các ngußn iện phân tán nh° iện gió, iện mặt trßi trong những năm gần ây giúp cÁi thiện chỉ tiêu ß tin cÁy trong hệ thống iện [8][9][10] Tuy nhiên, quá trình ißu khián và vÁn hành các DG, chÿ yÁu là ngußn phát ßng bß công suất nhỏ hoặc °ợc nối l°ái thông qua bß biÁn ái công suất, mang nhißu ặc iám khác biệt vái ngußn phát truyßn thống Theo ó, xu h°áng hình thành MG từ việc kÁt nối các DG và phụ tÁi ịa ph°¢ng có khÁ năng ho¿t ßng trong cÁ hai chÁ ß nối l°ái và tách l°ái giúp tăng sự hiệu quÁ ho¿t ßng cÿa các DG cũng nh° chỉ tiêu ß tin cÁy toàn hệ thống [11][12] Cấu trúc ián hình cÿa mßt MG °ợc thá hiện trong Hình 1-1
Hình 1-1 Cấu trúc điển hình MG
luan an
Trang 217 Có nhißu ịnh nghĩa vß MG, tuy nhiên cách diễn giÁi trong [8] là ầy ÿ, khoa học và có nhißu iám chung vái các tài liệu công bố khác Theo ó, <Microgrid được định
nghĩa là một m¿ng lưới cung cấp điện và nhiệt quy mô nhỏ, điện áp thấp, thiết kế để cung cấp điện và nhiệt cho các cộng đồng nhỏ: các khu dân cư ngo¿i ô, như trường đ¿i học hoặc trường học, khu vực thương m¿i, khu công nghiệp, khu thương m¿i, hoặc khu vực đô thị Microgrid ho¿t động như một m¿ng lưới phân phối chÿ động2, bao gồm các hệ thống phát điện phân tán (DG) và các phụ tÁi Các máy phát hoặc nguồn trong một microgrid thường sử dụng các nguồn năng lượng tái t¿o hoặc phi truyền thống và được tích hợp để vận hành, đÁm bÁo chất lượng điện và đáp āng nhu cầu năng lượng t¿i chỗ như một thực thể độc lập.=
Tài liệu [8] cũng chỉ rõ: <… trên phương diện vận hành, các nguồn trong lưới microgrid cần được trang bị giao diện điện tử công suất (PEI) Các thiết bị điện tử công suất đóng vai trò thiết yếu vì chúng t¿o ra khÁ năng vận hành linh ho¿t, đÁm bÁo các thông số vận hành Sự linh ho¿t cũng giúp cho nhiều nguồn PEI có thể phối hợp với nhau, khiến cho MG tham gia vào lưới điện như một thể thống nhất, =
Đißu khián và vÁn hành MG có những khác biệt so vái l°ái truyßn thống Cụ thá,
(i) quán tính quay cÿa các máy iện ßng bß giúp l°ái truyßn thống duy trì tần số tr°ác các dao ßng nhỏ, trong khi MG thiÁu hụt quán tính do ngußn phát chÿ yÁu nối
l°ái thông qua thiÁt bị iện tử công suất có quán tính nhỏ (ii) MG kÁt nối vái l°ái h¿
áp hoặc trung áp chÿ yÁu là l°ái iện trá, công suất tác dụng truyßn giữa các °ßng dây dựa vào biên ß iện áp, trong khi l°ái truyßn tÁi truyßn thống là l°ái iện kháng truyßn tÁi công suất tác dụng dựa vào chênh lệch góc pha (iii) ngußn s¢ cấp trong MG chÿ yÁu là ngußn năng l°ợng tái t¿o có tính liên tục không cao nên Ánh h°áng lán tái công tác ißu khián vÁn hành MG [13][14]
Trong chÁ ß nối l°ái, iện áp và tần số phụ thußc nhißu vào l°ái hệ thống Tuy nhiên, khi tách l°ái, iện áp và ặc biệt là tần số °ợc quyÁt ịnh bái quan hệ công suất trong nßi bß MG [15] Đißu chỉnh phân bố công suất giữa các DG cũng nh° iện áp t¿i mỗi ầu cực °ợc thực hiện bái bß ißu khián cÿa các DG Theo ó, nghiên cāu [16][17] ß xuất DG kÁt nối l°ái thông qua bß biÁn ái công suất có thá vÁn hành á chÁ ß ngußn dòng CSI hoặc chÁ ß ngußn áp VSI Trong chÁ ß tách l°ái, bß biÁn ái VSI óng vai trò quan trọng trong việc giữ án ịnh dao ßng nhỏ trong MG khi không có sự tham gia cÿa l°ái hệ thống Tuy nhiên, cách thāc tham gia giữ án ịnh iện áp và tần số l°ái vái thiÁt bị iện tử công suất có quán tính nhỏ khác vái cách tiÁp cÁn cÿa máy phát ßng bß trong l°ái truyßn thống
Mßt số mô hình dao ßng MG °ợc ß xuất trong [18][19][20] Trong [19], mô hình dao ßng MG vái mô hình trung tâm là các bß VSI chịu Ánh h°áng từ sự thay ái giá trị ặt cÿa tần số °ợc ß xuất trong chÁ ß tách l°ái Tuy nhiên, mô hình này ch°a ß cÁp tái DG là máy iện ßng bß Mô hình °ợc ß xuất trong [20] dựa trên sự ßng bß các mô hình phân tử trong hệ trục tọa ß quay vuông góc dq Việc kÁt nối
2 ThuÁt ngữ: <active distribution network=
luan an
Trang 228 các mô hình phần tử dựa trên các ph°¢ng trình cân bằng iện áp t¿i các nút trong l°ái nên gặp nhißu khó khăn khi số l°ợng nút trong l°ái lán
Theo lý thuyÁt vß án ịnh và ißu khián án ịnh các hệ thống iện [21][22], mô hình dao ßng nhỏ phÁn ánh chính xác các quá trình ßng học óng vai trò quan trọng trong phân tích án ịnh và ißu khián các hệ thống iện Đối vái MG, bài toán ißu khián tần số và iện áp °ợc ặt ra vái nhißu ràng bußc mái Các phần tử phát chÿ yÁu là máy phát ßng bß công suất nhỏ hoặc các bß biÁn ái iện tử công suất, các phần tử phát này có quán tính nhỏ Do vÁy, quá trình duy trì án ịnh l°ái dựa trên quán tính lán cÿa ngußn phát không còn hiệu quÁ
Khi phân tích án ịnh dao ßng nhỏ trong hệ thống iện truyßn thống, hằng số thßi gian cÿa các dao ßng iện c¢ lán h¢n rất nhißu hằng số thßi gian quá trình quá ß trên l°ái Do vÁy, các phân tích án ịnh này bỏ qua các quá trình quá ß trên l°ái [22] Đối vái MG, do tßn t¿i nhißu quá trình ßng học á tần số dao ßng cao, nÁu bỏ qua quá trình quá ß trên l°ái s¿ gây ra nhißu sai số [18] Vì vÁy việc xây dựng mßt mô hình toán học ầy ÿ nhằm phân tích án ịnh MG có xét tái dao ßng quá ß trên l°ái là rất cần thiÁt [23][24][25]
Trong các nghiên cāu vß mô hình toán học cÿa microgrid, mô hình dao ßng nhỏ dựa trên biÁn ái dq °ợc sử dụng phá biÁn Cách tiÁp cÁn này có nhißu °u iám [24]: cho phép khử các ¿i l°ợng biÁn thiên theo thßi gian bằng phép biÁn ái từ hệ trục
abc sang hệ dq; cho phép kÁt hợp nhißu mô hình máy phát bằng phép chuyán ái các hệ dq ¢n lẻ sang hệ tọa ß quay chung (DQ); Dễ dàng kÁt hợp mô hình cÿa các ngußn phân tán IBR vái mô hình cÿa máy iện ßng bß (cũng °ợc mô tÁ trên hệ tọa
ß dq) Tuy nhiên, mô hình dựa trên phép biÁn ái này cũng có mßt số h¿n chÁ nhất
ịnh: không cho phép nghiên cāu các hiện t°ợng không ối xāng; không phù hợp á nghiên cāu các Ánh h°áng cÿa sóng hài3
Nghiên cāu [26] ã tiÁn hành xây dựng mô hình ầy ÿ cho mßt MG á chÁ ß tách l°ái vái 4 DGs và 4 phụ tÁi t°¢ng āng Các DG trong MG °ợc nối l°ái thông qua bß biÁn ái iện tử công suất Nghiên cāu chia MG thành 3 mô hình ßc lÁp: mô hình các ngußn nối l°ái thông qua bß biÁn ái iện tử công suất IBRs, mô hình l°ái và mô hình các phụ tÁi Vái mô hình dao ßng nhỏ cÿa các IBRs nghiên cāu tiÁn hành tuyÁn tính hóa các thành phần cÿa IBR bao gßm bß ißu khián công suất, bß ißu khián iện áp, bß ißu khián dòng iện và m¿ch lọc LC
Nghiên cāu [27] xây dựng mô hình ¢n lẻ cÿa IBR, m¿ch lọc LCL, bß ißu khián IBR và l°ái iện cÿa MG trong chÁ ß nối l°ái Các mô hình °ợc ßng bß bằng cách sử dụng hệ trục tọa ß vuông góc dq, nghiên cāu ã °a ra cách thāc chuyán hệ trục tọa ß ịa ph°¢ng dqn cÿa mỗi IBR và bß ißu khián IBR vß hệ trục tọa ß chung
3 Do toàn bß ßng học °ợc mô tÁ trên hệ tọa ß quay vái mßt tần số c¢ bÁn (50Hz hoặc 60Hz)
luan an
Trang 239
dqg Nghiên cāu cũng ã °ợc xác thực thông qua mô phỏng trên phần mßm PSCAD/EMTDC vái l°ái nghiên cāu °ợc ß xuất bái CERTS MG Test Bed [28] Tuy nhiên, mô hình do nghiên cāu này ß xuất ch°a ß cÁp Án mßt số phần tử có thá xuất hiện trong MG nh° máy phát ßng bß, máy phát không ßng bß và phụ tÁi
Trong nghiên cāu [29] tác giÁ tÁp trung xây dựng mô hình ¢n lẻ cÿa IBR Nghiên cāu chỉ ra những iám t°¢ng tự trong việc xây dựng mô hình giữa các máy iện quay và các IBRs IBR bao gßm chāc năng khóa pha và các vòng lặp ißu khián bên trong Cụ thá, các phần tử vòng ißu khián dòng iện bên trong, vòng ißu chỉnh công suất bên ngoài, khâu o l°ßng công suất trung bình và vòng khóa pha PLL Mô hình IBR °ợc xây dựng dựa trên mô hình cÿa từng phần tử và °ợc táng hợp l¿i Nghiên cāu cũng ã chỉ ra t°¢ng ối ph°¢ng pháp xây dựng mô hình tr¿ng thái cho IBR KÁt quÁ nghiên cāu cũng °ợc kiám nghiệm dựa trên mô phỏng trên phần mßm PLECS/Simulink
Nghiên cāu cāu [18] trình bày mßt ph°¢ng pháp xây dựng mô hình tr¿ng thái cho MG mßt cách có hệ thống Nghiên cāu nhÁn ịnh thành phần ngußn IBR có vai trò quan trọng trong MG nên tÁp trung xây dựng mô hình tr¿ng thái các bß IBRs Mô hình IBR °ợc xây dựng dựa trên mô hình tuyÁn tính hóa bß ißu khián công suất, bß ißu khián iện áp, bß ißu khián dòng iện và m¿ch lọc LC Trong nghiên cāu này, ngoài mô hình l°ái iện °ợc ß cÁp thì mô hình phụ tÁi ßng cũng °ợc xét tái
Các mô hình sau ó °ợc ßng bß hóa trên mßt hệ trục tọa ß quay dq duy nhất
Nghiên cāu [19] nối tiÁp nghiên cāu [18] trình bày ph°¢ng pháp ghép nối các mô hình IBR trong MG Nghiên cāu ã °a mô hình tr¿ng thái d°ái d¿ng s¢ ß khối vái véc t¢ ầu vào cÿa IBR là véc t¢ iện áp, véc t¢ biÁn ầu ra là véc t¢ dòng iện Đá phù hợp cho việc kÁt nối các mô hình tr¿ng thái, mô hình tr¿ng thái l°ái iện có biÁn ầu vào véc t¢ dòng iện và véc t¢ ầu ra là véc t¢ iện áp Nghiên cāu cũng ß xuất mô hình MG trong cÁ hai chÁ ß ßc lÁp và nối l°ái, phân tích trị riêng cÿa hai mô hình cũng °ợc ß cÁp Án trong nghiên cāu
Nghiên cāu [20] ã ß xuất mßt ph°¢ng pháp xây dựng mô hình cho MG Các phần tử trong MG °ợc nghiên cāu ß cÁp bao gßm máy phát ßng bß, ngußn IBR và l°ái iện Các mô hình này °ợc xây dựng mßt cách ßc lÁp vái hệ trục tọa ß riêng cÿa mỗi phần tử, và các mô hình này °ợc khái quát hóa d°ái d¿ng các s¢ ß khối Máy phát ßng bß có véc t¢ biÁn ầu vào là iện áp và véc t¢ biÁn ầu ra là dòng iện Trong khi ó, s¢ ß khối cÿa IBR là biÁn ầu vào là véc t¢ dòng iện và véc t¢ biÁn ầu ra là iện áp Mô hình s¢ ß khối l°ái iện óng vai trò trung tâm kÁt nối các mô hình phần tử còn l¿i có véc t¢ biÁn ầu vào là iện áp và véc t¢ biÁn ầu ra là véc t¢ dòng iện Nghiên cāu cũng °ợc kiám chāng bằng mô phỏng trên phần mßm PSCAD/EMTDC Việc khái quát hóa mô hình các phần tử thành các d¿ng s¢ ß khối vái véc t¢ ầu vào và ầu ra giúp việc kÁt nối các phần tử vái số l°ợng lán trá lên dễ dàng h¢n Qua ó, ánh giá ph°¢ng pháp °ợc ß xuất trong nghiên cāu rất có giá trị trong việc xây dựng mô hình táng quát MG bao gßm nhißu phần tử phāc t¿p
luan an
Trang 2410 Nghiên cāu [30] ß xuất mßt ph°¢ng pháp xây dựng mô hình toán học cho MG t°¢ng ối ầy ÿ Trong nghiên cāu, mô hình toán học cÿa các DG khác nhau nh° máy phát ßng bß, máy phát không ßng bß và các bß l°u iện °ợc xây dựng ßc lÁp trên các hệ trục tọa ß riêng biệt Các mô hình này °ợc ßng bß hóa d°ái cùng mßt hệ trục tọa dß chung dqg
Các nghiên cāu °ợc ß cÁp á trên ß xuất mßt số ph°¢ng pháp xây dựng mô hình tr¿ng thái dao ßng nhỏ MG Xuất phát từ việc tuyÁn tính hóa quanh iám làm việc các mô hình ßng các phần tử trong MG trên hệ trục tọa ß ßc lÁp cÿa phần tử ó, sau ó ßng bß hóa các mô hình này trên cùng mßt hệ trục tọa ß vuông góc duy nhất toàn l°ái Các nghiên cāu trên chia MG thành các phần tử ngußn phát, l°ái iện và phụ tÁi Phần tử ngußn phát có thá là máy phát ßng bß, máy phát không ßng bß, hoặc bß l°u iện, ngußn năng l°ợng mặt trßi, năng l°ợng gió °ợc nối l°ái thông qua bß biÁn ái công suất Các mô hình °ợc ß cÁp trong các nghiên cāu trên phần nào mô tÁ °ợc t°¢ng ối ầy ÿ ặc tính ßng học cÿa mßt số MG cụ thá Tuy nhiên, các nghiên cāu trên v¿n tßn t¿i mßt số vấn ß Cụ thá, mßt số mô hình ch°a kÁt hợp ầy ÿ mô hình ngußn phân tán dựa trên iện tử công suất và các máy iện truyßn thống; cách thāc kÁt nối các mô hình phần tử ch°a thá áp dụng °ợc cho l°ái có số l°ợng lán ngußn phân tán
1.3.1 Phân cÃp điÁu khiÃn Microgrid
Sự linh ho¿t trong chÁ ß ho¿t ßng cÿa MG mang l¿i những cÁi thiện áng ká vß các chỉ tiêu ß tin cÁy cho toàn l°ái, ngoài ra các chỉ tiêu vß kinh tÁ vái các DG khi °ợc °a và MG cũng °ợc gia tăng Tuy nhiên, vấn ß án ịnh và ißu khián MG l¿i ặt ra những bài toán mái cần giÁi quyÁt Đặc biệt là các vấn ß liên quan tái tính liên tục cÿa các ngußn s¢ cấp cũng nh° sự thiÁu hụt quán tính quay do các ngußn IBR gây ra
Khi làm rõ °ợc các ặc iám khác biệt giữa l°ái truyßn thống và MG, bài toán án ịnh và ißu khián MG s¿ °ợc giÁi quyÁt, cụ thá mßt số vấn ß chính trong án ịnh và ißu khián MG [31]:
▪ Đißu khián iện áp và dòng iện ầu ra cÿa các DG; ▪ Cân bằng công suất tác dụng và công suất phÁn kháng trong MG; ▪ Đißu khián iện áp và tần số trong MG;
▪ QuÁn lý phụ tÁi; ▪ Quá trình quá ß chuyán ái từ chÁ ß nối l°ái sang ßc lÁp và ng°ợc l¿i
luan an
Trang 2511
Hình 1-2 Phân cấp điều khiển theo UCTE [14]
Các vấn ß ißu khián trên có mục tiêu khác nhau trong các giai o¿n khác nhau, do vÁy cần phân cấp ißu khián MG Theo cách tiÁp cÁn truyßn thống, UCTE phân cấp ißu khián MG thành 3 cấp: S¢ cấp, Thā cấp, Cấp ba °ợc thá hiện trong Hình 1-2 Đißu khián s¢ cấp tÁp trung vào các vòng lặp ißu khián dòng iện và iện áp nßi bß các DG Đißu khián thā cấp có nhiệm vụ Ám bÁo °a sai số iện áp và tần số vß không tr°ác mỗi sự thay ái cÿa tÁi và ngußn Đißu khián cấp ba có nhiệm vụ giữ án ịnh MG tr°ác các sự cố nghiêm trọng, ngoài ra trong chÁ ß làm việc bình th°ßng ißu khián cấp ba còn có nhiệm vụ giúp MG vÁn hành tối °u chỉ tiêu kinh tÁ [32]
Hình 1-3 Cấu trúc điều khiển điển hình trong MG [33]
luan an
Trang 2612 Cấu trúc ißu khián ián hình trong MG °ợc minh họa trong Hình 1-3 Đißu khián s¢ cấp óng vai trò quan trọng trong phân cấp ißu khián MG Cấp ißu khián này có ph¿m vi ißu chỉnh trong các vòng lặp ißu khián dòng iện và iện áp nßi bß DG nhằm áp āng nhanh nhất vái các thay ái diễn ra trong MG Tùy thußc vào công nghệ mỗi DG khác nhau nh° máy phát cÁm āng, máy phát ßng bß hoặc các ngußn phân tán nối l°ái thông qua các bß biÁn ái thì ißu khián s¢ cấp s¿ khác nhau Trong cấp ißu khián này, ngoài ißu khián nßi bß các DG còn xuất hiện ißu khián phân bố công suất giữa các DG vái nhau thông qua các vòng lặp ngoài ißu khián dòng iện và iện áp Đißu chỉnh phân bố công suất giữa các DG áp āng l¿i yêu cầu cân bằng công suất trong l°ái nhằm ißu chỉnh các thông số iện áp và tần số trong toàn l°ái Cấp ißu khián s¢ cấp có thá °ợc cụ thá hóa thành các vấn ß sau:
▪ Đißu khián s¢ cấp iện áp; ▪ Đißu khián s¢ cấp tần số; ▪ Đißu khián s¢ cấp công suất tác dụng; ▪ Đißu khián s¢ cấp công suất phÁn kháng Đißu khián thā cấp trong MG t°¢ng tự ißu khián thā cấp trong l°ái truyßn thống, ó là giÁm ß lệch tần số và iện áp còn l¿i sau ißu khián s¢ cấp, °a các ¿i l°ợng này vß giá trị danh ịnh Cấp ißu khián này °ợc thực hiện ßng lo¿t, tác ßng ßng thßi tái toàn bß DG và phụ tÁi Khi MG ho¿t ßng á chÁ ß nối l°ái, toàn bß DG sử dụng giá trị ặt từ l°ái hệ thống làm tham chiÁu, nh°ng các giá trị tham chiÁu s¿ không còn khi MG ho¿t ßng á chÁ ß tách l°ái Do vÁy, khi MG ho¿t ßng á chÁ ß tách l°ái, mßt DG hoặc nhißu DG s¿ °ợc lựa chọn làm iám tham chiÁu tùy theo từng ph°¢ng thāc ißu khián MG
Đißu khián cấp ba °ợc thực hiện trong chÁ ß MG nối l°ái thông qua bß ißu khián trung tâm (MGCC) Cấp ißu khián này ißu chỉnh trào l°u công suất giữa l°ái hệ thống và MG trong chÁ ß nối l°ái vái mục tiêu tối °u chỉ tiêu kinh tÁ thông qua việc ißu khián tần số và biên ß iện áp trong MG Đißu khián cấp ba có vai trò quan trọng vái MG trong quá trình tách l°ái và nối l°ái trá l¿i
Quá trình phân cấp ißu khián cũng nh° nhiệm vụ cÿa từng cấp ißu khián trong MG °ợc minh họa trong Hình 1-4
luan an
Trang 27• Đ°a ra phân bố dung l°ợng công suất ặt lên các DG Nhằm Ám bÁo °ợc các mục tiêu trên, cấp ißu khián s¢ cấp bao gßm (i) ißu khián m¿ch vòng ißu khián dòng diện và iện áp nßi bß các DG (ii) phân bá công
suất giữa các DGs theo °ßng ặc tính tĩnh cÿa mỗi DG
1.3.2.1 Vòng lặp điều khiển điện áp và dòng điện
Đißu khián s¢ cấp °a ra các giá trị ặt trong hệ thßi gian thực cho các m¿ch vòng ißu khián iện áp và dòng iện trong các bß ißu khián DG Các vòng ißu khián này thông th°ßng °ợc gọi là ißu khián cấp ß không Đißu khián cấp ß không này °ợc tiÁn hành trên cÁ hai chÁ ß làm việc cÿa MG là CSI và VSI [16], [34]
luan an
Trang 2814 Trong chÁ ß ngußn dòng, công suất tác dụng và công suất phÁn kháng °ợc °a
vào °ợc ißu khián dựa trên giá trị ặt tr°ác Pref và Qref Trong ó, các bß ißu khián óng vai trò °a ra °ợc giá trị ặt cÿa dòng iện Iref là giá trị ầu vào cÿa bß PMW óng má hệ thống van ißu khián nghịch l°u từ DC sang AC
Trong chÁ ß ngußn áp, DG ho¿t ßng nh° mßt ngußn áp vái giá trị iện áp ặt v*
°ợc xác ịnh bái vòng ißu khián s¢ cấp thông qua °ßng ặc tính ß dốc
Hình 1-5 Sơ đồ khối m¿ch vòng điều khiển chế độ nguồn áp [15]
1.3.2.2 Điều khiển độ dốc truyền thống
Vái l°ái truyßn thống ph°¢ng pháp ß dốc °ợc thá hiện nh° trong Hình 1-6
Trong ó, thông số E và Ì °ợc t¿o ra từ việc táng hợp lần l°ợt thông số ầu ra vòng ißu khián công suất tác dụng P và công suất phÁn kháng Q
Hình 1-6 Điều khiển độ dốc truyền thống
KÁt nối giữa ngußn vái l°ái °ợc thá hiện trong Hình 1-7
Hình 1-7 Kết nối nguồn phát với lưới
luan an
Trang 2915 Đặc tính phụ thußc tần số, iện áp vào công suất tác dụng và công suất phÁn kháng °ợc thá hiện trong công thāc:
PQD P
úú
Trong ó giá trị tham chiÁu cÿa ißu khián s¢ cấp Ì*và E* lần l°ợt là tần số góc
và iện áp ầu ra cÿa DG khi không tÁi Theo cách tiÁp cÁn truyßn thống hệ số DPvà
DQ°ợc xác ịnh dựa trên công suất ịnh māc cÿa bß biÁn ái và ß lệch tần số, iện áp tối a Trong cách tiÁp cÁn mái, vái MG có nhißu DGs, hệ số DPvà DQthỏa mãn ràng bußc sau [35][36] :
Trang 3016
Hình 1-8 Sơ đồ điều khiển độ dốc truyền thống [15]
Mô hình d¿ng truyßn thống này áp dụng lên MG s¿ gặp mßt số vấn ß nh° sau:
• Do chỉ có duy nhất mßt hệ số DPtrên mỗi vòng lặp nên khó áp āng °ợc yêu cầu cÿa bài toán ißu khián nhißu mục tiêu
• Cách tiÁp cÁn truyßn thống ph°¢ng pháp ß dốc dựa trên l°ái có iện kháng lán, tuy nhiên giÁ thiÁt này không phù hợp vái l°ái h¿ thÁ chÿ yÁu là iện trá
1.3.2.3 Phương pháp san tải hiệu chỉnh
Ph°¢ng pháp san tÁi hiệu chỉnh này nhằm mục ích thay ái °ợc hệ số thßi gian cÿa các bß ißu khián công suất tác dụng và phÁn kháng mà không gây Ánh h°áng Án tần số và iện áp cÿa DG Ph°¢ng pháp mái bÁo l°u ß xuất bß ißu khián công suất trong (1.1), tuy nhiên ¿i l°ợng góc pha cÿa bß biÁn ái δ °ợc ißu chỉnh nh° sau [37] :
PKdt
Vái hệ số KPthêm mái, mô hình dao ßng nhỏ mái nh° sau :
PPK G
s K D Gú
Mô hình dao ßng nhỏ mái °ợc thá hiện trong hình d°ái:
Hình 1-9 Phương pháp san tÁi hiệu chỉnh
luan an
Trang 3117 Vái mô hình dao ßng nhỏ mái (1.8) việc thay ái hằng số thßi gian có thá °ợc thực hiện trực tiÁp khi thay ái KP
TiÁn hành t°¢ng tự, ph°¢ng pháp thêm hệ số KQkhi xây dựng mô hình dao ßng nhỏ cho bß ißu khián công suất phÁn kháng (1.9)
comVH
Z
Mô hình mái °ợc thá hiện d°ái d¿ng s¢ ß nh° trong hình d°ái :
Hình 1-10 Mô hình dao động nhỏ bộ điều khiển công suất phÁn kháng hiệu chỉnh
[15]
1.3.2.4 Phương pháp độ dốc VPD/FQB
Trong MG iện áp thấp, l°ái iện mang tính trá chÿ yÁu Do vÁy, góc truyßn tÁi δ
ÿ nhỏ, có thá coi sinδ ≈ δ Từ ó °a ra mô hình ißu khián ß dốc VPD/FQB [37]
PQEED P
D Q
úú
Ph°¢ng pháp VPD/FQB giúp cÁi thiện ặc tính ißu khián trong MG vái °ßng dây truyßn tÁi chÿ yÁu tính iện trá Hằng số thßi gian cÿa bß ißu khián có thá °ợc thay ái °ợc mà không thay ái ß lệch iện áp và tần số
luan an
Trang 32Trong ó: KPÌ, KIÌ, KPE, KIÌ là các hệ số ißu khián trong ißu khián thā cấp, và
ΔÌs là tần số góc ßng bß giữa MG và l°ái lán, trong tr°ßng hợp tách l°ái thì ΔÌs
nhÁn giá trị không Trong khi ißu khián s¢ cấp dựa trên các o l°ßng iện áp và
luan an
Trang 3319 dòng iện t¿i iám kÁt nối mỗi DG vái MG, ißu khián thā cấp °ợc tiÁn hành trên ph¿m vi toàn l°ái vái các bß ißu khián bên ngoài các DG và cấp các giá trị ặt cho ißu khián s¢ cấp Cấu trúc tÁp trung theo truyßn thống cÿa ißu khián thā cấp °ợc minh họa trọng Hình 1-12 [41], [42]
Hình 1-12 Điều khiển thā cấp cấu trúc tập trung [41]
Trong (1.15) ß lệch tần số, ß lệch iện áp qua các bß PI trá thành δÌ và δE rßi gửi Án từng DG nh° thá hiện trên Hình 1-13
Hình 1-13 Sơ đồ điều khiển thā cấp tập trung cho một DG trong MG [41]
luan an
Trang 3420
Hình 1-14 Điều khiển sơ cấp và thā cấp trong MG
1.3.4 ĐiÁu khiÃn cÃp 3
Hình 1-15 Điều khiển cấp 3 trong MG[43]
Trong chÁ ß vÁn hành nối l°ái, mục tiêu vÁn hành là tối °u hóa ngußn lợi từ các DG Các ¿i l°ợng tần số và iện áp trên iám PCC °ợc quyÁt ịnh bái l°ái hệ thống, do ó thông số ầu vào các giá trị ặt lên ißu khián thā cấp cÿa MG °ợc °a
luan an
Trang 3521 vào từ l°ái hệ thống Tần số góc Ìref, thông số ặt vào ißu khián thā cấp là thông số
°ợc ißu khián thông qua bß ißu khián PI các sai số giữa Pref và PG T°¢ng tự, iện
áp vref °ợc ißu chỉnh bái khâu ißu khián PI các sai số cÿa công suất phÁn kháng
Qref và QG Trong ó: PGvà QGlà giá trị °ợc tính toán dựa trên giá trị dòng iện và
iện áp o °ợc Prefvà Qref là giá trị ặt cÿa ißu khián cấp 3 [44], [45]
Đá nghiên cāu, xây dựng các bß ißu khián phù hợp vái MG trong chÁ ß tách l°ái, các mô hình mô tÁ l°ái MG cần thiÁt phÁi °ợc xây dựng Và, mô hình dao ßng nhỏ MG phÁn ánh chính xác các quá trình ßng học trên l°ái là mßt trong những mô hình nh° vÁy Vái sự a d¿ng các ngußn xuất hiện trong MG cùng sự xuất hiện mái các kỹ thuÁt xây dựng mô hình, luÁn án cần nghiên cāu và °a ra °ợc mô hình dao ßng nhỏ MG có xét ầy ÿ các quá trình ßng học diễn ra trên các phần tử trong l°ái
Quá trình phối hợp, phân cấp ißu khián trong MG cũng cần °ợc nghiên cāu kỹ l°ỡng do ối t°ợng nghiên cāu MG mang nhißu ặc iám khác biệt so vái l°ái truyßn thống, ặc biệt là sự thiÁu hụt quán tính do các ngußn a phần là ngußn nối l°ái thông qua bß biÁn ái iện tử công suất IBR
Thông qua phân tích các kÁt quÁ nghiên cāu tr°ác ây trong lĩnh vực mô hình hóa l°ái microgrid, luÁn án lựa chọn xây dựng mô hình dao ßng nhỏ dựa trên mô hình trên trục dq cÿa các phần tử DG, máy iện ßng bß, l°ái iện Mặc dù mô hình có mßt số h¿n chÁ nhất ịnh, nh° ã thÁo luÁn trong 1.2, ây là mô hình °ợc sử dụng rßng rãi và v¿n có nhißu āng dụng trong phân tích án ịnh và ißu khián MG
luan an
Trang 3622
CH¯¡NG 2 MÔ HÌNH DAO DÞNG NHâ MICROGRID
Ph°¢ng pháp án ịnh dao ßng nhỏ là ph°¢ng pháp án ịnh dựa trên các nguyên lý cÿa Lyapunov [21], theo ó án ịnh cÿa mßt hệ thống phi tuyÁn °ợc xác ịnh thông qua khÁo sát án ịnh cÿa hệ thống ó, tuyÁn tính hóa quanh iám làm việc cân bằng Đối vái lĩnh vực hệ thống iện nói riêng, ph°¢ng pháp án ịnh dao ßng nhỏ ã °ợc chāng minh có tính hiệu quÁ trong việc phân tích các hiện t°ợng án ịnh, bao gßm các dao ßng công suất, ißu chỉnh tham số các hệ thống ißu khián, hiện t°ợng cßng h°áng d°ái ßng bß, v.v Vái hệ thống iện truyßn thống, tính án ịnh cÿa hệ thống phụ thußc nhißu vào án ịnh tốc ß cÿa các máy iện ßng bß (còn gọi là án ịnh iện c¢) có quán tính lán Khi khÁo sát các quá trình quá ß iện c¢, các thành phần dao ßng tần số cao trên các phần tử m¿ch cÿa l°ái iện th°ßng °ợc bỏ qua Mô hình chi tiÁt có xét Án quá trình quá ß iện từ (EMT) chỉ °ợc sử dụng trong mßt số nghiên cāu ặc biệt, ví dụ hiện t°ợng cßng h°áng d°ái ßng bß
Đối vái l°ái iện microgrid, do quán tính nhỏ, các nghiệm riêng t°¢ng āng vái dao ßng iện c¢ có sự liên kÁt m¿nh h¢n vái các dao ßng iện từ trong l°ái, do vÁy không thá bỏ qua các quá trình quá ß trên l°ái iện [46] Vì vÁy, á có thá nghiên cāu ầy ÿ các vấn ß vß ißu khián và án ịnh ối vái MG có các ngußn dựa trên ißu khián iện tử công suất, việc sử dụng mô hình toán có xét Án quá trình quá ß trên các phần tử m¿ch cÿa l°ái iện là cần thiÁt
2.1.1 Mô hình tuy¿n tính trong không gian tr¿ng thái
Mô hình ßng học cÿa l°ái iện cũng nh° các hệ thống vÁt lý phāc t¿p khác °ợc thá hiện thông qua các hệ ph°¢ng trình vi phân bÁc cao Việc khÁo sát hệ thống thông qua các hệ ph°¢ng trình vi phân bÁc cao th°ßng gặp nhißu khó khăn [47], do vÁy ph°¢ng pháp không gian tr¿ng thái °ợc sử dụng, trong ó mô tÁ ßng học cÿa hệ thống thông qua mßt tÁp hợp các ph°¢ng trình vi phân bÁc nhất Ph°¢ng trình tr¿ng thái và ph°¢ng trình ầu ra cÿa mô tÁ này nh° sau:
•
Trong ó, x là véc t¢ tr¿ng thái tÁp hợp n biÁn tr¿ng thái cÿa hệ thống, u là véc t¢
bao gßm r biÁn ầu vào, y là véc t¢ tÁp hợp p biÁn ầu ra Các ma trÁn liên kÁt bao gßm, ma trÁn tr¿ng thái A(n×n), ma trÁn ầu vào B(n×r), ma trÁn ầu ra C(p×n) và ma trÁn liên thông D(p×r)
Đá xây dựng mô hình dao ßng nhỏ cÿa hệ thống, cần tuyÁn tính hóa quanh iám làm việc cÿa hệ thống, ký hiệu x0 T¿i iám làm việc cÿa hệ thống xung quanh iám cân bằng, ta có:
luan an
Trang 37( )s ( )s ( )s
Nghiệm cÿa hệ ph°¢ng trình tr¿ng thái trên thá hiện các iám cực cÿa Δx(s) và
Δy(s) là nghiệm cÿa ph°¢ng trình sau:
Trong ó I là ma trÁn ¢n vị Ph°¢ng trình trên °ợc gọi là ph°¢ng trình ặc tr°ng và các giá trị cÿa s thỏa mãn các ißu kiện trên °ợc gọi là trị riêng λ cÿa ma trÁn A Hệ thống án ịnh nÁu các trị riêng có phần thực âm và không án ịnh nÁu ít nhất mßt trong các trị riêng có phần thực d°¢ng, theo tiêu chí Routh-Hurwitz
Các chÁ ß dao ßng trong các hệ thống có trị riêng phāc t¿p °ợc cho d°ái d¿ng cặp liên hợp:
Trang 3824 2
f ð
Vái mỗi cặp nghiệm phāc có thá xác ịnh hệ số tắt theo công thāc sau:
22
ú
−=
Hệ số tắt dần ζ xác ịnh tốc ß suy giÁm biên ß dao ßng ối vái các chu kỳ dao ßng
2.1.2 Bi¿n đéi trāc táa đß abc – dq
Hình 2-1 Quan hệ hệ trục abc và hệ trục tọa độ quay dq
Đá thuÁn lợi trong việc ghép nối ßng bß các mô hình không gian tr¿ng thái cÿa các phần tử khác nhau, hệ trục tọa ß vuông góc quay dq °ợc sử dụng Tr°ác tiên, mỗi phần tử °ợc mô hình trên mßt hệ trục tọa ß ịa ph°¢ng riêng biệt dqn gắn vái mỗi phần tử Việc chuyán ái các ¿i l°ợng trên trục tọa ß abc sang hệ trục tọa ß
vuông góc quay dq °ợc dựa trên công thāc biÁn ái Park [22]
luan an
Trang 3925 ( )
bq
c
u
uu
qc
Khi kÁt hợp các mô hình phần tử cần ßng bß hóa các hệ trục to¿ ß ịa ph°¢ng
dqn sang hệ trục tọa ß toàn l°ái dqg [49] Quan hệ giữa các hệ tọa ß °ợc thá hiện trong Hình 2-2 Ph°¢ng trình chuyán ái giữa các hệ trục tọa ß nh° sau:
g
f=ùf fùf=ùf fùûûûû lần l°ợt là các ¿i l°ợng trong hệ tọa ß ịa ph°¢ng dqn và toàn l°ái dqg Góc δnlà góc lệch giữa hai trục tọa ß dqn và
dqg Chỉ số <0= là giá trị các ¿i l°ợng t¿i iám vÁn hành
luan an
Trang 4026
Hình 2-2 Hệ trục tọa độ địa phương dqnvà toàn lưới dqg
Nghịch Áo công thāc (2.16), thu °ợc phép biÁn ái các ¿i l°ợng từ hệ trục tọa
ß toàn l°ái dqg sang hệ trục tọa ß ịa ph°¢ng dqn
gn
2.2 Mô hình dao đßng nhã máy phát điÇn đçng bß
Mô hình dao ßng nhỏ máy phát ßng bß ba pha hai cực °ợc xây dựng bái Krause [50] Hình 2-3 mô tÁ mô hình máy phát iện ßng bß 3 pha 2 cực trong hệ trục tọa ß
vuông góc quay dq Trong ó, cách thāc bố trí các cußn stator, cũng nh° cußn dây
kích từ fd , các cußn hãm kd, kq,1và kq,2
Hình 2-3 Mô hình máy phát điện đồng bộ 3 pha 2 cực trong hệ trục dq
luan an