Luận án Điều khiển bộ biến đổi đa bậc nguồn áp ứng dụng trong các nguồn điện phân tán có nối lưới

Phạm vi nghiên cứu: 
 § Luận án giải quyết vấn đề trao đổi công suất giữa hai nguồn điện 
 xoay chiều với giả thiết hai nguồn đó không có những trạng thái 
 không bình thường. Do đó, luận án không xử lý những vấn đề khi 
 trên lưới điện xuất hiện các trạng thái không bình thường. 
 § Các nguồn phát điện phân tán có thể làm việc ở chế độ nối lưới 
 hoặc ốc đảo. Để các nguồn điện phân tán có thể nối lưới được thì 
 chúng phải thỏa mãn những yêu cầu kỹ thuật nhất định. Những 
 vấn đề về yêu cầu kỹ thuật để đảm bảo nguồn phát phân tán nối 
 lưới cũng như chế độ làm việc ốc đảo của nguồn phát phân tán 
 không phải phạm vi nghiên cứu của luận án. 
 § Vấn đề chế tạo và khảo sát đặc điểm vật lý của máy biến áp tần số 
 cao HF là một nội dung quan trọng đối với bộ biến đổi, tuy nhiên 
 trong luận án cũng chưa đề cập về vấn đề này. 
 § Bài toán điều khiển đặt ra trong luận án là điều khiển trao công 
 suất tác dụng và thu phát công suất phản kháng. Luận án không 
 giải quyết bài toán điều khiển hệ số cosφ ở hai cổng. 
 § Luận án triển khai mô phỏng ở cấp trung áp 3,3kV và thực 
 nghiệm ở cấp điện áp 220V. Tuy nhiên, những bộ biến đổi đa bậc 
 có ưu điểm lớn khi ứng dụng cho những nguồn phát phân tán có 
 công suất lớn và điện áp cao. Việc chọn mức điện áp phù hợp 
 không phải phạm vi nghiên cứu của luận án. 
Ý nghĩa của đề tài: 
Nghiên cứu những bộ biến đổi có khả năng kết nối linh hoạt các 
nguồn điện phân tán có bản chất khác nhau, đảm bảo cách ly, đảm 
bảo khả năng trao đổi công suất tác dụng và thu phát công suất phản 
kháng độc lập, đảm bảo độ tin cậy và khả năng dễ dàng mở rộng hệ 
 2 
thống là một nhu cầu bức thiết hiện nay. Đề tài nghiên cứu bộ biến 
đổi đa bậc nối tầng có cấu trúc AC-DC-AC-AC, có khâu cách ly tần 
số cao đáp ứng đòi hỏi yêu cầu của thực tiễn. Một loạt các vấn đề về 
điều chế, điều khiển chuyển mạch, các mạch vòng điều khiển dòng 
điện, điện áp và công suất đã được đề tài đưa ra phương án giải quyết 
mang đến những đóng góp khoa học thực sự cho nghiên cứu này. 
Những đóng góp mới về mặt khoa học của luận án: 
 § Đề xuất thuật toán mới đảm bảo cân bằng điện áp trên các tụ một 
 chiều trung gian. 
 § Đề xuất phương pháp điều chế cho bộ DC-AC-AC với thuật toán 
 chuyển mạch khâu AC-AC theo kiểu biến tần ma trận. 
 § Thiết kế thành công cấu trúc điều khiển trao đổi công suất hai 
 chiều bằng các phương pháp điều khiển PI, PR, tựa thụ động và 
 tựa thụ động có khâu thích nghi tham số. 
Bố cục luận án gồm 4 chương như sau: 
Chương 1 Tổng quan 
Chương 2 Bộ biến đổi hai cổng AC-DC-AC-AC có khâu trung gian 
tần số cao: Phân tích cấu trúc mạch lực của bộ biến đổi mà luận án 
nghiên cứu; đề xuất thuật toán cân bằng điện áp một chiều trung gian 
của bộ biến đổi; đề xuất phương pháp điều chế và thuật toán chuyển 
mạch cho bộ DC-AC-AC; trình bày phương pháp điều chế cho bộ 
biến đổi đa bậc kiểu dịch pha ở cổng 1 và cổng 2 
Chương 3 Thiết kế hệ thống điều khiển cho bộ biến đổi: Các vòng 
điều khiển dòng điện, điện áp một chiều trung gian, điều khiển công 
suất P,Q đều được đưa ra phân tích và thiết kế. Vòng điều khiển 
dòng điện được quan tâm đặc biệt và thiết kế với thuật toán là thuật 
toán PI, cộng hưởng, tựa thụ động, tựa thụ động có khâu thích nghi 
tham số. 
Chương 4 Thiết kế hệ thống thực nghiệm. Luận án trình bày các cấu 
trúc và kết quả thực nghiệm nhằm: kiểm nghiệm thuật toán cân bằng 
điện áp trên tụ một chiều trung gian trong bộ biến đổi đa bậc nối tầng 
cầu chữ H; kiểm nghiệm thuật toán chuyển mạch 4 bước theo điện áp 
kết hợp điều chế phía sơ cấp máy biến áp tần số cao cho bộ biến đổi 
DC-AC-AC, khâu AC-AC điều chế theo kiểu biến tần ma trận; kiểm 
nghiệm khả năng nối tầng của bộ biến đổi DC-AC-AC thông qua mô 
hình nghịch lưu nối tầng 7 bậc; kiểm nghiệm khả năng trao đổi công 
suất hai chiều của bộ biến đổi AC-DC-AC-AC một pha 3 bậc. 
 3 
Cuối cùng là mục Kết luận và kiến nghị, chỉ ra những đóng góp 
chính của luận án và hướng phát triển tiếp của đề tài. 
1 TỔNG QUAN 
1.1 Vai trò của những bộ biến đổi đa bậc trong việc kết nối 
nguồn phát phân tán với lưới điện 
Các bộ biến đổi điện tử công suất đóng vai trò cực kỳ quan trọng, 
chúng thực hiện các nhiệm vụ biến đổi AC-DC, DC-DC, DC-AC và 
đảm bảo hiệu suất cao và khả năng làm việc tin cậy của hệ thống. Bộ 
biến đổi điện tử công suất cũng phải quản lý được các chế độ hoạt 
động của nguồn phân tán (chế độ nối lưới và chế độ độc lập); quản lý 
năng lượng mà cụ thể là các quá trình thu phát công suất; đảm bảo 
khả năng tích hợp nhiều nguồn điện phân tán vào lưới. 
Mỗi IGBT chỉ có thể chịu được điện áp tối đa khoảng 6,5 kV. Như 
vậy, để có thể dùng bộ biến đổi nghịch lưu hai mức cho những ứng 
dụng điện áp cao thì có thể mắc nối tiếp các van IGBT. Tuy nhiên, 
vấn đề thách thức đối với giải pháp này là làm sao điều khiển đồng 
thời các van. Bộ biến đổi đa bậc có thể là khâu biến đổi năng lượng 
điện lý tưởng cho kết nối các nguồn năng lượng tái tạo với lưới điện, 
bao gồm hầu hết các nguồn phân tán như pin mặt trời, pin nhiên liệu, 
điện sức gió... 
1.2 Các bộ biến đổi đa bậc nguồn áp 
1.3 Các phương pháp điều chế PWM cho nghịch lưu đa bậc 
Có ba phương pháp điều chế phổ biến cho các bộ biến đổi đa bậc: 
 - Điều chế tại tần số cơ bản 
 - Điều chế theo sóng mang (carrier based PWM) 
 - Điều chế vector không gian. 
1.4 Tổng quan về phương pháp chuyển mạch trong biến tần ma 
trận khóa hai chiều 
1.5 Các phương pháp điều khiển mạch vòng dòng điện cho bộ 
biến đổi đa bậc 
Gồm hai nhóm phương pháp điều khiển là điều khiển tuyến tính và 
phi tuyến. 
1.6 Tổng quan về tình hình ứng dụng bộ biến đổi đa bậc trong 
việc kết nối nguồn điện phân tán với lưới 
Do sự phát triển của công nghệ bán dẫn đặc biệt là công nghệ chế tạo 
IGBT, hàng loạt các bộ biến đổi đa bậc được sử dụng trong các ứng 
dụng ở mức trung và cao áp. Điển hình như các hệ thống lọc tích cực 
 4 
(AF), STATCOMs, DVRs và UPFCs... Hoặc hệ thống kết nối các 
nguồn phân tán có bản chất khác nhau như bộ biến đổi UNIFLEX-
PM (Universal Flexible Power Management system) kiếu AC-DC-
DC-AC hoặc AC-DC-AC-AC. Khi đó lưới được tổ chức dưới dạng 
như hình 1.23 
 Hình 1.23. Cấu trúc lưới điện phân tán sử dụng bộ Uniflex-PM 
1.6.1 Cấu trúc bộ AC-DC-DC-AC 
1.7 Định hướng và nhiệm vụ nghiên cứu của luận án 
1.7.1 Định hướng nghiên cứu 
Đối tượng nghiên cứu của luận án là bộ biến đổi đa bậc nối tầng 
dùng để trao đổi công suất giữa hai nguồn điện xoay chiều. Bộ biến 
đổi đó đảm bảo khả năng trao đổi công suất tác dụng ở hai cổng đồng 
thời có khả năng tự thu phát công suất phản kháng ở mỗi cổng một 
cách độc lập. Luận án tập trung nghiên cứu bộ biến đổi AC-DC-AC-
AC với khâu trung gian tần số cao. Những nhiệm vụ nghiên cứu có 
thể liệt kê tóm tắt ở mục 1.7.2 sau đây. 
1.7.2 Những nhiệm vụ cần giải quyết của luận án 
v Lựa chọn cấu trúc bộ biến đổi: 
Cấu trúc bộ biến đổi mà luận án lựa chọn được xây dựng trên cơ sở 
bộ đa bậc nối tầng cầu chữ H ở phía cổng 1(thường dùng để nối với 
lưới), ở cổng 2 có cấu trúc đa bậc nối tầng trên cơ sở module DC-
 5 
AC-AC để ghép nối với nguồn phân, module DC-AC-AC lại được 
điều chế và thực hiện chuyển mạch theo nguyên lý biến tần ma trận. 
v Vấn đề điều chế: 
Với cấu trúc bộ biến đổi mà luận án lựa chọn, các vấn đề điều chế 
cần giải quyết là: 
 - Điều chế cho bộ biến đổi đa bậc nối tầng ở hai cổng 
 - Cân bằng điện áp một chiều trung gian 
 - Điều chế bộ biến đổi DC-AC-AC nối tầng và đảm bảo quá 
 trình chuyển mạch một cách tin cậy ở khâu AC-AC theo 
 nguyên lý biến tần ma trận 
v Vấn đề điều khiển: 
Luận án sẽ lần lượt thiết kế bộ điều khiển PI, PR, tựa thụ động và 
thích nghi tựa thụ động nhằm đảm bảo quá trình trao đổi công suất 
hai chiều của bộ biến đổi. 
1.7.3 Đóng góp của luận án 
v Dự kiến luận án có một số đóng góp mới như sau: 
 § Đề xuất thuật toán mới đảm bảo cân bằng điện áp trên các tụ 
 một chiều trung gian. 
 § Đề xuất phương pháp điều chế cho bộ DC-AC-AC với thuật 
 toán chuyển mạch khâu AC-AC theo kiểu biến tần ma trận. 
 § Thiết kế thành công cấu trúc điều khiển trao đổi công suất hai 
 chiều bằng các phương pháp điều khiển PI, PR, tựa thụ động 
 và tựa thụ động có khâu thích nghi tham số. 
v Với kết quả nghiên cứu đó, dự kiến đem lại những ý nghĩa về mặt 
 khoa học lẫn thực tiễn: 
 § Ý nghĩa khoa học: đề xuất thuật toán cân bằng điện áp trên tụ 
 một chiều trung gian mới, đảm bảo quá trình điều chế và 
 chuyển mạch an toàn của khâu DC-AC-AC bằng phương pháp 
 điều chế phía sơ cấp máy biến áp tần số cao kết hợp thuật toán 
 chuyển mạch kiểu biến tần ma trận phía thứ cấp. Với những 
 cấu trúc điều khiển thích hợp, bộ biến đổi hoàn toàn đáp ứng 
 được yêu cầu trao đổi công suất hai chiều của bộ biến đổi 
 § Ý nghĩa thực tiễn: kết quả nghiên cứu là tiền đề cho việc tích 
 hợp các nguồn phát phân tán với lưới tại Việt Nam với mức cỡ 
 trung áp và công suất cỡ vài trăm kVA đến vài MVA. 
2 Bộ biến đổi 2 cổng AC-DC-AC-AC có khâu trung gian tần số 
 cao 
2.1 Cấu trúc của bộ AC-DC-AC-AC đa bậc nối tầng 
 6 
Cấu trúc chi tiết của bộ AC-DC-AC-AC đa bậc nối tầng được cho 
như Hình 2.1 
 Bộ biến đổi ở cổng 1 
 đảm nhiệm hai nhiệm vụ 
 chính là ổn định điện áp 
 một chiều trung gian của 
 từng pha, cân bằng điện 
 áp trên các tụ một chiều 
 trung gian và thu hoặc 
 phát công suất phản 
 kháng Q. 
 Bộ biến đổi ở cổng 2 
 điều khiển cả quá trình 
 trao đổi công suất tác 
 dụng P và thu phát công 
 suất phản kháng Q . Bộ 
 biến đổi cho phép trao 
 đổi P và Q một cách độc 
 lập ở cổng 2. 
 Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống AC-DC-AC-
 AC đa bậc nối tầng 
2.2 Phân tích bộ biến đổi phía cổng 1 
Đối với phương pháp điều chế cho nghịch lưu đa bậc cầu H nối tầng 
thì phương pháp điều chế sóng mang kiểu dịch pha là phù hợp nhất. 
Xét về chức năng bộ biến đổi, cổng 1 có vai trò như bộ chỉnh lưu tích 
cực trong đó phía DC đóng vai trò là phụ tải. Vì mạch vòng điện áp 
chỉ có một mạch vòng chung tác động lên giá trị trung bình của điện 
áp DC nên nếu tải các khâu khác nhau thì không có gì đảm bảo điện 
áp trên các tụ DC sẽ bằng nhau. Trong các ứng dụng back-to-back 
của sơ đồ nối tầng thì cân bằng điện áp trên các tụ DC là yêu cầu bắt 
buộc, nó là một thách thức đối với việc điều chế và điều khiển bộ 
biến đổi. Nội dung về cân bằng điện áp trên tụ một chiều trung gian 
được trình bày ở mục 2.2.1 Phương pháp điều chế cho nghịch lưu đa 
bậc cầu H nối tầng 
v Các phương pháp điều chế cho một module cầu H 
v Phương pháp điều chế cho nghịch lưu 7bậc nối tầng cầu H 
 7 
Dạng sóng điện áp ra và các dạng xung điều khiển được cho như 
hình 2.7. 
 cr cr cr
 1 2 3 
 mt()
 cr cr cr
 1 2 3 
 sg11
 sg31
 v
 H1 p
 sg12
 sg 32
 v
 H 2 p
 sg13
 sg33
 v
 H 3 p
 v AN
 p
 vAN = vH1 + vH 2 + vH 3
 Hình 2.7 Điều chế kiểu dịch pha cho bộ nghịch lưu cầu H 7 bậc 
2.2.1 Cân bằng điện áp các khâu DC NL đa bậc nối tầng cầu H 
v Các phương pháp cân bằng điện áp trên tụ DC 
v Thuật toán mới cân bằng điện áp trên tụ DC 
Ở đây sẽ xây dựng phương pháp cân bằng điện áp trên tụ DC áp 
dụng được không phụ thuộc vào phương pháp điều chế PWM. Các 
 8 
chế độ phóng nạp tụ ứng với các trạng thái van được tóm tắt như 
bảng 2.3 
 Bảng 2.3 Trạng thái van và tình trạng phóng nạp của tụ một chiều 
 đối với một cầu chữ H 
 hi Trạng thái Điện áp Trạng thái tụ DC 
 van ra uo,i iL > 0 iL < 0 
 1 S1, S4 +Udc Nạp điện Phóng điện 
 -1 S3, S2 -Udc Phóngđiện Nạp điện 
 0 (S1, S3), 0 Không thay đổi Không thay đổi 
 (S2,S4) 
 Tác động của thuật toán tóm tắt lại trong bảng 2.5, những ô có dấu 
“-” nghĩa là bỏ qua, không tác động gì. 
 Bảng 2.5 Tác động cân bằng điện áp trên các tụ một chiều cho 
 nghịch lưu nối tầng 3 cầu H 
 h iL > 0 iL < 0 
 Udc,j,max Udc,i,min Udc,j,max Udc,i,min 
 h = 3 - - - - 
 h = 2 hj= 0 hi= 0 
 (bypass Cj) - - (bypass Ci) 
 hj-1, hj+1 = 1 hi-1, hi+1 = 1 
 (charge Cj-1, (discharge 
 Cj+1) Ci-1, Ci+1) 
 h = 1 hi = 1 hj = 1 
 - (charge Ci) (discharge - 
 hi-1, hi+1 =0 Cj) 
 (bypass Ci-1, hj-1, hj+1 =0 
 Ci+1) (bypass Cj-1, 
 Cj+1) 
 h = 0 - - - - 
 h= -1 hj = -1 - - hi = -1 
 (discharge (charge Ci) 
 9 
 Cj) hi-1, hi+1 =0 
 hj-1, hj+1 =0 (bypass Ci-1, 
 (bypass Cj-1, Ci+1) 
 Cj+1) 
 h=-2 hi =0 hj = 0 
 - (bypass Ci ) (bypass Cj ) - 
 hi-1, hi+1 = -1 hj-1, hj+1 = -1 
 (discharge (charge Cj-
 Ci-1, Ci+1 ) 1,Cj+1) 
 h = - - - - - 
 3 
Để kiểm chứng thuật toán cân bằng điện áp trên tụ, tác giả đã xây 
dựng mô hình mô phỏng chỉnh lưu tích cực 1 pha 7 bậc. Các tụ một 
chiều : Cdc1 = 5400 µF, Cdc2 = 6000 µF, Cdc3 = 6600 µF. Phụ tải: Rdc1 
= 12 , Rdc2 = 8 , Rdc3 = 6. Udc,ref = 150 V. 
 200
 150
 100
 50
 0
 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
 Time [s]
 500
 0
 -500
 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4
 Time [s]
 Hình 2.12 Chỉnh lưu tích cực trên cơ sở NL đa bậc cầu H 
Kết quả MP cho thấy mặc dù có sự chênh lệch về giá trị C và R 
nhưng điện áp trên các tụ vẫn được cân bằng. Điện áp đầu vào bộ 
biến đổi có dạng 7 bậc. 
2.3 Phân tích bộ biến đổi ở cổng 2 
Bộ biến đổi ở cổng 2 gồm 3 pha, mỗi pha có 3 module DC-AC-AC. 
2.3.1 Các nguyên lý điều chế mạch AC-AC 
2.3.2 Điều chế PWM cho bộ biến đổi DC-AC-AC với khâu AC-AC 
 điều chế kiểu biến tần ma trận 
 10 
Bộ DC-AC-AC cũng có thể điều chế theo phương pháp điều chế 
lưỡng cực và điều chế đơn cực trong đó phương pháp điều chế đơn 
cực có chất lượng về sóng hài tốt hơn. 
v Phương pháp dùng hai sóng mang 
v Phương pháp điều chế sử dụng hai sóng điều chế ngược pha 
Phương pháp điều chế đơn cực sử dụng một sóng mang và hai sóng 
điều chế cho trên Hình 2.19. Tín hiệu sóng mang là xung răng cưa 
được phát đồng bộ với tín hiệu điều khiển các van VV14 phía sơ 
cấp biến áp. 
Hai tín hiệu sóng 
m(t) và – m(t) ngược 
 o
pha nhau 180 , upwm+ 
và upwm- là đầu ra so 
sánh giữa m(t) và –
m(t) với sóng 
mang.Vì tín 
hiệu u f có dạng xoay 
chiều biên độ ±1 
nên xung mở van S1 
là tích uf*upwm+ và 
lấy tích uf*upwm- sẽ 
được xung mở van 
S4.Tín hiệu điều 
khiển van S3 là đảo 
của van S1, tín hiệu 
điều khiển van S là 
 2 Hình 2.19 Mẫu xung điều khiển PWM cho matrix 
đảo của van S4. converter dùng 2 sóng điều chế 
2.3.3 Điều khiển chuyển mạch cho biến tần ma trận 
Sử dụng phương pháp chuyển mạch diễn ra theo 4 bước, từ t1, t2, t3, 
đến t4. Chuyển mạch ngược lại từ S3 về S1 theo bốn bước t5, t6, t7, t8 
theo trình tự như hình 2.22 và 2.23. Mỗi bước của quá trình chuyển 
mạch cần một thời gian bằng td, là thời gian để van khoá lại hoàn 
toàn, td cỡ 1÷2 µs đối với IGBT. Điện áp uf là hoàn toàn xác định 
được, do đó việc chuyển mạch 4 bước phía thứ cấp máy biến áp kết 
hợp với điều chế phía sơ cấp máy biến áp chính là một trong những 
đóng góp của luận án. 
 11 
 Hình 2.22 Quá trình chuyển mạch Hình 2.23 Quá trình chuyển mạch 
 giữa van S1 và S3 khi uf(t)>0 giữa van S1 và S3 khi uf(t)<0 
2.3.4 Mô phỏng, kiểm chứng phương pháp điều chế và chuyển mạch 
2.3.5 Bộ nghịch lưu 7 bậc xây dựng trên bộ biến đổi DC-AC-AC nối 
 tầng 
 Hình 2.31 Giản đồ xung điều 
 khiển các van phía sơ cấp MBA 
Hình 2.29 Nghịch lưu 7 bậc trên cơ sở Hình 2.32. Điều chế PWM dịch pha 
 bộ biến đổi DC-AC-AC nối tầng cho DC-AC-AC nối tầng. 
Áp dụng phương pháp dịch pha tất cả các module DC-AC-AC. Kết 
quả cho trên hình 2.34 cho thấy dạng điện áp đầu ra bộ nghịch lưu có 
dạng 7 bậc (hình b), dòng điện qua cuộn cảm và điện áp trên tải có 
dạng sin (hình c và d). 
 12 
 Hình 2.34 Kết quả MP nghịch lưu 7 bậc nối tầng DC-AC-AC 
2.4 Tóm tắt và kết luận 
Chương này đã giải quyết 3 vấn đề chính là: cân bằng điện áp trên tụ 
một chiều trung gian, đề xuất thuật toán điều chế và chuyển mạch 
khâu DC-AC-AC và đảm bảo khả năng nối tầng của bộ biến đổi theo 
phương pháp điều chế sóng mang kiểu dịch pha áp dụng cho cả hai 
cổng. Các phân tích lý thuyết là kết quả mô phỏng đã chứng minh 
tính đúng đắn của những giải pháp đề ra. 
3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN ĐỔI 
3.1 Mô hình trạng thái và vấn đề điều khiển công suất của bộ 
biến đổi nối lưới 
3.1.1 Mô hình trạng thái liên tục 
Trên hệ tọa độ dq Hệ tọa độ cố định ab: 
 di R 1
 d iLiue uiie
 d q dd d s
 dtLL (3.2) RL (3.4) 
 diq R 1 u i dt ie s
 iLiue    
 q d qq
 dtLL 
3.1.2 Điều khiển công suất trong bộ biến đổi nối lưới 
3.2 Phân tích cấu trúc điều khiển 
  
 Hình 3.5 Hệ điều khiển cổng 1 Hình 3.6 Hệ điều khiển ở cổng 2 
 13 
3.3 Thiết kế cấu trúc điều khiển PID cho bộ biến đối 
3.3.1 Thiết kế mạch vòng dòng điện 
 1
 R Ls
 1
 R Ls
 Hình 3.7 Cấu trúc bộ điều khiển ở cổng 1,2 trên trục tọa độ dq 
3.3.2 Thiết kế mạch vòng điện áp một chiều trung gian ở cổng 1 
3.3.3 Thiết kế các vòng điều khiển công suất 
 Hình 3.11 Mạch vòng điều khiển công suất ở 2 cổng 
3.4 Cấu trúc điều khiển cộng hưởng cho mạch vòng dòng điện 
3.4.1 Cấu trúc của bộ điều khiển cộng hưởng 
v Điều kiện ổn định của bộ điều khiển cộng hưởng 
v Bộ điều chỉnh cộng hưởng PR trên hệ tọa độ tĩnh αβ trong hệ 
 thống 3 pha 3 dây 
 *
 ea
 P2 ia
 *
 * * *
 ua
 id ia ua
 *
 ub
 * *
 * *
 iq ub
 ib uc
 eb
 Q*
 i
 b 
 Hình 3.20 Cấu trúc điều khiển cổng 2 với bộ điều khiển cộng hưởng cho 
 mạch vòng dòng điện 
3.5 Cấu trúc điều khiển tựa thụ động cho mạch vòng dòng điện 
 14 
3.5.1 Nguyên lý điều khiển tựa theo thụ động 
3.5.2 Xây dựng bộ điều khiển tựa thụ động cho mạch dòng điện 
 ueRi**Li r()ii
 d d d  q 1dd
 ueRi*Li**r()ii
 q q q  d 2qq
 
 Hình 3.21 Cấu trúc hệ thống điều khiển ở cổng 2 
3.6 Cấu trúc điều khiển tựa thụ động thích nghi tham số cho 
mạch vòng dòng điện 
 i 3
Cuộn cảm có L và R luôn tồn tại sai số L **
 $L 1 iqdz12iz
trong quá trình chế tạo hoặc có thể không ()Rr 
 3
được xác định giá trị một cách chính xác i L
 Rµ i**ziz
 2()Rrdq12
khi lắp đặt. Sử dụng luật hiệu chỉnh (3.67) 
 **
với các tham số12, là các hằng số thích z12 %%idq id id; z i iiqq
nghi khi thiết kế bộ chỉnh định tham số. 
 (3.67) 
3.7 Mô phỏng kiểm chứng kết quả 
3.7.1 Mô phỏng hệ điều khiển trên hệ tọa độ dq với bộ điều khiển PI 
 cho mạch vòng dòng điện 
 Hình 3.25 Điện áp các tụ pha A,B,C và điện áp trung bình trên một pha 
 15 
 Hình 3.27 Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm phía cổng 1 và cổng 2 
 Hình 2.28 Công suất P ở hai cổng Hình 2.29 Công suất Q ở hai cổng 
3.7.2 Mô phỏng cấu trúc ĐK cộng hưởng cho mạch vòng dòng điện 
 Hình 3.33 Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm phía cổng 1 và cổng 2 
 16 
 Hình 3.34 P trao đổi ở hai cổng 
 Hình 3.35 Q trao đổi ở 2 cổng 
 Fundamental (50Hz) = 80.43 , THD= 1.85% Fundamental (50Hz) = 72.07 , THD= 0.85%
 0.7
 0.2
 0.6 0.18
 0.16
 0.5
 0.14
 0.4 0.12
 0.1
 0.3
 0.08
 0.2 0.06
 M ag ( % o f F unda m en t a l)
 0.04
 0.1
 0.02
 0 0
 0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600
 Frequency (Hz) Frequency (Hz)
 Cổng 1 (t = 1.4s đến 1.44s) Cổng 2 (t = 1.4s đến 1.44s) 
 Hình 3.36 Phân tích sóng hài của dòng điện qua cuộn cảm ở 2 cổng 
3.7.3 Mô phỏng điều khiển bộ điều khiển tựa thụ động 
Hệ số suy giảm r1 = r2 = 0.05. 
 Hình 3.37 Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm phía cổng 1 và cổng 2 
 17 
Hình 3.40 Công suất tác dụng trao Hình 3.41 Công suất phản kháng 
 đổi ở hai cổng trao đổi ở 2 cổng 
 Fundamental (50Hz) = 81.15 , THD= 1.78%
 Fundamental (50Hz) = 2696 , THD= 0.34%
 0.7
 0.06
 0.6
 0.05
 0.5
 0.04
 0.4
 0.03
 0.3
 0.02
 0.2
 M a g ( % o f F un d m en t l)
M ag ( % o f F u nda m en t a l) 0.01
 0.1
 0
 0 0 100 200 300 400 500 600
 0 100 200 300 400 500 600
 Frequency (Hz) 
 Frequency (Hz) 
 a.Cổng 1(t = 1.4s đến 1.44s) b.Cổng 2 (t = 1.4s đến 1.44s) 
 Hình 3.40 Phân tích sóng hài của dòng điện qua cuộn cảm ở cổng 1 và 2 
3.7.4 Mô phỏng bộ điều khiển tựa thụ động khi có sai lệch R, L 
3.7.5 Mô phỏng hệ thống với bộ điều khiển tựa thụ động có khâu 
 thích nghi tham số 
Tham số mô phỏng: tham số danh định cổng 2 : R = 0.01Ω, L = 
0.0075H. Tham số thực tế: R = 0.015 Ω, L = 0.0045 H (L