Tính toán và điều khiển thiết bị BESS trong mạng cục bộ

Ở nước ta, do yêu cầu công nghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh tế, ngày càng xuất hiện nhiều dây truyền sản xuất mới có mức độ tự động hoá cao với những hệ truyền động hiện đại, song bên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỖ THỊ THANH HOA

TÍNH TOÁN VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BESS

TRONG MẠNG ĐIỆN CỤC BỘ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là do tôi tự hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Liễn Các số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực

Đề hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo đã được ghi trong mục tài liệu tham khảo, không sử dụng các tài liệu nào khác mà không được liệt kê ở phần tài liệu tham khảo

Học viên

Đỗ Thị Thanh Hoa

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới Viện đào tạo Sau đại học, Bộ môn Tự động hóa XNCN thuộc trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình tôi thực hiện luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Liễn, người đã

định hướng và tận tình chỉ bảo, hướng dẫn để tôi có thể hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp này

Cuối cùng tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu

Hà Nội, ngày 20/10/2010

LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta biết, hệ thống điện cục bộ là một hệ thống điện riêng rẽ, như hệ thống điện tự dùng của các xí nghiệp công nghiệp, của một tòa nhà cao tầng hay các hệ thống điện nhỏ của một địa phương ở các vùng sâu, vùng xa hoạt động có tính chất độc lập không kết nối vào hệ thống điện quốc gia Ví dụ như mạng điện tự dùng của các xí nghiệp công nghiệp, các nhà máy Hơn thế nữa với các mạng điện cục bộ thì vấn

đề huy động công suất khi đóng tải nặng và quá tải giờ cao điểm hay huy động công suất khi khởi động động cơ là một vấn đề cần được đặt ra Và các nhà khoa học đã nghiên cứu ra hệ thống tích trữ năng lượng nguồn ăcquy BESS (Battery Energy Storage System) BESS ra đời nhờ sự kết hợp giữa tiến bộ của công nghệ ăcquy với công nghệ điện tử công suất dựa trên nền tảng lý thuyết của chỉnh lưu PWM với các thuật toán điều khiển khác nhau

Ở nước ta, do yêu cầu công nghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh tế, ngày càng xuất hiện nhiều dây truyền sản xuất mới có mức độ tự động hoá cao với những hệ truyền động hiện đại, song bên cạnh đó việc nghiên cứu về vấn đề “Nghiên cứu tính toán và điều khiển thiết bị BESS (bettery energy storage system) trong mạng điện cục bộ”cũng là một vấn đề hết sức quan trọng và cấp thiết

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các đồng nghiệp, bạn bè, các thầy cô đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành bài luận văn này Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến PGS.TS Nguyễn Văn Liễn đã rất nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong quá trình làm cũng như trong quá trình hoàn thành bài luận văn này

Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2010

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cam đoan Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN MẠNG ĐIÊN CỤC BỘ 1

1.1 Khái niệm mạng cục bộ 1

1.2 Phụ tải điện và các yêu cầu của phụ tải điện 2

1.2.1 Phụ tải điện 2

1.2.2 Các yêu cầu của phụ tải điện 3

1.3 Đặc điểm của mạng điện cục bộ 5

1.3.1 Ưu điểm mạng cục bộ 5

1.3.2 Nhược điểm mạng cục bộ 5

1.5 Kết luận 15 Chương 2: HỆ BESS TRONG LƯỚI ĐIỆN CỤC BỘ 16

2.2 Ứng dụng và mô hình của BESS trong lưới điện cục bộ 16

Chương 3: CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỆ BESS 32

3.2.1 Mô tả dòng điện và điện và điện áp nguồn 35

3.3 Tìm hiểu cẩu trúc các bộ điều khiển dòng và công suất trong hệ BESS 42

3.4 Tính toán tham số cho hệ BESS cụ thể 56

3.4.5 Tính chọn van bộ biến đổi công suất 58

4.1 Tìm hiều phần mềm mô phỏng 61

4.2 Cấu trúc hệ BESS trong mô phỏng 62

4.3 Kết quả mô phỏng hệ BESS khi khởi động động cơ KĐB 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ MẠNG ĐIỆN CỤC BỘ

1.1 Khái niệm mạng cục bộ

Để nghiên cứu về mạng điện cục bộ ta sẽ tìm hiều sơ qua về hệ thống điện và các loại hệ thống điện trong thực tế Điện năng sau khi được sản xuất ra từ các nhà máy điện, được truyền tải, cung cấp, phân phối tới các hộ tiêu thụ điện nhờ mạng lưới điện Một hệ thống điện thường bao gồm: Nguồn phát điện, truyền tải, cung cấp, phân phối, tới các hộ tiêu thụ điện

Mạng lưới điện bao gồm hai bộ phận chủ yếu: lưới truyền tải và các trạm biến áp trung gian lớn Trong khi đó, mạng điện tiêu thụ có một phạm vi nhỏ hơn, nó chỉ gồm trạm biến áp và mạng điện nội bộ trong hộ tiêu thụ nhằm mục đích phân phối điện năng đến các thiết bị dùng điện trong hộ tiêu thụ đó

Hệ thống điện cục bộ là một hệ thống điện riêng rẽ, như hệ thống điện tự dùng của các xí nghiệp công nghiệp, của một tòa nhà cao tầng, của một khách sạn hay các hệ thống điện nhỏ của một địa phương ở các vùng sâu, vùng xa hẻo lánh, hoạt động có tính chất độc lập không kết nối vào hệ thống điện quốc gia Ví dụ như mạng điện tự dùng của các xí nghiệp công nghiệp, các nhà máy mía đường, nhà máy giấy có nhà máy nhiệt điện chạy bằng nhiên liệu phế thải hay mạng điện với nguồn máy phát diesel

để dự phòng ở các nhà chung cư, khách sạn, bệnh viện, phân xưởng,…mạng điện với nguồn máy phát từ sức gió, từ năng lượng mặt trời, từ thủy triều, mạng điện với nguồn thủy điện nhỏ ở miền núi, vùng sâu, vùng xa chủ yếu phục vụ cho điện sinh hoạt

và công nghiệp tại các địa phương miền núi,…

Hoạt động của một lưới điện được đánh giá theo 4 tiêu chuẩn chính sau:

- An toàn điện

- Chất lượng điện năng

- Độ tin cậy cung cấp điện

- Hiệu quả kinh tế

Trong đó: Ba tiêu chuẩn đầu là nhằm phục vụ khách hàng, riêng tiêu chuẩn thứ tư lại nhằm về ngành điện Hiệu quả kinh tế là: thất thu ít nhất, chi phí vận hành nhỏ nhất, tránh nguy cơ làm hư hại thiết bị

1.2 Phụ tải điện và các yêu cầu của phụ tải điện

1.2.1 Phụ tải điện

Ta biết phụ tải điện là công suất tác dụng và công suất phản kháng yêu cầu tại một điểm nào đó của lưới điện làm việc với điện áp định mức gọi là điểm đặt hay điểm đấu phụ tải

Công suất tác dụng P là công suất có tiêu hao năng lượng của nguồn điện để sinh công, công suất phản kháng Q là công suất chỉ để tạo ra từ trường, mang tính cảm, không tiêu thụ năng lượng của nguồn để sinh công Cả hai thành phần công suất P và Q đều gây tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện áp trên các thiết bị truyền dẫn của mạng điện P và Q có tương quan với nhau và đặc trưng bằng công suất biểu kiến S và

hệ số công suất cosφ theo các biểu thức sau:

Parctag

- Phụ tải điện biến thiên mạnh theo thời tiết, như nhiệt độ môi trường

- Phụ tải điện luôn phát triển không ngừng trong thời gian và không gian Phụ tải là thông số đầu vào quan trọng của bài toán quy hoạch, thiết kế và vận hành hệ thống điện Biết chính xác được phụ tải sẽ thiết kế được hệ thống điện tối ưu

về chi phí sản xuất, phân phối điện nhỏ nhất, chi phí trong vận hành nhỏ nhất Trong tính toán, các phụ tải có quy luật hoạt động giống nhau được xếp vào cùng một loại để

có phương pháp tính riêng Thông thường sau khi phân loại ta có các cách gọi cho mỗi loại riêng như: phụ tải sinh hoạt, phụ tải thương mại, phụ tải dịch vụ, phụ tải công nghiệp, …

1.2.2 Yêu cầu của phụ tải điện

Phụ tải điện luôn đòi hỏi với hệ thống điện về hai yếu tố là: Chất lượng điện năng

và độ tin cậy cung cấp điện

Chất lượng điện năng bao gồm chất lượng tần số và chất lượng điện áp:

ƒ Chất lượng tần số được đánh giá bằng độ lệch tần số so với tần số định mức và độ dao động tần số Độ dao động tần số đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tần số khi tần số biến thiên nhanh và với tốc

độ lớn hơn 1%/s Độ lệch tần số so với tần số định mức:

dm dm

ƒ Chất lượng điện áp được đánh giá bằng 4 chỉ tiểu: Độ lệch điện áp thực

tế tại điểm cung cấp so với điện áp định mức của lưới điện, độ dao động điện áp,

độ không đối xứng và độ không sin

Độ lệch điện áp khỏi điện áp định mức của lưới điện:

dm dm

với δU- và δU+ là giới hạn trên dưới của độ lệch điện áp

Khi điện áp quá cao hay quá thấp đều gây ra phát nóng phụ cho các thiết bị điện, làm giảm tuổi thọ, làm giảm năng suất gây hỏng thiết bị,… Ngoài ra, nếu điện áp thấp quá nhiều thì thiết bị còn không hoạt động được

Độ dao động điện áp được cho bởi công thức:

max min dm

Độ không đối xứng: Các phụ tải của các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các

pha không đối xứng Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết bị dùng điện, giảm khả năng truyền tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng

Độ không sin: Các phụ tải phi tuyến như bộ chỉnh lưu công suất, làm biến thiên

dạng đường đồ thị điện áp không còn dạng sin, xuất hiện các thành phần sóng hài bậc cao Sóng hài bậc cao sẽ gây ra giảm điện áp trên đèn điện và các thiết bị sinh nhiệt, tăng tổn thất sắt từ trong động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất trong lưới điện và thiết bị dùng điện, gây nhiễu các thiết bị bảo vệ, điều khiển điện tử,… Theo tiêu chuẩn 519-IEEE đề nghị: tổng các thành thành phần sóng hài cao không được vượt quá 5% sóng hài cơ bản (THD ≤ 5%)

Độ tin cậy cung cấp điện được tính bằng thời gian mất điện trung bình năm cho

một hộ dùng điện và các chỉ tiêu khác đạt giá trị hợp lý chấp nhận được cho cả hai phía người dùng điện và hệ thống điện Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo nhờ cấu trúc của hệ thống điện và lưới điện được lựa chọn trong quy hoạch, thiết kế Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì yêu cầu của phụ tải về chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cũng đòi hỏi ngày càng cao Bởi vậy hệ thống điện cũng phải hoàn thiện không ngừng về cấu trúc và điều độ hệ thống để thích nghi và đáp ứng được những yêu cầu đó

1.3 Đặc điểm mạng điện cục bộ

1.3.1 Ưu điểm mạng điện cục bộ

Như ta thấy các thủy điện nhỏ hiện rất được khuyến khích phát triển vì chúng có một số ưu điểm nổi bật đó là:

- Đầu tư xây dựng nhanh với chi phí nhỏ, số lượng nhiều, vị trí phân tán ở các khu vực hẻo lánh mà khả năng đưa lưới điện quốc gia đến là khó thực hiện

- Giá thành thương phẩm hạ

- Nguồn phát điện dạng “công nghệ sạch”

Tuy nhiên nguồn điện cục bộ thủy điện nhỏ còn tồn tại khá nhiều nhược điểm chưa được quan tâm khắc phục một cách thỏa đáng

1.3.2 Nhược điểm mạng điện cục bộ

Thủy điện nhỏ cũng có chung một số nhược điểm với các nguồn cục bộ khác Mục tiêu của đề tài là đưa ra giải pháp khắc phục một số nhược điểm của nguồn cục bộ thủy điện nhỏ khi phải đối mặt với một số tình huống sau:

1 Vấn đề huy động công suất khi đóng tải nặng và quá tải giờ cao điểm:

Trong vận hành thường xuyên xảy ra chế độ đóng cắt những phụ tải lớn ví dụ

như đóng cắt một nhánh đường dây nào đó của lưới, phụ tải biến động đột ngột gây áp lực lớn cho máy phát Hoặc theo đồ thị phụ tải ngày, thường xuất hiện quá tải vào những giờ cao điểm (khi hệ số đồng thời của phụ tải ≈ 1) có

thể gây quá tải cho máy phát trong khoảng thời gian đến hàng giờ (Hình 1.4);

2 Vấn Vấn đề huy động công suất khi khởi động động cơ: Do công suất là

nhỏ nên khi có phụ tải đỉnh cần huy động công suất như khởi động động cơ không đồng bộ Công suất khởi động đòi hỏi lớn hơn nhiều từ 5 đến 7 lần công suất định mức của động cơ trong một thời gian tính bằng ms , vượt quá khả năng đáp ứng của nguồn có thể làm mất cân bằng mô men trên trên trục

máy phát khiến tốc độ giảm, tần số dao động sẽ phát sóng hài vào lưới (Hình

1.5) Mặt khác dòng khởi động có thể tạo ra phụ tải đỉnh làm bảo vệ rơle cực

đại tác động dẫn đến gián đoạn cung cấp điện;

Hình 1.4 Đồ thị phụ tải ngày Hình 1.5 Đồ thị phụ tải khi có động cơ khởi

động

3 Vấn đề sóng điều hòa bậc cao: Trong mạng có các tải phi tuyến như các thiết

bị chỉnh lưu công suất, các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ qua bộ biến đổi công suất, các đèn phóng điện trong hệ thống chiếu sáng… chính là nguồn sinh ra các sóng hài bậc cao nhả vào lưới Điều này ảnh hưởng đến khả năng truyền tải của lưới, phát nóng phụ các thiết bị điện từ, suy giảm hệ số cosϕ chung toàn mạng

1.4 Tìm hiểu về hệ thống điện linh hoạt FACTS

1.4.1 Khái niệm về hệ thống FACTS

Nhu cầu về quản lý các hệ thống điện hiệu quả hơn đã thúc đẩy sự đổi mới công nghệ trong sản xuất và truyền tải điện năng FACTS (Flexible AC Transmission Systems) được sử dụng để điều khiển điện áp, trở kháng và góc pha của đường dây xoay chiều cao áp Các thiết bị FACTS cung cấp những lợi ích cho việc nâng cao quản

lý hệ thống truyền tải thông qua việc sử dụng tốt hơn các lưới truyền tải hiện có; tăng

độ tin cậy và khả năng sẵn sàng của hệ thống truyền tải; tăng độ ổn định động và ổn định quá độ của lưới; tăng chất lượng cung cấp cho các ngành công nghiệp có yêu cầu chất lượng điện năng cao; các lợi ích về môi trường khác Đây là khái niệm về một hệ thống điện linh hoạt Có nghĩa là các thông số của hệ thống được điều khiển, đáp ứng nhanh theo sự thay đổi của phía đầu vào cũng như khi thay đổi điểm làm việc

Các thiết bị FACTS được sử dụng để điều khiển điện áp, trở kháng và góc pha của các đường dây truyền tải xoay chiều cao áp Dưới đây là mô tả các loại thiết bị FACT chủ yếu:

Các máy bù tĩnh (SVC): là những thiết bị FACTS quan trọng, được sử dụng trong nhiều năm để cải thiện tính kinh tế của các đường dây truyền tải bằng cách giải quyết các vấn đề điện áp Nhờ độ chính xác, tính khả dụng và đáp ứng nhanh, các thiết bị SVC có thể cung cấp trạng thái ổn định và điều khiển điện áp quá độ có chất lượng cao

so với kiểu bù rẽ nhánh thông thường Các thiết bị SVC cũng được sử dụng để làm giảm các dao động công suất, cải thiện độ ổn định quá độ và giảm tổn hao hệ thống nhờ tối ưu điều khiển công suất phản kháng

Các bộ bù nối tiếp được điều khiển bằng Thyristor (TCSC): Là một mở rộng của các tụ nối tiếp truyền thống thông qua việc bổ sung một bộ phản ứng được điều khiển bằng thyristor Đặt một bộ phản ứng như vậy song song với một tụ nối tiếp cho phép tạo ra một hệ thống bù nối tiếp thay đổi liên tục và nhanh chóng Những lợi điểm chủ

yếu của TCSC là tăng công suất truyền tải, giảm các dao động công suất, giảm các cộng hưởng đồng bộ và điều khiển dòng công suất đường dây

Máy bù đồng bộ tĩnh (STATCOM): là thiết bị SVC dựa trên GTO (thyristor kiểu cổng đóng - gate turn-off) So với loại SVC thông thường, STATCOM không yêu cầu các thành phần cảm kháng và dung kháng lớn để cung cấp công suất phản kháng các hệ thống truyền tải cao áp, như vậy, yêu cầu về diện tích lắp đặt nhỏ hơn Một lợi thế khác

là đầu ra phản ứng cao hơn ở điện áp hệ thống thấp, nơi một STATCOM có thể được xem như một nguồn dòng độc lập với điện áp hệ thống

Bộ điều khiển trào lưu công suất hợp nhất (UPFC): Kết nối một STATCOM là một thiết bị được nối mạch rẽ, với một nhánh nối tiếp trong đường dây truyền tải qua mạch DC của nó tạo ra UPFC Thiết bị này giống như một biến áp chuyển dịch pha nhưng có thể gắn một điện áp nối tiếp của góc pha yêu cầu thay vì một điện áp có góc pha cố định UPFC kết hợp lợi ích của một STATCOM và TCSC

Nói tóm lại, Công nghệ FACTS là dựa trên nguyên tắc hoạt động của các bộ biến đổi VSI (Voltage Source Inverter), VCS (Voltage Source Converter) công suất lớn Do

sự phát triển của công nghệ sản xuất các thiết bị điển tử công suất lớn như GTO, IGTO, IGBT,… đã cho phép ứng dụng vào hệ thống điện, nâng cao khả năng điều khiển việc truyền tải điện năng cũng như nâng cao chất lượng điện năng Đây chính là

cơ sở ra đời của FACTS

FACTS là tập hợp của nhiều thiết bị điều khiển truyền tải điện năng trên nền tảng các phần tử điện tử công suất lớn và sự tiến bộ trong công nghệ chế tạo các kho điện (ăcquy) và kho từ (cuộn cảm siêu dẫn) Các thiết bị này có thể chia ra thành các nhóm theo cách đấu: nối tiếp, song song, hỗn hợp Đặc tính hoạt động của chúng được suy ra

từ hai kiểu bù nối tiếp lý tưởng và bù song song lý tưởng

Bù nối tiếp lý tưởng

Bù nối tiếp lý tưởng là điều khiển biên độ, góc pha ở cùng tần số cơ bản của lưới

Muốn điều khiển công suất tác dụng Pr và công suất phản kháng Qr trên đường dây, thiết bị FACTS sẽ điều khiển các giá trị các thông số XL ; V; δ

- khi δ = δs-δr >0, dòng công suất tác dụng sẽ chảy từ nguồn Vs sang tải

Vr và ngược lại, δ < 0 thì sẽ có chế độ trả công suất tác dụng từ tải về nguồn

- khi (Vs-Vr.cosδ)>0, dòng công suất phản kháng chảy từ nguồn sang tải

và ngược lại, nếu Vs < Vr.cosδ thì tải phát công suất phản kháng lên đường dây

Hình 1.6 Bù nối tiếp lý tưởng

Bù song song lý tưởng

Bù song song lý tưởng là điều khiển dòng công suất phản kháng trên lưới thông qua việc điều chỉnh điện áp phát ra từ thiết bị bù Chính vì thế nó tăng sự ổn định cho hệ

thống

Hình 1.7 Bù song song lý tưởng

Trong đó Vs, Xs là điện áp, điện kháng tương đương của nguồn Vr và Xr là điện áp, điện kháng tương đương của tải, XnE là điện kháng kết nối tương đương giữa Statcom

và lưới Khi điện áp phát ra từ Statcom là E lớn hơn điện áp lưới V thì giữa Statcom tồn tại dong Iq chậm pha hơn so với hiệu (E-V) một góc 90o tương ứng ta có chế độ cảm kháng Hay Statcom hấp thụ CSPK từ lưới, ngược lại là chế độ dung kháng Như vậy, tuỳ theo dấu của hiệu (E-V) mà Statcom sẽ làm việc ở chế độ hấp thu hay phát CSPK lên lưới

Bù hỗn hợp

Hình 1.8 Bù hỗn hợp

Khi kết hợp giữa Statcom và SSSC, hoặc kết hợp hai bộ Statcom với nhau tạo ra những khả năng mới trong việc điều khiển luồng CSTD, CSPK Một trong những thiết bị tao

ra đó là UPSC Ở đây kết hợp được tính năng của Statcom và SSSC: Vừa có thể điều khiển góc lệch δ, vừa có thể điều khiển điện kháng X của đường dây, điện áp Ut

1.4.2 Các thiết bị điển hình trong FACTS

Các thiết bị trong FACTS có thể phân chia theo cách đấu nối: nhóm mắc nối tiếp, nhóm mắc song song, nhóm mắc hỗn hợp

Nhóm mắc nối tiếp:

- Bộ lọc nối tiếp (PFSA: Series Active Power Filter)

Hình 1.9 Cấu trúc bộ lọc nối tiếp

+ Đặc điểm: Loại trừ các sóng hài điện áp, điều chỉnh và cân bằng điện

áp tại điểm kết nối

Nhóm mắc song song:

- Bộ lọc động mắc song song PAPF (parallel Active Power Filter)

Hình 1.10 Cấu trúc bộ lọc song song

+ Đặc điểm: Loại trừ các sóng hài dòng điện, bù công suất phản kháng,

bù thành phần dòng điện không cân bằng

- Hệ thống tích trữ năng lượng nguồn ăcquy BESS (Battery Energy Storage System)

Nhóm mắc hỗn hợp:

- Unified power Quality Conditioner (UPQC)

Hình 1.11 Cấu trúc bộ lọc tích cực nối UPQC

+ Đặc điểm: Loại trừ các sóng hài điện áp và dòng điện, Ngăn quá trình phát sóng hài bậc cao ra ngoài, Bù điện áp không cân bằng thành hình

sin đối xứng ba pha đồng thời hiệu chỉnh điện áp, Điều khiển hướng dòng năng lượng cơ bản, Cấu trúc phức tạp và giá thành cao

1.4.3 Các ưu điểm của FACTS

Những lợi ích khi sử dụng các thiết bị FACTS trong các hệ thống truyền tải điện

có thể tóm tắt như sau:

Sử dụng tốt hơn các hệ thống truyền tải hiện có

Tại nhiều nước, việc tăng dung lượng chuyển giao năng lượng và điều khiển luồng tải của các đường dây truyền tải có tầm quan trọng thiết yếu, đặc biệt ở những nước có thị trường điện chưa được kiểm soát, nơi các vị trí phát điện và trung tâm tải

có thể thay đổi nhanh chóng Thông thường, việc bổ sung các đường dây truyền tải mới

để đáp ứng nhu cầu điện gia tăng bị giới hạn bởi những cản trở về kinh tế và môi

trường Các thiết bị FACTS giúp đáp ứng những yêu cầu này với những hệ thống truyền tải hiện có

Tăng độ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống truyền tải

Độ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống truyền tải phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Mặc dù các thiết bị FACTS không thể ngăn chặn sự cố, nhưng chúng có thể giảm thiểu những ảnh hưởng của sự cố và đảm bảo việc cấp điện an toàn hơn bằng cách giảm số lần đóng cắt đường dây Ví dụ, cắt một phụ tải lớn gây ra một quá áp của đường dây và dẫn đến cắt đường dây SVC hoặc STATCOM chống lại sự quá áp này

và tránh việc cắt đường dây

Tăng độ ổn định động và quá độ của lưới

Những đường dây dài liên kết các hệ thống, những tác động thay đổi phụ tải và các sự cố đường dây có thể tạo ra sự bất ổn định trong hệ thống truyền tải Các vấn đề này cũng có thể dẫn tới giảm dòng công suất trên đường dây, dòng công suất vòng

hoặc thậm chí dẫn đến cắt đường dây Các thiết bị FACTS làm ổn định các hệ thống truyền tải với việc tạo nâng cao công suất truyền tải và giảm nguy cơ sự cố đường dây

Tăng chất lượng cung cấp cho các ngành công nghiệp đòi hỏi chất lượng điện năng cao

Các ngành công nghiệp hiện đại phụ thuộc vào chất lượng điện cung cấp bao gồm các yêu cầu khắt khe về giao động của điện áp, tần số và không bị cắt điện Những sự thay đổi về điện áp và tần số hay sự mất nguồn cấp có thể dẫn đến ngưng trệ trong quá trình sản xuất mà hệ quả là những tổn thất lớn về kinh tế Các thiết bị FACTS có thể giúp cung cấp chất lượng cấp điện năng theo yêu cầu

Các lợi ích về môi trường

Các thiết bị FACTS thân thiện với môi trường, vì không chứa các vật liệu gây hại

và không tạo ra chất thải hay chất gây ô nhiễm FACTS giúp phân phối ðiện nãng một cách kinh tế nhờ việc huy ðộng hiệu quả các công trình hiện có, làm giảm nhu cầu đầu

tư nâng cấp những đường dây truyền tải

Từ đó ta thấy được các khả năng của FACTS, trong đó nổi bật là:

- Điều khiển các đường truyền công suất;

- Tăng dung lượng truyền tải điện năng bằng cách bù công suất phản kháng;

- Điều chỉnh, quy định điện áp tại các bus truyền tải;

- Điều khiển sự đồng bộ giữa các điểm kết nối của hệ thống điện;

- Tăng an toàn truyền dẫn;

- Hạn chế các nguyên nhân phát sinh sóng hài

- Khử các sóng hài phát sinh trên lưới;

- Có sự linh hoạt cao trong điều khiển hệ thống

1.5 Kết luận

Việc ứng dụng các thiết bị FACTS vào trong hệ thống truyền tải điện đã mang lại những lợi ích hết sức to lớn, đặc biệt là các lợi ích về truyền tải điện năng một cách hiệu quả, tăng độ tin cậy cung cấp điện và giảm các giao động hệ thống

FACTS đã mở ra nhiều khả năng và triển vọng cho ngành hệ thống điện, tăng cường sự ổn định cho hệ thống, tăng chất lượng nguồn ở cả hệ thống truyền tải và hệ thống phân phối, tăng dung lượng truyền tải, giảm nhẹ ứng xuất tại các điểm nút mà không cần phải xây dựng đường truyền tải mới Ngoài ra FACTS cũng đưa thêm nhiều khả năng mới như các thiết bị UPFC, IPFC có thể phân luồng hay hợp nhất các hệ thống điện,

Một thiết bị được quan tâm nghiên cứu trong hệ thống FACTS là thiết bị BESS và ứng dụng của nó trong mạng điện cục bộ Các chương tiếp theo ta sẽ khảo sát, đưa ra cấu hình mạch lực của hệ BESS, và phương pháp điều khiển hệ thống này để đảm bảo các tiêu chuẩn đã đề cập ở trên cho lưới điện

CHƯƠNG 2: TÁC DỤNG HỆ BESS ĐỐI VỚI LƯỚI CỤC BỘ

2.1 Khái niệm về BESS

BESS (Battery Energy Storage System) là hệ thống tích trữ năng lượng nguồn ăcquy BESS thuộc nhóm thiết bị bù song song trong hệ thống BESS ra đời nhờ sự kết hợp giữa tiến bộ của công nghệ ăcquy với công nghệ điện tử công suất dựa trên nền tảng lý thuyết của chỉnh lưu PWM với các thuật toán điều khiển khác nhau

Hình 2.1 Kết nối BESS với mạng lưới điện Hình 2.1 Minh họa một hệ thống điện có ứng dụng BESS

Nếu thiết lập ăcquy có công suất đủ lớn, với khả năng huy động công suất linh hoạt (thông minh) nhờ thuật điều khiển thích hợp, thì BESS hoàn toàn có khả năng loại trừ được những nhược điểm của nguồn điện cục bộ - điều này trước đây chưa được các chuyên gia năng lượng quan tâm một cách thoả đáng

2.2 Ứng dụng và mô hình của BESS cho lưới điện cục bộ

Để khắc phục một số nhược điểm của lưới điện cục bộ nguồn thủy điện nhỏ, ta ứng dụng một số chức năng của BESS như sau:

1 BESS có khả năng huy động nhanh các thành phần công suất tác dụng, công suất phản kháng khi lưới điện có các biến động tải như: đóng tải đường nặng,

chế độ quá tải giờ cao điểm trong ngày, quá tải đỉnh (khi khởi động động cơ);

Hình 2.2 Bù công suất tải khi có biến động lưới điện

2 BESS làm nhiệm vụ bù công suất phản kháng nhằm mang lại một số hiệu quả

đó là: Nâng cao cosϕ cho mạng và điều chỉnh giá trị điện áp làm việc tại điểm kết nối, giảm sóng hài khi có tải phi tuyến làm việc

Hình 2.3 BESS làm chức năng của bộ lọc tích cực (Active power filter)

- Làm nguồn dự phòng khi nguồn phát sự cố thì BESS tự động đóng với thời gian nhanh nhất, không làm gián đoạn hoạt động của các thiết bị điện tử

- Đảm bảo sự cân bằng tải và ổn định hệ thống điện thậm chí trong một thời gian khá dài hàng giờ theo cầu của tải khách hàng khi mạng đang trong tình trạng sự cố mất đối xứng mà nặng nề nhất là các ngắn mạch

- Làm kho tích và phóng năng lượng có tác dụng san bằng đồ đồ thị phụ tải

ngày (Hình 2.4) Ví dụ về đêm, phụ tải nhỏ, giá điện rẻ thì BESS tích năng

lượng, ban ngày vào giờ cao điểm (khi giá điện là cao) BESS phát công suất hỗ trợ cho nguồn cục bộ thì sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao và góp phần làm giảm ứng suất cho lưới điện trong giờ cao điểm

Hình 2.4 BESS điều hòa công suất trong ngày

Cấu hình của BESS gồm có ba yếu tố chính là: bộ biến đổi công suất, bộ tích trữ năng

lượng một chiều và thuật toán điều khiển được mô tả như ( Hình 2.5) BESS được nối

với hệ thống tại điểm PCC (point of common coupling) thông qua mạch lọc filter Có

thể có thêm máy biến áp sử dụng để phối hợp với điện áp nguồn

Hình 2.5 Cấu trúc cơ bản của hệ thống tích trữ năng lượng nguồn ăcquy BESS

Bộ biến đổi công suất PCS (power conditioning system) cho phép trao đổi công suất hai chiều từ phía xoay chiều sang một chiều và ngược lại Mạch lực thường là bộ chỉnh

lưu PWM cầu ba pha IGBT-Diode (hình 2.6) hoặc GTO-Diode Bộ tích trữ năng lượng

một chiều là tổ hợp của những bình ăcquy (battery) đơn vị có điện áp và công suất chế tạo sẵn Để có được điện áp và công suất mong muốn ta ứng dụng hai cách nối cơ bản

là nối tiếp và song song

* Mô hình mạch lực BESS

Việc lựa chọn bộ biến đổi công suất để ứng dụng cho hệ thống BESS là một vấn

đề quan trọng đảm bảo chất luợng điện năng cho lưới điện, một cách lựa chọn đơn giản

có thể sử dụng hai bộ cầu thyristor mắc song song ngược Tuy nhiên hệ thống này đã thể hiện nhiều nhược điểm như khả năng chịu tần số đóng cắt thấp do đó không thể ứng dụng các phương pháp điều chế độ rộng xung tần số cao, phát sinh nhiều sóng hài, tồn tại dòng cân bằng… Vì vậy bộ biến đổi công suất PWM sử dụng cầu ba pha IGBT-Diode là giải pháp tốt nhất hiện nay

Mô hình bộ biến đổi công suất PWM được giới thiệu trên Hình 2.6 Cấu tạo của

bộ này gồm các phần tử bán dẫn IGBT-Diode, cuộn cảm L và tụ điện C

-Hình 2.6 Sơ đồ bộ biến đổi công suất IGBT

” Nguyên lý của chỉnh lưu PWM

Để thấy rõ nguyên lý làm việc của chỉnh lưu PWM ta sử dụng sơ đồ thay thế một pha:

US là điện áp sau chỉnh lưu được quy đổi về điểm a, giản đồ vectơ tổng quát như

(hình 2.7b) Nếu điều khiển chỉnh lưu PWM để vectơ dòng điện IrL

trùng với vectơ điện áp UrL

thì ta có cosϕ = 1 và công suất Pd > 0 Khi vectơ IrL

ngược với vectơ UrL

ta

có cosϕ = -1 và công suất Pd < 0 Như vậy chỉnh lưu PWM hoàn toàn có thể trao đổi công suất theo hai chiều

Hình 2.7 Sơ đồ thay thế và giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM

+ Giới hạn tham số của chỉnh lưu PWM:

Giới hạn cực tiểu của điện áp một chiều:

Udcmin > Ud0 = 2,45 Ufa (3.1) Thông thường chọn điện áp một chiều ở giá trị:

Udc = (1,12 – 1,3) Ud0

+ Trạng thái chuyển mạch của bộ biến đổi:

(Hình 2.7a) là sơ đồ thay thế Us là điện áp tải (mạch một chiều – nghịch lưu –

động cơ KĐB) được quy đổi về điểm a Ta có giản đồ véc tơ tổng quát trên (hình 2.7b)

Nếu điều khiển chỉnh lưu PWM để véc tơ dòng điện I L trùng với véc tơ U Lta có cosφ

= 1 và công suất P > d 0 Khi véctơ dòng điện I Lngược với véc tơ U L ta có cosφ = 1 và công suất P < d 0( ứng với chế độ hãm tái sinh)

Vấn đề về trao đổi công suất tác dụng và các hiệu hệ số cosφ mà ta quan tâm cần được xem xét

Để thực hiện dòng điện đầu vào có dạng hình sin người ta dùng phương pháp biến điệu véc tơ không gian như theo nghịch lưu (SVPWM) Ta có ba có khoá bán dẫn cho

ba pha Sa Sb Sc (hình 2.7) Mỗi khoá có hai trạng thái đóng 1 và cắt 0, tạo ra sáu véc tơ

điện áp tác dụng (V1 V2 V3 V4 V5 V6 ) và hai trạng thái không là 111 và 000 Các trạng

thái đóng cắt trình bày trên (hình 2.9)

Hình 2.8 Véc tơ điện áp trong SVPWM

Hình 2.9 Trạng thái đóng cắt các khoá b) và véctơ điện áp a)

2.3 Mô hình tương đương của ăcquy

Theo mô hình mạch tương đương Thevenin như (hình 2.10) thì ăcquy gồm:

- Eb là điện áp hở mạch

- RBS là điện trở tương đương (điện trở trong và điện trở ngoài) của bộ ăcquy (gồm các ăcquy nối song song và nối tiếp) Thường RBS có giá trị nhỏ

- Mạch song song R2 và Cb mô tả năng lượng và điện áp trong quá trình nạp và phóng ăcquy R2 song song với Cb đại diện cho quá trình tự phóng của ăcquy Bởi dòng tự phóng này của ăcquy là nhỏ nên R2 có giá trị lớn

Hình 2.10 Sơ đồ tương đương của ăcquy

Giả thiết các ăcquy gồm có m nhánh song song, mỗi nhánh có n bình mắc nối tiếp Do đó mô hình dãy ăcquy là :

m.r r

m.E E

j bci,

j bci,

k.f E E

r 0

/n m.r r

m.k k

m.E E

j rbci, r

j 0bci, 0

j bci,

j 0bci, 0

(2.2)

E0 có giá trị lớn hơn giá trị điện áp đầu cực Vdc nên m được xác định để thỏa mãn giá trị điện áp lớn nhất Số nhánh song song n được xác định dựa trên năng lượng tích

trữ cần thiết cho công suất tác dụng ra là Pd Khi dãy ăcquy ở trạng thái nạp đầy thì dung lượng của nó tỷ lệ với n

Đối với từng ăcquy thành phần thì mối quan hệ giữa sức điện động trong Ebc,điện trở rbc và điện áp đầu cực Vbc là :

Vbc = Ebc – rbc.Ibc (2.3)

Trong đó Ibc là dòng của ăcquy đơn vị Nếu điện áp đầu cực Vbc đã biết thì Ibc

được tính theo công thức :

Trong đó Pbc là công suất phát ra của ăcquy Thiếp theo ta tính được trạng thái phóng f của ăcquy theo công thức :

bc rbc bc bc

2 bc bc 0bc bc 0bc

.Pk.Vk

V.Pr.VE

E

dc

−+

= (2.8)

Từ phương trình (2.8) ta thấy chỉ cần điều chỉnh Vdc để đạt được công suất phát ra

Pd

2.3.1 Quá trình phóng điện của ăcquy

Khi ăcquy được nối với phụ tải mạch điện ngoài tuỳ thuộc vào phụ tải, nhiệt độ trong mỗi ngăn, giá trị dòng điện lớn hay nhỏ mà thời gian phóng điện khác nhau Đường cong biểu diễn quá trình phóng điện ăcquy 12V/100Ah phụ thuộc vào dòng phóng ở 25oC như Hình 2.11

Hình 2.11 Quá trình phóng điện ăcquy phụ thuộc vào dòng phóng

Trong quá trình phóng theo thời gian, giá trị điện áp phóng giảm rất nhanh, làm điện áp ăcquy giảm xuống rất nhỏ, điều này làm ảnh hưởng sấu tới khả năng tích trữ năng lượng, do đó phải thiết lập hệ thống giới hạn điện áp cuối khi phóng điện (Uf), trong khoảng thời gian giữa 1h và 20h điện áp cuối được giữ ở giá trị 1,75V, đôi khi giá trị này còn thấp hơn Uf =1V

Để tính toán năng lượng và công suất ăcquy cung cấp cho tải thường sử dụng giá

trị điện áp phóng trung bình (mean voltages) trên Hình 2.11

Gọi điện dung của ăcquy Cd được xác định theo các đại lượng điện,và được giữ ở giá trị hằng số trong suốt quá trình phóng điện cho đến khi đến giá trị Uf Khoảng thời gian ăcquy phóng điện cho đến khi đạt giá trị Uf được biểu diễn trên trục hoành Hình

2.11

Theo các tiêu chuẩn quốc tế và trong nước, giá trị điện dung Cd được giới hạn bởi giá trị dòng điện phóng mà nó có thể đáp ứng được Giả sử ở nhiệt độ 20oC, sau thời gian 20h (Cd20) hoặc 5h (Cd5) thì Uf = 1,75V các giá trị điện dung này là các giá trị định mức Trong điều kiện làm việc bình thường giá trị điện dung trong quá trình phóng không được thấp hơn 80% dung lượng định mức

Mối quan hệ giữa giá trị điện dung và dòng điện làm việc theo công thức kinh nghiệm của Peukert năm 1898

2.3.2 Quá trình nạp cho ăcquy

Quá trình nạp diễn ra khi đặt vào hai đầu cực ăcquy một nguồn nạp một chiều, trong dung dịch xẩy ra quá trình điện phân nước tạo ra các ion H+ và e- di chuyển về phía các điện cực Pb và PbO2 diễn ra các phản ứng hoá học tại đây tạo ra trên bề mặt các điện cực lớp PbSO4 cho đến khi đạt tới 60 đến 75% dung lượng ăcquy Trong giai đoạn ăcquy đang nạp với dòng điện 0,1A, điện áp của mỗi ngăn sẽ đạt đến 2,35V và bắt đầu tạo ra sự tăng các khí H2 và O2, trong quá trình nạp điện thì quá trình điện phân nước luôn diễn ra đồng thời với các phản ứng tại các bản cực, càng gần cuối quá trình nạp giảm dần và liên tục Điện áp các ngăn cuối quá trình tăng từ 2,35V đến 2,5V và hoàn thành nạp điện vào các ngăn Tuy nhiên trong thực tế khi chế tạo giá trị điện áp

có thể nạp cao hơn định mức, đặc tính biểu diễn hiệu suất quá trình phóng, nạp điện một ngăn

Hình 2.13 Hiệu suất của quá trình nạp hoặc phóng trên một ngăn ăcquy

Hình 2.14 Sự phụ thuộc của giá trị điện áp trung bình

và năng lượng E d vào dòng điện phóng

Năng lượng (Ed) được cung cấp bởi ăcquy trong suốt thời gian phóng điện với điều kiện dòng điện phóng được giữ là giá trị hằng số bằng giá trị năng lượng của điện

áp trung bình tạo bởi các giá trị điện dung ở nhiều ngăn Sự phụ thuộc của giá trị điện

áp trung bình và năng lượng Ed vào dòng điện phóng như (hình 2.14) Từ đặc tính thấy

rằng khi dòng điện phóng tăng năng lượng cung cấp sẽ giảm dần rất nhanh vì vậy để kéo dài thời gian làm việc của ăcquy 3h đến 10h cần phải được điều chỉnh dòng phóng một cách thích hợp, thông thường giá trị năng lượng được cung cấp chỉ đạt 80% giá trị định mức

Hình 2.15 Sự phụ thuộc của công suất vào dòng điện phóng

Công suất cung cấp bởi Ắcquy bằng giá trị năng lượng cung cấp cho tải trên một đơn vị thời gian t Sự phụ thuộc của công suất vào dòng điện phóng được biểu diễn như

(hình 2.15)

Từ đặc tính thấy rằng khi dòng điện phóng tăng sẽ làm tăng công suất cung cấp vì thế để tăng công suất cao hơn ăcquy cần phải phóng với dòng điện lớn bằng cách giảm giá trị điện dung tuy nhiên thời gian phóng điện giảm rất nhanh

Một vấn đề khác ta cần quan tâm đó là tuổi thọ của ăcquy được đánh giá bằng số lần chu kỳ phóng, nạp điện của ăcquy Cơ sở đánh giá tuổi thọ ăcquy bằng tiến hành các thí nghiệm, quá trình thí nghiệm được kết thúc khi giá trị điện dung giảm nhỏ hơn 80% giá trị định mức Tuổi thọ trung bình của một ăcquy làm việc liên tục không dưới

2 năm Tuy nhiên trong thực tế thì thời gian làm việc của ăcquy có thể dài hơn hoặc ngắn hơn vì khi thí nghiệm trong điều kiện lý tưởng đã bỏ qua các yếu tố về tự nhiên như nhiệt độ, môi trường tại nơi làm việc

CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỆ BESS

3.1 Tìm hiểu các phương pháp điều khiển hệ BESS

Qua phân tích đặc điểm hệ BESS ở chương 2 ta nhận thấy cấu trúc mạch lực hệ BESS dựa trên bộ biến đổi chỉnh lưu tích cực PWM Vì vậy ta có thể ứng dụng các phương pháp điều khiển dòng điên/công suất trong chỉnh lưu tích cực cho hệ BESS

Ta biết rằng bộ biến đổi PWM tuỳ từng chế độ điều khiển mà nó có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu, nghịch lưu nhưng điều ta quan tâm ở đây là năng lượng được trao đổi thế nào khi đi qua bộ biến đổi này Các thành phần năng lượng tác dụng p và phản kháng q được điều khiển độc lập thông qua các thành phần dòng điện tương ứng Việc điều chỉnh dòng năng lượng tác dụng phụ thuộc vào sự tương quan giữa giá trị điện áp đặt Udc* với điện áp thực trên khâu một chiều trung gian Udc Dòng năng lượng tác dụng sẽ được dẫn từ lưới điện về phía một chiều khi giá trị Udc<Udc* (ăcquy ở chế độ nạp năng lượng) Còn khi Udc>Udc* thì năng lượng sẽ được dẫn từ phía một chiều về phía xoay chiều (ăcquy ở chế độ phóng năng lượng)

Dòng năng lượng phản kháng q trao đổi với lưới điện, ngoài việc thực hiện chức năng bù công suất phản kháng, giảm được các tổn thất điện áp và tổn thất công suất tác dụng trên các thiết bị truyền tải của lưới điện còn có ý nghĩa áp đặt giá trị điện áp mong muốn tại điểm kết nối

Qua những nghiên cứu về bộ chỉnh lưu PWM, ta có thể thấy nó khắc phục được các nhược điểm của những bộ chỉnh lưu cũ:

• Có thể trả năng lượng về lưới

• Giảm sóng điều hoà bậc cao

• Tăng hệ số công suất cos φ

Vì thế trên thế giới đã đưa ra nhiều cấu trúc điều khiển cho chỉnh lưu PWM Các cấu trúc này về cơ bản thì cùng thực hiện một mục đích nhưng nguyên tắc của chúng khác nhau Chúng được phân loại dựa trên hai nguyên tắc: Điều khiển dựa trên điện áp

và điều khiển dựa trên từ thông ảo

Điều khiển dựa trên điện áp là ước lượng điện áp lưới và sẽ được điều khiển bằng dòng điện hay công suất Điện áp lưới nếu điều khiển bằng dòng điện thì gọi là phương pháp VOC (Voltage Oriented Control), theo công suất là phương pháp DPC (Direct Power Control) Trước hết cần ước lượng điện áp lưới bằng cách cộng điện áp đặt đầu vào bộ chỉnh lưu với điện áp rơi trên cuộn cảm Sau đó, dựa trên điện áp lưới đã ước lượng được sẽ tiến hành điều khiển bằng dòng điện (VOC) hay theo công suất (DPC) Cấu trúc điều khiển VOC (Voltage Oriented Control) sử dụng mạch vòng điều khiển dòng điện là cấu trúc đã được phát triển và rất phổ biến Cấu trúc này dựa trên việc chuyển đổi giữa hệ trục toạ độ cố định α – β và hệ trục toạ độ quay động bộ d – q Phương pháp này đẳm bảo đáp ứng tức thời nhanh và hiệu suất tĩnh cao thông qua các mạch vòng điều khiển dòng điện bên trong

Cấu trúc điều khiển DPC (Direct Power Control) dựa trên các mạch vòng điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng tức thời Trong cấu trúc DPC, không

có mạch vòng điều khiển dòng điện và không có khối điều chế PWM vì các trạng thái chuyển mạch của bộ biến đổi được chọn bởi bảng chuyển mạch dựa trên sự sai lệch giữa giá trị ước lượng và giá trị điều khiển của công suất tác dụng và công suất phản kháng Do đó, một điểm quan trọng khi thực hiện cấu trúc DPC là phải ước lượng nhanh và chính xác công suất tác dụng và công suất phản kháng

Điều khiển dựa trên từ thông ảo là phương pháp điều khiển mà ta phải ước lượng

từ thông ảo của lưới bằng việc áp dụng phương pháp điều khiển từ thông stator của động cơ không đồng bộ cho lưới điện Sau đó, ta tiến hành điều khiển bằng mạch vòng dòng điện (VFOC) hay điều khiển theo công suất (VF-DPC)

VFOC tương tự như VOC, còn VF-DPC cũng tương tự như DPC Chúng chỉ khác nhau ở chỗ điều khiển dựa trên điện áp hay dựa trên từ thông ảo

Ta có sơ đồ các phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM như sau:

Hình 3.1: Các phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM

3.2 Mô tả toán học chỉnh lưu PWM

Đồ thị véc tơ hình 2.7 của sơ đồ thay thế chỉnh lưu PWM có thể biểu diễn trên

toạ độ tĩnh α β − và toạ độ quay d – q bằng phương pháp biến đổi tuyến tính không gian véctơ Ta giả thiết điện áp nguồn ba pha đối xứng tần số công nghiệp là không đổi