Điều khiển bộ nghịch lưu nối lưới trong mạng điện phân phối.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
TRẦN QUANG THỌ
ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI
TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI
SKA 0 0 0 0 3 7
Tp. Hồ Chí Minh, năm 2017

********
TRẦN QUANG THỌ
LUẬN ÁN TIẾN SỸ
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
Tp. Hồ Chí Minh - 2017.

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202
Hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Trương Việt Anh
2. PGS. TS. Lê Minh Phương
Phản biện 1: GS. TSKH. Hồ Đắc Lộc
Phản biện 2: PGS. TS. Nguyễn Bội Khuê
Phản biện 3: PGS. TS. Nguyễn Văn Nhờ
********
TRẦN QUANG THỌ

i
LÝ LỊCH CÁ NHÂN
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC
Họ và tên: Trần Quang Thọ Giới tính: Nam
Ngày sinh: 15-09-1973 Nơi sinh: Tp. HCM
Quê quán: Tp. HCM Dân tộc: Kinh
Học vị cao nhất: Thạc sỹ Năm, nước nhận học vị: 2003
Đơn vị công tác: Khoa điện điện tử
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 39 Tam Châu, P. Tam Phú, Q. Thủ Đức, Tp.
HCM
Điện thoại liên hệ: CQ: 028 38968641 DĐ: 0987634085
Email: thotq@hcmute.edu.vn
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Nơi đào tạo: ĐH. Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM
Ngành học: Điện khí hóa & Cung cấp điện
Nước đào tạo: Việt Nam Năm tốt nghiệp: 1998
2. Sau đại học
- Thạc sĩ chuyên ngành: Kỹ thuật điện Năm cấp bằng: 2003

ii
Nơi đào tạo: ĐH. Bách khoa Tp. HCM
3. Ngoại ngữ: Tiếng Anh: TOEFL-ITP 530
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN
Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm
2003 đến nay ĐH. SPKT TP. HCM CBGD
IV. QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
1. Các đề tài nghiên cứu khoa học đã và đang tham gia:
TT Tên đề tài nghiên cứu Năm bắt đầu/Năm
hoàn thành
Đề tài cấp (NN, Bộ,
ngành, trường)
Vai trò
1. Nghiên cứu thiết kế module điều
khiển động cơ servo dùng cho thực
tập truyền động điện.
2008 Cấp trường
T23-2008
Chủ nhiệm
đề tài
2. Nghiên cứu thiết kế module tải dùng
cho bộ thí nghiệm bù công suất phản
kháng của phòng thí nghiệm cung cấp
điện
T2009-86
Chủ nhiệm
đề tài
3. Nghiên cứu, thiết kế và thi công mô
hình vật lý chuyên dùng cho giảng
dạy các bài thí nghiệm và thực tập vận
hành trạm biến áp
2008/2010 Cấp Bộ
B2008-22-32
Chủ nhiệm
đề tài
4. Nghiên cứu và thi công đèn chiếu
sáng hiệu suất cao dùng năng lượng
mặt trời
T2011-27
Chủ nhiệm
đề tài
5. Điều chỉnh điện áp MPPT trong hệ
thống điện mặt trời nối lưới 3 pha
2013
4
4
T
Cấp trường
4
4
T
trọng điểm
Chủ nhiệm
đề tài

iii
4
4
T
T2013-06TĐ
6. Xây dựng giải thuật bộ điều khiển
dòng bằng phương pháp tối ưu bầy
đàn (PSO)
2014
4
4
T
Cấp trường
4
4
T
trọng điểm
4
4
T
T2014-05TĐ
Chủ nhiệm
đề tài
7. Giảm tổn hao chuyển mạch trong
nghịch lưu nối lưới sử dụng sóng
mang biến đổi
2015
4
4
T
Cấp trường
4
4
T
trọng điểm
4
4
T
T2015-35TĐ
Chủ nhiệm
đề tài
8. Điều chế nghịch lưu nối lưới sử
dụng giải thuật di truyền
2016
4
4
T
Cấp trường
4
4
T
trọng điểm
4
4
T
T2016-49TĐ
Chủ nhiệm
đề tài
9. Đồng bộ nghịch lưu nối lưới sử
dụng giải thuật Levenberg-Mar-
quardt
2017
(đang thực hiện)
4
4
T
Cấp trường
4
4
T
trọng điểm
4
4
T
T2017-27TĐ
Chủ nhiệm
đề tài
2. Các công trình khoa học đã công bố:
TT Tên công trình Năm công bố Tên tạp chí
1 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, “Chế tạo mô hình thực tập trạm ngắt- trạm biến
áp trong hệ thống truyền tải điện năng,” Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật – ĐH.
SPKT TP. HCM, Số 14 (2010).
2 Trần Quang Thọ, “Điều chỉnh tham số khâu PI trong hệ thống nghịch lưu pin mặt
trời nối lưới ba pha,” Tạp chí Khoa học & Công nghệ - ĐH. Công Nghiệp Hà Nội,
Số 13, 12/2012.
3 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “PWM technique with
variable carrier wave frequency to reduce switching loss in grid-connected PV in-
verter,” Journal of Technical Education Science-HCM UTE, vol. 29, 2014, pp. 31-
38.
4 T. T. Chuong, T. V. Anh, Tran Quang-Tho, and T. Deveikis, “Research of the Volt-
age Stability of Distribution Network Connected Induction Machines,” Elektronika
Ir Elektrotechnika, vol. 21, no. 1, 2015. pp. 42-47. (SCIE)
5 Quang-Tho Tran, Anh Viet Truong, anh Phuong Minh Le, “Reduction of harmonics
in grid-connected inverters using variable switching frequency,” 3
2
T
International Jour-
nal of Electrical Power & Energy Systems3
2
T
, 3
2
T
vol 823
2
T
, Nov 2016, pp. 242–251. (SCIE)

iv
6 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “Optimal Modulation to
Reduce Harmonics in Inverters,” in Proc. IEEE ATC, 2015, pp. 561-566.
7 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “PWM technique with
variable carrier wave frequency to reduce switching loss in grid-connected PV in-
verter,” Proc, 2P
nd
P GTSD, 2014, pp. 404-411.
8 Tran Quang-Tho, Le Thanh Lam, and Truong Viet Anh, “Reduction of switching
loss in grid-connected inverters using a variable switching cycle,” International jour-
nal of Electrical Engineering & Technology (IJEET), vol. 6, no. 8, 2015, pp. 63-76.
9 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, Lê Minh Phương, “Sử dụng giải thuật di truyền
để giảm sóng hài cho nghịch lưu nối lưới,” Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật,
HCMUTE, Số 35B, 2016.
10 Tran Quang-Tho, Pham Huu Ly, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “A Syn-
chronization Method for Three-Phase Grid-Connected Inverters Using Levenberg-
Marquardt Technique,” Lecture Notes in Electrical Engineering 371, Springer AETA
2015, pp. 249-260.
11 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “Estimation of Voltage
Parameters for Grid-connected Inverters,” in Proc. IEEE ATC, 2015, pp. 610-615.
12 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “A Robust Technique
for Phase-Locked Loop of Grid-connected Inverters,” in Proc. ISEE 2015, pp. 498-
506.
13 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, Trảo Văn Hoan, Lê Minh Phương, “Bù điện
áp offset trong các vòng khóa pha của nghịch lưu nối lưới,” Tạp chí Phát triển Khoa
học và Công nghệ-VNU-HCM, vol. 18, no. K5, 2015, pp. 5-15.
14 Tran Quang-Tho and Truong Viet Anh, “MPPT voltage regulating in three-phase
grid connected Photovoltaic system,” Science & Technology Development-VNU-
HCM, vol. 15, no. K2, 2012, pp. 50-61.
15 Tran Quang-Tho and Truong Viet Anh, “Three-phase grid-connected inverter using
current regulator,” International journal of Electrical Engineering & Technology
(IJEET), vol. 4, no. 2, pp. 293-304, 2013.
16 Tran Quang Tho and Truong Viet Anh, “Optimization Of Current Controller for
Grid-Connected Inverters Using A PSO Algorithm,” Journal of Technical Education
Science, HCMC-UTE, vol. 40, Jan 2017.
Xác nhận của cơ quan Thủ Đức, ngày 14 tháng 2 năm2017
Người khai ký tên
Trần Quang Thọ

v
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 10 năm 2017.
Tác giả luận án
Trần Quang Thọ

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Trương Việt Anh - Đại học Sư
phạm Kỹ thuật Tp. HCM và PGS. TS. Lê Minh Phương - Đại học Bách khoa Tp. HCM
đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ để tôi hoàn thiện luận án này.
Tôi cũng muốn gởi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình luôn ủng hộ tôi
trong thời gian thực hiện luận án.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật thành phố Hồ Chí Minh, các Cô, Thầy thuộc Khoa Điện – Điện tử và các đồng
nghiệp trong trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Tác giả
Trần Quang Thọ

vii
TÓM TẮT
Sự phổ biến của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo như gió và mặt
trời trong hệ thống điện ngày càng nhiều. Tuy nhiên, các bộ nghịch lưu nối lưới của
các nguồn điện này lại phát sóng hài đáng kể vào lưới điện và ảnh hưởng tiêu cực đến
chất lượng điện năng của hệ thống điện. Do đó, việc giảm sóng hài cho các bộ nghịch
lưu nối lưới sẽ góp phần nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống điện. Dựa vào
việc phân tích mô tả toán học của sóng hài dòng điện, tác giả nhận thấy rằng có bốn
yếu tố chính ảnh hưởng đến sóng hài ngõ ra của nghịch lưu nối lưới, đó là: kỹ thuật
điều chế, chất lượng các tham số của điện áp lưới ở tần số cơ bản ước lượng được, độ
nhấp nhô của điện áp nguồn một chiều và chất lượng của bộ điều khiển dòng điện.
Từ đó, luận án đã nghiên cứu và đề xuất bốn giải pháp cơ bản để giảm sóng hài cho
nghịch lưu nối lưới như sau:
1. Phương pháp điều chế có chu kỳ chuyển mạch thay đổi trong mỗi nửa chu kỳ cơ
bản sử dụng giải thuật di truyền để giảm sóng hài dòng điện nhưng vẫn không
làm tăng tổn hao chuyển mạch và không làm tăng thêm phần cứng. Với khả năng
trải phổ hài trong một phạm vi rộng của phương pháp này giúp làm giảm nhiễu
âm nên làm giảm bộ lọc thụ động.
2. Kỹ thuật cải tiến để ước lượng nhanh và chính xác các tham số điện áp lưới ở tần
số cơ bản sử dụng giải thuật Levenberg-Marquardt kết hợp với hồi tiếp ngõ ra để
cập nhật cho các tham số ban đầu của giải thuật. Kỹ thuật này giúp nâng cao chất
lượng hòa đồng bộ cho nghịch lưu nối lưới để giảm sóng hài ngõ ra của nghịch
lưu. Kỹ thuật này hoàn toàn mới so với các phương pháp kỹ thuật vòng khóa pha
thông thường trong các hệ thống nghịch lưu nối lưới hiện nay.
3. Phương pháp dò điểm công suất cực đại có số gia biến đổi để giảm độ nhấp nhô
cho nguồn điện áp một chiều của nghịch lưu điện mặt trời nối lưới một giai đoạn.
Phương pháp này góp phần làm giảm sóng hài ngõ ra của nghịch lưu mà không
làm giảm đáp ứng động.

viii
4. Phương pháp cải tiến để xác định tham số bộ điều khiển dòng điện sử dụng giải
thuật tối ưu bầy đàn nhằm giảm sóng hài nghịch lưu mà không đòi hỏi nhiều thời
gian và công sức cũng như kinh nghiệm của người thiết kế.
Để khẳng định tính hiệu quả của từng giải pháp đề xuất, các chỉ tiêu kỹ thuật
cũng đã được xem xét một cách định lượng thông qua các kết quả mô phỏng và thí
nghiệm khi so sánh với kết quả của các phương pháp hiện nay. Các giải pháp đề xuất
giảm sóng hài này sẽ giúp làm giảm kích thước bộ lọc phụ và giá thành của thiết bị
nghịch lưu nối lưới. Các giải pháp đề xuất cũng đã được kiểm tra bằng mô phỏng trên
phần mềm MATLAB/Simulink, thực nghiệm trên mô hình vật lý có chất lượng như
DSP F28335, Dspace-1103 nhằm khẳng định tính khả thi khi ứng dụng.

ix
ABSTRACT
The penetration of distributed generation (DG) system using renewable energy
sources like solar and wind power in grid systems is rapidly increasing worldwide.
However, grid-connected inverters of these DGs insert significant current harmonics
into the power network and adversely affect the power quality of the network. The
reduction of harmonics to achieve compliance with stringent grid codes contributes
to enhance the power quality of grid-connected inverters. By analyzing the mathe-
matical model of current ripple, the author has found out the four key factors - mod-
ulation technique, accuracy of estimated grid voltage parameters, ripples of DC volt-
age, and coefficients of current regulator - affecting inverter output harmonics. In
order to attenuate the harmonics, the author researched and proposed the solutions as
follows:
1. A new modulation method generates variable switching cycles in each half of the
fundamental period using a genetic algorithm technique for attenuating inverter
harmonics without increasing switching loss and hardware. The spectrum over a
wide frequency range of this method helps avoid some noises in telecommunica-
tions, making the output filter smaller.
2. An improved strategy for estimating rapidly and accurately fundamental grid
voltage parameters relies on the Levenberg-Marquardt algorithm using adaptive
initial parameters. This strategy helps enhance the synchronization quality of
grid-connected inverters for decreasing harmonics. This technique is completely
new compared with the phase-locked loop methods.
3. A maximum power point tracking technique uses the variable increment to deal
with DC voltage ripples of one-stage grid-connected photovoltaic inverter. This
leads to enhancing conversion efficiency and reducing inverter output harmonics
without affecting dynamic response.

x
4. An improved method for determining the coefficients of current controller bases
on Particle Swarm Optimization to alleviate harmonics without requiring a lot of
time and effort, experience of designers as well.
In order to validate the performance of the solutions, the technical parameters are also
quantitatively considered by comparing the simulated and experimental results of the
proposed techniques with those of the existing methods. These solutions help reduce
the size and cost of grid-connected inverters. The simulation on MATLAB/Simulink
is used to test the proposed methods for reduction of harmonics, demonstrating the
high intuition and reliability in the expected survey domain. The experiment using
physical models with the hardware platforms including DSP-F28335 and DSpace-
1103 helps ensure a high feasibility in actual applications.

xi
MỤC LỤC
Trang tựa TRANG
Quyết định giao đề tài
3
2
T
LÝ LỊCH CÁ NHÂN3
2
T .................................................................................................. i
3
2
T
LỜI CAM ĐOAN3
2
T .......................................................................................................v
3
2
T
LỜI CẢM ƠN3
2
T ........................................................................................................... vi
3
2
T
TÓM TẮT3
2
T ................................................................................................................ vii
3
2
T
ABSTRACT3
2
T .............................................................................................................. ix
3
2
T
MỤC LỤC3
2
T................................................................................................................. xi
3
2
T
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT3
2
T.................................................................... xvi
3
2
T
CÁC KÝ HIỆU3
2
T ..................................................................................................... xviii
3
2
T
LIỆT KÊ HÌNH3
2
T .........................................................................................................xx
3
2
T
LIỆT KÊ BẢNG3
2
T ................................................................................................... xxvi
3
2
T
MỞ ĐẦU3
2
T .............................................................................................................. xxvii
3
2
T
Chương 1.3
2
T 3
2
T
TỔNG QUAN3
2
T
3
2
T
1.13
2
T 3
2
T
Sự phát triển của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo3
2
T ......1
3
2
T
1.23
2
T 3
2
T
Cấu trúc của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo3
2
T ..............2
3
2
T
1.33
2
T 3
2
T
Các tiêu chuẩn nối lưới3
2
T ...............................................................................3
3
2
T
1.43
2
T 3
2
T
Các nghiên cứu khoa học liên quan3
2
T ...........................................................4
3
2
T
1.4.13
2
T 3
2
T
Hệ thống điện gió nối lưới3
2
T
...................................................................4

xii
3
2
T
1.4.23
2
T 3
2
T
Hệ thống điện mặt trời sử dụng nghịch lưu nối lưới3
2
T ...........................5
3
2
T
1.4.2.13
2
T 3
2
T
Cách tiếp cận3
2
T ..................................................................................6
3
2
T
1.4.2.23
2
T 3
2
T
Kỹ thuật điều chế3
2
T ...........................................................................9
3
2
T
1.4.2.2.13
2
T3
2
T
Kỹ thuật dựa vào yêu cầu về độ méo toàn phần3
2
T
............................10
3
2
T
1.4.2.2.23
2
T3
2
T
Kỹ thuật thay đổi sóng mang và sóng điều chế3
2
T .............................12
3
2
T
1.4.2.2.33
2
T3
2
T
Phương pháp trải phổ nhiễu âm3
2
T
.....................................................14
3
2
T
1.4.2.2.43
2
T3
2
T
Phương pháp độ nhấp nhô hằng số3
2
T
................................................18
3
2
T
1.4.2.2.53
2
T3
2
T
Kỹ thuật thay đổi tần số chuyển mạch tối ưu3
2
T ................................19
3
2
T
1.4.2.2.63
2
T3
2
T
Nghịch lưu đa bậc3
2
T..........................................................................19
3
2
T
1.4.2.2.73
2
T3
2
T
Đề xuất kỹ thuật điều chế3
2
T ..............................................................20
3
2
T
1.4.2.33
2
T 3
2
T
Độ chính xác của tham số hòa đồng bộ3
2
T ......................................21
3
2
T
1.4.2.3.13
2
T3
2
T
Phương pháp PLL thông thường3
2
T ...................................................23
3
2
T
1.4.2.3.23
2
T3
2
T
Vòng khóa pha sử dụng bộ tích phân tổng quát bậc hai3
2
T ...............26
3
2
T
1.4.2.3.33
2
T3
2
T
Đặc điểm của vòng khóa pha3
2
T ........................................................27
3
2
T
1.4.2.3.43
2
T3
2
T
Nhận xét và đề xuất phương pháp nâng cao chất lượng PLL3
2
T .......29
3
2
T
1.4.2.43
2
T 3
2
T
Sự ổn định của nguồn điện áp DC3
2
T ..............................................31
3
2
T
1.4.2.53
2
T 3
2
T
Tham số bộ điều khiển3
2
T.................................................................33
3
2
T
1.53
2
T 3
2
T
Tóm tắt chương 13
2
T.......................................................................................34
3
2
T
Chương 2.3
2
T 3
2
T
KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỬ DỤNG CHU KỲ CHUYỂN MẠCH
THAY ĐỔI3
2
T

xiii
3
2
T
2.13
2
T 3
2
T
Giới thiệu3
2
T ....................................................................................................36
3
2
T
2.23
2
T 3
2
T
Phương pháp tiếp cận3
2
T
................................................................................37
3
2
T
2.33
2
T 3
2
T
Hàm mục tiêu3
2
T .............................................................................................41
3
2
T
2.43
2
T 3
2
T
Đề xuất giảm sóng hài sử dụng kỹ thuật GA3
2
T ..........................................43
3
2
T
2.4.13
2
T 3
2
T
Xác định trọng số hàm chu kỳ chuyển mạch3
2
T ....................................43
3
2
T
2.4.23
2
T 3
2
T
Xác định từng chu kỳ chuyển mạch3
2
T ..................................................45
3
2
T
2.53
2
T 3
2
T
Kết quả mô phỏng3
2
T
......................................................................................50
3
2
T
2.5.13
2
T 3
2
T
Nghịch lưu tải trở3
2
T ..............................................................................50
3
2
T
2.5.23
2
T 3
2
T
Nghịch lưu nối lưới3
2
T ...........................................................................54
3
2
T
2.5.2.13
2
T 3
2
T
Tần số chuyển mạch cố định3
2
T .......................................................56
3
2
T
2.5.2.23
2
T 3
2
T
Phương pháp tần số chuyển mạch thay đổi dựa vào TDD3
2
T.......58
3
2
T
2.5.2.33
2
T 3
2
T
Phương pháp độ nhấp nhô hằng số3
2
T ............................................60
3
2
T
2.5.2.43
2
T 3
2
T
Phương pháp trải phổ cải tiến3
2
T ....................................................62
3
2
T
2.5.2.53
2
T 3
2
T
Kỹ thuật đề xuất3
2
T ...........................................................................64
3
2
T
2.5.33
2
T 3
2
T
Nhận xét kết quả của nghịch lưu nối lưới3
2
T .........................................68
3
2
T
2.63
2
T 3
2
T
2
T.......................................................................................71
3
2
T
Chương 3.3
2
T 3
2
T
PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG NHANH VÀ CHÍNH XÁC
THAM SỐ ĐIỆN ÁP LƯỚI3
2
T
3
2
T
3.13
2
T 3
2
T
Tham số hòa đồng bộ3
2
T
.................................................................................73
3
2
T
3.23
2
T 3
2
T
Kỹ thuật ước lượng tham số đề xuất3
2
T
........................................................74

xiv
3
2
T
3.33
2
T 3
2
T
Kết quả mô phỏng và thí nghiệm3
2
T .............................................................79
3
2
T
3.3.13
2
T 3
2
T
Cài đặt tham số3
2
T ..................................................................................79
3
2
T
3.3.23
2
T 3
2
T
Kết quả và nhận xét3
2
T ...........................................................................80
3
2
T
3.3.2.13
2
T 3
2
T
Trường hợp thứ nhất3
2
T ...................................................................80
3
2
T
3.3.2.23
2
T 3
2
T
Trường hợp thứ hai3
2
T .....................................................................89
3
2
T
3.43
2
T 3
2
T
2
T.......................................................................................95
3
2
T
Chương 4.3
2
T 3
2
T
GIẢM ĐỘ NHẤP NHÔ ĐIỆN ÁP DC VÀ CẢI TIẾN HỆ SỐ
BỘ ĐIỀU KHIỂN3
2
T
3
2
T
4.13
2
T 3
2
T
Giảm độ nhấp nhô điện áp dc bằng kỹ thuật mppt với số gia biến đổi3
2
T 97
3
2
T
4.1.13
2
T 3
2
T
Dò điểm công suất cực đại của pin mặt trời3
2
T ......................................97
3
2
T
4.1.23
2
T 3
2
T
Giải thuật MPPT đề xuất3
2
T ...................................................................98
3
2
T
4.1.33
2
T 3
2
T
Kết quả mô phỏng3
2
T ...........................................................................101
3
2
T
4.1.3.13
2
T 3
2
T
Số gia cố định3
2
T ..............................................................................102
3
2
T
4.1.3.23
2
T 3
2
T
Số gia biến đổi3
2
T.............................................................................104
3
2
T
4.1.43
2
T 3
2
T
Nhận xét kết quả3
2
T ..............................................................................106
3
2
T
4.23
2
T 3
2
T
Cải tiến tham số bộ điều khiển dùng giải thuật PSO3
2
T ...........................107
3
2
T
4.2.13
2
T 3
2
T
Bộ điều khiển dòng điện3
2
T..................................................................107
3
2
T
4.2.23
2
T 3
2
T
Phương pháp dựa vào hàm truyền3
2
T ...................................................109
3
2
T
4.2.2.13
2
T 3
2
T
Cơ sở của nguyên lý điều khiển PR3
2
T ..........................................109
3
2
T
4.2.2.23
2
T 3
2
T
Xác định tham số bộ điều khiển3
2
T
................................................110

xv
3
2
T
4.2.33
2
T 3
2
T
Phương pháp tối ưu bầy đàn3
2
T ............................................................114
3
2
T
4.2.43
2
T 3
2
T
Kết quả khảo sát3
2
T ..............................................................................115
3
2
T
4.2.4.13
2
T 3
2
T
Phương pháp dựa vào hàm truyền3
2
T ...........................................116
3
2
T
4.2.4.23
2
T 3
2
T
Phương pháp PSO đề xuất3
2
T ........................................................119
3
2
T
4.2.53
2
T 3
2
T
Nhận xét3
2
T
...........................................................................................122
3
2
T
4.33
2
T 3
2
T
2
T.....................................................................................123
3
2
T
Chương 5.3
2
T 3
2
T
KẾT LUẬN3
2
T
3
2
T
5.13
2
T 3
2
T
Kết quả đạt được3
2
T .....................................................................................126
3
2
T
5.1.13
2
T 3
2
T
Kỹ thuật điều chế3
2
T.............................................................................126
3
2
T
5.1.23
2
T 3
2
T
Ước lượng nhanh chóng và chính xác các tham số điện áp lưới3
2
T
.....127
3
2
T
5.1.33
2
T 3
2
T
Ổn định điện áp DC3
2
T .........................................................................127
3
2
T
5.1.43
2
T 3
2
T
Cải tiến tham số bộ điều khiển3
2
T ........................................................127
3
2
T
5.23
2
T 3
2
T
Hướng phát triển3
2
T .....................................................................................129
3
2
T
TÀI LIỆU THAM KHẢO3
2
T.......................................................................................130
3
2
T
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ3
2
T .....................................................140
PHỤ LỤC

xvi
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
APF (active power filter) Bộ lọc công suất tích cực
Con (conventional) Phương pháp thông thường
CR (constant ripple) Nhiễu hằng số
CSVPWM (conventional space vector
pulse width modulation)
Điều chế vector không gian thông thường
DG (distributed generation) Nguồn điện phân tán
DSOGI (dual second-order general in-
tegrator)
Bộ tích phân tổng quát bậc hai kép
DSP (digital signal processor) Bộ xử lý tín hiệu số
D-STATCOM (distributed static com-
pensator)
Thiết bị bù phân tán
DVR (dynamic voltage restorer) Bộ phục hồi điện áp động
f-est Tần số ước lượng được
FLL (frequency-locked loop) Vòng khóa tần số
f-ref Tần số đặt
FRT (fault-ride through) Trải qua sự cố
GA (genetic algorithm)
Giải thuật di truyền
HIPWP-FMTC (harmonic injection
PWM frequency modulated triangular
carrier)
INC (Incremental Conductance)
Khử hài lựa chọn sử dụng bơm hài vào sóng
điều khiển và điều chế tần số sóng mang
Gia tăng điện dẫn
L-M (Levenberg-Marquardt) Giải thuật Levenberg-Marquardt
MP Mô phỏng
MPPT (Maximum Power Point Track-
ing)
Dò điểm công suất cực đại
MSANS (modified SANS) Trải phổ nhiễu âm cải tiến
MSHDC (multi-sequence harmonic de-
coupling cell)
Bộ tách nhiều thành phần hài
NCKCB Nửa chu kỳ cơ bản
NTA (Newton-Type Algorithm) Giải thuật Newton
P&O (Perturb & Observe) Tạo nhiễu và quan sát
PCC (point of common coupling) Điểm nối chung
PI (Proportional Integrator) Tích phân tỉ lệ
PLL (phase-locked loop) Vòng khóa pha
PR (Proportional Resonant) Cộng hưởng tỉ lệ
Proposed Phương pháp đề xuất
PSO (particle swarm optimization) Tối ưu bầy đàn
QSG (quadrature signal generator) Bộ phát tín hiệu trực giao
SANS (spread of acoustic noise spec-
trum)
Trải phổ nhiễu âm

xvii
SHE (selective harmonic elimination) Khử hài lựa chọn
SOGI (second-order general integrator) Bộ tích phân tổng quát bậc hai
SPWM (sinusoidal pulse width modu-
lation)
Điều chế độ rộng xung dựa vào sóng sin
SVPWM (space vector sinusoidal pulse
width modulation)
Điều chế vector không gian
TDD (total distortion demand) Yêu cầu độ méo toàn phần
TN Thí nghiệm
THD (total harmonic distortion) Độ méo hài toàn phần
theta-est Góc pha ước lượng được
theta-ref Góc pha đặt
UPS (uninterruptible power supply) Bộ nguồn dự phòng
VFPWM (variable frequency pulse
width modulation)
Điều chế độ rộng xung sử dụng tần số thay
đổi
VSFPWM (variable switching fre-
quency pulse width modulation)
Điều chế độ rộng xung sử dụng tần số
chuyển mạch thay đổi
PCC (point of common coupling) Điểm ghép nối chung

xviii
CÁC KÝ HIỆU
α Độ dài bước lặp
A Hệ số lý tưởng
CR
1 Hằng số phụ thuộc VR
dcR, LR
fR
CR
2 Hằng số phụ thuộc VR
dcR, LR
fR, IR
1R, m
χP
2
Tổng các bình phương của các sai số có trọng số
DC Một chiều
φ Góc pha ban đầu
fR
sw Tần số chuyển mạch
HR
GD Độ nhiễu theo phương pháp suy giảm độ dốc
HR
GN Độ nhiễu theo phương pháp Gauss-Newton
HR
LM Độ nhiễu theo Levenberg-Marquardt
IR
1 Dòng điện hiệu dụng cơ bản
IR
α Dòng điện trục thực
IR
β Dòng điện trục ảo
J Ma trận Jacobi
k Phân số điều chỉnh
K Hằng số Boltzmann
λ Độ lớn điều chỉnh bước lặp
LR
f Điện cảm bộ lọc
LR
g Điện cảm phía lưới
m Chỉ số điều chế
µ Tham số ngõ ra
P Công suất tác dụng
Q Công suất phản kháng
R Tải trở
R-L Tải trở nối tiếp tải cảm
Tc Chu kỳ chuyển mạch cố định
τR
cR
Nhiệt độ của dàn pin mặt trời
Ts Chu kỳ chuyển mạch
Ts-var Chu kỳ chuyển mạch thay đổi
Vα Điện áp trục thực
Vβ Điện áp trục ảo
Vdc Điện áp nguồn một chiều
Vg Điện áp phía lưới
Vi Điện áp nghịch lưu

xix
ω Tần số góc
W Ma trận trọng số
wi Giá trị trọng số của sai số phép đo
θ Góc pha
Giá trị ước lượng được
K1 Trọng số quán tính
K2, K3, K4 Các hệ số gia tốc

xx
LIỆT KÊ HÌNH
TRANG
Hình 1.1: Mức đầu tư điện gió và mặt trời của thế giới.............................................1
Hình 1.2: Hệ thống điện gió dùng máy phát không đồng bộ [1] ...............................2
Hình 1.3: Cấu trúc của một hệ thống điện mặt trời nối lưới [4] ................................3
Hình 1.4: Nghịch lưu nối lưới cầu H..........................................................................6
Hình 1.5: Sóng mang, điện áp và độ nhấp nhô dòng điện .........................................8
Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nghịch lưu nguồn áp 1 pha............................................10
Hình 1.7: Đáp ứng động khi thay đổi công suất tại 0.06 s.......................................11
Hình 1.8: Kỹ thuật điều chế trong [26] ....................................................................13
Hình 1.9: Phổ hài......................................................................................................14
Hình 1.10: Sự thay đổi độ nhấp nhô dòng điện trong một sector của SVPWM......15
Hình 1.11: Phân bố tần số chuyển mạch trong [29].................................................16
Hình 1.12: So sánh hài bậc thấp...............................................................................16
Hình 1.13: So sánh nhiễu điện từ EMI (giảm 10dB) ...............................................16
Hình 1.14: Sự thay đổi của chu kỳ chuyển mạch trong mỗi sector .........................18
Hình 1.15: THD dòng điện trong [30] .....................................................................18
Hình 1.16: Dạng sóng dòng điện và điện áp ............................................................18
Hình 1.17: PLL sử dụng phương pháp thông thường. .............................................23
Hình 1.18: Khi điện áp ba pha cân bằng ..................................................................24

xxi
Hình 1.19: Điện áp ba pha không cân bằng .............................................................25
Hình 1.20: Vector điện áp ........................................................................................25
Hình 1.21: Kỹ thuật DSOGI dùng để dò thứ tự thuận .............................................26
Hình 1.22: Đáp ứng của DSOGI ..............................................................................27
Hình 1.23: Kỹ thuật khóa tần số FLL ......................................................................27
Hình 1.24: Các điểm đo và đại lượng ước lượng được............................................30
Hình 2.1: Dòng điện ngõ ra của nghịch lưu (m=0.97;φ=0)......................................38
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch điện thí nghiệm....................................................39
Hình 2.3: Hệ thống thí nghiệm.................................................................................40
Hình 2.4: Tổng tổn hao với các tần số chuyển mạch cố định khác nhau.................40
Hình 2.5: Phổ hài dòng điện của tần số chuyển mạch cố định 5 kHz (Ts=200 µs) .41
Hình 2.6: Kết quả thí nghiệm...................................................................................44
Hình 2.7: Mã hóa chu kỳ sóng mang sử dụng GA...................................................45
Hình 2.8: Tần số và chu kỳ chuyển mạch đã chuẩn hóa (m=0.97; φ=0). ................46
Hình 2.9: Chu kỳ ban đầu và các biên trong GA. ....................................................47
Hình 2.10: Lưu đồ GA và hàm mục tiêu. (a) Giải thuật GA; (b) Hàm mục tiêu.....48
Hình 2.11: Kết quả Ts-var sau khi thực hiện GA .......................................................49
Hình 2.12: Phân bố của sóng mang và dòng điện ngõ ra trong NCKCB.................50
Hình 2.13: Các xung PWM được phóng to gần đỉnh dòng điện (ωt =0.5π)............50

xxii
Hình 2.14: Xung PWM phóng to gần zero của dòng điện (ωt =0.15π và ωt =0.85π).
...................................................................................................................................51
Hình 2.15: Bình phương độ nhấp nhô dòng điện của chu kỳ cố định......................52
Hình 2.16: Bình phương độ nhấp nhô dòng điện của chu kỳ đề nghị......................52
Hình 2.17: Phổ độ nhấp nhô dòng điện của chu kỳ đề nghị. ...................................52
Hình 2.18: Tổn hao chuyển mạch tức thời và tổn hao chuyển mạch trung bình. ....53
Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý điều khiển....................................................................55
Hình 2.20: Đáp ứng của công suất ...........................................................................56
Hình 2.21: Đáp ứng của dòng điện và điện áp ngõ ra của chu kỳ cố định. .............56
Hình 2.22: Tổn hao chuyển mạch và THD của chu kỳ cố định...............................57
Hình 2.23: Đáp ứng của dòng điện và điện áp ngõ ra của TDD..............................58
Hình 2.24: Tổn hao chuyển mạch và THD của phương pháp TDD. .......................58
Hình 2.25: Phổ hài dòng điện của TDD...................................................................59
Hình 2.26: Đáp ứng của dòng điện và điện áp ngõ ra của độ nhấp nhô hằng số.....60
Hình 2.27: Tổn hao chuyển mạch và THD của CR .................................................60
Hình 2.28: Phổ hài dòng điện của phương pháp độ nhấp nhô hằng số....................61
Hình 2.29: Đáp ứng của dòng điện và điện áp ngõ ra của MSANS.........................62
Hình 2.30: Tổn hao chuyển mạch và THD của MSANS.........................................62
Hình 2.31: Phổ hài dòng điện của MSANS .............................................................63
Hình 2.32: Đáp ứng của kỹ thuật đề nghị ................................................................64

xxiii
Hình 2.33: Tổn hao chuyển mạch và THD của kỹ thuật đề nghị.............................64
Hình 2.34: Phổ dòng điện của kỹ thuật đề nghị.......................................................65
Hình 2.35: Chu kỳ và tổn hao chuyển mạch phóng to khi cosϕ=1..........................65
Hình 2.36: Chu kỳ và tổn hao chuyển mạch phóng to khi cosϕ<1..........................66
Hình 2.37: Dòng và áp khi cosϕ<1 ..........................................................................67
Hình 2.38: THD dòng điện.......................................................................................68
Hình 3.1: PLL đề nghị sử dụng giải thuật Levenberg-Marquardt............................74
Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật đề xuất .........................................................................78
Hình 3.3: Điện áp ngõ vào của ba pha; (a)-(b): MP; (c)-(f): TN .............................81
Hình 3.4: Điện áp Vαβ ..............................................................................................82
Hình 3.5: Biên độ điện áp ước lượng được..............................................................83
Hình 3.6: Điện áp mô phỏng phóng to tại 0.6 s .......................................................83
Hình 3.7: Đáp ứng của điện áp ước lượng ...............................................................83
Hình 3.8: Tần số mô phỏng ước lượng được ...........................................................84
Hình 3.9: Tần số phóng to trong khoảng 0-0.4 s......................................................84
Hình 3.10: Tần số phóng to trong khoảng 0.4-0.6 s.................................................84
Hình 3.11: Góc pha của phương pháp Con..............................................................85
Hình 3.12: Góc pha của phương pháp DSOGI ........................................................86
Hình 3.13: Góc pha của phương pháp DSOGI-FLL................................................86

xxiv
Hình 3.14: Góc pha của phương pháp đề xuất.........................................................87
Hình 3.15: Điện áp ngõ vào mô phỏng ....................................................................89
Hình 3.16: Điện áp thí nghiệm ngõ vào của ba pha.................................................91
Hình 3.17: Tần số mô phỏng....................................................................................92
Hình 3.18: Góc pha mô phỏng của phương pháp Con và DSOGI...........................93
Hình 3.19: Góc pha mô phỏng của DSOGI-FLL và phương pháp đề xuất .............93
Hình 3.20: Góc pha thí nghiệm................................................................................94
Hình 4.1: Cấu trúc của một hệ thống pin mặt trời nối lưới ba pha ..........................98
Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật MPPT với gia số inc biến đổi......................................99
Hình 4.3: Mô hình mạch tương đương của pin mặt trời ........................................100
Hình 4.4: Đặc tính V-I của dàn pin với τc=298P
o
P
K .................................................101
Hình 4.5: Đặc tính công suất của dàn pin Tc=298P
o
P
K.............................................101
Hình 4.6: Đáp ứng của điện áp DC khi số gia cố định...........................................102
Hình 4.7: Đáp ứng của dòng điện ..........................................................................103
Hình 4.8: Đáp ứng dòng điện và công suất............................................................103
Hình 4.9: Sóng hài dòng điện pha..........................................................................104
Hình 4.10: Đáp ứng của điện áp DC khi số gia biến đổi từ 0.2V đến 0.02V ........104
Hình 4.11: Đáp ứng của dòng điện khi số gia biến đổi..........................................105
Hình 4.12: Đáp ứng dòng điện và công suất khi số gia biến đổi ...........................105
Hình 4.13: Sóng hài dòng điện pha........................................................................106

xxv
Hình 4.14: Đáp ứng Vdc phóng to của phương pháp đề xuất................................106
Hình 4.15: Phân loại các phương pháp điều khiển ................................................108
Hình 4.16: Nguyên lý điều khiển PR trong nghịch lưu nối lưới............................109
Hình 4.17: Sơ đồ khối nguyên lý điều khiển dùng PR...........................................111
Hình 4.18: Giản đồ Bode của bộ điều khiển PR ....................................................112
Hình 4.19: Giản đồ Bode với tần số cộng hưởng 50Hz.........................................113
Hình 4.20: Đáp ứng vòng hở tại tần số cắt biên 378 Hz........................................113
Hình 4.21: Đáp ứng biên pha vòng kín..................................................................114
Hình 4.22: Biểu đồ Nyquist của PR.......................................................................114
Hình 4.23: Điện áp và dòng điện ba pha................................................................116
Hình 4.24: Đáp ứng công suất phát vào lưới .........................................................117
Hình 4.25: Dòng điện Iα .........................................................................................117
Hình 4.26: Dòng điện Iβ .........................................................................................118
Hình 4.27: Dòng điện pha ......................................................................................118
Hình 4.28: THD đo một chu kỳ tại các mức công suất khác nhau ........................119
Hình 4.29: Đáp ứng công suất của phương pháp PSO...........................................119
Hình 4.30: Dòng điện Iα của phương pháp đề xuất................................................120
Hình 4.31: Dòng điện beta của phương pháp đề xuất............................................120
Hình 4.32: Bình phương của độ nhấp nhô dòng điện ............................................121
Hình 4.33: THD của phương pháp PSO.................................................................121

xxvi
LIỆT KÊ BẢNG
TRANG
Bảng 1.1: So sánh TDD và hiệu suất của các kỹ thuật điều khiển khác nhau .........12
Bảng 1.2: So sánh sóng hài của các phương pháp....................................................14
Bảng 1.3: Các hiện tượng nhiễu của điện áp lưới thông thường..............................21
Bảng 2.1: Tham số hệ thống thí nghiệm ..................................................................39
Bảng 2.2: Tổng tổn hao với các tần số chuyển mạch cố định khác nhau.................40
Bảng 2.3: Kết quả của chu kỳ chuyển mạch thay đổi ..............................................49
Bảng 2.4: Thông số hệ thống nghịch lưu nối lưới....................................................55
Bảng 2.5: Tóm tắt tổn hao chuyển mạch và sóng hài...............................................68
Bảng 3.1: So sánh kết quả ở trường hợp kể từ 0.6 s.................................................90
Bảng 4.1: Tham số của hệ thống nghịch lưu nối lưới ............................................102
Bảng 4.2: Tham số hệ thống nghịch lưu nối lưới...................................................111
Bảng 4.3: Tham số dòng điện cài đặt .....................................................................116
Bảng 4.4: Kết quả sóng hài.....................................................................................121

xxvii
MỞ ĐẦU
Tính cần thiết
Các nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời đang phát triển rất mạnh mẽ
vì tính bền vững và thân thiện với môi trường trong khi tiềm năng vô cùng lớn. Tuy
nhiên, chúng lại có nhược điểm là bị loãng và không liên tục. Do đó, chúng thường
được nối với lưới điện để đảm bảo có một nguồn điện với chất lượng tốt và giá thành
rẻ thông qua các bộ nghịch lưu bán dẫn công suất. Chính các bộ nghịch lưu nối lưới
lại phát sinh sóng hài đáng kể vào lưới điện và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng
điện năng của hệ thống điện. Vì vậy, việc nghiên cứu các giải pháp điều khiển để
giảm sóng hài cho nghịch lưu nối lưới luôn góp phần nâng cao chất lượng điện năng
của hệ thống điện.
Mục tiêu của luận án
Trên cơ sở phân tích mô tả toán học của sóng hài dòng điện, tác giả đã nghiên
cứu và đề xuất bốn giải pháp để giảm sóng hài cho nghịch lưu nối lưới như sau:
 Kỹ thuật điều chế với chu kỳ chuyển mạch thay đổi trong mỗi nửa chu kỳ cơ
bản sử dụng giải thuật di truyền có xem xét đến tổn hao chuyển mạch một cách
định lượng.
 Phương pháp ước lượng nhanh và chính xác các tham số điện áp lưới ở tần số
cơ bản sử dụng giải thuật Levenberg-Marquardt có hồi tiếp ngõ ra để cập nhật
tham số ban đầu của giải thuật nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu điều chế.
 Giải thuật dò điểm công suất cực đại với số gia biến đổi để giảm độ nhấp nhô
của điện áp một chiều trong nghịch lưu.
 Phương pháp cải tiến để xác định các hệ số của bộ điều khiển cộng hưởng
dòng điện sử dụng giải thuật tối ưu bầy đàn.

xxviii
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Dựa vào việc phân tích sóng hài của nghịch lưu nối lưới, tác giả đã nghiên cứu
các kỹ thuật: điều chế, ước lượng tham số điện áp lưới ở tần số cơ bản, giảm độ nhấp
nhô điện áp DC và cải tiến tham số bộ điều khiển dòng điện.
Luận án cũng tập trung vào nghiên cứu giảm sóng hài cho nghịch lưu điện mặt
trời nối lưới một pha và ba pha hai bậc với qui mô công suất vừa và nhỏ do sự phổ
biến của chúng.
Các chế độ vận hành như phát công suất tác dụng và thu/phát công suất phản
kháng cũng được xem xét một cách định lượng.
Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận
Luận án dựa vào mô tả toán học của sóng hài dòng điện trong nghịch lưu để phân tích
nguyên nhân phát sinh sóng hài và từ đó đề xuất các giải pháp giảm sóng hài. Các
giải pháp đề xuất của luận án cũng dựa trên việc phân tích các ưu điểm và khuyết
điểm của các nghiên cứu đã được công bố gần đây trên các tạp chí khoa học chuyên
ngành có uy tín.
Lựa chọn phương pháp nghiên cứu
+ Phương pháp giải tích: được thực hiện bằng cách phân tích mô tả toán học của sóng
hài dòng điện nghịch lưu giúp cho luận án có cách tiếp cận tổng quát, khoa học và
xác định đúng hướng nghiên cứu.

xxix
+ Phương pháp mô phỏng: các giải pháp giảm sóng hài đề xuất đều được kiểm tra
trên phần mềm MATLAB/Simulink để thể hiện tính trực quan và độ tin cậy cao trong
miền khảo sát mong muốn.
+ Phương pháp thực nghiệm trên mô hình vật lý: các kết quả nghiên cứu được thực
hiện trên phần cứng phổ biến như DSP-F28335 và DSpace-1103 giúp cho kết quả
nghiên cứu đảm bảo tính khả thi cao trong ứng dụng.
+ Các chỉ tiêu kỹ thuật của từng giải pháp đề xuất đều đã được xem xét một cách định
lượng dựa vào các tiêu chuẩn nối lưới nghiêm ngặt hiện nay.
Nội dung của luận án
Cấu trúc của luận án bao gồm 5 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Kỹ thuật điều chế sử dụng chu kỳ chuyển mạch thay đổi
Chương 3: Phương pháp ước lượng nhanh và chính xác tham số điện áp lưới
Chương 4: Giảm độ nhấp nhô điện áp DC và cải tiến tham số bộ điều khiển
Chương 5: Kết luận
Đóng góp mới về mặt khoa học của luận án
+ Kỹ thuật điều chế đề xuất ở chương 2 chỉ cần thay đổi chu kỳ chuyển mạch
trong mỗi nửa chu kỳ cơ bản để giảm sóng hài đáng kể cho nghịch lưu nối lưới, mà
không làm tăng tổn hao chuyển mạch, không phải thêm bất kỳ phần cứng nào. Ngoài
ra, kỹ thuật còn có khả năng khử hài lựa chọn và trải phổ trong phạm vi rộng để làm
giảm biên độ hài riêng lẻ.

xxx
+ Kỹ thuật hồi tiếp ngõ ra để cập nhật cho tham số ban đầu của phép giải phương
trình vi phân bằng phương pháp số ở chương 3. Kỹ thuật này cho phép ước lượng
nhanh và chính xác các tham số điện áp lưới ở tần số cơ bản nhằm nâng cao chất
lượng tín hiệu điều chế để giảm sóng hài của nghịch lưu nối lưới. Phương pháp này
khác biệt so với các vòng khóa pha thông thường là không còn khâu dò pha, không
bộ lọc vòng, không bộ dao động điều khiển điện áp.
+ Ở chương 4 của luận án đã trình bày sự ảnh hưởng của kỹ thuật dò điểm công
suất cực đại đến độ nhấp nhô điện áp nguồn DC, từ đó ảnh hưởng đến sóng hài của
nghịch lưu điện mặt trời nối lưới một giai đoạn. Sự thay đổi của số gia trong giải thuật
dò điểm công suất cực đại đề nghị cho phép giảm độ nhấp nhô điện áp DC nhưng vẫn
cho đáp ứng động cao so với các phương pháp có số gia cố định.
+ Do hàm truyền của nghịch lưu nối lưới có dạng vô định nên việc xác định các
hệ số của bộ điều khiển dòng bằng các phương pháp thông thường có thể rơi vào cực
trị địa phương. Phương pháp đề xuất sử dụng giải thuật tối ưu bầy đàn có thể xác định
được nghiệm toàn cục giúp cho các hệ số của bộ điều khiển cộng hưởng dòng điện sẽ
tốt hơn nên cải thiện sóng hài tốt hơn.
Ý nghĩa thực tiễn
Việc nghiên cứu các giải pháp điều khiển giảm sóng hài nghịch lưu nối lưới
trong luận án sẽ góp phần nâng cao chất lượng điện năng hệ thống điện.
+ Kỹ thuật điều chế giảm sóng hài đề xuất sẽ giúp giảm kích thước bộ lọc thụ
động trong nghịch lưu nối lưới, nên giảm kích thước và chi phí thiết bị. Việc chuyển
mạch với tần số thấp tại đỉnh của dòng điện cũng giúp tăng tuổi thọ linh kiện chuyển
mạch. Thêm vào đó, khả năng trải phổ làm giảm nhiễu âm nên phù hợp cho các thiết
bị ứng dụng trong viễn thông và quân sự.

xxxi
+ Phương pháp ước lượng tham số điện áp lưới ở tần số cơ bản có độ chính xác
cao và đáp ứng nhanh cũng như độ vọt lố thấp cho phép sử dụng cảm biến điện áp có
độ nhạy thấp và không đòi hỏi phần cứng mạnh mẽ, đắt tiền.
+ Với giải thuật dò điểm công suất cực đại với số gia biến đổi cho phép nghịch
lưu nối lưới một giai đoạn không cần mạch boost và giảm bộ lọc DC nhằm nâng cao
hiệu suất chuyển đổi mà vẫn đảm bảo chất lượng điện năng.
+ Giải thuật tối ưu bầy đàn để xác định các hệ số bộ điều khiển giúp giảm thời
gian và công sức, cũng như không đòi hỏi kinh nghiệm của người thiết kế.
Các chế độ vận hành như phát công suất tác dụng và thu/phát công suất phản
kháng trong nghịch lưu nối lưới cũng được xem xét nhằm hỗ trợ ổn định điện áp hệ
thống khi có yêu cầu.
Các kỹ thuật đề xuất cũng cho phép mở rộng ứng dụng cho các lĩnh vực khác
như nghịch lưu điều khiển động cơ, bộ lọc công suất tích cực (APF), bộ nguồn dự
phòng (UPS), bộ phục hồi điện áp động (DVR), thiết bị bù phân tán D-Statcom.
Các thông số và chế độ hoạt động của các phương pháp được khảo sát gần với
thực tế nhất để tăng khả năng ứng dụng.
Các kỹ thuật đề xuất cũng cho phép làm giảm kích thước, chi phí thiết bị và góp
phần nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống điện. Từ đó, tạo điều kiện cho việc
chế tạo và làm chủ công nghệ với giá thành thấp để tăng khả năng cạnh tranh của
thiết bị.

Trần Quang Thọ
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG TÁI TẠO
Năng lượng tái tạo đang có sự phát triển mạnh mẽ [1] do tính bền vững và thân
thiện với môi trường trong khi tiềm năng vô cùng lớn [2]. Trong vài năm qua, năng
lượng tái tạo trên thế giới có mức tăng 30% mỗi năm so với mức tăng của năng lượng
từ than đá và than bùn. Năng lượng của châu Âu chiếm 17% năng lượng thế giới và
có mục tiêu phát triển năng lượng tái tạo đạt 20% vào năm 2020. Năng lượng của
Hoa Kỳ hiện chiếm 22% năng lượng thế giới cũng đặt mục tiêu tương tự dưới áp lực
của công chúng liên quan đến vấn đề môi trường và để vượt qua khủng hoảng kinh
tế. Thêm vào đó, pin mặt trời với giá thành ngày càng giảm cũng làm cho các nước
Châu Á – Thái Bình Dương (đặc biệt là Trung Quốc và Ấn Độ) với mức tiêu thụ năng
lượng nhiều nhất thế giới cũng có những chính sách tương tự trong tương lai. Điều
này làm cho năng lượng tái tạo ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn, cụ thể qua khảo
sát [3] cho thấy rằng mức đầu tư cho năng lượng tái tạo ngày càng cao như hình 1.1.
Hình 1.1: Mức đầu tư điện gió và mặt trời của thế giới
Tại Việt Nam, theo điều chỉnh quy hoạch điện VII, đến năm 2020, công suất đặt
của hệ thống điện quốc gia đạt 60.500 MW, trong đó, năng lượng tái tạo và thủy điện
nhỏ chiếm 10%. Năm 2025, công suất đặt đạt 95.400 MW và đạt 129.500 MW vào
năm 2030. Thêm vào đó, nhằm xã hội hóa ngành điện để giảm sự đầu tư của nhà
nước, thị trường điện Việt Nam sẽ xuất hiện thêm các công ty mua bán điện, các công

Trần Quang Thọ
2
ty xây dựng đường dây mới và các công ty sản xuất nguồn điện phân tán trong mạng
điện phân phối. Để nâng cao hiệu quả cung cấp điện và giảm chi phí bồi thường cho
khách hàng hay hộ tiêu thụ khi bị mất điện, các nguồn điện phân tán sử dụng năng
lượng tái tạo ngày càng nhiều và đòi hỏi chất lượng điện năng ngày càng cao.
1.2 CẤU TRÚC CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG
TÁI TẠO
Mặc dù thân thiện với môi trường và khả năng vô cùng lớn, nhưng nhược điểm
của năng lượng tái tạo là bị loãng và không liên tục. Do đó, nó cần được nối lưới để
đảm bảo một nguồn điện có chất lượng cao với chi phí rẻ. Để biến đổi và hòa đồng
bộ nguồn điện từ năng lượng tái tạo vào trong hệ thống điện, thường có hai dạng kết
nối lưới cơ bản [1]:
 Phát điện trực tiếp lên lưới dùng máy điện quay đồng bộ hoặc không
đồng bộ (đối với tua bin gió).
 Phát điện dùng nghịch lưu gián tiếp hoặc trực tiếp (đối với điện gió và
điện mặt trời).
Cấu trúc của một hệ hệ thống điện năng lượng tái tạo nối lưới được thể hiện trên
hình 1.2 và 1.3.
Hình 1.2: Hệ thống điện gió dùng máy phát không đồng bộ [1]

Trần Quang Thọ
3
Nghịch
lưu Cdc
Vdc
Va Vb vc
Vòng khóa
pha
abc αβ
Li
Cf
Ia Ib Ic
αβ  abc
Điều chế
PWM
Sóng
mang
Vmax θ
Bộ điều
khiển
dòng
Vi
V*abc
f
Iα Iβ
dq
Iq_ref =0
Id_ref
-
+
Dò công
suất cực
đại
Idc
Lg
Vmppt
Bộ điều
khiển DC
-
+
Vg
Điều
khiển
chống
cô lập
+
-
Nguồn
lưới
Bộ điều
khiển
dòng
Dàn pin mặt trời
V*α
V*β
Iα
+
Iβ
-
αβ
Biểu
đồ Q
Vmax
I*α
I*β
Hình 1.3: Cấu trúc của một hệ thống điện mặt trời nối lưới [4]
1.3 CÁC TIÊU CHUẨN NỐI LƯỚI
Đa số các nguồn điện phân tán DG (Distributed Generation) sử dụng năng lượng
tái tạo đều có hệ thống nghịch lưu để nối lưới. Tuy nhiên, các bộ nghịch lưu nối lưới
này lại là một trong những thiết bị phát sóng hài đáng kể lên lưới điện và ảnh hưởng
đến sự ổn định của hệ thống điện [5]. Do đó, chúng có tác động tiêu cực đến chất
lượng điện năng của hệ thống điện.
Sóng hài có những tác hại nguy hiểm đến thiết bị điện và hệ thống điện [6]. Các
tác hại đó là: giảm hiệu quả của thiết bị điện, làm cho các mạch đồng bộ góc kích sử
dụng bộ dò điện áp zero hoạt động không ổn định, các đồng hồ số đo không chính
xác, các rơ le hoạt động sai… Trong lĩnh vực máy điện, sóng hài làm tăng tổn hao
trong lõi thép, làm tăng nhiệt thiết bị, nhiễu mô men động cơ, gây ra các dao động
trong máy điện đồng bộ và không đồng bộ, gây sốc mô men và hoạt động không ổn
định…Đặc biệt các sóng hài riêng lẻ có biên độ cao sẽ gây tác động tiêu cực đáng kể
đến các thiết bị ứng dụng trong thông tin và quân sự do hiện tượng nhiễu âm.
Vì vậy, để đảm bảo an toàn trong vận hành và truyền tải điện năng, các tiêu
chuẩn chất lượng điện năng đã được các cơ quan vận hành hệ thống điện ban hành

Trần Quang Thọ
4
như: IEEE-929 (2000) [7]; IEEE-1547 (2009) [8]-[5] của Mỹ; tiêu chuẩn IEC 62116
(2005) về cô lập DG; IEC 61727 (2007); các tiêu chuẩn EN 50160 ở châu Âu; VDE
0126 (2006) của Đức; thông tư 39 BCT (2015) của Bộ Công thương Việt Nam…,
trong đó, các tiêu chuẩn về tần số khi kết nối lưới (phụ lục 1-1), giới hạn sóng hài và
tổng trở bộ lọc cũng rất nghiêm ngặt đối với thiết bị nối lưới. Trong khi đó, các
phương pháp giảm sóng hài cho nghịch lưu nối lưới đã được công bố gần đây cho
thấy hiệu quả chưa cao.
Như vậy, để thỏa mãn các tiêu chuẩn nối lưới nghiêm ngặt và góp phần nâng
cao chất lượng điện năng của hệ thống điện, cần phải có các nghiên cứu sâu hơn để
giảm sóng hài hiệu quả hơn cho các bộ nghịch lưu nối lưới.
1.4 CÁC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC LIÊN QUAN
1.4.1 Hệ thống điện gió nối lưới
Máy phát không đồng bộ thường được sử dụng để nối lưới trực tiếp trong hệ
thống điện gió. Do máy phát không đồng bộ có công suất phản kháng tỉ lệ với bình
phương của điện áp nguồn lưới. Vì vậy, nếu điện áp lưới nối vào đầu cực máy phát
giảm thì sẽ ảnh hưởng đến khả năng phát điện và có thể tự gây ra mất ổn định và mất
cân bằng mô men trong máy [9], [10], đặc biệt là khi sử dụng máy không đồng bộ
rotor lồng sóc. Để đảm bảo an toàn vận hành hệ thống nối lưới này, người vận hành
cần phải xác định được giới hạn điện áp ổn định tại điểm nối máy phát không đồng
bộ. Nghiên cứu của tác giả cho thấy rằng:
+ Các nghiên cứu từ trước đến nay (cả trong và ngoài nước) mới chỉ dừng lại ở nghiên
cứu ổn định điện áp tại nút kết nối nguồn phân tán với lưới điện PCC (Point of com-
mon coupling), chưa xem xét đến đặc tính của máy phát phân tán. Trong khi đó, công
suất phát của các máy phát phân tán lại liên tục thay đổi tùy thuộc vào điều kiện thời
tiết (gió, nắng…).
+ Trong hệ thống nguồn điện phân tán nối lưới công suất lớn phải có khả năng phát
công suất phản kháng để góp phần ổn định điện áp và giảm chi phí lắp đặt thiết bị bù.

Trần Quang Thọ
5
Do đó, máy phát dùng rotor dây quấn tốt hơn rotor lồng sóc vì có thể phát công suất
phản kháng.
+ Từ đó, tác giả đã đề xuất phương pháp hình học để xác định giới hạn ổn định điện
áp cho máy phát không đồng bộ nối lưới. Khi đó, vấn đề ổn định điện áp được xem
xét cụ thể cho nguồn điện tua bin gió, có xét đến đặc tính công suất của máy phát và
tốc độ gió biến đổi. Khi tốc độ gió thay đổi, công suất máy phát thay đổi theo, nên
công suất phản kháng thay đổi dẫn đến sự thay đổi về giới hạn ổn định điện áp của
thanh cái đầu cực máy phát.
Tuy nhiên, để có hiệu quả cao, hệ thống điện gió thường đòi hỏi qui mô công
suất lớn đến hàng megawatt với cột gió cao và vốn đầu tư rất lớn nên khó phát triển
ở các nước như Việt Nam. Do đó, việc tiếp cận để nghiên cứu và thí nghiệm trên mô
hình vật lý hệ thống điện gió tương đối khó khăn nên tác giả không lựa chọn nghiên
cứu trong luận án này.
1.4.2 Hệ thống điện mặt trời sử dụng nghịch lưu nối lưới
So với hệ thống điện gió, hệ thống điện mặt trời nối lưới có sự phát triển mạnh
mẽ hơn do có các ưu điểm sau:
 Giá thành pin mặt trời ngày càng rẻ
 Qui mô công suất nhỏ và vừa nên vốn đầu tư cho các dự án tương đối thấp và
dễ phát triển theo chủ trương xã hội hóa năng lượng tái tạo
 Xu hướng mái nhà pin mặt trời không đòi hỏi nhiều chi phí mặt bằng lắp đặt
 Mức độ bức xạ mặt trời ở Việt Nam tương đối cao
 Người nghiên cứu dễ dàng tiếp cận nghiên cứu và thí nghiệm
Vì vậy, hệ thống điện mặt trời nối lưới được tác giả lựa chọn tập trung nghiên
cứu trong luận án này.
Do hệ thống điện mặt trời phải sử dụng nghịch lưu để nối lưới, khi đó, sóng hài
sẽ sinh ra trong quá trình chuyển mạch của các linh kiện bán dẫn công suất để chuyển
từ dòng điện một chiều sang xoay chiều. Trong luận án này, tác giả đã nghiên cứu

Trần Quang Thọ
6
các phương pháp giảm sóng hài ngõ ra của nghịch lưu để góp phần nâng cao chất
lượng điện năng cho hệ thống điện.
1.4.2.1 Cách tiếp cận
Để phân tích sóng hài dòng điện, một nghịch lưu cầu H điều chế PWM đơn cực
như hình 1.4 được sử dụng làm chuẩn. Có ba giả sử ban đầu để thuận lợi cho việc
phân tích:
(i) Tần số chuyển mạch của nghịch lưu lớn hơn rất nhiều so với tần số lưới
cơ bản (50 Hz)
(ii) Bỏ qua ảnh hưởng của thời gian chết (dead time)
(iii) Điện cảm của bộ lọc là cố định
+
-
Vdc
~
Vg
Vi
Lf Lg
iL
S11
S12
S21
S22
Hình 1.4: Nghịch lưu nối lưới cầu H
Dựa vào nguyên lý xếp chồng, dòng điện ngõ ra của nghịch lưu bao gồm dòng
điện cơ bản và độ nhấp nhô dòng điện [11], [12].
Dòng điện ngõ ra của nghịch lưu tăng trong bán kỳ dương của mỗi nửa chu kỳ
chuyển mạch và giảm trong bán kỳ âm như dạng sóng ở hình 1.5.
Trong nửa dương của chu kỳ sóng tam giác, độ tăng của dòng điện đỉnh-đỉnh
iL1 được tính như sau:
[ ]
dc
s
f
L V
T
t
d
L
t
d
i
2
)
(
)
(
1
1
−
= (1.1)
Trong đó: Lf là điện cảm của bộ lọc ngõ ra của nghịch lưu; Vdc là điện áp của
nguồn DC; d(t) là tín hiệu điều chế, và Ts là chu kỳ của sóng mang.

Trần Quang Thọ
7
Độ giảm của dòng điện iL2 trong nửa bán kỳ âm của nửa chu kỳ chuyển mạch
được xác định một cách tương tự như sau:
[ ] dc
s
f
L V
T
t
d
L
t
d
i
2
)
(
)
(
1
2 −
+
= (1.2)
Cộng (1.1) và (1.2) cho cả 2 nửa bán kỳ dương và âm sẽ thu được kết quả độ
nhấp nhô dòng đỉnh-đỉnh như (1.3).
[ ]
dc
s
f
P V
T
t
d
L
t
d
i
2
)
(
)
(
1−
=
∆ (1.3)
Giá trị hiệu dụng của độ nhấp nhô dòng điện trong mỗi chu kỳ sóng tam giác
chuyển mạch bằng cách chia cho căn bậc 2 của 3 như sau:
)
(
.
3
2
)
(
1
.
3
t
d
L
t
d
V
T
i
I
f
dc
s
p
p
−
=
=
∆
∆ (1.4)
Phương pháp điều khiển dòng điện thường được dùng trong nghịch lưu nối lưới,
do đó, sóng điều chế thường có một sự trễ pha nhất định so với điện áp (nếu có phát
công suất kháng Q, nghĩa là hệ số công suất nhỏ hơn 1 hoặc là tải R-L). Giả sử dòng
điện có góc trễ pha là φ, thì khi đó:
)
sin(
.
)
( φ
ω −
= t
m
t
d (1.5)
Trong đó: m là chỉ số điều chế biên độ và ω là tần số góc của nguồn điện lưới.
Thay (1.5) vào (1.4) sẽ thu được giá trị hiệu dụng của độ nhấp nhô dòng điện như
sau:
( ) ( )
.
1 . sin . . sin
2 3
s dc
p
f
T V
I m t m t
L
∆ ω φ ω φ
 
= − − −
  (1.6)

Trần Quang Thọ
8
Vc
t
t
t
-d
V1
iL1 iL2
∆ip
d
Vdc
∆VL Ts
Vdc-V1
-V1
∆i
Voltage
Hình 1.5: Sóng mang, điện áp và độ nhấp nhô dòng điện
Khi đó, giá trị hiệu dụng của độ nhấp nhô dòng điện trong nửa chu kỳ cơ bản
xác định như sau:
( )
∫
=
π
ω
∆
π
∆
0
2
1
t
d
I
I p
(1.7)
Và độ méo hài toàn phần THD (total harmonic distortion) có quan hệ với độ
nhấp nhô dòng điện hiệu dụng như sau:
1
I
I
THD
∆
= (1.8)
Trong đó: I1 là dòng điện hiệu dụng cơ bản.
Từ các phân tích trên cho thấy có bốn nguyên nhân cơ bản phát sinh sóng hài
trong nghịch lưu nối lưới như sau:
 Kỹ thuật điều chế: dựa vào biểu thức (1.6) cho thấy chu kỳ chuyển mạch Ts
sẽ ảnh hưởng đến độ nhấp nhô dòng điện của nghịch lưu. Đây là bộ phận phát
sinh sóng hài đáng kể nhất trong nghịch lưu nên được nhiều nhà khoa học
không ngừng nghiên cứu để cải tiến.

Trần Quang Thọ
9
 Độ chính xác của tham số hòa đồng bộ: dựa vào công thức (1.5) cho thấy
sóng điều chế cũng sẽ ảnh hưởng đến sóng hài. Sai số của các tham số ước
lượng được của điện áp lưới như biên độ, tần số, góc pha trong quá trình đồng
bộ do sai số cảm biến cũng như dao động của điện áp lưới sẽ ảnh hưởng đến
tín hiệu điều chế. Độ chính xác này thường phụ thuộc vào chất lượng của vòng
khóa pha.
 Sự ổn định của nguồn điện DC: sóng hài của nghịch lưu còn phụ thuộc vào
điện áp nguồn DC ở biểu thức (1.6) và biên độ dòng điện cơ bản ở công thức
(1.8) khi công suất ngõ vào thay đổi (do nắng, gió thay đổi). Do đó, kỹ thuật
dò điểm công suất cực đại của dàn pin mặt trời cũng ảnh hưởng đến điện áp
DC nên sẽ ảnh hưởng đến sóng hài.
 Tham số của bộ điều khiển: trong hình 1.3 cho thấy tham số các bộ điều
khiển ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu điều chế nên cũng ảnh hưởng đến
sóng hài ngõ ra của nghịch lưu nối lưới.
Để giảm sóng hài do các nguyên nhân trên gây ra, tác giả đã có các nghiên cứu
cho từng nguyên nhân để có những giải pháp đề xuất hiệu quả.
1.4.2.2 Kỹ thuật điều chế
Trong nước hiện chỉ có một số nghiên cứu liên quan đến vấn đề này [13]–[19],
nhưng chỉ tập trung giảm điện áp common mode của nghịch lưu, tức là cải thiện sự
ổn định của điện áp DC để giảm sóng hài. Đồng thời các tác giả chủ yếu nghiên cứu
cho nghịch lưu ba pha đa bậc và không nối lưới. Trong khi đó, nghịch lưu nối lưới có
nhiều vấn đề phức tạp hơn do liên quan đến sự dao động của năng lượng ngõ vào và
chất lượng điện năng của ngõ ra cũng như quá trình điều khiển.
Trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu để giảm sóng hài cho nghịch lưu bằng
phương pháp điều chế, nhưng các phương pháp thay đổi tần số chuyển mạch cho kỹ
thuật SPWM (Sinusoidal pulse width modulation) cũng rất hạn chế và hiệu quả chưa
cao.

Trần Quang Thọ
10
Kỹ thuật SPWM là một trong những kỹ thuật được sử dụng phổ biến trong
nghịch lưu nối lưới [20]–[23] bằng cách điều khiển các chuyển mạch bán dẫn công
suất đóng/ngắt để có được dòng điện mong muốn bơm vào lưới. Sóng hài dòng điện
của nghịch lưu gây ra có phổ chủ yếu bởi tần số chuyển mạch và bội số của tần số
này (sidebands). Việc tăng điện cảm bộ lọc ngõ ra của nghịch lưu nối lưới cũng có
thể làm giảm sóng hài dòng điện. Nhưng điều này làm tăng kích thước bộ lọc và chi
phí của bộ nghịch lưu. Hơn nữa, không thể tăng điện cảm bộ lọc quá lớn vì bị giới
hạn bởi các tiêu chuẩn về ổn định động và tiêu chuẩn về cô lập và tái kết nối lưới khi
có sự cố xảy ra trên hệ thống điện.
Tăng tần số chuyển mạch cũng là một trong những phương pháp thường dùng
trong SPWM để giảm sóng hài dòng điện. Nhưng điều này làm tăng tổn hao chuyển
mạch, bởi vì tổn hao chuyển mạch tỉ lệ thuận với tần số chuyển mạch, nên dẫn đến
làm giảm hiệu suất của thiết bị. Ngoài ra, việc tăng nhiệt sẽ làm giảm tuổi thọ của
linh kiện công suất [24], khi đó, cũng đòi hỏi tản nhiệt làm mát nhiều hơn.
Sau đây là các kỹ thuật điều chế tiêu biểu sử dụng tần số chuyển mạch thay đổi
được công bố gần đây:
1.4.2.2.1 Kỹ thuật dựa vào yêu cầu về độ méo toàn phần
Mục tiêu của kỹ thuật trong [25] là giảm tổn hao chuyển mạch để tăng hiệu suất
của nghịch lưu nối lưới bằng cách dựa vào mô hình ước lượng TDD (total distortion
demand). Dựa vào sơ đồ nguyên lý ở hình 1.6 để xây dựng độ méo yêu cầu toàn phần
TDD như (1.9).
+
~
Grid
V0
L
IGBT1
Vdc
C
Input
power +
-
IGBT3
IGBT2 IGBT4
Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nghịch lưu nguồn áp 1 pha

Trần Quang Thọ
11
( )
[ ] ( )
( ) 

















+
−
−
+
+
+
= 2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 4
12
3
2
8
3
12
4
1
ref
grid
grid
dc
grid
dc
ref
grid
ref
grid
s
L LI
V
V
V
V
V
LI
V
L
LI
V
T
I
TDD
ω
π
ω
π
π
ω
(1.9)
Với tổn hao chuyển mạch xác định như (1.10), kỹ thuật này cho rằng: để có chu
kỳ chuyển mạch tối ưu như (1.12) thì TDD phải nhỏ hơn và lân cận 5% theo tiêu
chuẩn yêu cầu như (1.11).
( )
( )







+
=
+
=
+
=
−
−
−
−
−
−
−
−
off
sw
on
sw
sw
off
sw
s
off
sw
ref
dc
off
sw
on
sw
s
on
sw
ref
dc
on
sw
P
P
P
B
f
A
f
I
kV
P
B
f
A
f
I
kV
P
0
0
2
2
(1.10)
( )
[ ] ( )
( )
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
12
3
2
8
3
12
4
1
req
ref
grid
grid
dc
grid
dc
ref
grid
ref
grid
s
L
TDD
LI
V
V
V
V
V
LI
V
L
LI
V
T
I
≤


















+
−
−
+
+
+
ω
π
ω
π
π
ω
(1.11)
B
A
T optimal
s =
−
2
(1.12)
( )
2
2
2
2
288
4 req
rated
dc TDD
I
V
L
A π
= (1.13)
( ) ( ) ( )
( ) 4
3
2
2
2
2
2
2
2
4
9
64
12
18
96
12
9
grid
grid
V
V
V
V
V
LI
V
LI
V
V
LI
V
LI
B
grid
dc
grid
dc
ref
ref
grid
dc
ref
dc
ref
π
ω
π
ω
ω
π
ω
π
+
−
+
+
−
+
=
(1.14)
Hình 1.7: Đáp ứng động khi thay đổi công suất tại 0.06 s

Trần Quang Thọ
12
Bảng 1.1: So sánh TDD và hiệu suất của các kỹ thuật điều khiển khác nhau của [25]
 Công bố này cho rằng khi công suất năng lượng ngõ vào suy giảm làm cho sóng
hài dòng điện tăng lên và có khả năng vượt quá giới hạn cho phép. Khi đó, kỹ
thuật này đề nghị tăng tần số chuyển mạch để giảm sóng hài dòng điện sao cho
nằm trong giới hạn cho phép, nhưng điều này cũng làm tăng tổn hao chuyển
mạch. Do đó, tần số chuyển mạch cần phải xác định để sao cho tổn hao chuyển
mạch là ít nhất mà sóng hài dòng điện vẫn vừa thấp hơn 5% của tiêu chuẩn (và
ngược lại). Tần số chuyển mạch đó gọi là tần số chuyển mạch tối ưu được dựa
vào mô hình tính TDD.
 Thêm vào đó, tần số chuyển mạch trong mỗi chu kỳ cơ bản vẫn là cố định. Nó
chỉ thay đổi theo mức tải nhằm giảm tổn hao chuyển mạch để nâng cao hiệu suất
với mức sóng hài dòng điện cao lân cận dưới giới hạn tiêu chuẩn 5%.
 Kỹ thuật này cũng đòi hỏi mô hình chính xác các thông số liên quan của nghịch
lưu để ước lượng tần số chuyển mạch tối ưu khi dòng tải thay đổi nên phức tạp
và không bền vững.
 Để tính tổn hao chuyển mạch cần phải biết chính xác thông số đặc tính linh kiện
IGBT như các hệ số năng lượng đóng ngắt… điều này gây khó khăn cho tính toán
tổn hao chuyển mạch nên khó có thể đánh giá kết quả thu được là tối ưu.
 Vẫn còn hài riêng lẻ cao đáng kể tại dải biên (sideband) vì không thể thực hiện
khử hài lựa chọn SHE (Selective Harmonic Elimination) và trải phổ.
 Bảng 1.1 so sánh kết quả không thể hiện sự tương đồng của các phương pháp.
1.4.2.2.2 Kỹ thuật thay đổi sóng mang và sóng điều chế
Sóng hài cần khử được bơm vào sóng điều chế trong [26] như (1.15), ví dụ cần
khử hài bậc 3 và bậc 9 thì sóng điều chế sẽ như sau:

Trần Quang Thọ
13
( ) ( ) ( )
1,15sin 0,27sin 3 0,029sin 9
m m m
y t t t
ω ω ω
= + − (1.15)
Trong đó: ωm là tần số góc cơ bản.
Tần số sóng tam giác được điều chỉnh theo qui luật như sau:
( )
( )
( )
( )





±
=
−
=
=
=
−
=
1
sin
0
sin
sin 2
t
if
k
t
if
t
k
m
f
c
i
m
c
i
m
f
c
i
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω (1.16)
2
2 f
c k
M

 −
=
ω
(1.17)
Trong đó: ωi là tần số góc của xung tức thời thứ i, ωc là tần số góc cố định cao
nhất của sóng mang. M là hệ số xung tam giác, kf là hằng số điều chế, c
ω
 là bậc của
tần số trung tâm, f
k
 là bậc của hằng số điều chế.
Hình 1.8: Kỹ thuật điều chế trong [26]
(với ωc=27ωm và kf=24ωm cho 15 xung trong một chu kỳ cơ bản)

Trần Quang Thọ
14
Hình 1.9: Phổ hài
Bảng 1.2: So sánh sóng hài các phương pháp trong [26]( c
ω
 =24,75; f
k
 =19,5; M =15)
Kỹ thuật được công bố trong [26] sử dụng phương pháp bơm các sóng hài cần
khử có biên độ thích hợp vào tín hiệu điều chế. Tần số sóng mang trong mỗi chu kỳ
cơ bản được điều chỉnh theo độ dốc của sóng điều chế. Tuy nhiên:
 Phương pháp dựa vào độ dốc của sóng điều chế so với sóng mang nên gặp khó
khăn khi thực hiện tần số chuyển mạch cao [27], [28] do độ dốc không còn
nữa.
 Không thực hiện tính toán tổn hao chuyển mạch nên không thể đánh giá hiệu
quả.
 Chưa nghiên cứu cho nghịch lưu nối lưới
1.4.2.2.3 Phương pháp trải phổ nhiễu âm
Các phương pháp điều chế với tần số chuyển mạch thay đổi VSFPWM (Variable
Switching Frequency Pulse Width Modulation) đã đề cập ở trên thường chưa có xem
xét một cách định lượng và quan tâm về sóng hài cũng như tổn hao chuyển mạch khi
so sánh với phương pháp tần số chuyển mạch cố định [29]–[31].

Trần Quang Thọ
15
Để giữ cho giá trị hiệu dụng của độ nhấp nhô dòng điện là hằng số và để giảm
nhiễu điện từ, phương pháp VSFPWM trong [29] đề nghị thay đổi tần số chuyển
mạch trong mỗi góc phần sáu (sector) của SVPWM (Space Vector Pulse Width Mod-
ulation) theo qui luật như hình 1.11 dựa vào dự báo độ nhấp nhô ở hình 1.10.
Dựa vào hình 1.10, độ nhấp nhô dòng điện hiệu dụng được xác định như sau:
2 2 2 2 2
0 1 2
3 3 3
rms
s s s
t t t
x x xy y x xy y
I
T T T
∆
+ + − +
= + + (1.18)
Trong đó:
0
1
0 1
1 2
4
4 2
t
x k
t t
y k k

= 



= +


(1.19)
Chu kỳ chuyển mạch mong muốn được cập nhật dựa vào độ nhấp nhô dòng điện
dự báo như sau:
ripple predicted
s sN
ripple require
I
T T
I
−
−
= (1.20)
Hình 1.10: Sự thay đổi độ nhấp nhô dòng điện trong một sector của SVPWM.

Trần Quang Thọ
16
Hình 1.11: Phân bố tần số chuyển mạch trong [29]
Hình 1.12: So sánh hài bậc thấp
Hình 1.13: So sánh nhiễu điện từ EMI (giảm 10dB)

Trần Quang Thọ
17
Khi phân bố lại tần số chuyển mạch như hình 1.11 sẽ thu được kết quả giảm
sóng hài ở hình 1.12 và nhiễu điện từ ở hình 1.13. Mặc dù nhiễu điện từ giảm được
10 dB so với phương pháp tần số chuyển mạch cố định, nhưng không thể đánh giá
hiệu quả của phương pháp này vì tổn hao chuyển mạch chưa được xem xét một cách
định lượng.
Một kỹ thuật tương tự để trải phổ nhiễu âm SANS (Spread of Acoustic Noise
Spectrum) được đề nghị trong [30] nhằm làm giảm biên độ các hài riêng lẻ. Trong kỹ
thuật SANS này, tần số điều chế thay đổi VFPWM (Variable Frequency Pulse Width
Modulation) với chu kỳ chuyển mạch được xác định như (1.21) và được thể hiện trên
hình 1.14.
12
1 1 ; 0
6
( )
12
1 3 ;
6 3
c
s
c
T k
T
T k
π
α
α
π
α
α π π
α
π
  
 
+ − ≤ ≤
  
 
 
 

=   
 
 − − ≤ ≤
 
 
  
 

(1.21)
Trong đó: Tc là chu kỳ chuyển mạch cố định của CSVPWM (Conventional
Space Vector Pulse Width Modulation).
Hệ số k được đề nghị luôn cố định bằng 0,5 trong [30], khi đó, tần số chuyển
mạch trong mỗi sector sẽ thay đổi từ 2/3 đến 2 lần tần số cố định. Kết quả ở hình 1.15
cho thấy THD dòng điện giảm 12% so với phương pháp CSVPWM (tại 50 Hz).
Tuy nhiên, phương pháp này cũng chưa khảo sát định lượng tổn hao chuyển
mạch và xem xét cho nghịch lưu nối lưới.
Phương pháp điều chế vector không gian bão hòa trong [32] được sử dụng để cải
thiện sóng hài và tổn hao chuyển mạch. Phương pháp này sẽ hoạt động giống như
SVPWM thông thường khi sai số dòng điện nhỏ hơn một giá trị ngưỡng đặt trước.
Nếu sai số dòng điện đo được vượt quá ngưỡng đặt trước thì sẽ được chuyển sang
chế độ điều khiển bão hòa (hysteresis control) để giảm nhanh độ nhấp nhô dòng điện.
Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào cảm biến dòng điện và sai số dòng điện làm cho nó dễ
mất ổn định nên không bền vững.

Trần Quang Thọ
18
Hình 1.14: Sự thay đổi của chu kỳ chuyển mạch trong mỗi sector
Hình 1.15: THD dòng điện trong [30]
1.4.2.2.4 Phương pháp độ nhấp nhô hằng số
Phương pháp độ nhấp nhô hằng số CR (constant ripple) đã được đề cập trong
[33], [34] còn được gọi là phương pháp điều khiển dòng bão hòa (hysteresis current
control) có dạng sóng như hình 1.16.
Hình 1.16: Dạng sóng dòng điện và điện áp
0 10 20 30 40 50 60
0
1
2
x 10
-4
Alpha (degree)
Ts
(second)
SANS (fc = 6 kHz; k=0.5)
vfpwm
csvpwm

Trần Quang Thọ
19
Tuy nhiên, phương pháp này trở nên phức tạp khi tải thay đổi bởi vì độ rộng
xung điều chế phụ thuộc vào tham số tải, điện áp DC và độ dốc của dòng điện. Mặt
khác, tổn hao chuyển mạch chưa được xem xét một cách định lượng.
1.4.2.2.5 Kỹ thuật thay đổi tần số chuyển mạch tối ưu
Kỹ thuật đề nghị trong [35] dùng phương pháp nhân tử Lagrange để cực tiểu
tổn hao chuyển mạch với tần số chuyển mạch thay đổi, không phải cực tiểu sóng hài.
Phương pháp này đòi hỏi mô hình toán chính xác cao của độ nhấp nhô dòng điện với
nhiều tham số liên quan của nghịch lưu làm cho việc tính toán phức tạp. Do đó, đòi
hỏi phần cứng mạnh mẽ và đắt tiền. Tần số chuyển mạch tại lân cận zero của dòng
điện thấp đáng kể nên làm cho độ nhấp nhô dòng điện tăng cao. Điều này gây bất lợi
cho các thiết bị dò điểm zero để đồng bộ góc kích, vòng khóa pha…
Để tăng cao tần số chuyển mạch tại lân cận zero cần phải nâng cao dãy tần số
chuyển mạch. Do đó, dãy tần số chuyển mạch thay đổi hiệu quả của nghịch lưu rất
cao, từ 16 kHz đến 90 kHz. Dãy tần số này thật sự không phù hợp với các linh kiện
bán dẫn công suất trong nghịch lưu nối lưới thực tế. Thêm vào đó, kỹ thuật này không
thể thực hiện khử hài lựa chọn cũng như chưa nghiên cứu thực hiện cho nghịch lưu
nối lưới.
Ngoài ra, tổn hao chuyển mạch trong thực tế chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ so với
tổng tổn hao. Do đó, trong nghịch lưu nối lưới, mục tiêu giảm sóng hài sẽ có ý nghĩa
nhiều hơn so với mục tiêu giảm tổn hao chuyển mạch.
1.4.2.2.6 Nghịch lưu đa bậc
Các nghịch lưu đa bậc [27], [28] cũng đã được sử dụng để giảm sóng hài dòng
điện rất hiệu quả. Tuy nhiên, chúng lại đòi hỏi nhiều linh kiện chuyển mạch hơn,
nhiều nguồn DC hơn, điều khiển phức tạp hơn, phải giải quyết vấn đề cân bằng điện
áp… Do đó, loại này thường phù hợp cho ứng dụng công suất lớn. Mặt khác, dòng
điện chảy qua nghịch lưu càng nhiều bậc thì qua càng nhiều linh kiện nối tiếp nên
tổng trở nghịch lưu tăng cao làm cho tổn hao dẫn tăng cao nên làm giảm hiệu suất.

Trần Quang Thọ
20
Bởi vì trong nghịch lưu, tổn hao dẫn chiếm đáng kể nhất trong tổng tổn hao [36].
Trong khi đó, tổn hao dẫn lại tỉ lệ thuận với bình phương dòng điện và tổng trở tương
đương của nghịch lưu. Do đó, nghịch lưu có số bậc càng cao thì tổn hao dẫn càng
nhiều nên làm giảm hiệu suất.
Hơn nữa, trong thực tế hiện nay, theo khuynh hướng cải thiện hiệu suất cho
nghịch lưu nối lưới, tổn hao dẫn cần phải được giảm thiểu, tức là cần phải giảm bậc
càng nhỏ càng tốt, nhưng khi đó, sóng hài lại tăng lên. Vì vậy, cần phải tăng tần số
chuyển mạch để giảm sóng hài, nhưng điều này lại làm tăng tổn hao chuyển mạch.
Việc lựa chọn một cách cân bằng giữa sóng hài dòng điện và tổn hao chuyển mạch là
một việc tương đối khó khăn.
Vì các mô tả toán học của sóng hài dòng điện và tổn hao chuyển mạch đều chứa
các hàm sin hoặc cos, cho nên có nhiều phương pháp trí tuệ nhân tạo được đề nghị
để giảm sóng hài trong nghịch lưu [37] thay vì phải giải các phương trình siêu việt
phi tuyến. Các phương pháp đó là: tối ưu bầy đàn [38], [39], tối ưu đàn kiến [40], tối
ưu đàn ong nhân tạo [41], và giải thuật di truyền [42]... Tuy nhiên, các phương pháp
này chưa xem xét đến tổn hao chuyển mạch, đặc biệt là trong nghịch lưu nối lưới.
1.4.2.2.7 Đề xuất kỹ thuật điều chế
1
5
T
Mặc dù có rất nhiều phương pháp điều chế để giảm sóng hài cho nghịch lưu
bằng cách thay đổi tần số chuyển mạch, nhưng hiệu quả vẫn chưa cao. Tổn hao
chuyển mạch chưa được xem xét một cách định lượng trong khi tần số chuyển mạch
ảnh hưởng trực tiếp đến tổn hao chuyển mạch của nghịch lưu.
1
5
T
Trên cơ sở phân tích mối quan hệ giữa sóng hài dòng điện và tổn hao chuyển
mạch với tần số chuyển mạch một cách định lượng, trong luận án này, tác giả đề xuất
phương pháp điều chế sử dụng tần số chuyển mạch thay đổi dùng giải thuật di truyền
với hàm mục tiêu là sóng hài. Ràng buộc tổn hao chuyển mạch được xem xét một
cách định lượng. Tính hiệu quả của phương pháp đề xuất được thể hiện thông qua các
kết quả mô phỏng và thí nghiệm so với phương pháp tần số chuyển mạch cố định và
các phương pháp tần số chuyển mạch thay đổi đã được công bố gần đây.

Trần Quang Thọ
21
1
5
T
Thêm vào đó, phương pháp đề xuất còn cho phép thực hiện trải phổ sóng hài
trong một phạm vi rộng. Điều này giúp cho biên độ của các sóng hài riêng lẻ giảm
thấp đáng kể nên không cần bộ lọc phụ và rất phù hợp cho các thiết bị ứng dụng trong
thông tin và quân sự.
1
5
T
Cách tiếp cận và chi tiết của phương pháp điều chế đề xuất được trình bày ở
chương 2 của luận án này. Kết quả mô phỏng và thí nghiệm trên kit DSP-F28335 của
các phương pháp điều chế đề xuất đã được công bố ở các bài báo số I-V.
1.4.2.3 Độ chính xác của tham số hòa đồng bộ
Biểu thức (1.5) cho thấy độ nhấp nhô dòng điện của nghịch lưu nối lưới còn phụ
thuộc vào biên độ, tần số và góc pha mà vòng khóa pha PLL (Phase-Locked Loop) ở
hình 1.3 ước lượng được. Một bộ PLL được đánh giá có chất lượng khi xác định một
cách nhanh chóng và chính xác các tham số của điện áp lưới ở tần số cơ bản.
Do đó, việc nghiên cứu hòa đồng bộ để các DG làm việc bền vững trong các
điều kiện khắc nghiệt của lưới điện như có sự cố sụt áp, mất cân bằng pha, có sóng
hài cao, dao động tần số… sẽ góp phần nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống
điện.
Bảng 1.3: Các hiện tượng nhiễu của điện áp lưới thông thường
(Thomsen, CIGRE WG14-31, 1999)
Disturbance Origin Consequences
Voltage sag,
Under-voltage
2.2
Short circuits in the network
grid passing or on another
radial
Start-up of large motors
Disconnection of sensi-
tive loads
Fail function
Voltage swell
Overvoltage
2.3
Earth fault on another phase
Shut down of large loads
Lightning strike on network
structure
Incorrect setting in substa-
tion
Ageing of insolation
Disconnection of equip-
ment
May harm equipment
with inadequate design
margins
Harmonic distortion
5.2-5.3
Nonlinear loads
Resonance-phenomena
Transformer saturation
Notches
Extended heating
Fail function of elec-
tronic equipment

Trần Quang Thọ
22
Transients
1.1-1.2
Lightning strike
Switching event
Insulation failure
Reduced lifetime of
transformers, motors,
ect.
Voltage- fluctua-
tions/ flicker
6.0
Arc furnaces
Sawmill, crushing mill
Welding, wind turbines
Start-up of large motors
Ageing of insulation
Fail function
Flicker
Short duration inter-
ruptions
2.1
Direct short circuit
Disconnection
False tripping
Load shedding
Disconnection
Disconnection
Unbalanced
4.0
One phase loads
Weak connections in the
network
Voltage quality for over-
loaded phase
Overload and noise from
3-phase equipment
Việc xác định nhanh và chính xác các tham số: biên độ, tần số và góc pha của
điện áp lưới là một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu để đảm bảo các nghịch
lưu nối lưới vận hành ổn định. Các tham số này không những phục vụ cho quá trình
hòa đồng bộ của nghịch lưu với lưới điện mà còn góp phần nâng cao khả năng trải
qua sự cố FRT (Fault-Ride Through) theo các tiêu chuẩn nối lưới mới [7], [8] để nâng
cao chất lượng điện năng của hệ thống điện. Trong điều kiện vận hành bình thường
thì việc xác định các tham số điện áp lưới ở tần số cơ bản từ một dạng sóng sin không
có nhiễu hài là tương đối dễ dàng [43]. Tuy nhiên, các tham số của điện áp lưới ngõ
vào thực tế của các nghịch lưu nối lưới như bảng 1.3 thường thay đổi như là dao động
điện áp, dao động tần số, mất cân bằng, sóng hài cao, điện áp lệch DC sinh ra do quá
trình đo lường hay biến đổi kiểu dữ liệu. Do đó, việc xác định nhanh và chính xác các
tham số của điện áp lưới trong điều kiện khắc nghiệt của thực tế để thỏa mãn các tiêu
chuẩn nối lưới nghiêm ngặt là rất khó khăn [1], [43]–[48].
Ngoài ra, đối với tiêu chuẩn IEEE-1547 trước năm 2008 yêu cầu cắt nghịch lưu
khi tần số lưới ngoài phạm vi cho phép trong vòng 0,16 s, trong khi tiêu chuẩn IEEE-
1547 từ 2012 đến nay lại yêu cầu cắt tức thời. Điều này đòi hỏi PLL phải ước lượng
nhanh, bởi vì thời gian cắt bao gồm thời gian ước lượng tham số lưới để ra quyết định
cắt và thời gian tác động của thiết bị chấp hành. Thêm vào đó, độ vọt lố yêu cầu phải

Trần Quang Thọ
23
rất thấp. Bởi vì, nếu độ vọt lố cao làm cho tần số rơi vào phạm vi phải cắt tức thời,
lúc đó DG bị cô lập ngay lập tức và không có khả năng hỗ trợ ổn định hệ thống.
Các nhóm phương pháp thường dùng để xác định các tham số của điện áp lưới
bao gồm dò trong miền tần số và dò trong miền thời gian. Nhóm phương pháp dò
trong miền tần số thường dựa vào biến đổi Fourier rời rạc hoặc lọc thích nghi kết hợp
với Fourier rời rạc hồi qui (tuy nhiên, trong luận án này không trình bày các phương
pháp này vì ít được sử dụng do độ chính xác và đáp ứng động thấp). Nhóm phương
pháp dò trong miền thời gian thường dựa vào vòng khóa pha. PLL đã được sử dụng
nhiều trong quân sự, viễn thông, không gian cũng như các hệ thống điện tử dân dụng.
Tuy nhiên, trong nghịch lưu nối lưới, PLL có vai trò hòa đồng bộ và có những yêu
cầu riêng về sai số xác lập và đáp ứng động cũng như độ vọt lố.
1.4.2.3.1 Phương pháp PLL thông thường
PI
s
1
Sa
v
Sb
v
Sc
v
[ ]
dq
T
Sd
v
Sq
v ω′ θ′
ˆ
θ
ˆ
Sd S
v ≡ v
Hình 1.17: PLL sử dụng phương pháp thông thường.
Trong hệ thống điện ba pha khi chuyển sang biến đổi Park ở hình 1.17, thành
phần dq phải bao gồm thành phần thứ tự thuận và nghịch như (1.22). Khi ba pha cân
bằng như hình 1.18 thì việc đồng bộ cho nghịch lưu nối lưới tương đối dễ dàng. Vì
trong phép biến đổi dq không chứa thành phần thứ tự nghịch trong (1.23) và (1.24).
1
1 1
1
( )
cos( ) cos( )
sin( ) sin( )
Sd
S S S
dq Sq
v t t
V V
v t t
ω θ ω φ θ
ω θ ω φ θ
−
+ −
−
′
−
  ′
 
− + −
 
= = +
   
 
′
− ′
− + −
   
 
v (1.22)

Trần Quang Thọ
24
(a) Áp ba pha (b) t
θ ω
′ = (c) Vsd và Vsq (=0)
Hình 1.18: Khi điện áp ba pha cân bằng
Biên độ điện áp:
( ) ( ) ( )
[ ]
vS S S
n
S S
n
V V V V n t
= + + −
+ +
1 2 2 1
2 1
cos ω (1.23)
Góc pha:
( )
[ ]
( )
[ ]
θ ω
ω
ω
= +
−
+ −










−
+
t
V n t
V V n t
S
n
S S
n
tan
sin
cos
1
1
1
1
(1.24)
Trong đó n là bậc hài của điện áp v.
Tuy nhiên, khi có sóng hài bậc cao hoặc mất cân bằng như hình 1.19 thì xuất hiện
thành phần thứ tự nghịch. Trong trường hợp có hài bậc 5 thì quỹ đạo điện áp như hình
1.20(a). Khi có sự mất cân bằng thì quỹ đạo của điện áp có dạng elip như hình 1.20(b),
không như hình tròn với biên độ và góc pha như sau:
1 2 1 2 1 1 1
( ) ( ) 2 cos( 2 )
S S S S S
V V V V t
ω φ
+ − + − −
= + + − +
v (1.25)
1 1
1
1 1 1
sin( 2 )
tan
cos( 2 )
S
S S
V t
t
V V t
ω φ
θ ω
ω φ
− −
−
+ − −
 
− +
= +  
+ − +
 
(1.26)
-150
-100
-50
0
50
100
150
0
1
2
3
4
5
6
7
0 25 50 75 100
-50
0
50
100
150
t [ms]
Vsd
Vsq

Trần Quang Thọ
25
(a) Áp ba pha (b) Góc pha θ′ (c) Vsd và Vsq
Hình 1.19: Điện áp ba pha không cân bằng
Để dò thứ tự thuận trong hệ tọa độ đồng bộ, các phương pháp trong [49]–[51]
được đề nghị, nhưng lại có nhược điểm về đáp ứng động và nặng tính toán nên không
phân tích chi tiết trong luận án này.
α
β
a
b
c
S
V

1
+
S
V

5
−
S
V

5
−
S
V
1
+
S
V
(a) Vector điện áp bị méo hài bậc 5
θ
t
ω
t
ω
−
1
+
S
V

1
−
S
V

S
V

α
β
a
b
c
1
−
S
V
1
+
S
V
1
1 −
+
− S
S V
V
1
1 −
+
+ S
S V
V
(b) Ba pha mất cân bằng
Hình 1.20: Vector điện áp
-150
-100
-50
0
50
100
150
0
1
2
3
4
5
6
7
0 25 50 75 100
-50
0
50
100
150
t [ms]
Vsd Vsq

Điều khiển bộ nghịch lưu nối lưới trong mạng điện phân phối.pdf

Điều khiển bộ nghịch lưu nối lưới trong mạng điện phân phối.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Điều khiển bộ nghịch lưu nối lưới trong mạng điện phân phối.pdf

Similar to Điều khiển bộ nghịch lưu nối lưới trong mạng điện phân phối.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Điều khiển bộ nghịch lưu nối lưới trong mạng điện phân phối.pdf