L ỜI NÓI ĐẦU
4.3.5. Xây dựng bộ điều khiển cho hệ thống DVR
Dựa trên phương pháp điều khiển điện áp chèn “Trước lõm” đã được trình bày ở mục 4.2, thuật toán điều khiển cho DVR dựa trên nguyên lý điều khiển vector trên hệ tọa độ quay dq được xây dựng theo các bước sau:
- Phát hiện các lõm điện áp tính toán các thành phần điện áp, dòng điện ,góc pha - Sử dụng cấu trúc điều khiển hai vòng để điều khiển các thành phần điện áp, dòng điện
Thuật toán điều khiển dựa trên mô hình toán học của bộ biến đổi VSC và bộ lọc LC nối lưới trên hệ tọa độ dq đã đề cập tới ở mục 4.3
a. Bộ điều khiển dòng điện.
Từ phương trình mô tả mạch vòng dòng điện 4.22:
𝑑
𝑑𝑡𝑖𝑓𝑑𝑞(𝑡) = 1
𝐿𝑓𝑢𝑖𝑛𝑣𝑑𝑞(𝑡)− 1
𝐿𝑓𝑢𝑖𝑛𝑗𝑑𝑞(𝑡)− 1
Chương 4: Điều khiển cho hệ thống DVR.
78
Bỏ qua tác động của các thành phần đan kênh, ta xác định được hàm truyền:
𝐺𝑑𝑡(𝑠) = 𝑖𝑓𝑑𝑞0(𝑠)
𝑢𝑖𝑛𝑣𝑑𝑞0(𝑠)=𝑅 1
𝑓+𝐿𝑓𝑆 (4.26) Hàm truyền của khâu điều chế độ rộng xung:
𝐺𝑃𝑊𝑀(𝑠) =𝑒𝑇𝑠2𝑠 = 1
1+𝑇𝑠2𝑠 (4.27) Mạch vòng điều khiển dòng điện được thể hiện trên hình 4.15:
Hình 4.15: Mạch vòng điều khiển dòng điện
Bộ điều khiển PI được thiết kế theo chuẩn tối ưu module, với hàm truyền được xác định như sau:
𝐺𝑃𝐼(𝑠) = 𝐿𝑓 𝑇𝑠 +𝑅𝑓
𝑇𝑠𝑠 (4.28)
Cấu trúc bộ điều khiển dòng điện được thiết kế như trên hình 4.16:
Hình 4.16: Sơ đồ cấu trúc mô hình bộ điều khiển dòng điện. b. Bộ điều khiển điện áp.
Chương 4: Điều khiển cho hệ thống DVR.
79
Để điện áp tải ổn định, DVR cần phát hiện lõm điện áp trên lưới ba pha, đồng thời tính toán đưa ra vector tín hiệu đặt của điện áp cần chèn vào bởi DVR, được xác định qua công thức:
𝑢𝑖𝑛𝑗∗𝑑𝑞 =𝑢𝐿∗𝑑𝑞 − 𝑢𝑔∗𝑑𝑞 (4.29) Để điện áp tải được điều chỉnh bằng đúng điện áp đặt uL*dq thì điện áp chèn vào cần được bù sai lệch thông qua bộ điều khiển PI có hàm truyền đạt Gu , khi đó mạch vòng điều khiển điện áp được viết bởi phương trình:
𝑖𝑓∗𝑑𝑞 =𝑖𝑖𝑛𝑗𝑑𝑞 ∓ 𝑗𝜔𝐶𝐹𝑢𝑖𝑛𝑗𝑑𝑞 +𝐺𝑢(𝑢𝑖𝑛𝑗∗𝑑𝑞 − 𝑢𝑖𝑛𝑗𝑑𝑞) (4.30) Trong đó 𝑢𝑖𝑛𝑗𝑑𝑞 là lượng điện áp chèn vào thực tế của DVR, 𝑢𝑖𝑛𝑗∗𝑑𝑞 là lượng đặt của điện áp chèn vào Gu là hàm truyền bộ điều khiển PI, bộ điều khiển tỉ lệ với hệ số tỉ lệ bằng 1.
Từ phương trình 4.23 mô tả mạch vòng điều khiển điện áp:
𝑑
𝑑𝑡𝑢𝑖𝑛𝑗𝑑𝑞(𝑡) =𝐶1
𝑓𝑖𝑓𝑑𝑞(𝑡)−𝐶1
𝑓𝑖𝑖𝑛𝑗𝑑𝑞(𝑡)∓ 𝑗𝜔𝐶𝑓𝑢𝑖𝑛𝑗𝑑𝑞(𝑡)
Ta xác định khâu hàm truyền mạch vòng điện áp được xấp xỉ như sau:
𝐺𝐼(𝑠) = 2𝑇1
𝑠𝑠+1 (4.31)
Hàm truyền của đối tượng sau khi bỏ thành phần đan kênh:
𝐺𝑑𝑡 =𝑇𝑠𝑠+11 𝐶1
𝑓𝑠 (4.32)
Mạch vòng điều khiển điện áp được thể hiện như trên hình 4.17:
Chương 4: Điều khiển cho hệ thống DVR.
80
Bộ điều khiển PI của mạch vòng điều khiển điện áp được thiết kế theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng :
𝐺𝑃𝐼 =𝑘𝑃(1 +𝑇1
𝑠) (4.33)
Trong đó: 𝑘𝑃 = 𝐶𝑓
√𝑎𝑇𝐼; 𝑇𝑠 =𝑎.𝑇𝐼;
Bộ điều khiển điện áp được thiết kế theo sơ đồ cấu trúc như trên hình 4.18 dưới đây:
Hình 4.18: Cấu trúc bộ điều khiển điện áp.