L ỜI NÓI ĐẦU
4.3.2. Cấu trúc điều khiển DVR
Cấu trúc điều khiển DVR sử dụng một mạch vòng điện áp với bộ điều khiển PI có thể bù được những lõm điện áp cân bằng. Tuy nhiên như đã trình bày ở trên, trong thực tế phần lớn là những lõm điện áp không cân bằng, bộ điều khiển này là chưa đủ có thể dẫn đến sự thiếu chính xác trong quá trình điều khiển để tính toán lượng điện áp chèn vào gây ra lỗi đồng bộ, ảnh hưởng không tốt tới hệ thống. Do đó trong luận văn này sẽ sử dụng cấu trúc điều khiển hai mạch vòng điện áp và dòng điện, tuy vậy sẽ trình bày về cả hai cấu trúc mạch vòng điều khiển điện áp.
a. Cấu trúc điều khiển dùng một mạch vòng điện áp.
• Cấu trúc điều khiển truyền thẳng/vòng hở.
Việc điều khiển vector truyền thẳng là nhanh nhưng không đảm bảo sự ổn định hệ thống vì khi làm việc với lưới điện sự ảnh hưởng của nhiễu cũng như sự thay đổi các tham số của quá trình là khó để biết rõ, mặt khác mô hình của lưới cũng như của DVR là không thể chính xác tuyệt đối và không phải nhiễu nào trên lưới điện cũng đo được nên với điều khiển truyền thẳng khi nào cũng tồn tại sai lệch tĩnh.
Hình 4.10: Cấu trúc điều khiển truyền thẳng cho DVR.
Hình 4.10 là sơ đồ khối một pha, mô tả phương pháp điều khiển truyền thẳng/vòng hở có thể áp dụng cho hệ thống DVR. Đặt giá trị đặt điện áp chèn u*
injđưa vào bộ điều khiển điện áp (ví dụ bộ điều khiển PI) đầu ra bộ điều khiển đưa vào khâu
Chương 4: Điều khiển cho hệ thống DVR.
72
điều chế độ rộng xung của bộ biến đổi VSC để tạo ra điện áp xoay chiều, sau đó điện áp được lọc qua bộ lọc trước khi chèn vào lưới.
Ưu điểm của điều khiển vòng hở là khả năng loại bỏ nhiễu trước khi nó kịp ảnh hưởng xấu tới quá trình hoạt động của hệ thống. Song nhược điểm lớn nhất của nó là cần biết rõ thông tin đối tượng và ảnh hưởng của nhiễu. Do vậy với cấu trúc này thường không áp dụ ng độc lập để điều khiển DVR, mà nó sẽ được kết hợp với các phương pháp điều khiển khác. Đây là phương pháp điều khiển cơ bản mà trong các công trình nghiên cứu đã sử dụ ng để kết hợp hoặc mở rộng cấu trúc điều khiển.
• Cấu trúc điều khiển phản hồi/vòng kín.
Điều hiển vector phản hồi là phương pháp tốt để đảm bảo ổn định hệ thống, có khả năng loại nhiễu mà không phụ thuộc vào nhiễu của hệ thống có đo được hay không cũng như sự hiểu biết về nhiễu có rõ ràng hay không. Đây là những ưu điểm mà bộ điều hiển truyền thẳng không có được.
Hình 4.11: Điều khiển phản hồi cho DVR
Hình 4.11 là sơ đồ khối một pha, mô tả phương pháp điều khiển phản hồi có thể áp dụng cho hệ thống DVR. Điện áp chèn vào của DVR được đo liên tục và được phản hồi về bộ điều khiển dưới một vòng lặp đơn hay một đa vòng lặp của cấu trúc điều khiển. Tín hiệu báo sai lệch (Δu) được tạo ra bằng cách lấy giá trị đặt của điện áp chèn vào (uinj*) trừ điện áp chèn vào thực tế (uinj), tín hiệu sai lệch này được đưa đến bộ điều khiển điện áp (ví dụ bộ điều khiển PI), đầu ra bộ điều khiển đưa vào khâu điều
Chương 4: Điều khiển cho hệ thống DVR.
73
chế độ rộng xung của bộ biến đổi VSC để tạo ra điện áp xoay chiều, sau đó điện áp được lọc qua bộ lọc trước khi chèn vào lưới.
Điều khiển phản hồi có thể nói là phương pháp điều khiển cơ bản nhất vì nó hội tụ được nhiều khả năng như: ổn định một quá trình không ổn định, loại bỏ nhiễu bất định, bền vững với sai lệch mô hình. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là đặc tính động học chậm, việc thiết kế và chỉnh định bộ điều khiển để thỏa mãn tất cả các yêu cầu đặt ra là khó khăn, vì vậy cần phải kết hợp với các phương pháp điều khiển khác để cải thiện đặc tính của hệ thống.
b. Cấu trúc điều khiển dùng hai mạch vòng điều khiển điện áp.
Cấu trúc điều khiển hai mạch vòng ở hình 4.12 được áp dụng để phát triển cấu trúc điều khiển cho DVR.
Hình 4.12: Cấu trúc điều khiển hai mạch vòng cho DVR.
Trong cấu trúc này có hai giá trị đo, được phản hồi về hai bộ điều khiển đó là giá trị điện áp chèn vào (uinj) và dòng điện cuộn cảm bộ lọc (iinj) của DVR, nhưng chỉ có một biến điều khiển đó là điện áp bộ biến đổi uinv). Tuy nhiên, bậc của hệ thống không hề tăng lên nên hai bộ điều khiển không hoàn toàn độc lập với nhau. Đầu ra của bộ điều khiển điện áp đóng vai trò là giá trị đặt cho bộ điều khiển dòng. Nguyên lý hoạt động của cấu trúc này như sau: Giả sử có nhiễu dòng điện tác động lên hệ thống
Chương 4: Điều khiển cho hệ thống DVR.
74
gây ảnh hưởng, ngay lập tức nó được nhận diện nhanh hơn qua biến đo từ khâu phản hồi dòng, bộ điều khiển dòng sẽ có tác dụng loại trừ hoặc ít ra là giảm thiểu đáng kể ảnh hưởng của nó tới biến đầu ra thực là uinj. Bộ điều khiển điện áp có chức năng đáp ứng với giá trị đặt thay đổi và loại trừ ảnh hưởng của những nguồn nhiễu còn lại, nhằm duy trì biến cần điều khiển là điện áp chèn vào uinj của DVR tại giá trị đặt uinj* của nó. Tóm lại, vòng điều khiển ngoài có nhiệm vụ phản ứng với mệnh lệnh phía trên giá trị đặt uinj*) và với nhiễu mang tính toàn cục, còn vòng điều khiển trong có trách nhiệm với nhiễu cục bộ.