Nghiên Cứu Điều Khiển Bộ Khôi Phục Điện Áp Động (Dvr) Để Bù Lõm Điện Áp Cho Phụ Tải Quan Trọng Trong Xí Nghiệp Công Nghiệp

Hệ thống điều khiển phải có khả năng phát hiện các sai lệch điện áp về biên độ và góc pha, từ đó đưa ra lượng đặt đến bộ biến đổi điện tử công suất nhằm tạo ra điện áp có giá trị đủ để b

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---

-TRẦN DUY TRINH

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG (DVR) ĐỂ BÙ LÕM ĐIỆN ÁP CHO PHỤ TẢI QUAN TRỌNG TRONG XÍ NGHIỆP CÔNG

NGHIỆP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐIỂU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG

HÓA

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình của tôi Tất cả các ấn phẩm được

công bố chung với các cán bộ hướng dẫn khoa học và các đồng nghiệp đã

được sự đồng ý của các tác giả trước khi đưa vào luận án Cáckết quả trong

luận án là trung thực, chưa từng được công bố và sử dụng để bảo vệ trong bất

cứ một luận án nào khác

Tác giả luận ánTrần Duy Trinh

Bộ khôi phục điện áp động (Dynamic Voltage Restorer–DVR) xây dựng trên cơ sở bộbiến đổi bán dẫn là thiết bị nhằm đảm bảo khôi phục điện áp trên các phụ tải nhạy cảm khi

có sự lõm điện áp ngắn hạn, có thời gian kéo dài từ khoảng nửa chu kỳ điện áp lưới 0,01sđến cỡ dưới 60s, từ phía nguồn cấp Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các biến động điện ápkiểu này thuộc loại sự cố xảy ra có tần xuất lớn nhất trong các loại sự cố khác về nguồnđiện, so với các loại sự cố khác như mất điện ngắn hạn, cỡ trên 60s đến 5 phút, hoặc mấthẳn điện, từ 5 phút trở lên, hoặc dao động điện áp với tần số rất thấp, 0,1Hz đến 1Hz, còngọi là hiện tượng “flicker”–nhấp nháy điện Mặc dù lõm điện áp xảy ra trong một thời gianrất ngắn, một số phụ tải như các hệ thống điều khiển, các loại biến tần điều khiển động cơ

đã có thể bị dừng Trong một số trường hợp các thiết bị này có thể đóng vai trò chủ chốttrong toàn bộ dây truyền hoạt động của nhà máy, khi bị dừng dẫn tới phải dừng toàn bộdây truyền mà sự khởi động trở lại rất tốn kém và kéo dài Nếu là hệ thống điều khiển hoặc

xử lý số liệu có thể dẫn tới gián đoạn hoặc mất thông tin, cũng dẫn đến những hậu quảnghiêm trọng

Hệ thống cung cấp nguồn liên tục (UPS), là một giải pháp thông dụng hiện nay có thểbảo vệ tải nhạy cảm khỏi bị tác động của lõm điện áp, nhưng chỉ áp dụng cho các phụ tảicông suất nhỏ và điện áp thấp, với các hệ thống công suất lớn thì UPS là thiết bị quá đắttiền vì UPS phải đảm bảo hoàn toàn công suất tải Trong trường hợp này DVR là giải pháptiết kiệm, có thể được lắp đặt để bảo vệ các tải nhạy cảm quan trọng, những hệ thống thiết

bị có sẵn và đang bị ảnh hưởng của những sự cố lõm điện áp ngắn hạn, kéo dài dưới mộtphút Lý do phải dùng DVR là vì việc khắc phục bằng cách cải tạo hệ thống phân phối làkhông thể thực hiện được, có thể do không đủ kinh phí hoặc không thể gián đoạn sản xuấthoặc hệ thống điện nằm ngoài tầm quản lý của doanh nghiệp

Trong thực tế lõm điện áp là dạng nhiễu loạn xuất hiện không biết trước và tồn tại trongthời gian ngắn, bao gồm cả biến động về biên độ điện áp cũng như góc pha, có đặc điểmphức tạp và tính chất lõm thay đổi liên tục trong thời gian xảy ra biến cố Do đó yêu cầuđặt ra đối với DVR là phải có cấu trúc phù hợp, đảm bảo được khả năng khôi phục điện ápnhất định trên tải khi nguồn đầu vào có biến động DVR là bộ biến đổi bán dẫn dùng để tạo

ra nguồn áp, đưa qua máy biến áp phối hợp, tạo ra bộ bù điện áp nối tiếp giữa tải và nguồn

Hệ thống điều khiển phải có khả năng phát hiện các sai lệch điện áp về biên độ và góc pha,

từ đó đưa ra lượng đặt đến bộ biến đổi điện tử công suất nhằm tạo ra điện áp có giá trị đủ

để bù phần sụt áp phía nguồn, giữ cho điện áp phía tải trong phạm vi cho phép

Hệ thống điều khiển phải đảm bảo yêu cầu về tác động nhanh, độ chính xác cao để cóthể khôi phục điện áp trên tải ngay trong khoảng thời gian từ một nửa chu kỳ đến hai chu

kỳ điện áp lưới (0.01s0.04s) đối với các kiểu lõm điện áp Mặt khác, DVR cần đảmbảo

các chế độ hoạt động, đó là chế độ bù, chế độ chờ, chế độ by-pass, trong phạm vi giới hạncủa công suất thiết kế.

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Nghiên cứu và giải quyết các vấn đề về cấu trúc phần lực và điều khiển DVR nhằm đảmbảo cho các phụ tải nhạy cảm hoàn toàn không bị chịu tác động của các loại sự cố kiểulõm-dâng điện áp ngắn hạn từ nguồn

Nghiên cứu chỉ ra các điều kiện để có thể đưa vào ứng dụng thiết bị DVR một cách hiệuquả nhất đối với các xí nghiệp công nghiệp thông qua áp dụng cho một trường hợp thực tếđiển hình

3 Mục tiêu đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Các mục tiêu nghiên cứu sau đây sẽ thực hiện trong luận án

 Tìm hiểu về đặc điểm lõm điện áp, nguyên nhân và những ảnh hưởng của nó đối với

xí nghiệp công nghiệp và các giải pháp giảm thiểu

 Nghiên cứu cấu trúc mạch lực bộ khôi phục điện áp động (DVR) để đảm bảo khảnăng đưa ra điện áp bù ứng với toàn giải thay đổi của phụ tải và biên độ lõm điện áp cũngnhư thời gian biến động

 Nghiên cấu các cấu trúc và thiết kế tham số cho hệ thống điều khiển đảm bảo tính tácđộng nhanh và chính xác của DVR

 Nghiên cứu áp dụng DVR trong lưới điện của xí nghiệp công nghiệp thông qua mộttrường hợp thực tế điển hình

 Xây dựng mô hình mô phỏng và mô hình thực nghiệm để kiểm tra chất lượng thuậttoán điều khiển đề xuất và khả năng khôi phục điện áp của DVR

Trên cơ sở mục tiêu của luận án, đối tượng nghiên cứu của đề tài sẽ được tập trunghướng đến giải quyết các vấn đề về:

- Nhiểu loạn lõm điện áp, ảnh hưởng của lõm điện áp đối với xí nghiệp công nghiệp,phương pháp giảm thiểu lõm điện áp và giải pháp DVR

- Cấu hình của DVR bao gồm; bộ biến đổi bán dẫn công suất, bộ lọc phía xoay chiều,máy biến áp nối tiếp, bộ lưu trữ năng lượng và DC-link, các cấu trúc liên kết giữa các phầntử

- Các mạch vòng và thuật toán điều khiển của DVR bao gồm; Xây dựng các mạchvòng dòng điện, điện áp, thuật toán điều khiển điện áp tải của DVR, thuật toán điều khiểnphát hiện lõm, áp dụng thuật toán điều khiển đồng bộ lưới (PLL), thiết kế các bộ điềukhiển được áp dụng

- Mô hình mô phỏng bao gồm; mô hình hóa lưới điện, mô hình hóa DVR, mô hình hóađối tượng được bảo vệ là tải nhạy cảm quan trọng, mô hình hóa các biến cố điện áp trênlưới, mô hình mô phỏng thực hiện trên phần mềm Matlap/Simulink

- Mô hình thực nghiệm DVR bảo vệ tải nhạy cảm Pđm=5kW, điện áp 380V xây dựngtại phòng thí nghiệm

- Trường hợp áp dụng kết nối DVR với lưới điện thực tế gồm; tìm hiểu lưới điện thực

tế của nhà máy xi măng Hoàng Mai, các biến cố điện áp trên lưới, phụ tải nhạy cảm quantrọng bị ảnh hưởng tại nhà máy, ví trí lắp đặt DVR

Đề tài nghiên cứu được giới hạn trong phạm vi là tìm hiểu về lõm điện áp và ảnh hưởngcủa nó đến các xí nghiệp công nghiệp Phân tích lựa chọn cấu hình phần lực và nghiên cứuphát triển các thuật toán điều khiển DVR để khôi phục điện áp trên tải, bảo vệ tải nhạycảm Đưa ra các điều kiện và thủ tục để áp dụng DVR trong các xí nghiệp công nghiệp,thông qua một trường hợp cụ thể trong thực tế Các kết quả nghiên cứu của luận án được

kiểm tra đánh giá thông qua mô phỏng và xây dựng một mô hình thực nghiệm ở phòng thínghiệm.

4 Phương pháp nghiên cứu:

Các phương pháp nghiên cứu sẽ được vận dụng trong đề tài này

- Khảo sát thực tế, thống kê, phân tích và đánh giá thực trạng

- Sử dụng mô hình mạch điện, lý thuyết điều khiển vector, lý thuyết điều khiển tuyếntính trong xây dựng vòng điều chỉnh và thiết kế bộ điều khiển

- Mô phỏng trên máy tính thông qua phần mềm Matlab-Simulink, thực nghiệm kiểm tra

và khẳng định các kết quả nghiên cứu lý thuyết

5 Nội dung của luận án:

Nội dung của luận án được trình bày theo các chương sau đây:

Mở đầu: Nêu mục tiêu, nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học và thực

tiễn của đề tài nghiên cứu

Chương 1: Giảm thiểu ảnh hưởng của lõm điện áp bằng bộ khôi phục điện áp động.

Trình bày tổng quan về lõm điện áp và các phương pháp giảm thiểu lõm điện áp, trong

đó trọng tâm nghiên cứu phương pháp giảm thiểu hiệu quả nhất là sử dụng bộ khôi phụcđiện áp động (DVR) Các phương pháp điều khiển DVR đã được nghiên cứu đến nay trongcác công trình sẽ được tóm tắt ngắn gọn, qua đó chỉ ra những hạn chế trong điều khiển bùlõm cần được khắc phục, đồng thời chỉ ra hướng nghiên cứu phát triển điều khiển DVR

Chương 2: Cấu trúc bộ khôi phục điện áp động

Trình bày chức năng nhiệm vụ của các thành phần trong hệ thống, các kiểu kết nối,phương pháp bảo vệ cho DVR và cuối cùng là lựa chọn một cấu trúc phần cứng điển hìnhcủa DVR đủ để tiếp tục nghiên cứu phát triển thuật toán điều khiển của hệ thống

Chương 3: Điều khiển bộ khôi phục điện áp động

Tập trung nghiên cứu điều khiển DVR, bao gồm; điều khiển khôi phục điện áp tải, điềukhiển đồng bộ điện áp lưới, điều khiển phát hiện lõm điện áp và điều khiển điện áp DC-link Trong đó, trọng tâm nghiên cứu phát triển điều khiển khôi phục điện áp tải của DVR,bao gồm các chiến lược điều khiển, mô hình toán học, các cấu trúc và thuật toán điều khiểnvector trên hệ tọa độ quay dq và hệ tọa độ tĩnh αβ, các bộ điều khiển và thiết kế bộ điềukhiển được trình bày Cuối cùng là các nghiên cứu ổn định hệ thống

Chương 4: Giải pháp áp dụng DVR cho xí nghiệp công nghiệp.

Trình bày các điều kiện áp dụng DVR cho các xí nghiệp công nghiệp, các bước thựchiện thiết kế cụ thể, thông qua một trường hợp áp dụng DVR bảo vệ một tải nhạy cảmquan trọng thực tế là tổ hợp Biến tần-Động cơ ID 142-FN1 trong ngành công nghiệp ximăng Xây dựng mô hình mô phỏng DVR kết nối hệ thống lưới điện như đã được thiết kế,thuật toán điều khiển đề xuất ở chương 3 cũng được áp dụng cài đặt trong mô hình

Chương 5: Xây dựng mô hình thực nghiệm DVR

Chương này trình bày cách thức xây dựng bàn thí nghiệm, cài đặt thuật toán điều khiển

đề xuất, thực hiện thí nghiệm và lấy kết quả

Kết Luận và kiến nghị

Cuối cùng là phần kết luận và kiến nghị của toàn bộ luận án, khẳng định lại những kếtquả đã đạt được trong quá trình nghiên cứu, những tồn tại và hướng phát triển của đề tài

6 Dự kiến các kết quả nghiên cứu mới:

 Đưa ra cấu trúc và thuật toán điều khiển cho bộ khôi phục điện áp động (DVR) trong

bù lõm điện áp cân bằng và không cân bằng Nó được dựa trên phương pháp điều khiểnvector trên hệ tọa độ quay dq và hệ tọa độ tĩnh αβ với hai vòng điều khiển tương ứng chomỗi thành phần thứ tự thuận và thứ tự nghịch được điều khiển riêng biết

 Khảo sát và phân tích được nguyên nhân sự cố lõm điện áp và ảnh hưởng của nó đếnphụ tải nhạy cảm quan trọng trong ngành công nghiệp xi măng như tổ hợp Biến tần-Động

cơ quạt ID Kết quả khảo sát đã chỉ ra các điều kiện để có thể đưa vào ứng dụng thiết bịDVR một cách hiệu quả nhất thông qua một trường hợp thực tế điển hình

 Một mô hình mô phỏng kết hợp lưới điện, các phụ tải và DVR nối lưới ở cấp trung

áp 6,3kV để bảo vệ tải nhạy cảm quan trọng là tổ hợp Biến tần-Động cơ quạt công nghệ142-FN1 Mô hình được phát triển và thực hiện trong phần mềm Matlap/Simulink

 Thực hiện thành công mô hình thực nghiệm (trong phòng thí nghiệm) với các thuậttoán điều khiển được cài đặt trên bộ xử lý tín hiệu dSPACE card DS11040 để đánh giá khảnăng làm việc của DVR trong bù lõm điện áp và giảm thiểu nhiễu loạn điện áp

Chương1: GIẢM THIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA LÕM ĐIỆN ÁP

BẰNG BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG (DVR)

Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về lõm điện áp và các phương pháp giảmthiểu lõm điện áp, trong đó trọng tâm nghiên cứu phương pháp giảm thiểu hiệu quả nhất là

sử dụng bộ khôi phục điện áp động (DVR), được dựa trên việc điều khiển bộ biến đổi điện

tử công suất Các phương pháp điều khiển DVR đã được nghiên cứu đến nay trong cáccông trình sẽ được tóm tắt ngắn gọn, qua đó chỉ ra những hạn chế trong điều khiển bù lõmcần được khắc phục, đồng thời chỉ ra hướng nghiên cứu phát triển điều khiển DVR nhằmmục đích khôi phục điện áp tải khi gặp phải bất cứ nhiễu loạn lõm điện áp nào xuất hiện từphía nguồn cấp Nội dung trong chương một được tham khảo trong các tài liệu[1,3,8,9,14,15,16,17,18,19,25,29,32,39,62]

1.1 Chất lượng điện năng và vấn đề lõm điện áp

1.1.1Chất lượng điện năng

Vấn đề chất lượng điện bao gồm một loạt các rối loạn liên quan đến điện áp, dòng điện

và độ lệch tần số Các nhiễu loạn đó có thể là

 Gián đoạn ngắn

 Lõm/dâng điện áp

 Quá độ dòng điện và điện áp

 Sự méo dạng của các sóng dòng điện và điện áp

 Nháy điện

 Mất cân bằng

 Thay đổi tần số nguồn

Các vấn đề chất lượng điện năng đã được xác định trong một số tiêu chuẩn như; IEC

61000, IEEE 1159-1995 và EN 50160, hoặc được định nghĩa trong các tài liệu [14,15]

Tình trạng treo máy tính Nhấp nháy ánh sáng

Sự cố thiết bị Thiết bị xử lý dữ liệu Quá tải PFC

Các vấn đề đóng cắt tải nặng Quá nhiệt dây trung tính

Các vấn đề với đường dây dài Các bộ phận máy dừng hoạt động Sai lệch trong hệ thống đo lường

0% 5% 10% 15% 20%

Hình 1.1 Các vấn đề thường xảy ra liên quan

đến chất lượng điện kém được xác định tại

1400 địa điểm ở 8 quốc gia [14].

Hình 1.2 Tỷ lệ phần trăm

các biến cố điện áp[14]

Những tổn thất từ chất lượng điện năng kém đối với khách hàng dùng điện, đặc biệt làcác xí nghiệp công nghiệp, từ lâu đã được biết đến, nhưng để giảm thiểu nó còn gặp nhiềukhó khăn Một nghiên cứu thực hiện bởi Hội đồng châu Âu [25], bao gồm 1400 vị trí trong

8 quốc gia về các biến cố điện áp tại các địa điểm khác nhau trong hệ thống điện Kết quảthu được thể hiện ở đồ thị hình 1.1, chỉ ra những vấn đề gặp phải từ chất lượng điện áp

kém tại các địa điểm khác nhau trong hệ thống điện và đồ thị hình 1.2 cho biết tỷ lệ phầntrăm của các nhiễu loạn trên lưới điện phân phối.

Hiện nay cả công ty điện lực và khách hàng dùng điện đang ngày càng quan tâm đếnvấn đề chất lượng điện năng vì những lý do:

- Công nghiệp hiện đại phát triển, thiết bị thế hệ mới tạo ra quá trình tự động hóa caotrong hoạt động sản xuất như; bộ điều khiển vi xử lý, máy vi tính, robot công nghiệp, các

hệ truyền động có điều khiển tốc độ, các thiết bị điều khiển trong hệ thống thông tin côngnghiệp.v.v chúng nhạy cảm với các biến động của chất lượng điện năng hơn là thiết bịđược sử dụng trong quá khứ

- Các chú trọng hơn về vận hành và khai thác hiệu quả hệ thống năng lượng điện đãdẫn đến sự gia tăng trong việc áp dụng các thiết bị hiệu suất cao như; bộ điều chỉnh tốc độđộng cơ, tụ điện song song hiệu chỉnh hệ số công suất để giảm tổn thất hoặc phát triển các

hệ thống nguồn phân tán nối lưới như; hệ thống điện mặt trời, hệ thống điện gió Điều này

có thể dẫn đến hậu quả tăng mức độ hài trên các hệ thống điện, tăng các biến cố như daođộng điện áp hoặc thay đổi tần số

- Người dùng điện có một nhận thức tốt hơn về các vấn đề chất lượng điện năng Họnhận thức tốt hơn về các vấn đề như gián đoạn, lõm điện áp, sóng hài, quá độ và đang yêucầu cung cấp nguồn năng lượng có độ tin cậy và chất lượng cao từ nhà cung cấp Ngược lạinhà cung cấp năng lượng luôn chịu một áp lực từ những đòi hỏi của khách hàng và nhữngtổn thất do chất lượng điện kém gây nên trong truyền tải điện năng

Trong số các nhiễu loạn trên hệ thống điện thì lõm điện áp là loại nhiễu loạn nghiêmtrọng nhất và có tần suất xuất hiện lớn nhất, theo kết quả khảo sát ở hình 1.2 chiếm 31%.Lõm điện áp xảy ra trong thời gian ngắn, liên quan đến suy giảm điện áp và nhảy góc pha.Khi có một biến cố trên lưới điện (ví dụ ngắn mạch) có thể ở vị trí rất xa so với thiết bị đầucuối, dẫn đến xuất hiện một lõm điện áp lan truyền đến nhiều vị trí khác nhau trên lướiđiện và có thể đến các vị trí kết nối của tải nhạy cảm để gây ảnh hưởng, tài liệu [21,22,24].Trong các xí nghiệp công nghiệp các tải nhạy cảm quan trọng thường có ảnh hưởng rất lớnđến toàn bộ hoạt động của các dây chuyền sản xuất Trong khi đó chính những tải này lạirất nhạy cảm với tác động của lõm điện áp gây ra dừng máy, mất hoặc sai lệch thông tin,dẫn đến các bộ phận khác của dây chuyển cũng bị dừng theo, sự khởi động trở lại rất tốnkém và kéo dài Vì vậy, lõm điện áp là nhiễu loạn được lựa chọn trong số các nhiễu loạnliên quan đến chất lượng điện năng để nghiên cứu giảm thiểu trong luận án này Để có thểđưa ra các phương pháp giảm thiểu, cần thiết phải phân tích rõ về nguyên nhân, đặc điểmcủa nó

1.1.2 Lõm điện áp

a) Định nghĩa lõm điện áp

Theo IEEE Std 1159-1995, lõm điện áp là hiện tượng suy giảm điện áp tức thời đột ngột tại một thời điểm mà giá trị điện áp hiệu dụng (RMS) của nó giữa 10% đến 90% so với điện áp chuẩn, tiếp theo đó điện áp được phục hồi trong một thời gian rất ngắn, từ một nửa chu kỳ của điện áp lưới (10ms) đến một phút Trong khi dâng điện áp là sự tăng đột ngột giá trị RMS lên quá một giá trị ngưỡng nhất định Thông thường giá trị ngưỡng này bằng 110% giá trị định mức điện áp nguồn[14].

Ở hình 1.3 lõm điện áp được định nghĩa theo tiêu chuẩn IEEE Std 1159-1995 và EN

50160, trong đó chỉ ra sự khác nhau giữa lõm điện áp và gián đoạn ngắn Tuy nhiên thuậtngữ được sử dụng trong các tiêu chuẩn đối với lõm điện áp có sự khác nhau Ví dụ: cùng

một dạng nhiễu loạn thì trong EN 50.160 được gọi là ''voltage dips'' trong khi trong IEEEStd 1159 nó được gọi là ''voltage sag''.

Thuật ngữ ''voltage sags'' hay ''voltage dips'' được coi là từ đồng nghĩa vì nó được dùng

để chỉ một dạng nhiễu loạn Trong luận án này thuật ngữ ''lõm điện áp'' được lựa chọn sửdụng

Hình 1.3 Định nghĩa của biến cố điện áp dựa trên các tiêu chuẩn [25]

Tóm tắt của các định nghĩa lõm điện áp được đưa ra trong các tiêu chuẩn được trình bàytrong bảng 1.1 [14]

Bảng 1.1 Định nghĩa của lõm điện áp theo tiêu chuẩn IEEE std 1159-1995, tiêu chuẩn IEEE std

1250-1995 và tiêu chuẩn IEC 6100-2-1 1990, tài liệu[14].

(up to 35 kV)

IEEE Std 1159-1995 10% - 90% 0.5 cycles to 1 min LV, MV, HV

IEEE Std 1250-1995 Reduction of voltage 0.5 cycles to few sec LV, MV, HV

IEC 6100-2-1-1990 - 0.5 cycles to few sec LV, MV, HV

Một số hình ảnh mô tả của lõm điện áp được thể hiện ở hình 1.4

Hình 1.4 Lõm điện áp một pha và lõm điện áp ba pha [22]

1 N

k

v i ik N 1 2

2 N

k

v i 2

ik ( N / 2)1

b) Nguồn gốc của lõm điện áp

Trong hệ thống năng lượng có thể phân biệt các nguyên nhân gây lõm điện áp như sau,tài liệu [14, 15, 21,23,24]:

 Các lỗi hệ thống nguồn; sét, gió, băng tuyết, nhiễm bẩn của thiết bị cách điện, độngvật tiếp xúc, tai nạn giao thông, xây dựng Các lỗi kể trên thường dẫn đến ngắn mạch.Dòng ngắn mạch gây lõm điện áp trong suốt thời gian ngắn mạch và lan truyền đến các vịtrí khác nhau trên lưới điện Thông thường nhất là ngắn mạch kiểu một pha, do đó gây nên

sự giảm điện áp một pha có độ sâu phụ thuộc vào điểm đo so với vị trí xảy ra ngắn mạch

 Khởi động thiết bị có công suất lớn so với công suất ngắn mạch của hệ thống tạiđiểm kết nối Sự giảm gây ra bởi sự khởi động mạch truyền động công suất lớn thôngthường nhất là ba pha đối xứng có giá trị lõm điện áp tương đối lớn trong thời gian giảmkéo dài tương đối lâu

 Giảm điện áp gây ra bởi đóng mạch các biến áp năng lượng vào hệ thống, dẫn đếnlõm điện áp không đối xứng kết hợp với sự có mặt của các hài bậc hai và bậc bốn

 Các biến động của tải; trong các lưới ba pha sự giảm điện áp có thể phân loại theotính không đối xứng điện áp trong khi nhiễu loạn Độ không đối xứng này cũng như điện

áp trong các pha riêng biệt phụ thuộc vào kiểu ngắn mạch và phương pháp đấu nối cáccuộn biến áp năng lượng giữa chỗ ngắn mạch và điểm kết nối thiết bị [14, 19]

Lõm điện áp thường xảy ra do hậu quả ngắn mạch, các lỗi chạm đất, máy biến áp nănglượng, kết nối của các động có cảm ứng công suất lớn

c) Đặc điểm lõm điện áp

Độ lớn và khoảng thời gian là hai đặc điểm quan trọng nhất của lõm điện áp, mà theoIEEE Std 1159 (1995), độ lớn lõm nằm trong khoảng từ 10% đến 90% điện áp danh định

và thời gian lõm từ nửa chu kỳ đến một phút

 Độ lớn lõm điện áp: là điện áp hiệu dụng theo phần trăm hoặc trên một đơn vị tương

đối (p.u) còn lại trong ''biến cố'' của điện áp trước khi có lỗi, [22]

Điện áp hiệu dụng dùng để xác định mức độ lõm điện áp được tính theo (1.1)

N là số lượng mẫu trên mỗi chu kỳ, vi là điện áp tức thời lấy mẫu và k là thời điểm khitính điện áp hiệu dụng Ở đây, điện áp hiệu dụng được tính toán với N mẫu điện áp tức thờitrước đó Ngoài ra nó có thể ước tính giá trị điện áp hiệu dụng chỉ bằng một nửa chu kỳcủa giá trị tức thời, [22]

Các thuật toán nửa chu kỳ là nhạy và chính xác hơn với những thay đổi trong điện áp,

có phản ứng nhanh hơn để phát hiện một biến cố Tuy vậy nó cho thấy dao động khi cómột thành phần hài bậc 2 trong các tín hiệu điện áp [23]

Độ lớn của các lõm điện áp phụ thuộc bởi khoảng cách của các điểm quan sát từ vị tríngắn mach và nguồn cung cấp Mức điện áp rơi tại một điểm quan sát cụ thể trong các lõm

là một giá trị ngẫu nhiên, tùy thuộc vào vị trí của nó trong mạng điện liên quan đến mộtngắn mạch

Xét trường hợp một lỗi ngắn mạch với trở kháng tại điểm ngắn mạch bằng không, hệthống có thể được đại diện bởi một mạch tương đương một pha như trong hình 1.5

U  Z1 Z 2 02

1  Z

2

 Z3  Z 4

Hình 1.5 Điện áp tại các điểm O 1 ,O 2 và O 3 đối với ngắn mạch tại điểm SC và một nguồn tương

đương (thể hiện trong điều kiện điện áp pu);Z, trở kháng tương đương [14]

Điểm cần được xem xét gần vị trí ngắn mạch thì điện áp còn lại là thấp hơn Mặt khác,gần các điểm được coi là nguồn cung cấp (thông thường, một nguồn năng lượng, mà cũng

có thể là một bảng các tụ điện, pin, máy quay, vv), điện áp sụt giảm ít hơn trong thời gianxảy ra biến cố

Ngắn mạch trên hệ thống truyền tải có thể dẫn đến một sự sụt giảm điện áp được quansát thấy trên một khu vực rất rộng, khoảng cách có thể lên đến vài trăm kilometer Mộtngắn mạch trong một mạch điện phân phối có ảnh hưởng trong phạm vi nhỏ hơn nhiều

 Khoảng thời gian lõm điện áp: là khoảng thời gian giảm điện áp hiệu dụng dưới

90% của lõm điện áp danh định, tài liệu [14,22]

Thời gian lõm điện áp chủ yếu được xác định bởi thời gian hoạt động của thiết bị bảo vệ

để loại bỏ ngắn mạch từ hệ thống, chủ yếu là cầu chì, máy cắt và rơle bảo vệ Các đặc tínhthời gian của các thiết bị bảo vệ sẽ được được phân chia và phối hợp với nhau, do đó, mộtlỗi được phát hiện bởi một số thiết bị bảo vệ sẽ được hủy bỏ tại điểm thích hợp nhất của hệthống, thông thường, gần nhất với vị trí lỗi.[14]

Nhiều lỗi được hủy bỏ trong phạm vi thời gian khác nhau Với thời gian nhanh hơn cóthể đạt được đối với ngắn mạch trên đường dây truyền tải (từ 60 đến 150 ms), trong khi lỗihủy bỏ trên các mạch phân phối có thể chậm hơn đáng kể (với cấp MV từ 0,5 đến 2s, cấp

LV, tùy thuộc vào đặc điểm cầu chì) [14]

Khi một biến cố khác với một ngắn mạch, thời gian được điều chỉnh bởi nguyên nhângây ra biến cố đó

 Nhảy góc pha

Một biến cố xảy ra trên lưới điện chẳng hạn như một lỗi ngắn mạch sẽ tạo các lõm điện

áp khác nhau trên các vị khác nhau của lưới điện Ảnh hưởng đó không chỉ liên quan đến

độ lớn của các điện áp pha mà còn gây ra hiện tượng thay đổi góc pha Sự thay đổi trong

góc pha được gọi là nhảy góc pha Nhảy góc pha được xem như là một sự dịch chuyển

điểm qua không của điện áp tức thời và đó là nguyên nhân dẫn đến sự cố đối với các bộbiến đổi điện tử công suất sử dụng góc pha làm thông tin để phát xung điều khiển, [22]

 Các kiểu của lõm điện áp ba pha

Z

Tùy thuộc vào kiểu lỗi trên lưới điện và kiểu kết nối của máy biến áp năng lượng cùngvới đường dây nguồn, dẫn đến các kiểu lõm điện áp khác nhau và có thể được phân biệtnhư sau, tham khảo tài liệu [8,9,32]

- Lõm điện áp cân bằng: là lõm có cùng độ lớn (Vsag), khoảng thời gian lõm và nhảycùng một góc pha trên cả ba pha.

- Lõm điện áp không cân bằng: là các lõm điện áp khi xảy ra có độ lớn (Vsag), khoảngthời gian lõm (tsag) và góc nhảy pha (sag ) khác nhau trên cả ba pha Khi một lõmkhông cân bằng xảy ra, ngoài thành phần thứ tự thuận còn xuất hiện cả thành phần thứ tựnghịch và thứ tự không, [14]

Hình 1.6 Ngắn mạch trong lưới ba pha của một lỗi ''phase-to-phase''[32]

Xét một lỗi ngắn mạch ''phase-to-phase'', hình 1.6 Trong đó

thành phần thứ tự thuận, nghịch ở phía bên lỗi

phía bên nguồn, tài liệu [8,9,32]

ZS là trở kháng của thành phần thứ tự thuận

Mức độ nghiêm trọng của lỗi có thể nhìn thấy từ điểm kết nối PCC, nó được đánh giábởi tham số lõm D , trong đó xác định mối quan hệ giữa trở kháng đường dây tại phía bênlỗi và phía bên nguồn, tức là [29]

Lõm kiễu A: Lỗi ba pha và lỗi ba pha chạm đất (Three-phase fault and

three-phase-to-ground fault), hình 1.7a

Lõm kiễu B: Lỗi một pha chạm đất (Single-phase-to-ground fault)

Hình 1.8 Lõm điện áp kiểu C với D = 0,5∠-30 [29]

Lõm kiễu C: Lỗi hai pha (Phase-to-phase fault)

Lõm kiểu D: Lỗi hai pha chạm đất (Two-phase to ground fault)

Hình 1.7 Lõm điện áp do các lỗi trên lưới trong hệ thống ba pha với D , tài liệu [29]



Kết quả DV Sa được biết như ''chỉ số điện áp'' của lõm điện áp và đại diện cho một tronghai điện áp pha trong các lỗi ''phase-to-ground'' hoặc điện áp ''line-to-line'' trong các lỗi''phase-to-phase'' Tương tự như vậy góc pha của D được biết như chỉ số "nhảy góc pha''của lõm điện áp

Có rất nhiều trường hợp trong thực tế, tỷ lệ X/R của trở kháng ở cả hai phía của PCC ở

hình 1.6 không giữ cố định trong một lỗi, điều này hàm ý một bước nhảy góc pha là kháckhông Điều này là đúng khi sự cố ảnh hưởng đến đường dây nguồn bao gồm các thànhphần với trở kháng khác nhau, hoặc khi động cơ cảm ứng lớn được kết nối với lưới điện

Trong trường hợp này, các pha điện áp trong lưới lỗi mất đối xứng, thể hiện bởi các kiểu lõm ở hình 1.7 còn trong hình 1.8 cho thấy một ví dụ của lõm điện áp kiểu C có góc nhảypha với D = 0,5∠-30.

 Lan truyền của lõm điện áp

Độ lớn và góc pha của điện áp không cân bằng do một lỗi nhất định trên lưới sẽ đượcthay đổi khi truyền qua máy biến áp ba pha đang được kết nối sử dụng trong hệ thống điện,tài liệu [8,9,29]

Hình 1.9 Lan truyền của một lõm điện áp kiểu C ( D = 0,5 ∠ -0 0 ) thông qua máy biến áp Dy [29]

Điều này sẽ dẫn đến làm phát sinh các kiểu mới của lõm điện áp khác nhau thể hiệntrong hình 1.7 mặt khác, các thành phần thứ tự không, thường có mặt trong các lỗi 'phase-to-ground', có thể sẽ được loại bỏ Một ví dụ ở 1.9 cho thấy với điện áp 'line-to-line' củamột lõm kiểu C từ phía cuộn dây sơ cấp của một máy biến áp Dy được lan truyền sangcuộn dây thứ cấp với góc pha và độ lớn khác nhau mà kết quả xuất hiện một kiểu mới củalõm điện áp (kiểu D)

Để xác định các kiểu khác nhau của lõm điện áp hiện có trong hệ thống điện nói chung,xét ví dụ hình 1.10

Hình 1.10 Lan truyền lõm điện áp đến ba điểm kết nối (PCC 1 , PCC 2 , PCC 3 )

trong lưới điện với kết nối hai cặp máy biến áp Dy [29]

Trong đó các máy biến áp kết nối kiểu Dy, các điện áp lõm sẽ được đo trên các điểm kếtnối PCC1, PCC2 và PCC3 khi xuất hiện một lỗi tại F Qua phân tích các điện áp đo trênPCC2 and PCC3 đã xác nhận xuất hiện ba kiểu mới của lõm điện áp (kiểu D, F và G) từcác lõm điện áp ban đầu (kiểu A, B, C và E) trên thanh cái PCC1 Mối quan hệ giữa cáckiểu khác nhau của lõm điện áp được tóm tắt trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Lan truyền của lõm điện áp thông qua máy biến áp Dy

1.2 Bộ khôi phục điện áp động (DVR)

Để chống lại những ảnh hưởng của lõm điện áp, đảm bảo hoạt động cho các tải nhạycảm, đặc biệt là các tải nhạy cảm quan trọng trong các xí nghiệp công nghiệp hiện đại, nhưmột điều tự nhiên từ lâu đã được nghiên cứu Có nhiều giải pháp khác nhau để giảm thiểulõm điện áp, có thể phân biệt ba giải pháp sau đây, tài liệu [14,15,39,40,44,45,62]

 Cải tạo hệ thống điện: Là giải pháp giảm thiểu thông qua việc can thiệp vào hệ thốngđiện, xem xét cả những thay đổi trong các thành phần điện của hệ thống và trong cấu trúccủa nó, [27]

 Tăng khả năng "miễn dịch" của thiết bị: Tăng khả năng chịu đựng của thiết bị điệntrước những ảnh hưởng của lõm điện áp các nhiễu loạn điện áp, [24]

 Thiết bị giảm thiểu: Lắp đặt thiết bị có khả năng giảm thiểu lõm điện áp vào điểm kếtnối của hệ thống điện, trước các phụ tải nhạy cảm để bảo vệ tải, [27]

Một trong ba giải pháp trên, khách hàng dùng điện duy nhất có thể lựa chọn là giải pháplắp đặt thiết bị giảm thiểu, vì họ có thể kiểm soát được tình hình Có thể phân chia các thiết

bị giảm thiểu làm hai nhóm chính:

- Giảm thiểu bằng các thiết bị thụ động, dựa trên các thiết bị kỹ thuật cổ điển như máybiến thế hoặc máy điện quay

- Thiết bị giảm thiểu dựa trên bộ biến đổi điện tử công suất

Trong số các thiết bị của giải pháp giảm thiểu, DVR là thiết bị tiết kiệm và đưa lại hiệuquả tốt nhất trong khôi phục điện áp tải để chống lại ảnh hưởng của lõm điện áp Sau đây

sẽ trình bày tóm tắt các phương pháp giảm thiểu trước khi đi sâu vào tìm hiểu kỷ hơn vềDVR

1.2.1 Các thiết bị giảm thiểu lõm điện áp

Hình 1.11 Sơ đồ ba pha của bộ máy phát - động cơ với bánh đà để giảm thiểu lõm điện áp [32]

Hệ thống bao gồm một động cơ (có thể là động cơ cảm ứng hoặc một máy đồng bộ),một máy phát điện đồng bộ cung cấp cho tải nhạy cảm và một bánh đà, tất cả được nốiđồng trục với nhau Năng lượng tích trữ dưới dạng quán tính của bánh đà được chuyển đổi

sử dụng để thực hiện điều chỉnh điện áp ở trạng thái xác lập hoặc bù điện áp trong quátrình rối loạn Trong trường hợp các lõm điện áp, hệ thống có thể bị ngắt kết nối từ nguồnđiện bằng cách mở contactor nằm ở phía trước nguồn động cơ nhưng tải nhạy cảm vẫn cóthể được cung cấp điện thông qua máy phát điện Khả năng giảm thiểu của thiết bị này phụthuộc đến quán tính và tốc độ quay của bánh đà

Hệ thống này có hiệu quả cao, chi phí ban đầu thấp và cho phép đáp ứng trong khoảngthời gian vài giây nhưng chỉ có thể được sử dụng trong môi trường công nghiệp, do kíchthước của nó, tiếng ồn và yêu cầu bảo trì

Chuyển mạch 1 Chuyển mạch 2

Tải nhạy cảm

 Các thiết bị giảm thiểu dựa trên biến áp

Máy biến áp cộng hưởng sắt từ làm việc một cách tương tự như máy biến áp với tỷ số1:1 lần lượt được kích thích ở một điểm cao trên đường cong bão hòa của nó, do đó sẽcung cấp một điện áp đầu ra không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điện áp đầu vào.Trong thiết kế thực tế, như trong hình 1.12a, một tụ điện, kết nối với các cuộn dây thứ cấp

có tác dụng để thiết lập các điểm làm việc trên chỗ uốn của đường cong bão hòa Giải phápnày là thích hợp cho công suất thấp (ít hơn 5 kVA [32]), tải không đổi Với tải biến đổi cóthể gây ra một số vấn đề, do sự hiện diện của mạch điều chỉnh ở đầu ra của hệ thống này,tài liệu [32] Mặt khác do có bảo hòa nên hình dáng điện áp ra bị méo dạng

Nguồn

~

MBA

Tải nhạy cảm

Nguồn

~

MBA

Tải nhạy cảm

a)b)

Các chuyển mạch bán dẫn

Hình 1.12 Sơ đồ một dây của thiết bị giảm thiểu dựa trên máy biến áp[32]

Hình 1.12b là cấu trúc có bổ sung các phân nhánh điện tử được gắn trên một máy biến

áp chuyên dụng cho tải nhạy cảm Để thay đổi tỷ lệ lần lượt theo những thay đổi trong điện

áp đầu vào bằng việc tự động điều khiển đóng cắt các phân nhánh điện tử của máy biến áp.Các phân nhánh điện tử được kết nối nối tiếp trên các đầu ra phân phối và được đặt giữanguồn cung cấp và tải Một phần của cuộn dây thứ cấp cung cấp tải được chia thành một sốđoạn, được kết nối hoặc ngắt kết nối bằng các thiết bị chuyển mạch tĩnh nhanh, do đó chophép điều chỉnh điện áp thứ cấp theo các bước Điều này sẽ cho phép điện áp đầu ra đượcđưa trở lại mức trên 90% giá trị danh định, ngay cả đối với các lõm điện áp nghiêm trọng.Nếu thiết bị chuyển mạch là các van bán dẫn thyristor được sử dụng, chúng chỉ có thểđược bật một lần trên mỗi chu kỳ và do đó bù sẽ được thực hiện với thời gian trễ của nó ítnhất một nửa chu kỳ Một vấn đề nữa là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp tăng khi điện ápthứ cấp được tăng lên để bù cho lõm trong điện áp lưới, vì vậy chỉ có các bước nhỏ ở phíabên thứ cấp của biến áp được phép điều chỉnh và phải đảm bảo dòng điện tải là liên tục

 Bộ chuyển mạch tĩnh

Bộ chuyển mạch tĩnh (STS) bao gồm các chuyển mạch tĩnh ba pha, cấu tạo lần lượt củamỗi pha với hai thyristors nối song song ngược với nhau, như thể hiện trong hình 1.13, tàiliệu [27,32]

Hình 1.13 Sơ đồ một dây công tắc chuyển tĩnh (STS) [27].

có thể được thông qua.

Tuy nhiên, sự kết nối song song giữa hai nguồn trong lúc chuyển đổi phải được tránh.Vì

lý do này, thời gian chuyển đổi có thể mất đến một nửa chu kỳ [17] Điều này có nghĩa làtải vẫn sẽ bị ảnh hưởng bởi lõm, nhưng thời gian của nó sẽ được giảm đến thời gian cầnthiết để chuyển đổi tải từ nguồn chính đến nguồn thứ hai Nhược điểm của STS là nókhông thể giảm nhẹ nguồn phát các lõm điện áp do các lỗi trong hệ thống truyền tải, trongkhi các kiểu lõm thường ảnh hưởng đến cả nguồn chính và nguồn thứ hai Hơn nữa, nó liêntục dẫn dòng điện tải, dẫn đến tổn thất dẫn đáng kể

 Nguồn cung cấp liên tục (UPS)

Nguồn cung cấp liên tục (UPS), bao gồm một chỉnh lưu diode theo sau là bộ biến tần,như thể hiện trong hình 1.14, tài liệu [20,32] Bộ phận lưu trữ năng lượng thường là mộtacquy kết nối để liên kết DC Trong quá trình hoạt động bình thường (on line), nguồn điệnđến từ nguồn cung cấp AC đã được chỉnh lưu và sau đó qua bộ biến đổi nghịch lưu trởthành nguồn xoay chiều trở lại cung cấp cho tải Acquy vẫn còn ở chế độ chờ và chỉ giữđiện áp DC - thanh cái không đổi Nếu một lõm điện áp hoặc gián đoạn xuất hiện, nănglượng được cung cấp bằng acquy giữ điện áp tại thanh cái DC không đổi Tùy thuộc vàodung lượng lưu trữ của acquy, nó có thể cung cấp cho tải một vài phút hoặc thậm chí vàigiờ

Nguồn

BBĐ _AC/DC BBĐ _DC/AC

Hình 1.14 Sơ đồ ba pha của UPS[20]

Vận hành đơn giản, các UPS là giải pháp cho tải có công suất và điện áp thấp Đối vớicác tải công suất cao hơn các chi phí liên quan với tổn thất do hai bộ chuyển đổi và bảo trìcủa acquy trở nên quá cao, do đó, UPS ba pha công suất cao là không khả thi về mặt kinhtế

1.2.2 Giảm thiểu lõm điện áp bằng bộ khôi phục điện áp động (DVR)

Đây là thiết bị được tạo ra với vai trò chủ yếu để bù lõm/dâng điện áp, thực hiện dựatrên ý tưởng là chèn vào một điện áp uinj(t) có biên độ, tần số và góc pha mong muốn vàogiữa điểm kết nối chung PCC và tải, tài liệu [39,40,44,45, 62]

Qua kết quả nghiên cứu và so sánh đã chỉ ra, DVR là thiết bị có khả năng khôi phụcđiện áp trên tải nhạy cảm trước những ảnh hưởng của lõm điện áp có hiệu quả nhất vìnhững lý do:

- Cấu trúc liên kết nối tiếp với hệ thống có hiệu quả chống lại lõm điện áp

- Phản ứng bù có thể hỗ trợ trên tất cả các pha và có thể bù trong điều kiện lõm điện ápmất cân bằng và méo dạng

- Công suất tác dụng được tích lũy từ bộ lưu trữ năng lượng hoặc từ các pha không bịlỗi Năng lượng được tích lũy khi điện áp đầy đủ để cung cấp khi lõm điện áp.

- Áp dụng linh hoạt trong hệ thống phân phối đối với các kiểu phụ tải nhạy cảm và quantrọng khác nhau

- Giá thành hợp lý thường $200 - 250/kVA, thấp hơn so với UPS hoặc Statcom [19].Tình hình nghiên cứu hiện nay ở các nước cho thấy nhiều năm trở lại đây việc nghiêncứu bộ khôi phục điện áp động để giảm thiểu lõm điện áp trên lưới điện bảo vệ tải nhạycảm đã được các tác giả ở các cơ sở nghiên cứu trên các quốc gia khác nhau thực hiện nhưNhật bản, Đức, Đan Mạch, Pháp đặc biệt là trong lĩnh vực đảm bảo nguồn năng lượngđiện có chất lượng cao và trong các lưới điện thông minh, trong đó có thể kể đến côngtrình nghiên cứu của tác giả Hirofumi Akagi, Takushi Jimichi, Hideaki Fujita, (2008) với

hai công trình; ''Design and Experimentation of a Dynamic Voltage Restorer Capable of Significantly Reducing an Energy-Storage Element'' và "An Approach to Eliminating DC Magnetic Flux From the Series Transformer of a Dynamic Voltage Restorer", trong các

công trình này đã đề cập đến cấu trúc các thành phần bộ khôi phục điện áp động (DVR),bao gồm các bộ biến đổi nối tiếp, song song kết nối kiểu back-to-back Đề cập đến hai cấutrúc của DVR có bộ biến đổi kết nối phía nguồn và DVR có bộ biến đổi kết nối phía tải.Công trình củng đưa ra một phương pháp điều khiển để loại bỏ thành phần từ thông mộtchiều trong máy biến áp nối tiếp của DVR

Công trình nghiên cứu của tác giả John Godsk Nielsen, (2004) ''Design and Control of

a Dynamic Voltage Restorer'', tác giả đã tập trung thực hiện các thiết kế đối với các thành

phần của DVR, thiết kế bộ điều khiển vector cho thành phần thứ tự thuận phù hợp với cáclõm điện áp cân bằng

Tác giả Krischonme Bhumkittipich*1 and Nadarajah Mithulananthan2, (2011), có bài

viết ''Performance Enhancement of DVR for Mitigating Voltage Sag/Swell using Vector Control Strategy, tại hội nghị Energy Procedia 9 ( 2011 ), trong đó đã đề cập đến bộ điều

khiển cho DVR với phương pháp điều khiển vector trên hệ tọa độ dq với khâu PI, ở bàiviết này đang dừng lại ở việc chỉ điểu khiển mỗi thành phần thứ tự thuận và chủ yếu chỉphù hợp với lõm cân bằng (lõm chiếm tỉ lệ 13%)

Nhóm nghiên cứu gồm: Reshmi V, Mabel Ebenezer, Jayasree M.S, với công trình

"Mitigation of Voltage Sag, Harmonics and Voltage Unbalances Using Dynamic Voltage Restorer", báo cáo tại hội nghị ''National Conference on Technological Trends'' (2009).

Nhóm tác giả đã đưa ra một giải pháp trong điều khiển để mở rộng khả năng của DVRngoài việc bù lõm điện áp còn có thể bù hài với cấu trúc điều khiển được vận dụng bởi bộđiểu khiển PI, PR và bộ điều khiển lặp Tuy vậy với lõm không cân bằng ở đây nhóm tácgiả cũng đang dừng lại với việc điều khiển mỗi thành phần thứ tự thuận, ngoài ra việc bổsung chức năng bù hài của DVR điều quan trọng cần thiết phải cân nhắc kỷ lưởng không sẽdẫn đến đặc tính động học trong khi bù của hệ thống bị chậm trể, đồng thời cần thiết phảixác định vị trí của DVR trên lưới điện để đưa ra quyết định có nên tăng thêm chức năng bùhài cho DVR hay không trong khi các bộ lọc hài tích cực thực hiện tốt vấn đề này

Ngoài những công trình nghiên cứu ở trên, các công trình nghiên cứu trong thời gian 5năm trở lại đây đối với DVR trong việc giảm thiểu lõm điện áp để bảo vệ tải nhạy cảmđược tác giả tìm hiểu và tổng hợp trong số 66 tài liệu được liệt kê ở mục tài liệu thamkhảo

Những tìm hiểu sâu hơn về DVR thông qua những nghiên cứu trong và ngoài nướcđược tác giả phân tích tổng hợp đưa ra sau đây để làm cơ sở cho nghiên cứu tiếp theo trongluận án này.

1.2.2.1 Nguyên tắc hoạt động của bộ khôi phục điện áp động

Ở hình 1.15 là ví dụ của một sơ đồ cấu trúc hệ thống lưới điện có kết nối DVR để bảo

vệ tải nhạy cảm, tài liệu [62]

Fault

Hình 1.15 DVR bảo vệ một tải nhạy cảm [62]

Giả sử một lỗi ngắn mạch xảy ra tại điểm A hình 1.15, điện áp tại A bị giảm xuống 0V,điện áp tại điểm B cũng sẽ bị giảm xuống khoảng 64% [62] Với điều kiện này chắc chắnbất kỳ tải nhạy cảm nào cũng sẽ bị ảnh hưởng với lõm điện áp Để đảm bảo cho tải nhạycảm tiếp tục hoạt động, một DVR được lắp đặt tại điểm nối chung (PCC) Điện áp tạiđường trục này sẽ được duy trì ở giá trị định mức do có sự hiện diện của DVR Điều này

có nghĩa là khi một lõm điện áp xảy ra, một bộ khôi phục điện áp lõm tự động phát hiện vàbơm vào các thành phần điện áp để bù lại một phần hoặc toàn bộ lượng điện áp bị mất mát

do lỗi để duy trì độ lớn cũng như góc pha của điện áp lưới, đảm bảo cho tải hoạt động bìnhthường

Về cơ bản, DVR được thiết kế để tự động chèn vào một điện áp uinj vào lưới như thểhiện ở hình 1.16 Ở đây DVR có thể là đại diện như một nguồn áp với độ lớn, góc pha vàtần số có thể được điều chỉnh, trong đó ug là điện áp lưới, uinj là điện áp chèn vào từ DVR

và uL là điện áp tải

Hình 1.16 Sơ đồ mô tả nguyên tắc hoạt động của DVR [32]

Giả sử, một lõm điện áp xảy ra với độ lớn và một góc nhảy pha được xác định, nó biểuthị bằng vector ug,sag Khi đó, mục đích là để duy trì độ lớn của điện áp tải và ngănchặn nhảy pha, DVR sẽ tính toán tạo ra một vector điện áp uinj với độ lớn, góc pha đượcxác định và chèn lưới Khi đó theo đồ thị vector, điện áp trên tải sẽ là: u L = ug,sag + uinj

Hình 1.17 Đồ thị vector thể hiện nguyên lý bù lõm của DVR [32]

Để có thể khôi phục cả độ lớn và góc pha của điện áp tải như điều kiện trước lỗi, ở đây,DVR phải chèn vào cả công suất tác dụng và công suất phản kháng, tài liệu [32] Giả sửđiện áp và dòng điện tải trong điều kiện trước khi lỗi cả hai bằng 1pu, công suất được chènvào bởi thiết bị trong giảm thiểu lõm điện áp là bằng, theo tài liệu [32]

S inj U inj I l (U U )I

1.2.2.2 ị trí của DVR trong hệ thống phân phối

Vị trí của các DVR được xác định ở một trong hai cấp, cấp phân phối MV hoặc cấp điện

áp thấp LV, cấp gần với các tải hạ áp Vị trí của DVR liên quan đến trở kháng, tổn thấttrong DVR và cả giá thành của nó, tài liệu [27,39] Vì vậy, để có những tính toán chính xáccác thông số và có thể giúp để đánh giá vị trí tốt nhất của một DVR ta xét một mô hình đơngiản của DVR kết nối lưới, như hình 1.18

Hình 1.18 Mô hình đơn giản một pha của DVR.

DVR có thể được biểu diễn như là một nguồn áp lý tưởng (Uinj) với một thành phầnđiện kháng được đưa vào XDVR, đại diện chủ yếu cho các thành phần điện kháng các máybiến áp nối tiếp và các bộ lọc dòng, còn thành phần điện trở RDVR, đại diện cho tổn thất bên

Tải 1 50/10kV

Một DVR ở vị trí mức điện áp thấp LV lên một vị trí mức điện áp cao hơn, giá trị điệnkháng của DVR (uDV R,X) có xu hướng tăng, và giá trị điện trở (uDV R, R) có xu hướng giảm.Điện trở DVR cao làm tổn thất năng lượng do bị tiêu tán trên DVR và các tổn hao liênquan đến tổn thất chung

Toàn bộ tổng trở DVR được chèn vào cao làm tăng lên khả năng biến dạng điện áp tải

và dao động điện áp tải nếu tải là phi tuyến hoặc tải có hành vi biến động

LV trong hệ thống phân phối [39]

Việc đưa vào một DVR lớn ở cấp MV sẽ chỉ làm tăng trở kháng nguồn cung cấp nhưmột tải LV nhỏ không đáng kể Giả sử, một thanh cái bất kỳ ở mức 50 kV, trở kháng chomột tải LV bao gồm các tổng trở kháng từ máy biến áp 50/10 kV, cáp và đường dây trênkhông cấp 10 kV, các biến áp phân phối 04/10 kV và cuối cùng là cấp LV cáp đến tải LV.Trở kháng và sự tăng lên của nó với việc đưa vào một DVR có thể xác định theo [39]

Z sup ply,before Z50/10 Z line,10 Z10/ 0.4

 Z line,0.4

Z sup ply,after Z DVR Z sup ply,before

- Các trở kháng tăng lên được chèn vào với một DVR được xem như một tải LV làtương đối nhỏ nếu một DVR lớn được đặt ở cấp MV

- Các hệ thống phân phối ba dây không nối đất sẽ thuận lợi cho DVR chỉ điều khiểnchèn vào điện áp thành phần thứ tự thuận và thứ tự ngược là đủ nên dẫn đến cấu trúc củaDVR được đơn giản hơn

Các chi phí cho mỗi MVA để bảo vệ dự kiến sẽ thấp hơn nếu một DVR có vị trí ởtrong những trung tâm như tải lớn so với một DVR chèn vào ở cấp điện áp thấp và phụtải không tập trung.

- DVR được kết nối đòi hỏi mức độ cách ly cao hơn và mức độ ngắn mạch cao hơn

 DVR được kết nối tại cấp điện áp thấp LV

Hình 1.20 minh họa một DVR kết nối ở vị trí cấp điện áp thấp ba pha bốn dây 400V.Việc tăng trở kháng khi đưa vào một DVR công suất định mức nhỏ là đáng kể cho tải đượcbảo vệ từ các lõm điện áp, dẫn đến sự thay đổi phần trăm trong trở kháng Khi kết nối mộtDVR ở cấp LV có những lợi thế nhất định sau, tài liệu [39]

- DVR có thể được đáp ứng đúng mục tiêu cụ thể hơn cho các tải nhạy cảm với điện

áp lõm

- Mức độ ngắn mạch giảm đáng kể cho các biến áp phân phối và DVR dễ dàng hơn đểbảo vệ

Những bất lợi khi kết nối DVR ở cấp LV

- Tăng trở kháng sau khi kết thúc chèn của DVR đối với tải được bảo vệ có thể lớn,dẫn đến một biến dạng của điện áp tải có thể tăng lên

- Các lõm điện áp với thành phần chuỗi thứ tự không có thể xuất hiện và để có thể bùthành phần này bằng việc thay đổi cấu trúc liên kết của DVR và lưới, đồng thời cần đưa racác phương pháp điều khiển cho chuỗi các thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tựkhông trong hệ thống điều khiển, [39]

1.2.2.3 Cấu trúc chung của DVR.

Cấu trúc của DVR được cấu thành từ các thành phần chính gồm máy biến áp nối tiếp,

bộ lọc đầu ra, bộ biến đổi và bộ lưu trữ năng lượng như được trình bày ở hình 1.21

mechanically by-pass disconnection

By-Bộ lưu NL

Hình 1.21 Sơ đồ cấu trúc một pha gồm các thành phần chính của DVR [19]

 Máy biến áp nối tiếp: Tạo khả năng cách ly về điện giữa hệ thống DVR và lưới, đồngthời nâng điện áp chèn vào khi cần thiết Đơn giản hóa cấu trúc liên kết và bảo vệ thiết bị

 Bộ lọc tần số chuyển mạch: Để làm giảm các hài chuyển mạch phát ra bởi PWM củaVSC, cải thiện dạng sóng điện áp chèn vào của DVR.

 Bộ biến đổi: thông thường nhất là bộ biến đổi nguồn áp ba pha (VSC) xây dựng dựatrên các transistor IGBT (cũng có thể sử dụng cả thyristor hoặc GTO), được điều khiểnbằng áp dụng điều chế PWM

 DC-link và bộ lưu trữ năng lượng: Có khả năng lưu trữ năng lượng và kết nối vớiVSC để có thể tạo ra điện áp xoay chiều cần thiết bù cho một biến cố lõm điện áp khi nóxảy ra

 Thiết bị by-pass: Bảo vệ cho các lỗi quá tải của DVR, hoặc lỗi ngắn mạch phía tải

 Thiết bị ngắt kết nối: Để đảm bảo ngắt kết nối DVR ra khỏi hệ thống khi cần thiếthoặc khi có các trường hợp khẩn cấp cần phải ngắt mạch để đảm bảo an toàn cho hệ thốngDVR

1.3 Điều khiển DVR

Hệ thống điều khiển DVR có nhiệm vụ tạo ra giá trị điện áp chèn vào lưới uinj(t) để thỏamãn mục tiêu điều chỉnh là khôi phục điện áp trên tải theo giá trị mong muốn để duy trìhoạt động cho tải nhạy cảm trong khi điện áp nguồn cấp bị lõm/dâng Cho đến nay cácnghiên cứu về điều khiển DVR vẫn luôn hướng đến các mục tiêu chính đó là phục hồi điện

áp nhanh chống, chính xác và luôn làm việc ổn định trong trường hợp xảy ra biến cố ở trênlưới, ngoài ra các mục tiêu khác như điều khiển tối ưu năng lượng, điều khiển DVR vớichức năng bù hài cũng được nghiên cứu Các cấu trúc và thuật toán điều khiển bộ khôiphục điện áp động đã được nghiên cứu và công bố trong nhiều công trình gần đây có thể kểđến như các công trình nghiên cứu trong các tài liệu [34, 57, 53, 51,62] Trong đó, có thểphân thành hai dạng điều khiển chủ yếu sau đây

 Điều khiển trong hệ thống tự nhiên

Đây là nhóm các cấu điều khiển dựa trên xử lý các giá trị tức thời của điện áp và dòngđiện trên hệ tọa độ tự nhiên

 Điều khiển vector Đây là phương pháp điều khiển dựa trên nguyên lý vector khônggian và được thực hiện trên hệ tọa độ quay dq tương tự như trong điều khiển động cơ điệnxoay chiều

Ngoài ra một số phương pháp điều khiển khác như điều khiển tối ưu, điều khiển trượt,điều khiển nơron, điều khiển mờ hoặc điều khiển bền vững cũng được nghiên cứu nhưngđang ở mức độ đưa ra thuật toán và mô phỏng, cho đến nay chưa có áp dụng thực tế mangtính thuyết phục đối với đối tượng nối lưới như bộ khôi phục điện áp động

Sau đây sẽ trình bày tóm tắt các cấu trúc điều khiển đã được công bố và cài đặt ứngdụng trong phòng thí nghiệm và thực tế, để làm cơ sở nghiên cứu phát triển cấu trúc điềukhiển cho bộ khôi phục điện áp động tiếp theo trong luận án này

1.3.1 Điều iển t ong ệ tọa độ t n i n

Việc điều khiển trên hệ tọa độ tự nhiên là phương pháp đã được lựa chọn trong điềukhiển DVR Phương pháp thực hiện điều khiển điện áp và dòng điện theo từng pha riêngbiệt, tài liệu [7,25,39,40,41]

 Điều khiển vô hướng Đó là phương pháp điều khiển liên quan đến việc tính trị hiệu

dụng của điện áp cơ bản mà điều này cần thiết ít nhất thời gian một nửa chu kỳ của thànhphần cơ bản Hình 1.22 là sơ đồ khối một pha của điều khiển vô hướng được trình bày Cácđầu vào đến bộ điều khiển là điện áp pha a tức thời của lưới (ua), được đưa vào khâu tínhtoán hiệu dụng để xác định giá trị hiệu dụng của điện áp lưới (Ua,s), sau đó được trừ bởi giá

u L*

RMS

2 cos(t)

trị đặt của điện áp tải (UaL*) Các tham số độ lớn của điện áp chèn vào thu được bằng cáchnhân với 2 để có được độ lớn của điện áp chèn vào Để có lượng đặt của điện áp tảicần thiết phải có khâu dò pha để đảm bảo điện áp chèn vào đồng bộ với điện áp lưới [39]

Điều khiển vô hướng trên hệ thống tự nhiên hoạt động tốt trong trạng thái ổn định, nhưng nó làm chậm đặc tính động của DVR vì nó mất thời gian để tính toán RMS và chỉ

có điện áp cơ bản có thể được điều khiển, trừ khi một thuật toán FFT được đưa vào và các thành phần hài được phát hiện.(FFT - Thuật toán biến đổi Fourier nhanh)

PWM

Hình 1.22 Sơ đồ cấu trúc điều khiển một pha của phương pháp

điều khiển vô hướng

*

 Điều khiển vòng hở dựa trên sự so sánh điện áp lưới us với điện áp tải đặt uL

cơ sở này điện áp bộ biến đổi uinv được xác định, hình 1.23

và trên

PWM

ki

Hình 1.23 Sơ đồ cấu trúc điều khiển vòng hở trên hệ thống tự nhiên.

Giả thiết rằng, chúng ta sử dụng bộ điều khiển tỷ lệ có hệ số khuếch đại ki, khi đó điện

 Điều khiển vòng kín là dựa trên nguyên tắc liên tục đo điện áp tải uL và phản hồithông tin về bộ điều khiển để tính lại giá trị của biến điều khiển u* L sao cho bám giá trị điện

u L _

L*

Hình 1.24 Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống kín

Cũng với giả thiết rằng, chúng ta sử dụng bộ điều khiển tỷ lệ có hệ số khuếch đại ki

PWM

ki



Điện áp bộ biến đổi khi đó được cho bởi công thức:

và chỉnh định bộ điều khiển để thỏa mãn tất cả các yêu cầu đặt ra là khó khăn, vì vậy cầnphải kết hợp với các phương pháp điều khiển khác để cải thiện đặc tính của hệ thống.

 Điều khiển có vòng hồi tiếp bổ sung từ dòng điện bộ biến đổi Trong phương pháp

này được bổ sung một vòng hồi tiếp âm từ dòng điện bộ biến đổi, hình 1.25 Ngoài chứcnăng cải thiện động học của hệ, mạch vòng điều khiển dòng điện còn góp phần hạn chếdòng điện và bảo vệ quá dòng cho VSC

i L

Z L

u L N

uL*

Hình 1.25 Sơ đồ cấu trúc điều khiển có hồi tiếp âm từ dòng điện bộ biến đổi

Điện áp bộ biến đổi khi đó được xác định theo biểu thức

u (k (u* u ) i ) k

Phương trình mô tả hệ thống điều khiển như sau

(1.18)

k c R f k k  1

 u c L

k c k v  1

L f C f

cf

2L f 0 k v k c 1

 Bộ điều khiển có vòng hồi tiếp âm kép Trong thành phần bộ điều khiển có hai

vòng hồi tiếp âm một là từ dòng điện tụ của tụ điện bộ lọc LfCf, hai là vòng điện áp chèn

uinj cùng với vòng hồi tiếp thẳng từ điện áp lưới us Sơ đồ hệ thống điều khiển được trìnhbày ở hình 1.26

Điện áp bộ biến đổi được xác định bởi:

u inv u*

u

 k c

(k u

Hình 1.26 Cấu trúc điều khiển có các vòng hồi tiếp âm kép

ở đây us là điện áp nguồn, kc, ku là các hệ số khuếch đại của bộ điều khiển Phương trình

mô tả thuật toán điều khiển hệ

0

Z L L

-(1.25)Cấu trúc điều khiển có khả năng ảnh hưởng lớn tới hệ số tắt dần và tần số riêng của hệthống kín Cấu trúc có thể bù sụt áp trên điện cảm bộ lọc LC và cải thiện đặc tính động họccủa hệ thống nhanh hơn

 Điều khiển có hồi tiếp từ dòng ộ iến đổi v dòng tải.

Hình 1.27 là cấu trúc điều khiển có các tính chất gần giống hệ thống có hồi tiếp từ dòngđiện tụ điện bộ lọc LC, nhưng đòi hỏi đo lường hai dòng điện đó là dòng bộ biến đổi vàdòng tải Cũng đòi hỏi sử dụng ba khâu tỷ lệ, tức là cần tính chọn ba tham số khuếch đại

mà điều này có ảnh hưởng phức tạp tới đặc tính tần số của hệ thống

Điện áp pha bộ biến đổi được xác định

k u k

k u k c  1

L f C f

cf

2L f 0 k u k c 1

Hình 1.27 Cấu trúc điều khiển có hồi tiếp dòng từ bộ biến đổi và dòng tải.

Giống như trong trường hợp trước, dao động có tần số và hệ số tắt dần như sau:

Các cấu trúc điều khiển được thực hiện trong hệ tọa độ tự nhiên là khá linh hoạt vì thiết

kế điều khiển theo từng pha độc lập, với khả năng điều chỉnh dòng công suất tốt hơn, đặc biệt là trong các trường hợp không cân bằng Tuy nhiên các phương pháp điều khiển trên

hệ tọa độ tự nhiên cần thiết phải kết nối trung tính và khá phức tạp khi phải thực hiện trên

cả ba pha riêng biệt Mặt khác do các bộ điều khiển là tỷ lệ nên hệ thống là hữu sai.

1.3.2 Điều iển v cto

Khác với các cấu trúc điều khiển trên hệ tọa độ tự nhiên, điều khiển vector được ápdụng cho DVR dựa trên nguyên lý điều khiển vector không gian tương tự như đã được ápdụng trong điều khiển động cơ điện trình bày trong các tài liệu [1,3,25,39,40,41,62] Đạidiện cho phương pháp điều khiển này đối với DVR có thể kể đến cấu trúc điều khiểnvector trên hệ tọa độ quay dq

Trong tài liệu [41] giới thiệu một cấu trúc điều khiển vector phản hồi kết hợp truyềnthẳng trên hệ tọa độ quay dq ứng dụng cho DVR như ở hình 1.28 Cấu trúc điều khiển gồmvòng điều khiển truyền thẳng của điện áp tải mẫu u*L với bộ điều khiển tỷ lệ, kết hợp vòngđiều khiển phản hồi của điện áp chèn uinj với bộ điều khiển PI.

Các tín hiệu điện áp lưới ug,abc, điện áp tải uL,abc xoay chiều ba pha được chuyển đổi vềdưới dạng vector không gian thông qua phép chuyển đổi Clack và tiếp tục được chuyển đổivào hệ tọa độ quay đồng bộ dq, nơi mà chúng trở thành lượng một chiều Bộ điều khiển PIđược bố trí và thực hiện với lượng một chiều Cấu trúc thực hiện bởi vòng truyền thẳngđảm bảo làm tắt nhanh các quá trình quá độ, đồng thời cùng với điện áp uDC xác định hệ sốđiều chế PWM Vòng kín phản hồi có nhiệm vụ bù sai lệch điện áp chèn vào (đối với sóng

cơ bản), các sai lệch tĩnh có thể được loại bỏ hiệu quả thông qua bộ điều khiển PI làm việcvới các thành một chiều trên hệ tọa độ quay dq, vòng này cũng có tác dụng làm tắt daođộng cộng hưởng của bộ lọc LC, các dao động này phụ thuộc chặt chẽ vào trở kháng tươngđương của tải

Phát hiện lõm

u dq g

u * L

Hình 1.28 Cấu trúc điều khiển vector phản hồi kết hợp truyền thẳng trên hệ tọa độ quay dq[41]

Từ sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống, thuật toán điều khiển của nó cũng đã được xâydựng Để điện áp tải ổn định, DVR cần phát hiện ra một lõm điện áp trên lưới ba pha, đồngthời tính toán đưa ra vector tín hiệu đặt của điện áp chèn vào bởi DVR, lượng đặt đó đượcxác định

*d

q inj 

Trong đó: udq – lượng điện áp chèn vào thực tế của DVR, u*dq inj– lượng đặt của điện

áp chèn vào, Gu hàm truyền bộ điều khiển PI, bộ điều khiển tỷ lệ với hệ số tỷ lệ =1

Để hạn chế hiện tượng bão hòa lõi máy biến áp chèn, trong sơ đồ có áp dụng khâu hạnchế biên độ tín hiệu đặt của điện áp chèn vào Với giải pháp này đơn giản, giảm kinh phíhơn là tăng công suất máy biến áp, nhưng nhược điểm là làm cho động học hệ thống bịchậm đi nhiều trong những mili giây đầu tiên của quá trình khởi động bù

i inj F inj (u

inj

)

f

1.4 Tóm tắt và kết luận

Trong chương này lõm điện áp được mô tả thông qua những đặc điểm đặc trưng của nó,như là đối tượng điều khiển cần được làm rõ để đưa ra các giải pháp giảm thiểu Ba giảipháp giảm thiểu được đưa ra, trong đó giải pháp lắp đặt thiết bị giảm thiểu là lựa chọn duynhất mà khách hàng dùng điện có thể lựa chọn vì họ kiểm soát được tình hình DVR là mộttrong những thiết bị giảm thiểu lõm điện áp có hiệu quả nhất và tiết kiệm Tuy vậy, vì lõmđiện áp chỉ xảy ra trong thời gian rất ngắn nên việc khôi phục điện áp trên tải của DVRphải được kịp thời trước khi tác động của lõm gây sự cố đối với tải nhạy cảm Tính chấtcủa lõm điện áp biến đổi phức tạp trong một biến cố, động học của DVR phụ thuộc nhiềuvào việc bù cho các dạng lõm điện áp khác nhau (lõm cân bằng hay không cân bằng).Những điều đó dẫn đến điều khiển DVR yêu cầu cao hơn so với các hệ thống khác Đây làthách thức rất lớn trong nghiên cứu điều khiển DVR mà đến nay các nghiên cứu vẫn đượctiếp tục

Điều khiển trong hệ thống tự nhiên có khả năng điều khiển độc lập và linh hoạt theotừng pha riêng biệt Tuy nhiên nó là phức tạp vì phải thực hiện trên cả ba pha và khó khănhơn nữa là nếu hệ thống điều khiển cho cả thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tựkhông trong trường hợp bù lõm điện áp không cân bằng

Điều khiển vector trên hệ tọa độ quay dq có sử dụng vòng khóa pha PLL để đồng bộđiện áp chèn vào của DVR với điện áp lưới Cấu trúc điều khiển đã được áp dụng đơn giảnvới chỉ một vòng điều chỉnh điện áp thứ tự thuận được được thực hiện Với cấu trúc điềukhiển như vậy DVR có khả năng bảo vệ các tải nhạy cảm có công suất nhỏ, điện áp thấp,thường bảo vệ cho một tải độc lập và cơ bản đáp ứng được cho điều khiển bù lõm điện ápcân bằng

Tuy nhiên những hạn chế dẫn đến phát sinh các vấn đề nghiêm trọng khi bù lõm của cáccấu trúc điều khiển trong hai phương pháp điều khiển trên được chỉ ra trong các trườnghợp sau đây:

- Đối với các lõm điện áp mất cân bằng và tồn tại nhiều thành phần nhiễu loạn trongmột lõm điện áp (ví dụ một lõm điện áp gồm giảm độ lớn+nhảy góc pha+mất cânbằng+méo dạng điện áp) thì sẽ dẫn đến làm chậm trể thời gian khôi phục điện áp tải, làmmất đồng bộ và sai lệch giá trị điện áp chèn của DVR gây ra bị biến dạng và dao động điện

áp tải, làm tăng lượng quá điều chỉnh tại thời điểm đầu và thời điểm kết thúc của quá trình

bù, cuối cùng tải nhạy cảm không những được bảo vệ mà còn ảnh hưởng bởi các nhiễuloạn do chính DVR gây nên

- Các cấu trúc điều khiển vector thường được đơn giản bằng việc chỉ có vòng điều chỉnhđiện áp mà không có vòng điều chỉnh dòng điện, Tuy nhiên, điều này sẽ không đảm bảo antoàn cho bộ biến đổi điện tử công suất nối lưới của DVR, khi làm việc mà gặp phải ngắnmạch tải hay quá tải sẽ dẫn đến nguy cơ hỏng bộ biến đổi

- Sụt áp trên bộ biến đổi và các phần tử nối tiếp với bộ biến đổi như bộ lọc, máy biến ápnối tiếp không được bù, dẫn đến điện áp chèn vào lưới bị sai lệch, đặc biệt với các hệ thốngcông suất lớn và điện áp thấp

Để khôi phục điện áp tải một cách nhanh chóng, kịp thời và chính xác, đồng thời khắcphục được một số tồn tại của các cấu trúc điều khiển trước đây thì việc có một cấu trúcphần cứng phù hợp và một thuật toán điều khiển cho DVR đủ tốt, để cải thiện đặc tínhđộng học của DVR trong bù tất cả các kiểu lõm điện áp là điều rất quan trọng Chính vìvậy phân tích lựa chọn cấu trúc phần lực và phát triển thuật toán điều khiển của DVR, cũngnhư đưa ra giải pháp áp dụng DVR cho các xí nghiệp công nghiệp là mục tiêu nghiên cứu

mà đề tài cần hướng đến