Luận án Nghiên cứu các phương pháp điều chế và điều khiển bộ biến đổi bán dẫn công suất đa mức kiểu module hóa

 phần offset nữa, ứng với min và max 
của V’k,ref nhưng xét trong dải của một băng răng cưa vì các điểm chuyển trạng thái 
xảy ra khi tín hiệu chủ đạo so sánh với răng cưa ứng với mức của mình. 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
58 
Đối với điều chế SVM cho nghịch lưu đa mức, biện pháp tương tự đảm bảo tối 
ưu về thành phần sóng hài cũng có thể thực hiện được. Tuy nhiên ở nghịch lưu đa 
mức sẽ không thể luôn có vector không để sắp xếp các tín hiệu như trên Hình 3.8. 
Thay vào đó nếu điều chế bằng ba vector gần nhất trong mỗi nửa chu kỳ điều chế 
một vector sẽ được sử dụng như vector không, nghĩa là thời gian dùng vector này 
chia là hai nửa bằng nhau, chia đều cho đầu nửa chu kỳ Ts và cuối nửa chu kỳ Ts 
[52]. Như vậy trong mỗi nửa chu kỳ điều chế sẽ sử dụng 4 trạng thái khóa cho 3 
vector trạng thái, trong đó trạng thái đầu và trạng thái cuối ứng với cùng một vector 
và có thời gian sử dụng chia đều làm hai nửa. 
t
t
t
t
0
1
0
1
0
1
0
1
t0/4 t0/4 t0/4 t0/4
t1/2 t1/2 t1/2
t2/2
t1/2
t2/2 t2/2 t2/2 
Hình 3.8 Tín hiệu đầu ra PWM và thời gian sử dụng vector tích cực, vector không 
Để áp dụng tương tự như nghịch lưu hai mức cho sơ đồ nhiều mức, có thể hình 
dung vector không gian của nghịch lưu đa mức cũng gồm nhiều lục giác nhỏ như 
của sơ đồ hai mức và vector ở tâm của lục giác nhỏ này đóng vai trò như vector 
không. 
Bảng 3.3 Chuyển mạch tối ưu cho nhóm 4 
tam giác 1, 2, 3, 4. 
Tam 
giác 
Trật tự chuyển mạch tối ưu (trong 
Ts/2) 
1 V0-V1-V2-V0 
(-1,-1,-1)-(0,-1,-1)-(0,0,-1)-(0,0,0) 
2 V1-V7-V8-V1 
(0,-1,-1)-(1,-1,-1)-(1,0,-1)-(1,0,0) 
3 V1-V2-V8-V1 
(0,-1,-1)-(0,0,-1)-(1,0,-1)-(1,0,0) 
4 V2-V8-V9-V2 
(0,0,-1)-(1,0,-1)-(1,1,-1)-(1,1,0) 
V1
V2V3
V4
V5 V6
V7
V8
V9V10V11
V12
V13
V14
V15 V16
V18
V17
V0
(0,-1,-1) (1,-1,-1)
(1,-1,1)
(1,-1,0)
(0,1,1)
(-1,0,0)(-1,1,1)
(1,1,0)
(0,0,-1) (1,0,-1)
(1,1,-1)
(0,-1,1)
(1,0,1)
(0,-1,0)
(-1,-1,1)
(-1,-1,0)
(0,0,1)(-1,0,1)
(1-,1,0)
(-1,0,-1)
(0,1,0)
(0,1,-1)(-1,1,-1)
(1,1,1)
(0,0,0)
(-1,-1,-1)
1
23
4
Hình 3.9 Trật tự chuyển mạch tối ưu cho 
nghịch lưu ba pha 3 mức 
Ví dụ tam giác số 2 và số 3 trên đồ thị vector Hình 3.9 thuộc về lục giác nhỏ có 
tâm là vector V1, tam giác số 4 thuộc về lục giác có tâm là vector V2. Từ đó có 
bảng chuyển mạch cho nhóm các tam giác này như thể hiện trong Bảng 3.3. Từ 
Bảng 3.3 có thể thấy nếu vector điện áp đầu ra di chuyển qua các tam giác 2-3-4 thì 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
59 
trật tự chuyển mạch là thực sự tối ưu, từ tam giác 2 sang tam giác 3 vector đều bắt 
đầu và kết thúc bằng vector V1 (0,-1,-1) nên không phát sinh thêm chuyển mạch. 
Khi chuyển từ tam giác 3 sang 4 phải chuyển từ V1(0,-1,-1) sang vector bắt đầu là 
V2(0,0,-1) chỉ phát sinh thêm một chuyển mạch ở pha B (từ -1 về 0). Tuy nhiên với 
hệ số điều chế nhỏ có thể cần chuyển từ tam giác 1 sang 3 và ngược lại thì cũng chỉ 
phát sinh một chuyển mạch do trạng thái kết thúc ở tam giác 1 là V0(-1,-1,-1) 
chuyển sang V1(0,-1,-1) ở tam giác 3. Do điều chế với tam giác đối xứng nên vector 
ở đầu mỗi trật tự chuyển mạch cũng chính là vector kết thúc chu kỳ Ts. 
V1
V2
V7
V8
V9
V19
V20
V21
V22
V37
V38
V39
V40
V41
V0
V61
V62
V63
V64
V65
V66
g0 kg = 0
1 2 5 10 17 26
3 6 11 18 27
4 7 12 19 28
8 13 20 29
15 22 31
24 33
35
9 14 21 30
16 23 32
25 34
36
kg = 1 kg = 2 kg = 3 kg = 4 kg = 5
h
Hình 3.10 Trật tự chuyển mạch tối ưu cho nghịch lưu 7 mức (góc phần sáu thứ I) 
Áp dụng cho nghịch lưu đa mức nhiều bậc hơn, tất cả các nhóm tam giác có dạng 
giống như 1, 2, 3, 4 trong Bảng 3.3 và trên Hình 3.10 sẽ có trật tự chuyển mạch 
giống nhau. Ví dụ về trật tự chuyển mạch áp dụng cho nghịch lưu 7 mức ở góc phần 
sáu thứ nhất cho trên Hình 3.10. Đối với các góc phần sáu khác trật tự cũng được áp 
dụng tương tự, như thể hiện cho nghịch lưu MMC 3 mức trên Hình 3.9. 
3.3 Thứ tự chuyển mạch tối ưu và điều chế bằng ba vector gần nhất 
Phần này sẽ kết hợp NVM với khả năng tự xác định các vector cần thiết từ tọa độ 
nguyên [kg, kh] và không cần lập sẵn bảng để tra. Như vậy, về nguyên tắc, phương 
pháp sẽ có thể áp dụng cho các sơ đồ có số mức không hạn chế. Xét trường hợp các 
vector điện áp ra mong muốn có cùng tọa độ nguyên [kg, kh], như V1, V2 trên Hình 
3.4. Trong góc phần sáu thứ nhất (Sector I), có thể thấy rằng khi vector điện áp ra 
nằm trong tam giác với đỉnh là ba vector p1, p2, p3 (vector V1) thì thứ tự chuyển 
mạch tối ưu sẽ là p1-p2-p3-p1+, trong đó vector p1 ở đầu chu kỳ điều chế có tọa độ 
(kA,kB,kC) thì cuối nửa chu kỳ điều chế phải có tọa độ (kA+1,kB+1,kC+1), ký hiệu là 
p1+. Điều này luôn có thể thực hiện được nếu p1 không nằm ở hình lục giác lớn nhất 
ngoài cùng của không gian vector, nghĩa là p1 có các trạng thái khóa dư. Kết hợp 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
60 
với các hệ số điều chế và vector tương ứng minh họa như trong Bảng 3.9. Với 
vector V2 thứ tự chuyển mạch tối ưu sẽ là p2-p3-p4-p2+, như thể hiện trong Bảng 3.5. 
Bảng 3.4 Bảng gán các trạng thái khóa cho các vector trong điều chế NVM ở sector I, 
cùng một trạng thái [kg, kh] , mg + mh <=1 
 p1 p2 p3 p1+ 
,g hk k ,g hk k 1,g hk k , 1g hk k ,g hk k 
Ak k 1k 1k 1k 
Bk gk k gk k 1gk k 1gk k 
Ck g hk k k g hk k k g hk k k 1g hk k k 
d 1 1 / 2g hd m m 2 gd m 3 hd m 4 1 / 2g hd m m 
Bảng 3.5 Bảng gán các trạng thái khóa cho các vector trong điều chế NVM ở sector I, 
cùng một trạng thái [kg, kh], mg + mh > 1 
 p2 p3 p4 p2+ 
,g hk k 1,g hk k , 1g hk k 1, 1g hk k 1,g hk k 
Ak 1k 1k 2k 2k 
Bk gk k 1gk k 1gk k 1gk k 
Ck g hk k k g hk k k g hk k k 1g hk k k 
d 1 1 / 2hd m 2 1 gd m 3 1g hd m m 4 1 / 2hd m 
Bảng 3.6 Bảng gán các trạng thái khóa cho các vector trong điều chế NVM ở sector II, 
cùng một trạng thái [kg, kh], mg + mh <= 1 
 p1 p3 p2 p1+ 
,g hk k ,g hk k , 1g hk k 1,g hk k ,g hk k 
Ak hk k hk k 1hk k 1hk k 
Bk k 1k 1k 1k 
Ck g hk k k g hk k k g hk k k 1g hk k k 
d 1 1 / 2g hd m m 2 hd m 3 gd m 4 1 / 2g hd m m 
Bảng 3.7 Bảng gán các trạng thái khóa cho các vector trong điều chế NVM ở sector II, 
cùng một trạng thái [kg, kh], mg + mh > 1 
 p3 p2 p4 p3+ 
,g hk k , 1g hk k 1,g hk k 1, 1g hk k 1,g hk k 
Ak hk k 1hk k 1hk k 1hk k 
Bk 1k 1k 2k 2k 
Ck g hk k k g hk k k g hk k k 1g hk k k 
d 1 1 / 2hd m 2 1 gd m 3 1g hd m m 4 1 / 2hd m 
Bảng 3.4 và Bảng 3.5 đối với sector I cho thấy mỗi lần chuyển vector chỉ có một 
pha điện áp ra có mức điện áp phải thay đổi nếu nhìn vào các hệ số , ,A B Ck k k . 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
61 
Tương tự như vậy theo Bảng 3.6 và Bảng 3.7 cho sector II. Theo Bảng 3.4 ta đã sử 
dụng đến trạng thái mức k+2. Giá trị max của mức phải đảm bảo điều kiện: 
1 1
2 2
g h
M M
k k k
 , hệ số k được chọn sao cho: max 2,k k max 1 / 2k M . Điều 
kiện (3.32) luôn có thể thực hiện được ngoại trừ khi tam giác loại D1 nằm ở sát hình 
lục giác ngoài cùng. Khi đó p2, p3 nằm trên cạnh của lục giác ngoài cùng, không có 
trạng thái dư. Với p1 chỉ có hai trạng thái dư, ứng với max 1k k và maxk k . Như 
vậy phải bắt đầu chu kỳ điều chế với p1 từ max 1k k và kết thúc ở nửa chu kỳ điều 
chế tại p1 với maxk k , điều này xảy ra nếu: 
max2 2 1g hk k M k (3.45) 
Khi D2 nằm sát lục giác ngoài cùng thì sẽ luôn có tam giác kiểu D1 nằm kề với 
nó ở bên trong nên sẽ không cần phải xử lý đặc biệt gì. Quá trình tạo ra các tín hiệu 
điều khiển theo thời gian thông qua khâu PWM đối xứng đối với tam giác D1, D2 
của vector điện áp đầu ra có cùng một tọa độ nguyên [kg, kh] thể hiện như trên Hình 
3.11 đối với các sector lẻ I, III, V, và như Hình 3.12 với các sector chẵn II, IV, VI. 
Như vậy quá trình điều chế được thực hiện qua 7 khoảng thời gian, từ t1 đến t7. 
Chuyển qua hệ tọa độ abc ta có mẫu xung điều chế như trên Hình 3.10, Hình 3.11, 
Hình 3.12, Hình 3.13. 
0 d1
d2
d3
d4
t2 t3 t4 t5 t6 t7
p1 p2 p3 p1+ p3 p2 p1
p2 p3 p4 p2+ p4 p3 p2
Ts
t1
D1
D2
d
t0
1
Hình 3.11 Mẫu xung điều chế SVM cho sector 
I, III, V. 
0 d1
d2
d3
d4
t2 t3 t4 t5 t6 t7
p1 p2 p3 p1+ p3 p2 p1
p2 p3 p4 p2+ p4 p3 p2
Ts
t1
D1
D2
d
t0
1
Hình 3.12 Mẫu xung điều chế cho sector 
II, IV, VI. 
0
1
d1
d2
d3
d4
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
kA
Ts/2
t0
kA
kC
kB
kA+1
kB kB+1
kC kC+1
Ts/2
kA+1 kA
kB+1 kB
kCkC+1
Hình 3.13 Mẫu xung khi chuyển sang hệ tọa độ 
abc, sector I,III,V, khi mg + mh <= 1 
0
1
d1
d2
d3
d4
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
kB
Ts/2
t0
kA
kC
kB
kB+1
kC kC+1
Ts/2
kB+1 kB
kCkC+1
kA kA+1 kA+1 kA
Hình 3.14 Mẫu xung khi chuyển sang hệ tọa 
độ abc, sector I,III,V, khi mg + mh > 1 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
62 
0
1
d1
d2
d3
d4
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
kB
Ts/2
t0
kA
kC
kB
kB+1
kC kC+1
Ts/2
kB+1 kB
kCkC+1
kA kA+1 kA+1 kA
Hình 3.15 Mẫu xung khi chuyển sang hệ tọa 
độ abc, sector II, IV, VI, 
khi mg + mh <= 1 
0
1
d1
d2
d3
d4
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
kA
Ts/2
t0
kA
kC
kB
kA+1
kB kB+1
kC kC+1
Ts/2
kA+1 kA
kB+1 kB
kCkC+1
Hình 3.16 Mẫu xung khi chuyển sang hệ 
tọa độ abc, sector II, IV,VI, 
 khi mg + mh > 1 
Bảng 3.8 Bảng các hệ số điều chế trên hệ tọa độ abc cho các sector 
T
riangle 
type 
State 
vector 
Sector 
I II III IV V VI 
ix
iy
k
k
A B
B C
k k
k k
A C
B A
k k
k k
B C
C A
k k
k k
B A
C B
k k
k k
C A
A B
k k
k k
C B
A C
k k
k k
D1 
A
B
C
k
k
k
1
1
x
s
k
k k
k k
2
2
y
s
k k
k
k k
 3
3
s
x
k k
k
k k
4
4
s
y
k k
k k
k
 5
5
x
s
k k
k k
k
6
6
s
y
k
k k
k k
A
B
C
d
d
d
1
1 2
1 2 3
d
d d
d d d
 1 2
1
1 2 3
d d
d
d d d
 1 2 3
1
1 2
d d d
d
d d
 1 2 3
1 2
1
d d d
d d
d
1 2
1 2 3
1
d d
d d d
d
 1
1 2 3
1 2
d
d d d
d d
D2 
A
B
C
k
k
k
1
1
1
x
s
k
k k
k k
2
2
1
y
s
k k
k
k k
 3
3
1
s
x
k k
k
k k
4
4
1
s
y
k k
k k
k
 5
5
1
x
s
k k
k k
k
6
6
1
s
y
k
k k
k k
A
B
C
d
d
d
 1 2
1
1 2 3
d d
d
d d d
 1
1 2
1 2 3
d
d d
d d d
 1 2 3
1 2
1
d d d
d d
d
 1 2 3
1
1 2
d d d
d
d d
 1
1 2 3
1 2
d
d d d
d d
 1 2
1 2 3
1
d d
d d d
d
Khi chuyển sang hệ tọa độ ba pha abc các mức điện áp và hệ số điều chế trong 
một chu kỳ Ts được xác định như trong Bảng 3.8. 
Bảng 3.9 Bảng hệ số điều chế cho các pha, sector I, III, V, mg + mh <= 1 
 Pha A Pha B Pha C 
kx, (x=A,B,C) k k - kg k – k0 
dx (x=A,B,C) d1 d1 + d2 d1 + d2 + d3 
Bảng 3.10 Bảng hệ số điều chế cho các pha, sector I, III, V, mg + mh >1 
 Pha A Pha B Pha C 
kx, (x=A,B,C) k + 1 k - kg k – k0 
dx (x=A,B,C) d1 + d2 d1 d1 + d2 + d3 
Bảng 3.11 Bảng các hệ số điều chế cho các pha, sector II, IV, VI, mg + mh <=1 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
63 
 Pha A Pha B Pha C 
kx, (x=A,B,C) k - kh k k – k0 
dx (x=A,B,C) d1 + d2 d1 d1 + d2 + d3 
Bảng 3.12 Bảng các hệ số điều chế cho các pha, sector II, IV,VI, mg + mh>1 
 Pha A Pha B Pha C 
kx, (x=A,B,C) k - kh k + 1 k – k0 
dx (x=A,B,C) d1 d1 + d2 d1 + d2 + d3 
3.4 Thực hiện quy luật điều chế SVM cho MMC 
Để thực hiện SVM cho MMC ta thực hiện xác định vị trí của vector tham chiếu, 
tính thời gian, xác định và lựa chọn các trạng thái chuyển mạch tối ưu. Do đó, tần 
số chuyển đổi giảm đáng kể và hiệu suất chuyển đổi được tăng lên. SVM có khả 
năng tạo ra quỹ đạo vector mong muốn có dạng bất kỳ nhờ lựa chọn các vector 
trạng thái và các thời gian phù hợp trong một chu kỳ điều chế. Nhờ khả năng sắp 
xếp các vector tích cực một cách tùy ý trong chu kỳ đóng cắt, SVM có thể cho phép 
thực hiện các phép điều chế gián đoạn (DPWM) một cách dễ dàng để giảm thiểu số 
lần khóa bán dẫn chuyển mạch. Nhờ các vector trạng thái dư các thuật toán cân 
bằng điện áp DC giữa các pha và giữa các tụ DC trên cùng một pha cũng có thể xây 
dựng được một cách thuận lợi. Có thể nói rằng SVM có nhiều độ tự do (Degree of 
Freedom- DoF) để thực hiện các nhiệm vụ điều chế phức tạp. Như đã thấy ở trên 
SVM cho nghịch lưu đa mức tối ưu về thành phần sóng hài điện áp ra, tối ưu về số 
lần chuyển mạch giữa các khóa bán dẫn giữa các pha, cho ra đầu ra là các vector 
trạng thái, thể hiện qua số mức trạng thái trên mỗi pha đầu ra [kA, kB, kC]. Trên mỗi 
pha của MMC mức trạng thái đầu ra tương ứng sẽ là [kA kB kC]. Trong đó với mỗi 
kA, kB, kC theo Bảng 3.2 sẽ xác định được số SM ở mỗi nhánh trên và nhánh dưới 
được chèn vào (điều khiển ON) trên mỗi pha kAL, kAH, kBL, kBH, kCL, kCH. 
Trong BBĐ MMC, mỗi mức điện áp ra trên mỗi SM là VC, điện áp trên mỗi pha 
đầu ra trung bình trong một chu kỳ điều chế sẽ là: 
 1 1 , , ,x x x C x x Cv d k V d k V x A B C (3.46) 
Trong đó theo Hình 3.10 thì 1 1 2 1 2 3; ;A B Cd d d d d d d d d . Còn theo Hình 
3.11 thì 1 2 1 1 2 3; ;A B Cd d d d d d d d d . Viết lại (3.46) dưới dạng: 
 1 , , ,x x x Cv k d V x A B C (3.47) 
Điện áp đầu ra của MMC dưới dạng mức có dạng như (2.10), viết lại dưới đây: 
1
;
2
ex Lx Hx C x Ce x Lx Hxv k k V k V k k k (3.48) 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
64 
Từ [50], với lưu ý rằng giống như phương pháp NLV cải tiến, mỗi mức điện áp 
ra trên pha đầu ra là 1 1
2 2
DC
Ce C
V
V V
N
 , có thể xác định lượng đặt cho các hệ số chèn 
tụ vào ở nhánh trên và nhánh dưới là: 
1 , , ,Lx Hx x xk k k d x A B C
 (3.49) 
Biểu thức (3.49) cho thấy có độ tự do nhất định khi áp dụng với lưu ý rằng trong 
phép điều chế SVM kx có thể là số nguyên nào đó trong khoảng ,xk N N , còn 
kLx, kHx cũng là số nguyên nào đó trong khoảng 0, N . Độ tự do có thể được áp 
dụng khi kết hợp với mạch vòng cân bằng điện áp giữa các tụ trên nhánh trên, 
nhánh dưới trên mỗi pha cùng với mạch vòng suy giảm dòng điện vòng. Điều này 
sẽ được giải thích dưới đây. 
Kết hợp với điện áp của mạch dòng điện vòng: 
 _
1 1
2 2 2
DC
diff x DC Lx Hx DC Lx C Hx C Lx Hx
V
v V v v V k V k V N k k
N
 (3.50)
Hay: _2Lx Hx diff x
DC
N
k k N v
V
 (3.51) 
Kết hợp (3.49), (3.50), xác định được lượng đặt cho các hệ số chèn tụ như sau: 
_
_
1
, , ,
2
1
2
Hx x diff x
DC
Lx x diff x
DC
N
k N k v x A B C
V
N
k N k v
V
 (3.52) 
t0
1
cr
t0 t1 t2 t0 + Ts
kHx
kLx
int (k*Hx)
int (k*Lx)
int (k*Hx)
int (k*Lx)
int (k*Hx)+1
int (k*Lx)+1
1-∝Hx
1-∝Lx
Hình 3.17 Giá trị của kHx và kHx trong suốt một nửa chu kỳ đóng cắt Ts 
Tiếp theo với những điều kiện ràng buộc đối với kHx, kLx là những số nguyên 
trong khoảng 0, N , việc ứng dụng quan hệ (3.52) có thể thực hiện như sau: 
Nếu ( , ) ( , )0 0Hx Lx Hx Lxk k
Nếu ( , ) ( , )Hx Lx Hx Lxk N k N
Nếu 
( , )
( , ) ( , )
( , )
int 0 1
0
int 1 1
Hx Lx s
Hx Lx Hx Lx
Hx Lx s s
k khi t T
k N k
k khi T t T
 (3.53) 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
65 
Trong đó int(x) hiểu là phần nguyên của x, Ts là chu kỳ điều chế, với xác định 
như phương trình (3.54): 
 ( , ) ( , )intHx Lx Hx Lxk k (3.54) 
 Ví dụ thực hiện phép điều chế theo (3.53), (3.54) thể hiện trên Hình 3.17. 
Cấu trúc MMC sử dụng phương pháp PSPWM được thể hiện như 
Hình 3.18. Trong đó các chương trình lập trình để xác định hệ số điều chế, xác 
định tọa độ nguyên [kg, kh], chọn loại tam giác và xác định sector lớn được trình bày 
chi tiết ở phục lục 3. 
S1
S2 VC
Pha C
Pha B
SM1a
SMNa
Pha A
Ro Lo
R L
VDC/2
VDC/2
+
_
+
_
iB
iB
iC
iHA
iLA
vHA
+
_
vLA
+
_
iHB
iHC
iLB
iLC
NOT
NOT
NOT
NOT
abc
0gh
Xác 
định 
phần 
tọa độ 
nguyên 
[kg, kh] 
theo 
(3.22)
vg
vh
kg
Chọn 
tam 
giác 1 
hoặc 2 
và hệ số 
điều 
chế 
d1
d2
d3
d4
vg
vh
Vh
vg Xung 
điều 
khiển 
van pha 
A
Xung 
điều 
khiển 
van pha 
B
Xung 
điều 
khiển 
van pha 
C
SM1a
SM2a
SM3a
SM4a
SM1c
SM2c
SM3c
SM4b
SM1c
SM2c
SM3c
SM4c
kg
SM1a
SMNa
Hình 3.18 Cấu trúc phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
3.5 Thuật toán cân bằng điện áp trên các tụ của MMC 
Cân bằng điện áp giữa các tụ có vai trò rất quan trọng trong hoạt động của MMC 
vì mất cân bằng điện áp tụ điện sẽ làm suy giảm chất lượng sóng hài điện áp đầu ra 
nghịch lưu [13]. Mất cân bằng điện áp một chiều sẽ làm suy giảm chất lượng sóng 
hài điện áp đầu ra MMC và điều này là không thể chấp nhận được. Để phát hiện sự 
mất cân bằng điện áp trên tụ điện cần so sánh chúng với giá trị trung bình của điện 
áp trên các tụ trong một nhánh. Khi điện áp của tụ lớn hơn giá trị trung bình ở một 
ngưỡng nào đó ta sẽ cần cho tụ phóng điện, khi nhỏ hơn sẽ cần cho tụ nạp điện. Có 
nhiều phương pháp đề xuất trong tài liệu [55], [56], [57]. Tuy nhiên, việc áp dụng 
chúng thường đòi hỏi phải hiệu chỉnh lượng đặt điện áp ở nhánh trên, nhánh dưới 
của mỗi pha và điều này rất phức tạp trong các phương pháp điều chế. Lý do đầu 
tiên và cơ bản nhất đó là sự không giống nhau về giá trị giữa các tụ điện được sử 
dụng cho các SM của BBĐ. Bên cạnh đó, việc liên tục “chèn vào” hay “bỏ qua” các 
SM tại mỗi thời điểm để tạo ra mức điện áp mong muốn đòi hỏi cần có một chiến 
lược để giữ cân bằng điện áp trên mỗi nhánh van của bộ biến đổi. Yêu cầu về phóng 
nạp tụ thể hiện như sau: 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
66 
Cix avg
Cix avg
V V V
V V V
 (3.55) 
Trong đó V là giá trị ngưỡng được lựa chọn theo yêu cầu mong muốn cân bằng 
điện áp trên các tụ, ví dụ chọn 1% DCV V , tức là bằng 1% điện áp DC định mức. 
Thuật toán cân bằng điện áp tụ điện sẽ làm giảm tần số đóng cắt trung bình của 
mỗi pha và đồng thời phân phối cân bằng năng lượng trong các tụ SM, vì thế có thể 
giảm đáng kể biên độ của dòng điện vòng mà không ảnh hưởng đến điện áp và dòng 
điện đầu ra của MMC. Khi số lượng các SM trên mỗi nhánh van của BBĐ MMC là 
lớn thì phương pháp cân bằng điện áp dựa trên việc sắp xếp điện áp trên các tụ điện 
để chọn ra các SM sẽ được “chèn vào” là phương pháp phù hợp. Các phương pháp 
điều chế đề xuất được thực hiện trên miền thời gian thực gồm hai phần: phần đầu 
tiên là tạo của các bước chuyển mạch; phần thứ hai là cân bằng điện áp tụ điện. Để 
đạt được cân bằng điện áp tụ thì việc đo điện áp tụ điện SM được thực hiện liên tục 
tại mỗi chu kỳ trích mẫu và gửi đến bộ vi xử lý. Các điện áp đo được sắp xếp và 
chọn những giá trị phù hợp để gửi tín hiệu phát xung các van bán dẫn trên các SM. 
Hình 3.19 mô tả sơ đồ nguyên lý của thuật toán cân bằng điện áp dựa trên việc 
sắp xếp các điện áp trên tụ điện của các SM. Ý tưởng của phương pháp này là thuật 
toán điều chế sẽ đưa ra số lượng SM cần thiết phải “chèn vào” để tạo ra mức điện 
áp mong muốn tại mỗi thời điểm. 
VDC1
VDC2
.
.
.
VDCn
Lưu và sắp 
xếp theo giá 
trị tăng dần 
VDC,min
.
.
.
VDC,max
+
(index)
Gián đoạn 
hóa giá trị 
điện áp
1VDC
2VDC
.
.
.
nVDC
SM1
SM2
.
.
.
SMn
Tín hiệu ON 
hoặc OFF 
cho SM
Hình 3.19 Thuật toán cân bằng điện áp tụ điện 
Thuật toán 
điều chế
vref
Thuật 
toán cân 
bằng 
điện áp 
tụ điện
SM1
SM_N
SM2
VC1
VC2
VC_N
Đo điện 
áp tụ
Tín hiệu 
đóng cắt 
các van 
của SM
Đo dòng 
điện nhánh
Bật N 
SM
Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lý của thuật toán cân bằng điện áp tụ điện 
Quá trình này thực hiện bằng cách đo điện áp tụ của mỗi SM liên tục trong mỗi 
chu kỳ trích mẫu, sau đó thuật toán cân bằng năng lượng sẽ sắp xếp điện áp trên tụ 
điện của tất cả các SM của BBĐ và căn cứ vào chiều dương hay âm của dòng điện 
trong mạch để chọn ra các SM phù hợp sẽ được “insert” và SM không phù hợp sẽ 
được “bypass”, từ đó gửi gửi tín hiệu phát xung đến các van bán dẫn trên các SM 
Nạp tụ Ci 
Xả tụ Ci 
i = 1, 2,,12 
Chương 3: Phương pháp điều chế SVM cho BBĐ MMC 
67 
Phương pháp này có ưu điểm giảm thiểu được sự chênh lệch giữa điện áp trên tụ 
của các SM và điện áp đặt [58]. 
Bắt đầu
Đọc giá trị cần chèn n; Đọc giá trị điện áp các tụ của 
các nhánh trong một pha; Đọc giá trị dòng điện nhánh
N = Nold
Sắp xếp điện áp tụ theo giá trị tăng dần; 
bypass N các SM
iH,L_x > 0
Khởi tạo Nold = 0
Insert n các SM có 
điện áp thấp nhất
Insert N các SM có điện 
áp cao nhất
n = 0
n = N
Bypass N các SM
Insert N các SM
Gán Nold = n