Trên cơ sở hình 3.1, cấu trúc mô phỏng MĐTĐN 85 kVA có kết hợp với BESS được thiết kế trong Matlab-Simulink như trên hình 4.1.
Hình 4. 1 Mô hình mô phỏng hệ BESS trong MĐTĐN công suất 85 kVA
Cấu trúc mô phỏng trên hình 4.1 bao gồm các khối chính sau:
1- Khối nguồn:
Trong Matlab-Simulink, Nguồn được chọn là một hệ turrbine-máy phát thủy điện công suất 85 kVA, điện áp phát đầu cực 0,4 kV. Cấu trúc hệ nguồn được mô tả như trên hình 4.2:
Hình 4. 2 Cấu trúc nguồn thủy điện 85 kVA-0,4kV
Các thông số mạch điều khiển turbine và mạch kích từ máy phát được lựa chọn theo bảng 4.1 và bảng 4.2
Bảng 4. 2 Thông số mạch điều khiển dòng kích từ máy phát
2- Khối đường dây và tải:
Đường dây 3 pha điện áp 0,4 kV xoay chiều tần số 50 HZ từ nguồn đến tải có thông số ghi trên bảng 4.3
Bảng 4. 3 Thông số đường dây
Phụ tải gồm hai thành phần cơ bản là tải tĩnh và tải khởi động:
- Các tải tĩnh là dạng phụ tải ổn định đặc trưng cho hệ số mang tải của nguồn. Trong đó:
Tải đầu nguồn: S1 = 40+j15 KVA , Tải cuối nguồn:
S3 = 8+j0 kVA
- Phụ tải động, là một động cơ không đồng bộ 3 pha công suất 10HP (7,5 kW) để kiểm chứng khả năng ổn định động của mạng điện cục bộ thủy điện nhỏ và động học hệ thống.
3- Khối BESS:
Trong khối BESS được phân chia ra một số khối chức năng như sau:
Khối mạch lực của BESS:
Mạch lực khối BESS được thiết kế có cấu trúc như trên hình 4.3
Hình 4. 3 Cấu trúc mạch lực của BESS
Trong đó:
- Các van bán dẫn dùng loại HVIGBT Modules Dual FF1400R12IP4 có sẵn điốt của hãng EUPEC (European Power Semiconductor and Electronics Company) có các thông số như bảng 4.4
Bảng 4. 4 Thông số của IGBT
Thông số Điều kiện Ký hiệu Giá trị Điện áp collector-
emitter
TVj = 250C VCES 1200 V Dòng collector TC = 1000C IC 140 A Dòng điện peak trong tP = 1ms ICRM 280 A Công suất tiêu hao TVj = 250C Ptot 0,765 kW Điện áp điều khiển VGE 20 V Điện áp đánh thủng f= 50Hz,t = 1 phút VISOL 2,4 kV
Điện áp giữ VGE (th) 5V < VGE (th)= 5,8 < 6,5V Thời gian mở van TVj = 250C ton 0,21 µs
Thời gian khóa van TVj = 250C toff 1,1 µs
Nhiệt độ cho phép TVJ -40 175 0C
- Công suất BEES: 40 kW
- Khối một chiều: Udc = 700 V ; Cdc = 3600 μF ; - Điện cảm: L = 1,8 mH,
- Ăc quy: R1 = 10kΩ, R2 = 0.1Ω, C1=15000F.
Khối đo lường của BESS:
Khối đo lường được thiết kế có cấu trúc như trên hình 4.4 thực hiện đo lường các đại lượng và thông số cần thiết sau:
- Đo giá trị tức thời và giá trị hiệu dụng các đại lượng dòng, áp, công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến của nguồn phát (tại đầu nguồn điểm PCC1), của tải và BEES tại điểm kết chung PCC2
- Đo kiểm tra thông số hoạt động của các khối trong bộ điều khiển
Hình 4. 4 Khối đo lường
Khối điều khiển BESS:
Trong chương 3 có nghiên cứu điều khiển hệ BESS theo hai phương pháp PI và phương pháp Bead-Beat (D-B). Trong đó phương pháp B-D có nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là có động học rất cao, thỏa mãn cho yêu cầu cho huy động công suất đỉnh hay cấp nguồn dự phòng, V.V. Trong nội dung này, chỉ nghiên cứu mô phỏng cho trường hợp áp dụng bộ điều khiển khiển kiểu D-B.
Khối điều khiển có bộ điều khiển dòng theo kiểu D-B, được thiết kế có cấu trúc như trên hình 4.5 và hình 4.6.
Hình 4. 5 Cấu trúc bộ điều khiển vòng ngoài cho bộ điều dòng điện kiểu D-B