Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đổi nghịch lưu nguồn z nối lưới cho điện mặt trời

====o0o====
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

Đào Việt Anh

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ BIẾN ĐỔI NGUỒN Z
NỐI LƯỚI CHO ĐIỆN MẶT TRỜI

Chuyên ngành: Điều khiển và tự động hóa

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN
PGS.TS. Bùi Quốc Khánh

Hà Nội - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đổi
nghịch lưu nguồn Z nối lưới cho điện mặt trời do tôi tự nghiên cứu dưới sự hướng
dẫn của giảng viên PGS.TS. Bùi Quốc Khánh. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn
đúng với thực tế.
Để hoàn thành luận văn này tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh
mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu
phát hiện có sự sao chép tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 10 tháng 3 năm 2015
Học viên

Đào Việt Anh


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................................. i
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU ................................................................................................ ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................. iii
LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................... 1
Chương 1 TỔNG QUAN ......................................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu chung về các nguồn năng lượng tái tạo và xu thế phát triển năng lượng
tái tạo ..................................................................................................................................... 3
1.2. Tình hình sử dụng điện mặt trời hiện nay .................................................................. 4
1.3. Tiềm năng khai thác năng lượng mặt trời tại Việt Nam ........................................... 5
1.4. Cấu hình chung của hệ năng lượng mặt trời tham gia trong mạng điện ................ 6
1.5. Yêu cầu nối lưới của hệ thống điện mặt trời .............................................................. 7
1.6. Bộ nghịch lưu nguồn Z ................................................................................................. 8
1.6.1. Giới thiệu chung về bộ nghịch lưu nguồn Z ............................................................ 8
1.6.2. Nguyên lý làm việc của bộ nghịch lưu nguồn Z .................................................... 10
1.7. Kết luận chương 1 ....................................................................................................... 14
Chương 2 ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA
NGHỊCH LƯU NGUỒN Z .................................................................................................... 15
2.1. Các phương pháp điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu 3 pha nguồn Z ............. 15
2.2. Phương pháp điều chế vector không gian cho nghịch lưu nguồn Z ....................... 15
2.2.1. Giải pháp thực hiện điều chế vector không gian.................................................... 15
2.2.2. Giới hạn vùng làm việc của nghịch lưu nguồn Z 3 pha ......................................... 21
2.3. Mô hình toán học của nghịch lưu nguồn Z ............................................................... 23
2.3.1. Mô hình nghịch lưu nguồn Z phía xoay chiều ....................................................... 23
2.3.2. Mô hình nghịch lưu nguồn Z phía một chiều với đầu vào nguồn áp ..................... 25
2.4. Tính toán thông số L và C cho nguồn Z ................................................................... 29

2.5. Kết luận chương 2 ....................................................................................................... 30
Chương 3 PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ....................................................................... 31
VÀ THUẬT TOÁN TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI (MPPT) .................................. 31
3.1. Pin năng lượng mặt trời ............................................................................................. 31
3.1.1. Giới thiệu ............................................................................................................... 31
3.1.2. Mô hình hóa tấm pin năng lượng mặt trời ............................................................. 32
3.2. Thuật toán tìm điểm công suất cực đại (MPPT) ...................................................... 35
3.2.1. Thuật toán nhiễu và theo dõi (Perturb and Observe) ............................................. 36


3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
3.2.5.

Thuật toán tăng độ dẫn điện (Incremental Conductance) ................................... 39
Thuật toán tụ ký sinh .......................................................................................... 41
Theo dõi điện áp điều khiển lớn nhất ................................................................. 41
Theo dõi dòng điện điều khiển lớn nhất ............................................................. 41

Chương 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ............................................................. 42
4.1. Cấu trúc tổng quát ...................................................................................................... 42
4.2. Thiết kế mạch vòng điều khiển điện áp trên tụ phía một chiều ............................. 43
4.3. Thiết kế bộ điều khiển phía xoay chiều..................................................................... 47
4.4. Thiết kế bộ PLL .......................................................................................................... 51
4.5. Kết luận chương 4 ....................................................................................................... 53
Chương 5 MÔ PHỎNG BỘ NGHỊCH LƯU NGUỒN Z VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
.................................................................................................................................................. 54
5.1. Mô phỏng hệ thống trên Matlab – Simulink ............................................................ 54
5.2. Mô phỏng mô hình tương đương phần một chiều ................................................... 54

5.3. Mô phỏng mô hình nghịch lưu nguồn Z nối lưới với nguồn một chiều ................. 56
5.4. Mô phỏng hệ thống điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối lưới pin mặt trời ............ 61
Kết quả mô phỏng khi nhiệt độ đầu vào thay đổi ....................................................... 66
Kết quả mô phỏng khi cường độ ánh sáng thay đổi ................................................... 71
5.5. Kết luận chương 5 ....................................................................................................... 76
Chương 6 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM XỬ DỤNG VI XỬ LÍ TMS
320F2812 .................................................................................................................................. 77
6.1 Chuẩn hóa cấu trúc điều khiển và khối điều chế vector không gian SVM ............ 77
6.1.1. Lý do cần chuẩn hóa ............................................................................................ 77
6.1.2. Chuẩn hóa bộ điều khiển điện áp trên tụ .......................................................... 77
6.1.3. Chuẩn hóa bộ điều chỉnh dòng sau nghịch lưu ................................................. 78
6.1.4. Chuẩn hóa bộ điều chỉnh điện áp trên tải ......................................................... 79
4.1.5. Chuẩn hóa khối SVM .......................................................................................... 80
6.2 Lập trình trên DSP ...................................................................................................... 82
6.2.1. Lưu đồ thuật toán ................................................................................................ 82
6.2.2. Cấu trúc lập trình trên DSP................................................................................ 83
6.3. Kết quả thực nghiệm .................................................................................................. 89
KẾT LUẬN ............................................................................................................................. 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 93


Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Nhu cầu năng lượng trên thế giới .............................................................................. 3
Hình 1.2. Tiêu thụ các dạng năng lượng trên thế giới ............................................................... 4
Hình 1.3. Sự phát triển sử dụng năng lượng mặt trời ............................................................... 5
Hình 1.4. Các nước dẫn đầu về sử dụng năng lượng mặt trời ................................................... 5
Hình 1.5. Cấu hình chung của hệ năng lượng mặt trời tham gia trong mạng điện .................... 6
Hình 1.6. Bộ nghịch lưu nguồn Z ba pha. .................................................................................. 8

Hình 1.7. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 1 .......................... 11
Hình 1.8. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 2 (Trạng thái vector
tích cực) .................................................................................................................................... 11
Hình 1.9. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 2 (Trạng thái vector
không) ....................................................................................................................................... 12
Hình 1.10. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 3 ........................ 13
Hình 1.11. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 4 ........................ 13
Hình 1.12. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 5 ........................ 14
Hình 2.1. Vị trí các vector chuẩn trong hệ tọa độ tĩnh αβ........................................................ 16
Hình 2.2. Thuật toán xác định vector điện áp đặt trong mỗi sector ......................................... 16
Hình 2.3. Thực hiện vector điện áp từ hai vector biên............................................................. 17
Hình 2.4. Mẫu xung của các van trong sector 1....................................................................... 19
Hình 2.5. Giới hạn làm việc của nghịch lưu nguồn Z. ............................................................. 22
Hình 2.6. Mô hình NLNZ nối lưới.......................................................................................... 23
Hình 2.7. Sơ đồ tương đương với các khóa đóng cắt. ............................................................ 25
Hình 2.8. Trạng thái tích cực. ................................................................................................. 26
Hình 2.9. Trạng thái trùng dẫn. ................................................................................................ 27
Hình 2.10. Mô hình mạch tín hiệu nhỏ tương đương đối với tải cảm kháng RL. .................. 28
Hình 2.11. Sự thay đổi tuyến tính của điện áp trên tụ (a) và dòng điện qua cuộn cảm (b) .... 29
Hình 3.1. Đường đặc tính IV và PV của pin mặt trời .............................................................. 31

i


Danh mục hình vẽ
Hình 3.2. Mô hình cell PV ....................................................................................................... 32
Hình 3.3. Mô hình cell PV đơn giản ........................................................................................ 32
Hình 3.4. Mô hình PV array .................................................................................................... 33
Hình 3.5. Thuật toán tìm điểm công suất cực đại .................................................................... 35
Hình 3.6. Thuật toán nhiễu và theo dõi (Perturb and Observe) ............................................... 36

Hình 3.7. Sơ đồ thuật toán nhiễu và theo dõi (Perturb and Observe) ...................................... 36
Hình 3.8. Tracking công suất khi điều kiện môi trường thay đổi nhanh ................................. 37
Hình 3.9. Thuật toán P&O so sánh trọng lượng 3 điểm .......................................................... 38
Hình 3.10. Thuật toán tăng độ dẫn điện ................................................................................... 39
Hình 3.11. Sơ đồ khối thuật toán tăng độ dẫn điện .................................................................. 40
Hình 4.1. Cấu trúc điều khiển tổng quát của bộ nghịch lưu nguồn Z nối lưới dành cho hệ phát
điện năng lượng mặt trời .......................................................................................................... 42
Hình 4.2. Xác định độ dự trữ biên độ và độ dự trữ pha từ đồ thị bode. ................................... 45
Hình 4.3. Đồ thị bode của vòng hở mạch vòng hở có hàm truyền k p * Gi ( s ) . ........................ 46
Hình 4.4. Đồ thị bode của vòng hở mạch vòng điện áp Uc...................................................... 47
Hình 4.5. Mô hình đối tượng trên hệ trục tọa độ dq ................................................................ 48
Hình 4.6. Cấu trúc mạch vòng dòng điện ................................................................................ 49
Hình 4.7. Sơ đồ khối hệ thống đã được thu gọn. ..................................................................... 50
Hình 4.8. Sơ đồ khối mạch vòng dòng điện. ........................................................................... 50
Hình 4.9. Sơ đồ bộ điều khiển dòng điện sau khi tách kênh. ................................................... 51
Hình 4.10. Cấu trúc khối đồng bộ với điện áp lưới PLL. ........................................................ 52
Hình 4.11. Sơ đồ đơn giản mạch vòng điều chỉnh góc pha PLL. ............................................ 52
Hình 5.1. Điện áp của tụ C...................................................................................................... 55
Hình 5.2. Dòng qua điện cảm. ................................................................................................. 55
Hình 5.3. Hệ số “ ngắn mạch ” ................................................................................................ 55
Hình 5.4. Mô hình nghịch lưu nguồn Z nối lưới với nguồn một chiều không đổi. ................. 56
Hình 5.5. Mạch lực mô hình nghịch lưu nguồn Z nối lưới với nguồn một chiều không đổi. .. 57
Hình 5.6. Mô hình điều khiển phần mạch một chiều. .............................................................. 57

ii


Danh mục hình vẽ
Hình 5.7. Mô hình điều khiển phần xoay chiều. ...................................................................... 58
Hình 5.8. Điện áp trên tụ C. .................................................................................................... 58

Hình 5.10. Dòng điện ra của NLNZ trong khoảng thời gian 0.4s đến 0.5s. ............................ 59
Hình 5.11. Dòng của cuộn cảm L. ........................................................................................... 60
Hình 5.12. Hệ số “ ngắn mạch ” .............................................................................................. 60
Hình 5.13. Hệ số công suất. ..................................................................................................... 61
Hình 5.14. Sơ đồ cấu trúc toàn hệ thông PV nối lưới .............................................................. 62
Hình 5.15. Sơ đồ mạch lực ...................................................................................................... 62
Hình 5.16. Cấu trúc khâu MPPT.............................................................................................. 63
Hình 5.18. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển phía xoay chiều ....................................................... 65
Hình 5.19. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển dòng phía xoay chiều .............................................. 65
Hình 5.20. Isd, Isq Controller. ................................................................................................. 66
Hình 5.21. Bộ PLL ................................................................................................................... 66
Hình 5.22. Đồ thị nhiệt độ vào hệ thống pin............................................................................ 67
Hình 5.23. Đồ thị so sánh dòng điện Ipv và dòng điện iL chảy qua cuộn cảm L1 .................. 67
Hình 5.24. Đồ thi điện áp trên tụ. ............................................................................................ 68
Hình 5.25. Đồ thị điện áp đầu vào mạch nghịch lưu ............................................................... 68
Hình 5.26. Đồ thị phóng to điện áp đầu vào mạch nghịch lưu ................................................ 68
Hình 5.27. Đồ thi hệ số shoot – through .................................................................................. 69
Hình 5.28. Đồ thị điện áp lưới và dòng điện sau nghịch lưu ................................................... 69
Hình 5.29. Đồ thị dòng điện sau nghịch lưu ............................................................................ 69
Hình 5.30. Đồ thị dòng công suất tác dụng đưa ra lưới .......................................................... 70
Hình 5.31. Đồ thi dòng công suất phản kháng........................................................................ 70
Hình 5.32. Phân tích phổ tín hiệu dòng điện và điện áp đầu ra mạch nghịch lưu ................... 71
Hình 5.33. Đồ thị cường độ ánh sáng vào hệ thống pin .......................................................... 71
Hình 5.34. Đồ thị điện áp UPV của hệ thống pin ...................................................................... 72
Hình 5.35. Đồ thị so sánh dòng điện Ipv và dòng điện iL chảy qua cuộn cảm L1 .................. 72
Hình 5.36. Đồ thị điện áp trên tụ ............................................................................................. 73

iii

Danh mục hình vẽ
Hình 5.37. Đồ thi điện áp đầu vào mạch nghịch lưu ............................................................... 73
Hình 5.38. Đồ thi phóng to điện áp đầu vào mạch nghịch lưu ................................................ 73
Hình 5.39. Đồ thị hệ số shoot – through .................................................................................. 74
Hình 5.40. Đồ thị điện áp lưới và dòng điện sau nghịch lưu. .................................................. 74
Hình 5.41. Đồ thị dòng điện sau nghịch lưu ............................................................................ 75
Hình 5.42. Đồ thi dòng công suất tác dụng đưa ra lưới .......................................................... 75
Hình 5.43. Đồ thị dòng công suất phản kháng đưa ra lưới ..................................................... 75
Hình 6. 1. Lưu đồ cài đặt thuật toán cho DSP ......................................................................... 82
Hình 6.2. Cấu trúc lập trình trên DSP ...................................................................................... 83
Hình 6.3. Khởi tạo tần số xung nhịp của hệ thống .................................................................. 84
Hình 6.4. Khởi tạo tần số xung nhịp cho bộ đếm GPTimer1 của EVA ................................... 85
Hình 6.5. Khối Compare Units Block ...................................................................................... 86
Hình 6.6. Up/Down counting mode ......................................................................................... 86
Hình 6.7. Lựa chọn tần số trính mẫu ....................................................................................... 88
Hình 6.8. Cấu trúc thực nghiệm ............................................................................................... 89
Hình 6.9. Mô hình hệ thống thực tế ......................................................................................... 89
Hình 6.10. Kết quả chạy thực nghiệm ..................................................................................... 91

iv


Danh mục bảng số liệu

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn IEEE 1547 cho hệ thống PV khi điện áp thay đổi .................................. 7
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn IEEE 1547 cho hệ thống PV khi tần số thay đổi .................................... 7
Bảng 1.3. Giới hạn thành phần sóng hài dòng điện theo tiêu chuẩn IEEE 1547 ....................... 8
Bảng 2.1 Bảng chọn hai vector biên chuẩn .............................................................................. 18
Bảng 2.2. Tỷ số thời gian đóng cắt ở mỗi sector. .................................................................... 20

Bảng 5.1. Tham số mô phỏng mô hình mạch một chiều. ........................................................ 54
Bảng 5.2. Tham số mô phỏng của mạch với nguồn một chiều không đổi. .............................. 56
Bảng 5.3. Tham số mô phỏng của ZSI .................................................................................... 61
Bảng 5.4. Tham số mô phỏng bộ điều khiển phía một chiêu của hệ PV ................................. 63
Bảng 5.5. Tham số mô phỏng của bộ phía xoay chiều ............................................................ 64
Bảng 6. 1.Các hệ số bộ điều khiển điện áp trên tụ C sau khi chuẩn hóa.................................. 78
Bảng 6. 2. Các hệ số bộ điều khiển áp xoay chiều sau khi chuẩn hóa ..................................... 80

ii


Danh mục từ viết tắt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

NLNZ

Nghịch lưu nguồn Z

Z-Source Inverter

PV

Pin mặt trời

Photovoltaics

MPPT

Thuật toán xác định điểm làm việc có

công xuất lớn nhất

Maximum power point tracking

ĐCVTKG

Điều chế vector không gian

Space Vector Modulation

DSP

Xử lý tín hiệu số

Digital Signal Processing

IGBT

Van điều khiển hoàn toàn IGBT

Insulated Gate Bipolar Transistor

DC

Dòng một chiều

Direct Current

EMI

Nhiễu điện tử

Electron Magnetic Interference

PLL

Vòng khóa pha

Phase locked Loop

HSCS

Hệ số công suất

MBA

Máy biến áp

Transformer

ADC

Chuyển đổi tương tự sang số

Analoge to Digital Converter

iii


Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU
Với điều kiện thiên nhiên và thổ nhưỡng, Việt Nam được đánh giá là quốc gia
không chỉ phong phú về nguồn năng lượng hóa thạch mà còn rất tiềm năng nguồn
năng lượng tái tạo. Sở hữu nguồn năng lượng gió tốt nhất khu vực Đông Nam Á và
2.000-2.500 giờ nắng mỗi năm tương đương gần 44 triệu tấn dầu quy đổi, nhưng lâu
nay Việt Nam lại chưa khai thác hợp lý nguồn tài nguyên này.
Do đó việc nghiên cứu, ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo trong đó phát triển
mạnh năng lượng gió và năng lượng mặt trời là xu hướng tất yếu của thế giới nói
chung và Việt Nam nói riêng.
Trong quá trình tìm hiểu ứng dụng các nguồn năng lượng sạch này vào đời sống
sản xuất , được sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn em đã nghiên cứu đề tài : Nghiên cứu
ứng dụng bộ biến đổi nguồn Z nối lưới cho điện mặt trời. Bộ biến đổi nguồn Z là
một bộ biến đổi mới được đề xuất vào năm 2003 bởi tác giả Fang Zheng Peng tại đại
học Michigan (Hoa Kỳ), là thiết bị chỉ với một tầng biến đổi điện tử công suất cho
phép đạt điện áp đầu ra mong muốn khi điện áp sơ cấp đầu vào thay đổi, phù hợp với
đặc điểm làm việc của hệ phát điện phân tán. Do đó luận văn đặt ra nhiệm vụ Nghiên
cứu ứng dụng bộ biến đổi nghịch lưu nguồn Z cho điện mặt trời để nghiên cứu áp dụng
nghịch lưu nguồn Z vào một ứng dụng cụ thể, làm tiền đề áp dụng nghịch lưu nguồn Z
cho các nguồn năng lượng phân tán. Kết quả nghiên cứu này là tiền đề cho việc ứng
dụng nghịch lưu nguồn Z tích hợp vào các hệ phát điện phân tán với lưới điện truyền
thống, hình thành nên lưới điện thông minh ( Smart Grid) với độ tin cậy vận hành cao
và tiết kiệm năng lượng hơn so với lưới điện truyền thống.
Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, luận văn đã tập trung giải quyết một số vấn
đề về lý thuyết và thực nghiệm như sau:
Về lý thuyết: Xây dựng được mô hình toán học của nghịch lưu nguồn Z với
nguồn sơ cấp là nguồn áp. Đưa ra giải pháp điều chế vector không gian trong đó hệ số
điều chế, thuật toán xác định vị trí vector điện áp đặt chỉ chứa các công thức đại số,
phù hợp cài đặt trên vi điều khiển. Nghiên cứu, sử dụng các phương pháp điều khiển
cho mạch vòng phía một chiều tương ứng với các ứng dụng NLNZ. Từ đó, thiết kế cấu

trúc điều khiển NLNZ cho hệ năng lượng mặt trời.
Về thực nghiệm: Xây dựng cấu trúc mạch lực thí nghiệm để kiểm chứng cấu
trúc điều khiển NLNZ cho hệ phát điện phân tán, với thuật toán điều khiển được cài

1


Lời nói đầu

đặt trên DSP TMS320F2812. Mô hình thực nghiệm NLNZ đã kiểm chứng được
nguyên lý hoạt động của NLNZ trong chế độ độc lập chưa nối lưới.
Bố cục luận văn gồm 5 mục chính như sau:
1. Tổng quan: Giới thiệu chung về các nguồn năng lượng tái tạo và yêu cầu cấp
thiết cần phải sử dụng mạnh mẽ các nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai. Giới
thiệu về tình hình năng lượng mặt trời và tiềm năng khai thác năng lượng mặt trời tại
Việt Nam. Giới thiệu cấu trúc mạch lực và phân tích nguyên lý làm việc NLNZ.
2. Giải pháp ĐCVTKG và mô hình toán học nghịch lưu ba pha nguồn Z:
Đưa ra giải pháp điều chế vector không gian cho NLNZ với mẫu xung cụ thể, phù hợp
cài đặt trên vi điều khiển hiện nay cho các ứng dụng NLNZ.
3. Pin năng lượng mặt trời và thuật toán tìm điểm công suất cực đại: Ở
chương này giới thiệu về pin năng lượng mặt trời, mô hình hóa pin năng lượng mặt
trời và tìm hiểu các phương pháp tìm điểm công suất cực đại.
4. Thiết kế cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z cho pin mặt trời: Thiết
kế cấu trúc điều khiển NLNZ nối lưới cho hệ pin mặt trời gồm hai mạch vòng. Mạch
vòng phía một chiều đảm bảo điện áp trên tụ (C1&C2) bằng hằng số khi cường độ
nắng và nhiệt độ thay đổi. Mạch vòng phía xoay chiều có nhiệm vụ, điều khiển được
quá trình trao đổi công suất giữa hệ phát điện năng lượng mặt trời với lưới hoạc tải.
5. Mô phỏng nghịch lưu nguồn Z: Sử dụng công cụ Matlab – Simulink để mô
phỏng hoạt động của bộ NLNZ với 2 chế độ là làm việc độc lập và nối lưới. Từ đó
kiểm chứng khả năng làm việc của các bộ điều khiển để áp dụng vào mô hình thí

nghiệm thực.
6. Xây dựng mô hình thực nghiệm: Chạy thực nghiệm bộ nghịch lưu nguồn Z
để kiểm chứng nguyên lý làm việc.
Cuối cùng là kết luận và kiến nghị, cho thấy được đóng góp chính của luận văn
và chỉ ra hướng phát triển tiếp theo của đề tài.

2


Chương 1. Tổng quan

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về các nguồn năng lượng tái tạo và xu thế phát triển
năng lượng tái tạo
Đầu tư phát triển năng lượng tái tạo (NLTT) từ nước, nắng, gió, sinh khối, địa
nhiệt… để có thêm nguồn năng lượng sạch, giảm ô nhiễm, giảm khí thải nhà kính và
chủ động nguồn năng lượng là xu hướng tất yếu và đã tăng trưởng đều trong các năm
qua trên thế giới.
Dự báo nhu cầu năng lượng thế giới sẽ tăng hơn 1/3 vào 2035 so với hiện nay,
tăng nhiều ở khu vực châu Á, mức tăng ở Trung Quốc, Ấn Độ và Trung Á có thể lên
đến 60%.
Hiện nay nguồn năng lượng sử dụng chủ yếu từ than, dầu khí, hạt nhân, còn
NLTT chỉ chiếm khoảng 20%. NLTT còn gọi năng lượng thay thế hay năng lượng
sạch, năm 2011, NLTT cung cấp 19% năng lượng tiêu thụ thế giới, trong đó 9,3% là
năng lượng sinh khối truyền thống, chủ yếu dùng nấu nướng và sưởi ấm ở các vùng
nông thôn các nước đang phát triển, còn lại gồm 4,1% nhiệt lượng từ sinh khối, mặt
trời, địa nhiệt và nước nóng, 3,7% thủy điện, 1,1% điện năng từ gió, mặt trời, địa nhiệt
và 0,8 % nhiên liệu sinh học.

Hình 1.1. Nhu cầu năng lượng trên thế giới

3


Chương 1. Tổng quan

Hình 1.2. Tiêu thụ các dạng năng lượng trên thế giới

1.2. Tình hình sử dụng điện mặt trời hiện nay
Dù chiếm tỷ trọng khiêm tốn nhưng NLTT luôn trên đà phát triển. Tăng nhanh
nhất là điện mặt trời (điện năng phát ra tăng bình quân hằng năm từ pin mặt trời
(photovoltaic – PV) là 60% và từ các nhà máy điện tập trung nhiệt mặt trời là 43%, kế
đến là điện gió: 25% và nhiên liệu sinh học tăng 17% mỗi năm. Dù NLTT có nhược
điểm khó khắc phục là hiệu suất khai thác kém vì không ổn định như năng lượng mặt
trời chỉ có thể khai thác vào ban ngày, thủy điện phải có đủ nước và gió không phải lúc
nào cũng đủ mạnh để chạy các turbine…, nhưng NLTT vẫn đang được đầu tư nghiên
cứu và khuyến khích sử dụng trên toàn thế giới nhằm giảm phụ thuộc vào dầu mỏ,
giảm ô nhiễm môi trường.
Các nước dẫn đầu trong nghiên cứu, sản xuất và triển khai ứng dụng các thiết bị
sử dụng năng lượng mặt trời là Mỹ, Nhật, Đức, Israel, Trung Quốc,… Năm 2012, Pin
năng lượng mặt trời (PV) tiếp tục phát triển mạnh, công suất toàn cầu lên đến 100 GW,
trong khi 10 năm trước, năm 2002 chỉ có 2,2 GW. Năm thị trường lớn trong lĩnh vực
này là Đức chiếm tới 32%, Ý đứng thứ hai: 16%, kế đến là Mỹ: 7,2%, Trung Quốc:
7% và Nhật: 6,6%. Tương tự, các nhà máy điện tập trung nhiệt mặt trời rất phát
triển,năm 2012 tăng hơn 60% đạt 2.550 MW, trong khi năm 2002 chỉ có 354 MW. Các
nước phát triển mạnh các nhà máy CSP là Tây Ban Nha với công suất 1.950 MW và
Mỹ là 1.300 MW, CSP cũng đang thu hút sự quan tâm của các nước đang phát triển ở
châu Phi, Trung Đông, châu Á và Mỹ la Tinh.

4


Chương 1. Tổng quan

Hình 1.3. Sự phát triển sử dụng năng lượng mặt trời

Hình 1.4. Các nước dẫn đầu về sử dụng năng lượng mặt trời

1.3. Tiềm năng khai thác năng lượng mặt trời tại Việt Nam
Việt nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời,
đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường độ bức xạ mặt
trời trung bình khoảng 5 kWh/m2. Ở Việt nam, bức xạ mặt trời trung bình 150 kcal/m2
chiếm khoảng 2.000 – 5.000 giờ trên năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng
43,9 tỷ TOE .
Năng lượng mặt trời ở Việt nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng
rãi trên các vùng miền khác nhau của đất nước. Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên
các tỉnh của miền trung và miền nam là khoảng 300 ngày/năm. Năng lượng mặt trời có
thể được khai thác cho hai nhu cầu sử dụng: sản xuất điện và cung cấp nhiệt.

5


Chương 1. Tổng quan

Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: sạch, chi phí nhiên liệu và bảo
dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng… Đồng thời, phát triển ngành công nghiệp sản
xuất pin mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí
thải nhà kính, bảo vệ môi trường. Vì thế, đây được coi là nguồn năng lượng quý giá,
có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt.

Vì những lí do trên nên việc nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời là cấp thiết
và luận văn sẽ đi tìm hiểu ứng dụng thực tế bộ biến đổi nghịch lưu nguồn Z sử dụng
năng lượng mặt trời.

1.4. Cấu hình chung của hệ năng lượng mặt trời tham gia trong mạng điện
Dưới đây là cấu hình chung của hệ năng lượng mặt trời (nói riêng và hệ
phát điện phân tán nói chung) tham gia trong mạng điện.
Công suất
Lưới
Thiết bị biến đổi
Điện tử công suất
PV

Phụ tải
Đo lường
& điều khiển

Hình 1.5. Cấu hình chung của hệ năng lượng mặt trời tham gia trong mạng điện
Thiết bị biến đổi điện tử công suất có vai trò là khâu ghép nối trung gian giữa hệ
phát điện năng lượng phân tán với lưới hoạc phụ tải và có khả năng trao đổi công suất,
thiết bị biến đổi điện tử công suất giữ vai trò chính trong hệ thống thường dưới dạng
biến đổi DC/AC kiểu NLNA có bổ sung thêm khâu DC/DC với chức năng tăng áp
hoạc sử dụng máy biến áp ở đầu ra. Ngày nay, các thiết bị biến đổi công suất này ngày
càng được tối ưu về mặt thiết kế và thuật toán điều khiển, đa dạng về cấu trúc mạch
lực và được tối ưu theo chiều hướng nâng cao hiệu suất chuyển đổi và mật độ công
suất cao hơn. Khâu đo lường điều khiển nhận các tín hiệu đo lường phản hồi về và
lượng đặt điều khiển thông qua giao diện vận hành tại chỗ hoạc từ trạm vận hành từ xa
để cài đặt và giám sát toàn bộ quá trình làm việc của bộ biến đổi và trạng thái vận hành
hệ phát điện phân tán khi kết nối lưới điện hoạc phụ tải.

6


Chương 1. Tổng quan

Tuy nhiên cấu trúc mạch lực đang phổ biến có 2 tầng biến đổi dẫn đến tổn hao
công suất và tăng kích thước hệ thống. Do đó cần thiết nghiên cứu sử dụng một cấu
trúc mạch lực điện tử công suất khác để giảm tổn thất, nâng cao hiệu suất sử dụng
năng lượng của các hệ phát điện phân tán. NLNZ giới thiệu vào năm 2003,với những
đặc tính khác biệt hẳn so với hai bộ biến đổi kể trên mà vẫn có chức năng tương
đương, được xem là giải pháp hứa hẹn cho hệ phân tán nói chung và hệ năng lượng
mặt trời nói riêng.

1.5. Yêu cầu nối lưới của hệ thống điện mặt trời
Dưới đây là tiêu chuẩn khi hệ phát điện pin mặt trời tham gia vào lưới điện
khi điện áp thay đổi và tần số điện áp ra thay đổi.
Khi tham gia vào lưới điện nếu điện áp và tần số trong các dải như trong
bảng thì hệ thống phải được cắt ngay khỏi lưới sau thời gian ngắt, ví dụ nếu điện áp
giảm còn trong dải 50% ≤ V < 88 % thì sau 2s phải cắt hệ thống ra khỏi lưới điện.Theo
như yêu cầu dưới đây thì hệ thống PV có thể kết nối lại với lưới nếu các điều kiển sau
thỏa mãn : 88 < V < 100 (%) và 59.3 < f < 60.5 (Hz). Để thỏa mãn các tiêu chuẩn trên,
trong hệ thống điều khiển bộ biến đổi công suất nối lưới cần phải có chức năng giám
sát lưới điện : biên độ điện áp, tần số lưới. Với việc sử dụng thuật toán vòng khóa pha
PLL, cho phép ta có được thông tin về góc pha, tần số điện áp lưới và thậm chí phân
tích được thành phần điện áp thứ tự thuận hoạc ngược xuất hiện trong điện lưới.
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn IEEE 1547 cho hệ thống PV khi điện áp thay đổi
Dải điện áp (%)
V < 50
50 ≤ V < 88
110 < V < 120

V ≥ 120

Thời gian ngắt (s)
0.16
2.00
1.00
0.16

Bảng 1.2. Tiêu chuẩn IEEE 1547 cho hệ thống PV khi tần số thay đổi
Dải công suất (kW)

Dải tần số (Hz)

Thời gian ngắt (s)

≤ 30 kW

> 60.5
< 59.3
> 60.5
< (59.8 ÷57)

0.16
0.16
0.16
0.16 ÷ 3.00

> 30 kW

7

Chương 1. Tổng quan

Bảng 1.3. Giới hạn thành phần sóng hài dòng điện theo tiêu chuẩn IEEE 1547
Bậc sóng hài dòng điện h (bậc lẻ)
h < 11
11 ≤ h < 17
17 ≤ h < 23
23 ≤ h <35
H ≥ 35
Sóng hài bậc chẵn
Tổng thành phần sóng hài (THD)

Giới hạn thành phần sóng hài (%)
4.00%
2.00%
1.5%
0.6%
0.3%
< 25% sóng hài bậc lẻ
5%

1.6. Bộ nghịch lưu nguồn Z
1.6.1. Giới thiệu chung về bộ nghịch lưu nguồn Z
Cấu trúc của bộ nghịch lưu ba pha dựa trên cấu hình của bộ inverter tiêu chuẩn
nhưng kết hợp thêm các phần tử thụ động L,C mắc đối xứng nhau tạo thành một mạng
trở kháng hình Z (khâu Z Source)
D

L1
S1
C1

S5

S3

C2

UDC

UAC
S4

S6

S2

L2
DC Source

Z Source

VSI

Hình 1.6. Bộ nghịch lưu nguồn Z ba pha.
Khâu Z-Source đóng vai trò là khâu trung gian một chiều, inverter là một bộ biến
đổi DC-AC cung cấp cho lưới hoạc tải xoay chiều. Kết hợp quá trình điều khiển PWM
của nghịch lưu với mạng trở kháng Z mà điện áp Vdc có thể tăng lên trên đầu vào một

chiều của nghịch lưu. Kết quả là bộ biến đổi có khả năng đảm bảo điệp áp xoay chiều
đầu ra ổn định khi điện áp đầu vào Udc thay đổi trong dải rộng.
Ta có các cấu hình nguồn DC/AC như sau :

8


Chương 1. Tổng quan

Ở cấu hình này trước tầng nghịch lưu có một
khâu DC/DC có nhiệm vụ tăng áp cấp nguồn cho
bộ nghịch lưu, điều này khiến cho bộ nguồn này
Grid/AC load

Converter
DC_DC

Udc

Inverter
DC-AC

Cấu hình nghịch lưu tiêu chuẩn có
thêm khâu DC/DC tăng áp

có thể duy trì điện áp ra ổn định khi đầu vào thay
đổi nhờ điều chỉnh khâu DC/DC . Do có thêm
khâu DC/DC nên bộ nguồn này yêu cầu thêm ít
nhất một van bán dẫn cho phần DC/DC. Cấu trúc
mạch lực không đồng nhất do có hai tầng riêng

biệt. Mỗi tầng thường hoạt động với một tần số
khác nhau nên việc lập trình triển khai thuật toán
trên một chip đơn khó khăn hơn.
Ở cấu hình này điện áp sau nghịch lưu được
đưa qua biến áp để tăng áp. Do tỷ số biến áp là

Grid/AC load

Udc

Inverter
DC-AC

cố định nên bộ nguồn này không điều chỉnh
được điện áp ra. Ưu điểm của bộ nguồn này là
cách ly rất tốt phần DC và phần AC do có biến

MBA

Cấu hình nghịch lưu tiêu chuẩn sử
dụng MBA

áp nhưng không điều chỉnh được hệ số biến áp
nên chỉ thích hợp với nguồn điện một chiều ổn
định, ít biến động.
Với bộ nguồn Z hình 1.3c phần DC/DC và
nghịch lưu trên cùng một mạch lực đồng nhất. Vì
vậy bộ nguồn Z có khả năng điều chỉnh được

Udc

Z source
Inverter

Uac

điện áp ra khi điện áp đầu vào thay đổi. Hơn nữa
chúng ta không cần tốn một van bán dẫn cho
khâu DC/DC nên cấu hình mạch gọn hơn. Cấu
trúc mạch lực đồng nhất nên dễ dàng triển khai.
thuật toán trên một chip đơn.

9


Chương 1. Tổng quan

1.6.2. Nguyên lý làm việc của bộ nghịch lưu nguồn Z
Trong hoạt động của bộ biến đổi nguồn Z, ngoài các trạng thái đóng cắt thông
thường còn tồn tại thêm 1 trạng thái đặc biệt – trạng thái cho phép các van trong cùng
một pha cùng được đóng và tải bị ngắn mạch, gọi là trạng thái “ ngắn mạch ” (shootthrough). NLNZ có khả năng tăng – giảm áp là bởi vì trong suốt trạng thái “ ngắn
mạch ” này, năng lượng từ phần điện dung được chuyển sang phần điện cảm. Do đó, tụ
điện có thể được nạp tới điện áp lớn hơn điện áp nguồn.
Nguyên lí cơ bản của bộ biến đổi nguồn Z là đưa trạng thái “ ngắn mạch ” vào
trong trạng thái null và giữ các trạng thái đóng cắt tích cực không đổi. Do tính đối
xứng của mạng nguồn Z: C1 = C2 và L1 = L2, nên cũng có UC1 = UC2 =UC và UL1 = UL2
=UL
Xét bộ NLNZ 3 pha, có 5 các trạng thái làm việc như sau :
Trạng thái 1 :
Hình 1.7 cho thấy trạng thái ngắn mạch" được điều khiển bởi khối ĐCVTKG cho

phép ngắn một, hai hoặc cả ba nhánh van mạch nghịch lưu (vị dụ ngắn mạch qua van
S1 S4). Trong trạng thái này, cuộn cảm ( L1 & L2 ) thực hiện quá trình nạp năng
lượng từ tụ ( C1 & C2 ). Dòng điện tải đầu ra NLNZ ( tải trở cảm) được duy trì liên tục
qua hệ thống diode mạch nghịch lưu (ví dụ qua diode D5 D6 - là diode mắc song song
ngược với S5 S6 ).
Điện áp đặt lên các phần tử trong mạng trở kháng nguồn Z được xác định như sau:
uL  uC

 uinv  0

(1.1)

Dòng điện chảy qua các phần tử trong mạng trở kháng nguồn Z được xác định như
dưới đây:
iL  iC

 idc  0

10

(1.2)


Chương 1. Tổng quan

i dc

i L1

D

i inv

L1

S1
C1

S5

C2

uC1

UDC

S3

a

uC2

b
S4

i L2

S6

c

S2

L2

Hình 1.7. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 1
Trạng thái 2:
Trạng thái không ngắn mạch thực hiện quá trình “ xả “ năng lượng trên cuộn cảm (
L1 & L2 ) qua mạch nghịch lưu cấp điện cho phụ tải NLNZ. Điện áp đặt lên các phân
tử trong mạng trở kháng nguồn Z xác định như sau:

u L  uC  udc

uinv  uc  u L  2uc  udc

(1.3)

Mạch nghịch lưu ở trạng thái vector tích cực và giá trị dòng điện qua cuộn cảm
lớn hơn giá trị dòng

1
iinv . Dòng điện chảy qua các phần tử trong mạch được xác định
2

như sau:
idc  2iL  iinv

 iinv  iL  iC
i dc

D

i L1

(1.4)
i inv

L1

S1
C1

UDC

S5

C2

uC1

a

uC2

b
S4

i L2

S3

S6

S2

c

L2

Hình 1.8. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 2
(Trạng thái vector tích cực)
11


Chương 1. Tổng quan

Mạch nghịch lưu ở trạng thái vector không ( VD: S1=1, S3=1, S5=1 ) và dòng
điện qua cuộn cảm lớn hơn không. Dòng điện chảy qua các phần tử trong mạng trở
kháng nguồn Z được xác định như sau:
idc  2iL

 iinv  0

i dc

D

i L1

(1.5)

i inv

L1

S1
C1

UDC

S5

C2

uC1

a

uC2

b
S4

i L2

S3

S6

S2

c

L2

Hình 1.9. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 2
(Trạng thái vector không)
Trạng thái 3:
Mạch nghịch lưu ở một trong 6 trạng thái vector tích cực, ở tại thời điểm kết thúc
trạng thái 2. Dòng qua cuộn cảm giảm bằng giá trị dòng

1
iinv , dòng idc  0 , diode D
2

ngừng dẫn dòng. Dòng điện chảy qua các phần tử trong mạng trở kháng nguồn Z dược
xác định:
1

iL  iinv
2


 idc  0

(1.6)

Giả thiết tải mạch NLNZ dạng trở cảm, có giá trị điện cảm lớn hơn giá trị của L1
và L2 và bỏ qua sụt áp rơi trên điện cảm ( L1 và L2 ). Điện áp đặt vào mạch nghịch
lưu được xác định như sau:
uinv  udc

(1.7)

12


Chương 1. Tổng quan

i dc

i L1

D

i inv

L1

S1
C1

S5

C2

uC1

UDC

S3

a

uC2

b
S4

i L2

S6

c

S2

L2

Hình 1.10. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 3
Trạng thái 4:
Mạch nghịch lưu ở một trong 2 trạng thái vector khong, dòng idc  0 , dòng qua
cuộn cảm giảm tới giá trị 0, diode D ngừng dẫn dòng. Trong trạng thái này, mạch trở
kháng nguồn Z bị cách ly giữa tải và nguồn sơ cấp.
Dòng điện chảy qua cuộn cảm giảm về 0 nên dòng idc  0 như sau:
 iL  0

idc  0
i dc

D

i L1

(1.8)
i inv

L1

S1
C1

UDC

S5

C2

uC1

a

uC2

b
S4

i L2

S3

S6

S2

c

L2

Hình 1.11. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 4
Trạng thái 5:
Trở kháng nguồn Z, không phải do tín hiệu điều khiển tạo nên như ở trạng thái 1.
Mạch nghịch lưu chuyên sang trạng thái vector tích cực, sau khi đã ở trạng thái vector
không và dòng qua cuộn cảm vẫn đang nhỏ hơn dòng

1
iinv . vì vậy, mạch nghịch lưu
2

không thể chuyển sang trạng thái vector tích cực được, do điều kiện ở trạng thái 2
không thỏa mãn. NLNZ xuất hiện trạng thái “ ngắn mạch ” do hai diode ở các nhánh

13


Chương 1. Tổng quan

van mạch nghịch lưu (ví dụ qua diode D5 và D6 - là diode mắc song song ngược với
S5 và S6 như Hình 1.12 ). Công thức xác định điện áp và dòng điện trong trạng thái 5
này giống như trong trạng thái 1 . Trạng thái này sẽ tồn tại cho đến khi dòng qua cuộn
cảm tăng lên bằng giá trị dòng

1
iinv , NLNZ sẽ vào trạng thái 3 và mạch nghịch lưu ở
2

trạng thái vector tích cực. Sự khác biệt giữa trạng thái 5 và trạng thái 1 là, trạng thái 5
chế độ làm việc phụ thuộc vào tham số của mạch trở kháng nguồn Z, không phải do tín
hiệu điều khiển tạo nên như ở trạng thái 1.
i dc

D

i L1

i inv

L1

S1
C1

UDC

S5

C2

uC1

a

uC2

b
S4

i L2

S3

S6

S2

c

L2

Hình 1.12. Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 5
Do đó, nêu quá trình chuyển mạch ở chu kỳ tiếp theo được diễn ra trước khi dòng
qua cuộn cảm giảm về không, thì NLNZ làm việc ở chê độ dòng điện liên tục. Còn quá
trình chuyển mạch được diễn ra khi dòng điện qua cuộn cảm đã giảm về không, thì
NLNZ làm việc ở chê độ dòng gián đoạn.

1.7. Kết luận chương 1
Từ những phân tích trên có thể thấy rằng bộ nghịch lưu nguồn Z với cầu hình
mạch lực đơn giản, có khả năng điều chỉnh được hệ số tăng áp nên có thể ổn định được
điện áp đầu ra khi điện áp đâu vào có biến động, hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu của
một bộ nghịch lưu dùng cho các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng phân tán.

14


Chương 3. Pin năng lượng mặt trời và thuật toán tìm điểm công suất cực đại (MPPT)

Chương 2
ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN VÀ MÔ HÌNH
TOÁN HỌC CỦA NGHỊCH LƯU NGUỒN Z
2.1. Các phương pháp điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu 3 pha nguồn Z
Cấu trúc mạch lực bộ nghịch lưu 3 pha nguồn Z chỉ có duy nhất phương án điều
khiển cả 6 van bán dẫn của bộ nghịch lưu để điều chỉnh việc tăng, giảm áp theo ý
muốn. Điều này khác hẳn so với mạch lực có thêm tầng DC/DC độc lập. Chính vì vậy
phương pháp điều chế độ rộng xung có vai trò quyết định đặc điểm làm việc của
nguồn Z. Kế thừa các nghiên cứu đã được hoàn thiện, phương pháp điều chế độ rộng
xung cho nguồn Z về cơ bản gồm các phương pháp sau:
Phương pháp sóng mang: đại diện là simple boost, maximum boost, constant
boost. Đây là phương pháp phổ biến cho NLNZ, là phương pháp sử dụng nhiều kỹ
thuật tương tự để phát xung nên không linh hoạt trong việc thực hiện các khả năng
ngắn mạch của NLNZ.
Phương pháp ĐCVTKG là phương pháp rất phổ biến với các mạch nghịch lưu
nguồn áp 3 pha. Hiện nay đây là phương pháp phù hợp để cài đặt vào vi điều khiển,
giảm tỷ lệ sóng hài tạo ra bởi mạch nghịch lưu so với phương pháp sóng mang, linh
hoạt trong việc tạo ra các mẫu xung phù hợp cho các ứng dụng NLNZ.

2.2. Phương pháp điều chế vector không gian cho nghịch lưu nguồn Z
2.2.1. Giải pháp thực hiện điều chế vector không gian
Phương pháp điều chế độ rộng xung nói chung cho NLNZ đã được đưa ra tương
đối hoàn thiện về mặt nguyên lý. Trình tự thực hiện thuật toán điều chế vector không
gian cho NLNZ tương tự như NLNA. Tuy nhiên, NLNZ có thêm một trạng thái “ ngắn
mạch ” xuất hiện trong quá trình hoạt động sẽ có sự khác biệt khi xây dựng mẫu xung

đưa ra cho mỗi sector. Như vậy, NLNZ gồm có 8 trạng thái vector đã biết trong NLNA
(6 vector tích cực u1 ÷ u6 và 2 vector không u0 , u7 còn gọi là các vector chuấn ) và
thêm trạng thái thứ 9 là trạng thái “ ngắn mạch ”. Trạng thái “ ngắn mạch ” này có thể
xuất hiện trong cùng một nhánh van, hai nhánh van hoặc cả ba nhánh van mạch nghịch
lưu. Các vector chuẩn này phân chia thành 6 sector trên mặt phẳng tọa độ tĩnh αβ

15