Luận án Các phương pháp điều khiển thiết bị kho điện sử dụng trong hệ thống phát điện sức gió hoạt động ở chế độ ốc đảo

ển truyền thống PI, Dead-beat. Với bộ biến đổi DC-DC, xuất phát từ ý tưởng điều khiển hợp 
 nhất [73, 124, 125], tác giả thực hiện phân tích các chế độ làm việc của bộ biến đổi DC-DC hai 
 chiều không cách ly để dẫn tới một mô hình động học mô tả thống nhất hai chiều năng lượng. Các 
 phương pháp điều khiển tuyến tính có thể làm suy giảm chất lượng động học của hệ thống khi 
 điểm làm việc thay đổi và thực sự chưa phù hợp với bản chất phi tuyến của mô hình động học 
 thống nhất hai chiều năng lượng của hệ. Trong luận án này, tác giả đề xuất thuật toán điều khiển 
 phi tuyến theo lý thuyết ổn định Lyapunov áp dụng cho đối tượng DC-DC. Phối hợp giữa các cấu 
 trúc điều khiển cho hai bộ biến đổi DC-DC và DC-AC hình thành lên cấu trúc điều khiển tổng thể 
 SCESS nhằm thực hiện bài toán “Ổn định ngắn hạn công suất tác dụng đầu ra của hệ thống PĐSG 
 trong hệ thống điện ốc đảo. 
 Hệ thống phát điện tập trung sử dụng Diesel
 Bộ điều tốc ref
 Governor Bộ ĐK điện áp U ref
 Dầu AVR
 BUS 1
 Diesel
 400V
 Lưới sử dụng
 Van Diesel PQ,
 nhiên liệu Engine SG Load Load
 PQdiesel, diesel
 HT ĐO LƯỜNG & ĐIỀU KHIỂN TRẠM PHÁT ĐIỆN DIESEL
 HT ĐO LƯƠNG & ĐIỀU KHIỂN
 Hệ thống phát điện sức gió LƯỚI SỬ DỤNG
 BUS 2
 400V
 PQSCESS, SCESS
 AC P
 WT SCESS AC
 Công suất
 Nạp/xả
 AC
 DC
 HT ĐO LƯỜNG & ĐIỀU KHIỂN TURBINE PĐSG Nạp Xả
 e- e-
 Xả Nạp
 N-cell
 đấu nối tiếp/song song
 HT SCADA HT ĐO LƯỜNG & ĐIỀU KHIỂN
 TOÀN BỘ LƯỚI ĐIỆN ỐC ĐẢO KHO ĐIỆN
 Hình 1.15 Cấu trúc WD–HPS được lựa chọn để nghiên cứu 
- Để đánh giá hiệu quả của giải pháp đề xuất, cho đến thời điểm cuối năm 2014, hiệp hội IEEE vẫn 
 đang hoàn thiện các chỉ tiêu đánh giá về thiết bị kho điện tích hợp vào lưới điện trong bộ tiêu 
 chuẩn IEEE P2030.3 và IEEE P2030.2. Vì vậy tác giả sẽ đánh giá gián tiếp thông qua hiệu quả ổn 
 định tần số lưới theo chỉ tiêu chất lượng điện năng được quy định bởi IEEE 1547.4, EN50160, 
 AEMO, AEMC. 
1.6 Kết luận chương 1 
 Nội dung chương này đã nghiên cứu đặc điểm hệ thống điện ốc đảo nguồn phát hỗn hợp giữa các 
nguồn năng lượng truyền thống từ với các nguồn năng lượng tái tạo để hình thành lên hệ thống phát 
điện lai mà trong đó hệ thống phát điện lai sức gió – diesel là đối tượng điển hình thu hút các công 
 7 
trình nghiên cứu trên thế giới. Thông qua việc khảo sát những công trình nghiên cứu đã công bố trên 
thế giới trong những năm gần đây, tác giả sẽ đề xuất cấu trúc điều khiển để hoàn thiện các phương 
pháp điều khiển đã được áp dụng cho SCESS. Những đề xuất đó sẽ được kiểm chứng bằng phần mềm 
mô phỏng MATLAB/Simulink. Tác giả cũng kiểm chứng sự làm việc của SCESS trong phòng thí 
nghiệm tại Viện Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa (ICEA), Đại học Bách khoa Hà Nội. Nội dung 
tóm tắt của Chương 1 đã được tác giả công bố trong bài báo số [1]. 
2. CÁC NGUỒN PHÁT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ỐC ĐẢO 
2.1 Hệ thống phát điện sức gió 
 Nội dung mục này trình bày nguyên tắc làm việc nói chung của một hệ thống phát điện sức gió 
cùng các cấu trúc cơ bản có thể có và các chế độ vận hành hệ thống. Tiếp đó, các vấn đề điều khiển 
cho hệ PĐSG phù hợp với hệ thống điện ốc đảo sẽ được trình bày chi tiết. 
2.1.1 Nguyên tắc làm việc 
 input Biến đổi cơ năng Biến đổi điện năng output
 G
 Gió Turbine Hộp số Máy phát Bộ biến đổi Biến áp Lưới điện 
 Hình 2.1 Quá trình biến đổi năng lượng của một turbine PĐSG 
 Quá trình biến đổi năng lượng của một turbine PĐSG được minh họa trên Hình 2.1. Năng lượng 
từ gió tự nhiên là đầu vào được biến đổi thành điện năng đưa lên lưới ở đầu ra. Các cánh đón gió của 
turbine biến năng lượng gió thành cơ năng ở dạng chuyển động quay trên trục máy phát. Đối với các 
turbine gió công suất cỡ vài MW, tốc độ quay của rotor turbine tương đối chậm (trong dải 5-16 rpm) 
nên hộp số (gearbox) thực hiện nhiệm vụ biến đổi tốc độ lên cao hơn (nhưng mô men cũng giảm đi) 
cho phù hợp với tốc độ công tác của máy phát. Điện năng được sinh ra từ máy phát sẽ phải được điều 
chỉnh cho phù hợp với yêu cầu hòa lưới bằng các bộ biến đổi điện tử công suất và biến áp. 
2.1.2 Chế độ điều khiển của hệ thống PĐSG 
 Có thể phân ra 2 chế độ vận hành, và từ đó là 2 chế độ ĐK chính của hệ thống PĐSG: 
 a) Chế độ có hòa lưới quốc gia có một số đặc điểm sau: Lưới quốc gia có thể được coi là lưới cứng 
với P vô cùng lớn, điện áp và tần số ổn định; Công suất P của hệ thống PĐSG thường được ĐK bám 
theo đường công suất tối ưu, nhằm khai thác tối đa năng lượng từ gió; Hệ số công suất cos thường 
được đặt cố định, thậm chí xấp xỉ 1. Nghĩa là: không phát cũng không tiêu thụ Q. 
 b) Chế độ không hòa lưới quốc gia, chỉ hòa lưới ốc đảo với các đặc điểm: Lưới ốc đảo thường do 
một nhóm máy phát diesel thiết lập với công suất P nhỏ. Lưới ốc đảo là lưới mềm với điện áp và tần 
số kém ổn định; Phụ tải được phân chia giữa nhóm máy phát diesel và hệ thống PĐSG. Hệ thống 
PĐSG chỉ được phép phát với P = const theo tỷ lệ phân chia đã quy định (thị phần do nhà quản trị 
chi phối); Hệ số công suất cos của PĐSG phải được đặt linh hoạt ở giá trị thích hợp, bảo đảm an 
toàn cũng như hiệu quả khai thác nguồn phát diesel. 
2.1.3 Các vấn đề điều khiển trong hệ thống PĐSG 
 Hệ thống điều khiển được phân thành nhiều cấp điều khiển như minh họa trên Hình 2.4 đảm bảo 
kiểm soát được dòng năng lượng vào và ra trong hệ thống PĐSG. 
a) Điều khiển cấp I 
8 
 Đây là tầng thực hiện các bài toán điều khiển ở chế độ thời gian thực (real-time control) để điều 
khiển dòng công suất tác dụng (điều khiển mô men cơ của máy phát) và công suất phản kháng (điều 
khiển hệ số công suất của hệ phát điện sức gió) đáp ứng yêu cầu đưa ra của tầng điều khiển cấp trên. 
b) Điều khiển cấp II 
 Đây là tầng ĐK turbine với vòng ĐK (có phản hồi) tốc độ quay ω của turbine. Thông qua các 
thông số đo thực của tốc độ gió vwind và căn cứ trên chế độ ĐK đã được chọn trước, hệ thống sử dụng 
bảng tra đặc tính (look-up table) để tra tốc độ quay ω cần đạt (tìm set point). Qua đó thay đổi góc 
cánh  để ĐK sao cho đạt được tốc độ đã chọn. 
c) Điều khiển cấp III 
 Tầng này có đặc điểm ĐK giám sát (SCADA), phục vụ mục tiêu tích hợp hệ thống PĐSG với lưới 
(quốc gia, địa phương). Tùy theo chế độ ĐK, đây là nơi quyết định các giá trị đặt cho P và Q. 
 Generator-Side Frontend
 Converter Converter
 DFIG
 Line GRID
 Filter
 Braking
 Wind PMG Chopper
 Gear Box Tầng I: Bao gồm 2 cấu 
 uDC Xfilter
 CONTROL LEVEL I trúc ĐK nhiều mạch 
 igenerator igrid
 Generator-Side and Frontend vòng, ĐK NL phía MP và 
 ugenerator Converter Control, Realtime Control ugrid NL phía lưới
 * *
 mG uDC
 Cos* Cos*
 Phía GC Q* Q* Phía FC
 Generator velocity
 CONTROL LEVEL II Tầng II: Cấu trúc ĐK Turbine 
 v Pitch actuator với chức năng điều khiển góc 
 Wind speed Wind Turbine Control Strategy cánh, ĐK tốc độ quay
 P* Q*
 CONTROL LEVEL III Tầng III: Cấu trúc ĐK giám sát 
 Wind Park and Wind Turbine Integration Strategy, mang tính chất điều độ
 SCADA (Energy Management)
 ***
 fUgrid, grid ,cos grid
 Hình 2.4 Cấu trúc điều khiển tổng quát của hệ thống PĐSG 
2.2 Hệ thống phát điện diesel 
 Tác giả sử dụng cấu trúc hệ thống và mô hình mô phỏng của MATLAB/SimPowerSystems như 
một thành phần đã hoàn chỉnh trong hệ thống điện ốc đảo nên nội dung mục này được trình bày 
nguyên tắc làm việc cơ bản và vai trò của các thành phần (động cơ diesel và cấu trúc điều khiển) được 
tổng hợp vắn tắt từ các tài liệu nghiên cứu trước đó. Cấu trúc của tổ hợp diesel – máy phát đồng bộ 
KTĐL được minh họa trên Hình 2.11 bao gồm: Động cơ Diesel cung cấp mômen cơ làm quay rotor 
của máy phát điện đồng bộ thông qua trục quay cơ khí; Máy phát đồng bộ biến đổi năng lượng cơ 
được cung cấp bởi động cơ diesel và từ trường cung cấp bởi hệ thống kích từ sinh ra điện năng phát 
lên lưới. 
 Trong chế độ vận hành bình thường, tần số của điện áp đầu ra phụ thuộc vào tốc độ quay của động 
cơ. Hệ thống điều khiển bao gồm hai mạch vòng: 
 Điều khiển tốc độ quay của động cơ diessel (động học chậm) do bộ điều tốc thực hiện: điều 
 khiển tốc độ quay của động cơ sơ cấp cũng chính là điều khiển tần số điện áp máy phát 
 thông qua điều khiển mômen cơ mà động cơ diesel cung cấp. 
 Điều khiển điện áp (động học nhanh) do bộ AVR thực hiện: điều khiển hệ thống kích từ 
 với nhiệm vụ giữ cho điện áp đầu ra không đổi và tránh quá tải cho mạch kích từ. 
 9 
 ref
 Bộ điều tốc rD Bộ ĐK điện áp U ref
 Nhiên AVR
 liệu Grid
 rD
 Động cơ U
 Van Diesel MPĐ B
 PQ,
 diesel diesel 
 Hình 2.11 Sơ đồ khối của tổ hợp diesel – máy phát 
2.3 Kết luận chương 2 
 Nội dung chương này đã trình bày cấu trúc và yêu cầu điều khiển của hệ thống phát điện được sử 
dụng trong hệ thống điện ốc đảo là hệ thống phát điện sức gió và tổ hợp phát điện diesel phục vụ quá 
trình xây dựng mô hình mô phỏng kiểm chứng động học của toàn hệ thống RAPS trên 
MATLAB/Simulink đối với bất kỳ profile gió, kịch bản phụ tải nào. Nội dung tóm tắt Chương 2 đã 
được trình bày ở các công trình số [2], [3], [4]. 
3. MÔ HÌNH THIẾT BỊ KHO ĐIỆN SỬ DỤNG SIÊU TỤ 
3.1 Cấu trúc thiết bị kho điện 
 SCESS được tích hợp vào RAPS theo phương án bù phân tán cho mỗi WT có tác dụng như một 
bộ lọc công suất ngay phía đầu ra của mỗi WT để đảm bảo khả năng ổn định ngắn hạn sự biến động 
thất thường của năng lượng gió. Để thực hiện chức năng đó, SCESS phải có khả năng trao đổi công 
suất hai chiều với lưới thông qua hệ thống biến đổi điện năng gồm hai bộ biến đổi công suất là DC-
DC và DC-AC cũng phải có khả năng trao đổi công suất theo hai chiều như thể hiện trên Hình 3.1. 
Cấu trúc mạch lực này có thể được tìm thấy trong một số sản phẩm thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ 
của công ty M&P CHLB Đức. 
 Supercapacitor BBĐ DC BBĐ Filter Grid
 Pack DC-DC Link DC-AC
 iDC iinv
 S S S S
 BK i AH BH CH
 C Rg,Lg eN
 i
 L DBS A
 + udc
 R ,L C B
 L C
 usc DBK
 SBS SAL SBL SCL
 -
 Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống biến đổi điện năng SCESS 
3.2 Thiết kế kho điện 
 Dữ liệu đầu vào của bài toán thiết kế điều khiển thiết bị kho điện là giả thiết đã ước lượng được 
dữ liệu chính xác của gió (wind profile). Kích thước siêu tụ phụ thuộc vào công suất lớn nhất cần bù 
Pmax-req trong khoảng thời gian ∆tmax được lựa chọn. Pmax-req sẽ được xác định thông qua chương trình 
tính toán sử dụng bộ lọc thông thấp đối với Profile gió. 
 Tác giả sử dụng mô hình tạo gió ngẫu nhiên được nghiên cứu và phát triển bởi phòng thí nghiệm 
quốc gia về năng lượng tái tạo (Risø DTU National Laboratory for Sustainable Energy) thuộc đại học 
kỹ thuật Đan mạch (Technical University of Denmark). 
10 
3.2.1 Tính chọn dải điện áp làm việc của siêu tụ 
Trong luận án này, tác giả lựa chọn: 
 UUSC max 90% DC (3.3) 
Giá trị điện áp tối thiểu USC-min cần lựa chọn sao cho siêu tụ không xả kiệt năng lượng, phù hợp với 
khả năng làm việc của bộ biến đổi công suất và khả năng trao đổi năng lượng càng lớn càng tốt. Thêm 
vào đó, dòng điện chảy qua cuộn cảm của bộ biến đổi DC-DC bị giới hạn nên điện áp USC-min không 
thể nhỏ tới giá trị không. 
 1
 UU (3.7) 
 SC min2 SC max
Khả năng hấp thụ và giải phóng năng lượng của siêu tụ phải như nhau. Do đó ở chế độ chờ (sẵn sàng 
nạp hoặc xả) siêu tụ sẽ phải làm việc ở một điện áp USC-idl. 
 12 2 1 2 1 2 5
 UUUUUUSC idl ()() SC max SC min SC max SC max SC max (3.13) 
 2 2 2 8
3.2.2 Tính chọn điện dung của siêu tụ 
 Năng lượng siêu tụ cần phải nạp hoặc xả ở trạng thái làm việc chờ (điện áp USC-idl) được lựa chọn 
tỷ lệ với khả năng đáp ứng công suất Pmax-req trong khoảng thời gian được lựa chọn ∆t. 
 8
 Ptmax req max
 C 3 (3.18) 
 SC 1
 U2
 2 SC max
 Theo cách lựa chọn điện dung dàn siêu tụ như (3.18) yêu cầu phải biết được công suất tối đa mà 
dàn siêu tụ phải đáp ứng. Cơ sở để lựa xác định được thực hiện như sau: 
 - Mục đích ổn định ngắn hạn công suất tác dụng đầu ra của WT có thể được diễn đạt theo một 
 cách khác là những biến động công suất có tần số lớn hơn tần số được lựa chọn sẽ được hấp 
 thụ bởi thiết bị kho điện. 
 푒 
 - Giá trị công suất đặt 푃푊 của một hệ PĐSG là kết quả của bài toán tracking công suất. Giá 
 푒 
 trị 푃푊 do từ tầng điều khiển cấp hệ thống gửi đến tầng điều khiển turbine. Áp dụng thuật 
 푒 
 toán lọc thông thấp đối với 푃푊 mang bản chất loại bỏ các thành phần công suất dao động 
 tần số cao. Như vậy, tác động hấp thụ công suất dư thừa và bù đắp công suất khi thiếu hụt sẽ 
 được quyết định khi so sánh giá trị giữa hai tín hiệu. 
 Tác giả thực hiện khảo sát trên profile gió với các bộ lọc có bậc và tần số cắt thay đổi. Từ các kết 
quả thu được dưới dạng đồ thị và dữ liệu dạng số để lựa chọn bậc và tần số cắt sao cho đảm bảo khử 
được các biến động công suất bậc cao nhưng công suất yêu cầu của kho điện là nhỏ nhất. Từ các kết 
quả mô phỏng và số liệu thống kê, tác giả lựa chọn khâu lọc bậc 2 với tần số cắt 0,5Hz. 
3.3 Mô hình hóa thiết bị kho điện 
3.3.1 Mô hình động học siêu tụ 
 Theo một số tài liệu nghiên cứu trước đó, cấu tạo của siêu tụ bao gồm: Các điện cực, lớp điện môi 
và màng cách ly nằm giữa các điện cực đó. Ở các tụ điện truyền thống (tụ điện thường) thì các điện 
cực là các mặt phẳng. Với siêu tụ, các điện cực được làm bằng cacbon hoạt tính có cấu trúc hình lỗ 
như các tổ ong. Do cấu trúc của cacbon hoạt tính có rất nhiều các lỗ giống như tổ ong, khi xảy ra quá 
trình nạp điện cho tụ, các ion dương bị hút về cực âm còn các ion âm thì bị hút về cực dương. Chính 
vì bề mặt điện cực có hình lỗ nên sẽ làm tăng diện tích bề mặt điện cực lên gấp nhiều lần, do đó sẽ 
có nhiều ion dương, âm bị hút đến các bề mặt điện cực hơn.Vì thế mà điện tích tích trữ trên tụ điện 
sẽ lớn hơn rất nhiều so với tụ điện thường. 
 Có thể tìm thấy ở những công trình nghiên cứu chuyên sâu về vấn đề mô hình hóa và nhận dạng 
tham số siêu tụ. Luận án này sử dụng siêu tụ như một đối tượng có các đặc điểm động học của quá 
 11 
trình trao đổi công suất phù hợp với sự biến động nhanh nên không đi sâu vào bài toán mô hình hóa 
và nhận dạng tham số mà giả thiết siêu tụ đã xác định được tham số. 
3.3.2 Mô hình bộ biến đổi DC-DC dùng trong thiết bị kho điện 
 Quá trình mô hình hóa được tóm tắt như sau: Xác định các cấu trúc mạch điện ứng với các trạng 
thái chuyển mạch của van; xây dựng mô hình chính xác của DC-DC đối với các biến trạng thái được 
lựa chọn là dòng điện qua cuộn cảm và điện áp trên tụ của mạch điện một chiều trung gian; xác định 
mô hình trung bình ngắn hạn. 
3.3.2.1 Mô hình chính xác 
 Hai van SBK, SBS được điều khiển hoạt động ở chế độ nghịch đảo trạng thái của nhau, nên chỉ 
cần dùng một hàm chuyển mạch như (3.35) là có thể kết hợp các hệ phương trình (3.31), (3.32), (3.33) 
và (3.34) để thu được hệ phương trình mô tả thống nhất hai chế độ nạp/xả của bộ biến đổi như (3.36). 
 1;SBK ON S BS OFF
 qqCh
 0;SBK OFF S BS ON (3.35) 
 qqDch1 Ch
 diLL R 1
 iL u DC q u SC
 dt L L (3.36) 
 du 1
 DC i q i
 dt C L inv
 u
 R 1 SC
 iL 0 i0 i
 LLLL LLq (3.37) 
 u u1 u i
 DC00 DC0 DC inv
 C C
 A B
 W
3.3.2.2 Mô hình trung bình ngắn hạn 
Để chuyển mô hình (3.37) về dạng mô hình trung bình sử dụng phép trung bình ngắn hạn hay trung 
bình trượt – Sliding average [24, 96, 118]. Như vậy, nếu sử dụng vector biến trạng thái m là các giá 
trị trung bình ngắn hạn của dòng điện qua cuộn cảm và điện áp trên tụ, mô hình trung bình ngắn hạn 
của (3.37) được viết lại như (3.46) dựa trên các tính chất (3.43) và (3.44). Mô hình (3.46) thể hiện 
đặc điểm phi tuyến cấu trúc với phép nhân giữa biến trạng thái và biến điều khiển. 
 dm1 RL1 u SC
 m12 m d
 dt L L L (3.46) 
 dm1 i
 2 md inv
 dt C1 C
3.3.2.3 Kiểm chứng mô hình 
Sử dụng công cụ mô phỏng Matlab-Simulink/SimPowerSystems để kiểm chứng tính đúng đắn của 
mô hình trung bình với diễn biến trên mô hình mạch van thực tế. Mô hình trung bình cho ra các giá 
trị biến trạng thái dòng điện, điện áp trung bình. 
3.3.3 Mô hình bộ biến đổi DC-AC dùng trong thiết bị kho điện 
 Ghép với lưới điện được là bộ biến đổi DC-AC hoạt động ở hai chế độ: Chỉnh lưu khi nhận năng 
lượng từ lưới và nghịch lưu khi đưa năng lượng lên lưới. Những nội dung sau đây trình bày ngắn gọn 
về mô hình DC-AC dùng trong thiết bị kho điện [95, 96]. 
12 
3.3.3.1 Mô hình bộ biến đổi DC-AC ghép với lưới điện 
 BBĐ DC-AC thường có thể sử dụng sơ đồ thay thế tối giản để phục vụ cho việc mô hình hóa và 
thiết kế như ở Hình 3.21. 
 3PVSC 
 R L 
 D D = 
 3~ 
 i CF
 T i N
 ~ eN R
 i F F
 uN ud
 Hình 3.21 Sơ đồ tối giản BBĐ DC-AC ghép với lưới điện [95] 
d) Mô hình liên tục BBĐ DC-AC 
Mô hình trạng thái của nghịch lưu phía lưới là: 
 dx
 Ax Bu (3.77) 
 dt
 Trong đó: 
 11 
 N 0 
 TL i u e 
 A DD ;; B x Nd ; u Nd Nd (3.78) 
 i u e
 1 1 Nq Nq Nq 
 N 0 
 TLDD 
e) Mô hình gián đoạn BBĐ DC-AC 
Theo tài liệu, từ hệ phương trình (3.76), ta thu được mô hình dòng gián đoạn phía lưới như sau: 
 k  k k k
 iT( 1) N i T ( ) H N u N ( ) H N e Nv ( ) (3.79) 
 Với: 
 TT 
 10 NT 
 TL
  DD ;H (3.80) 
 NN TT 
 NT 10 
 TLDD 
3.4 Kết luận chương 3 
 Các vấn đề cơ bản nhưng cốt lõi nhất của quá trình thiết kế điều khiển là bài toán mô hình hóa đã 
được trình bày chi tiết ở Chương 3 này. Các nội dung về mô hình động học siêu tụ, mô hình BBĐ 
DC-AC ghép với lưới điện 3 pha được tác giả kế thừa từ những tài liệu tham khảo đã được trích dẫn 
đầy đủ. Mô hình (3.36) và (3.46) của BBĐ DC-DC hai chiều không cách ly chính là điểm bổ sung 
của tác giả so với các công trình [40, 41, 80-82, 94], [11, 69-71, 99, 100]. Mô hình động học là cơ sở 
toán học tường minh để có thể đề xuất các phương pháp điều khiển phù hợp ở Chương 4. 
 Những kết quả của Chương 3 được tác giả công bố ở công trình [5]. 
4. CÁC VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN 
 Công suất tác dụng đầu ra WT sẽ được ổn định ngắn hạn (làm trơn) nếu các thành phần công suất 
biến động tần số cao được hấp thụ bởi thiết bị kho điện như đã thể hiện ở mục 3.2.2. Thuật toán lọc 
thông thấp sẽ được sử dụng để xác định lượng đặt công suất (tầng điều khiển cấp thiết bị) cho tầng 
điều khiển cấp bộ biến đổi. Bộ biến đổi DC-AC thường áp dụng theo một số phương pháp quen thuộc 
như VOC, VFOC, DPC với các thuật toán điều khiển truyền thống như PI, Dead-beat đã được kiểm 
 13 
chứng trên các công cụ mô phỏng, các mô hình thí nghiệm và đã được triển khai áp dụng thực tế. Do 
đó, trong luận án này, tác giả vận dụng các kết quả nghiên cứu theo tài liệu [95, 101] để điều khiển 
BBĐ DC-AC theo phương pháp VOC sử dụng các bộ điều khiển kinh điển PI, Dead-beat. Với bộ 
biến đổi DC-DC, tác giả không đi theo con đường điều khiển độc lập hai chế độ nạp và xả năng lượng 
của kho điện như ở các công trình [42, 65, 72, 83, 113] mà xuất phát từ mô hình hợp nhất hai chế độ 
trao đổi năng lượng đã được xây dựng ở mục 3.3.2 để thiết kế điều khiển theo các phương pháp điều 
khiển tuyến tính và phi tuyến là điểm bổ sung của tác giả so với các công trình [40, 41, 73, 80-82, 94, 
124, 125]. Các phương pháp điều khiển hai BBĐ phối hợp để hình thành lên một cấu trúc điều khiển 
tổng thể nhằm thực hiện bài toán “Ổn định ngắn hạn công suất đầu ra của WT trong hệ thống điện 
ốc đảo nguồn phát hỗn hợp gió – diesel. 
4.1 Cấu trúc điều khiển tổng thể 
 Như đã giới thiệu ở mục 1.3, hệ thống điện ốc đảo bao gồm hai cấp điều khiển: cấp hệ thống và 
cấp thiết bị và điều khiển SCESS thuộc về vấn đề điều khiển cấp thiết bị. Trong bài toán điều khiển 
cấp thiết bị, SCESS sẽ được điều khiển theo chức năng điều khiển cấp năng lượng lên lưới (grid-
feeding control) như đã giới thiệu ở mục 1.3.2.2. Chức năng thiết lập lưới do trạm phát diesel thực 
hiện, SCESS cũng không thực hiện chức năng hỗ trợ cả lưới mà chỉ hỗ trợ các turbine PĐSG đơn lẻ 
(bù phân tán). Như vậy, điều khiển SCESS chính là quá trình điều khiển bám chính xác lượng đặt 
công suất do tầng điều khiển cấp hệ thống đưa tới như đã minh họa trên Hình 1.4. 
 SIÊU TỤ BBĐ DC BBĐ Filter
 DC-DC Link DC-AC
 PCC
 SBK i SAH SBH SCH
 udc inv
 DBS A
 C C
 + B Lf f
 RL,L
 iL C
 usc DBK
 SBS SAL SBL SCL
 -
 SBK SBS
 SVM
 PWM
 uN uN