Điều khiển nghịch lưu 3-pha 4-dây trong hệ thồng nguồn phân tán độc lập

Bài báo nghiên cứu điều khiển nghịch lưu 3 pha 4 dây cho một hệ thống nguồn phân tán làm việc ở chế độ độc lập. Trong đó, kỹ thuật điều khiển được kết hợp giữa bộ điều khiển trượt để điều khiển vòng lặp dòng điện ở bên trong (DSMC) và bộ điều khiển bền vững để điều khiển điện áp được phát triển dưới hệ tọa độ tham chiếu tĩnh αβ0 (Clarke’s).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển nghịch lưu 3-pha 4-dây trong hệ thồng nguồn phân tán độc lậpNguyễn Văn Liễn và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ102(02): 129 - 136ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU 3-PHA 4-DÂYTRONG HỆ THỒNG NGUỒN PHÂN TÁN ĐỘC LẬPNguyễn Văn Liễn1*,Trần Minh Đức2, Ngô Đức Minh31Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2Trường Cao đẳng nghề Lilama2,3Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên,TÓM TẮTBài báo nghiên cứu điều khiển nghịch lưu 3 pha 4 dây cho một hệ thống nguồn phân tán làm việcở chế độ độc lập. Trong đó, kỹ thuật điều khiển được kết hợp giữa bộ điều khiển trượt để điềukhiển vòng lặp dòng điện ở bên trong (DSMC) và bộ điều khiển bền vững để điều khiển điện ápđược phát triển dưới hệ tọa độ tham chiếu tĩnh αβ0 (Clarke’s) sử dụng phương pháp điều chế độrộng xung vector không gian (MSVPWM) nhằm đạt mục đích ổn định giá trị điện áp với trạng tháisai lệch tĩnh giảm và tổng độ méo dạng sóng hài thấp dưới quy định cho phép, hàm truyền đáp ứngnhanh khi nhiễu tải thay đổi. Ngoài ra, bên cạnh việc phát triển và mô tả thuật toán, một thảo luậntiếp theo được đề xuất là nghiên cứu thiết kế bộ lọc L-C, nâng cao động học hàm truyền của vònglặp kín dòng điện và điện áp trên miền tần số và mô phỏng hệ thống trong điều kiện tải khác nhau.Từ khóa: In3Leg, Tham chiếu tĩnh αβ0, DSMC, MSVPWM, bộ điều khiển RSC…ĐẶT VẤN ĐỀ*Bộ nghịch lưu 3-pha 4-dây hoạt động trong hệthống điện nguồn phân tán, bộ nghịch lưugiao tiếp với tải theo kiểu của hệ thống 4-dây.Nghịch lưu 4-dây có hai loại: loại 4-leg vàloại 3-leg kết hợp với điểm giữa của nguồnmột chiều (In3Leg). Trong bài báo này sửdụng loại thứ hai In3Leg với kỹ thuật điềukhiển thực hiện trong tọa độ tham chiếu tĩnhαβ0 sử dụng phương pháp điều chế vectorkhông gian.Trước khi hoạt động trong chế độ nối lưới,các In3Leg cần làm việc ở chế độ cách ly.Trước đây, các nghiên cứu trong lĩnh vực nàychủ yếu sử dụng kỹ thuật điều khiển truyềnthống: điều khiển PID, điều khiển bền vững,điều khiển trượt, điều khiển thông minh.Trong bài báo này, các tác giả sử dụng một kỹthuật điều khiển mới kết hợp giữa điều khiểnbền vững và điều khiển trượt. Ưu điểm của kỹthuật điều khiển phức tạp và tiết kiệm được 2chuyển mạch công suất.CẤU TRÚC HỆ THỐNG VÀ CÁC MÔ TẢTOÁN HỌCHệ thống In3Leg được lựa chọn có mô hìnhnhư hình 1:Trong sơ đồ cấu trúc của In3Leg, điểm giữacủa bus DC được nối đất, ngõ ra của bộ*nghịch lưu được kết nối qua bộ lọc L-C 3phatrước khi cung cấp cho tải.Hình 1. Bộ nghịch lưu In3LegMô tả hệ thống trong hệ tọa độ ABCVector điện áp pha của In3Leg:Vpwm = [vpwmA, vpwmB, vpwmC ]TVector dòng điện ngõ ra của In3Leg:Iinv = [ iinvA, iinvB, iinvC]T.Vector điện áp của In3Leg đặt lên tải :Vload = [vloadA,vloadB,vloaDC ]TVector dòng tải 3-pha :Iload = [iloadA, iloadB, iloaDC ]TBộ lọc có điện trở nối tiếp Rf, cuộn cảm Lf,và tụ điện Cf.Từ hình 1 viết được các phương trình:Tel: 0913 090406, Email: liennv@mail.hut.edu.vn129Nguyễn Văn Liễn và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ102(02): 129 - 136Chuyển hệ tọa độ Clarke’sCác mô tả trên trong hệ tọa độ ABC hoàntoàn có thể tham chiếu sang hệ tọa độ tĩnhαβ0 nhờ phép biến đổi tọa độ Clarke’s. Sơ đồnhư hình 2.Hình 3. Sơ đồ thay thế một pha của In3LegTrong đó fABC là vector xác định trong tọa độABC, fαβ0 là vector trong tọa độ αβ0. Và matrận Tαβ0 được xác định như là ma trận củabiến đổi ABC sang αβ0.Chuyển đổi từ hệ thống thực sang hệ đơnvị tương đối (pu) và không gian trạng tháiĐể thuận lợi cho xây dựng các thuật điềukhiển, hệ thống có thể chuyển đổi sang hệthống đơn vị tương đối (pu). Trong đó tất cảcác biến và các tham số đã được chuẩn hóa:Srate : công suất biểu kiếnVrate: điện áp pha trung bình RMSCác giá trị cơ bản được suy ra:Tương tự, (1) và (2) được viết lại như sau:Tương ứng với các giá trị tính trong hệ đơn vịthực vload , iinv , iload , vpwm:Để không mất tính tổng quát, hệ thống đượcquy đổi về mạch tương đương như hình 3.Gọi:vload,eq: Điện áp tải tương đươngiinv,eq: Dòng nghịch lưuiload,eq: Dòng tải tương đươngvpwm: Ký hiệu điện áp nghịch lưu.Từ hình 3 viết được :Vload: điện áp trên tải;Iinv:dòng nghịch lưu;Vpwm: điện áp nghịch lưu PWM.Các giá trị đơn vị này có thể được mô tảnhư sauHình 2. Tọa độ tham chiếu αβ0 tĩnh130Nguyễn Văn Liễn và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ102(02): 129 - 136và các tham số của mạch cũng sẽ được đổisang hệ đơn vị thực:Hình 5. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiểnTrong đó:là tần số góc cơ bản. Khi đó ta có mô hìnhtương đương như sau, hình 4 tương ứng vớicác mô tả (8), (9):- Mạch vòng điều khiển dòng điện phía tronglà một bộ điều khiển trượt gián đoạn(DSMC).- Mạch vòng điều khiển điện áp phía ngoài bộđiều khiển bền vững có khâu điều chế vectorkhông gian (MSVPWM)- Các giá trị: vref là điện áp tham chiếu của tải,là dòng nghịch lưu mong muốn, icmddòng nghịch lưu thực tế,điện áp PWMyêu cầu, vpwm điện áp ngõ ra của bộ điều chếthực tế.Thiết kế bộ điều khiển trượtT ...