Mạch vòng khóa pha

Trong thuật toán điều khiển bộ biến đổi nối lưới cần xác định chính xác góc pha của điện áp lưới ( ) để đạt được việc điều khiển độc lập công suất phản kháng và công suất tác dụng giữa đầu vào bộ biến đổi và lưới điện.

Chất lượng của việc đồng bộ lưới điện, ngoài cấu trúc điều khiển dòng điện, là yếu tố quan trọng xác định chất lượng điều khiển. Sai lệch trong tính toán góc pha dẫn đến sai lệch đáng kể đến điện áp ra của bộ biến đổi.

Có nhiều phương pháp ứng dụng trong việc đồng bộ lưới thì phương pháp thường được sử dụng hiện nay, nhưng cùng một nguyên lý. Tham khảo trong tài liệu [10].

Mạch vòng khóa pha 1PLL bao gồm một bộ lọc ở dạng bộ điều khiển PI. Mạch vòng này bị ảnh hưởng của việc mất cân bằng và sự biến dạng của điện áp lưới. Vì vậy, băng thông của bộ lọc phải phù hợp giữa việc lọc sóng hài không mong muốn mà xảy ra trong hệ thống đồng bộ pha vì có độ méo điện áp đo được, và thời gian đáp ứng nhanh cần thiết theo dõi điện áp trong khi thay đổi tần số hoặc sụt điện áp trên lưới.

Mạch vòng khóa pha truyền thống 3PLL được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hệ thống điện 3 pha được biểu diễn hình 4.9

Hình 4.5. Sơ đồ khối hệ thống đồng bộ pha truyền thống 3PLL - Hoạt động của mạch vòng khóa pha:

Đo điện áp lưới ba pha v_a, v_b, v_c

(4.14)

( )

( )

( ) √ (

√ √ ^{, ( + (4.15)}

- Đồng bộ với khung tọa độ quay.

Góc pha được tính ra bởi đồng bộ hóa với vector điện áp tổng của 3 pha a, b, c trên khung tọa độ dq. Vectơ điện áp tổng được đặt trùng với trục dq như hình 4.6.

Hình 4.6. Đồng bộ với khung tọa độ quay.

Sau khi áp dụng biến đổi khung tọa độ, các thánh phần điện áp lưới dq là:

( ) ( ^{̂ ̂}

̂ ̂^{* ( ) (4.16)}

Trong đó ̂ là góc ước lượng của 3PLL. Hoạt động của 3PLL dựa trên hệ thống điều khiển vòng kín cái mà điều chỉnh v_d tới 0 và khóa ̂ tới góc pha của tín hiệu đầu vào

Trong trạng thái ổn định của mạch vòng khóa pha (trạng thái khóa: ̂), thành phần điện áp lưới

v

Hình 4.7. Cấu trúc mạch vòng khóa pha Hàm truyền đạt của mạch vòng khóa pha:

( ) (4.17) Thông số bộ PI: (4.18) (4.19)

Với t_s là thời gian xác lập mong muốn và ξ là hệ số tắt dần.