Điều khiển nghịch lưu nguồn z ứng dụng cho hệ phát điện phân tán ( Luận án tiến sĩ)

B

GIÁO D C VÀ ĐÀO T O

Chuyên ngành: K thu t Đi u khi n và T đ ng hóa
Mã s : 62520216

LU N ÁN TI N S ĐI U KHI N VÀ T

Đ NG HÓA

NG
IH
NG D N KHOA H C:
1. TS.Tr n Tr ng Minh
2. TS. Ph m Quang Đ ng

Hà N i – 2014


1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan r ng các k t qu khoa h c đ c trình bày trong lu n án
này là thành qu nghiên c u c a b n thân tôi trong su t th i gian làm
nghiên c u sinh và ch a t ng xu t hi n trong công b c a các tác gi khác.
Các k t qu đ t đ c là chính xác và trung th c.

Tác gi lu n án

V Hoàng Ph

ng


2

LỜI CẢM ƠN

Tr c h t, tôi xin bày t t m lòng c m n sâu s c đ i v i s ch d n t n
tình, c ng nh chia s đ ng viên chân thành c a t p th th y giáo h ng
d n: TS. Tr n Tr ng Minh, TS. Ph m Quang Đ ng trong su t quá trình, t
lúc hình thành ý t ng đ n các b c th c hi n c th c a đ tài nghiên c u
này.
Qua đây, tôi xin c m n Vi n K thu t Đi u khi n và T đ ng hóa (tr c
đây là Trung tâm Nghiên c u và Tri n khai Công ngh cao – HITECH), B
môn T đ ng hóa XNCN – Vi n Đi n – ĐHBK Hà N i, đã có nh ng góp ý v
n i dung nghiên c u sâu s c và t o m i đi u ki n cho tôi trong su t quá
trình th c hi n lu n án. Tôi xin g i l i c m n đ n các th y cô giáo trong
Vi n Đi n – ĐHBK Hà N i, v i nh ng h ng d n và trao đ i r t giá tr v
chuyên môn. Tôi c ng xin c m n ban ch nhi m và các thành viên th c hi n
đ tài c p nhà n c mã s KC.03.01/11-15, t o m i đi u ki n thu n l i cho
tôi trong quá trình th c hi n lu n án và th nghi m các k t qu nghiên c u.
Sau cùng, tôi dành nh ng l i yêu th ng nh t g i đ n gia đình tôi: b m ,
các anh ch em, đ c bi t là v và hai con gái. S đ ng viên, chia s và giúp đ
c a gia đình, là đ ng l c m nh m giúp tôi v t qua m i khó kh n đ hoàn
thành lu n án này.


3

MỤC LỤC

L I CAM ĐOAN .......................................................................................... 1
L I C M ƠN............................................................................................... 2
M C L C ................................................................................................... 3
DANH M C KÝ HI U VÀ CH VI T T T .................................................. 6
DANH M C B NG...................................................................................... 9
DANH M C HÌNH V ............................................................................... 10
M Đ U ................................................................................................... 13
1 T NG QUAN ......................................................................................... 16
1.1 H phát đi n phân tán tham gia trong m ng đi n ......................... 16
1.2 Vai trò thi t b bi n đ i đi n t công su t cho h phát đi n phân
tán ................................................................................................. 18
1.3 Gi i thi u ngh ch l u ngu n Z ...................................................... 19
1.3.1 C u trúc m ch l c .................................................................. 19
1.3.2 Nguyên lý làm vi c ngh ch l u ngu n Z ................................... 21
1.4 Các công trình nghiên c u v ngh ch l u ngu n Z và h ng nghiên
c u lu n án ................................................................................... 25
1.4.1 Ph ng pháp đi u ch đ r ng xung ....................................... 25
1.4.2 C u trúc đi u khi n ngh ch l u ngu n Z ................................ 26
1.4.3
ng d ng ngh ch l u ngu n Z ................................................. 28
1.5 K t lu n ......................................................................................... 30
2 GI I PHÁP ĐCVTKG VÀ MÔ HÌNH TOÁN H C NGH CH L U BA PHA
NGU N Z ............................................................................................. 31
2.1 Ph ng pháp đi u ch vector không gian cho ngh ch l u ngu n Z 31
2.1.1 Gi i pháp th c hi n đi u ch vector không gian ..................... 31
2.1.2 Phân tích m u xung xu t hi n trong đi u ch vector không gian
................................................................................................ 34

2.2 Mô hình toán h c ngh ch l u ngu n Z .......................................... 38
2.2.1 Mô hình ngh ch l u ngu n Z phía xoay chi u ......................... 39
2.2.2 Mô hình ngh ch l u ngu n Z phía m t chi u v i đ u vào ngu n
dòng ........................................................................................ 40
2.2.3 Mô hình ngh ch l u ngu n Z phía m t chi u v i đ u vào ngu n
áp ............................................................................................ 43
2.2.4 Đi m cân b ng trong mô hình phía m t chi u ngh ch l u ngu n
Z ............................................................................................. 45
2.3 Đ c đi m đ ng h c không c a mô hình ngh ch l u ngu n Z phía
m t chi u v i đ u vào ngu n áp .................................................... 46


4

2.3.1 Kh o sát v i đ u ra dòng đi n trung bình ch y qua cu n c m
(
) .................................................................................... 46
2.3.2 Kh o sát v i đ u ra đi n áp trung bình trên t (
) .......... 48
2.4 K t lu n ......................................................................................... 49
3 THI T K C U TRÚC ĐI U KHI N NGH CH L U NGU N Z CHO PIN
M T TR I
........................................................... 50
3.1 Đi n t công su t ng d ng cho h phát đi n m t tr i ................. 50
3.2 Mô hình toán h c pin m t tr i ...................................................... 52
3.3 Thi t k c u trúc đi u khi n ngh ch l u ngu n Z n i l i cho pin
m t tr i ......................................................................................... 53
3.3.1 Xác đ nh đi m làm vi c có công suât l n nh t c a pin m t tr i
................................................................................................ 54
3.3.2 M ch vòng đi u ch nh dòng đi n phía xoay chi u ngh ch l u

ngu n Z................................................................................... 58
3.3.3 M ch vòng đi u ch nh đi n áp phía m t chi u ngh ch l u ngu n
Z ............................................................................................. 59
3.3.3.1 Thi t
k
theo
ph ng
pháp
backstepping
................................................................................................ 59
3.3.3.2 Thi t k theo ph ng pháp backstepping thích nghi
................................................................................................ 62
3.3.3.3 Thi t k theo ph ng pháp tuy n tính hóa chính xác
................................................................................................ 64
3.4 K t qu mô ph ng c u trúc đi u khi n ngh ch l u ngu n Z n i l i
cho pin m t tr i ............................................................................. 66
3.4.1 Tham s mô ph ng ................................................................. 66
3.4.2 K t qu mô ph ng ................................................................... 67
3.4.2.1 K t qu
mô ph ng theo ph ng pháp backstepping
................................................................................................ 68
3.4.2.2 K t qu mô ph ng theo ph ng pháp tuy n tính hóa chính
xác ...................................................................................... 71
3.5 K t lu n ......................................................................................... 74
4 THI T K C U TRÚC ĐI U KHI N NGH CH L U NGU N Z CHO H
PHÁT ĐI N S C GIÓ
........................................................... 75
4.1 Đi n t công su t ng d ng cho h phát đi n s c gió ................... 75
4.2 Công su t turbine gió .................................................................... 77
4.3 Thi t k c u trúc đi u khi n ngh ch l u ngu n Z cho h phát đi n

s c gió ........................................................................................... 78
4.3.1 T i m ch đi n t ng đ ng xác đ nh ...................................... 81
4.3.2 T i m ch đi n t ng đ ng không xác đ nh ........................... 83
4.4 K t qu mô ph ng h th ng đi u khi n ngh ch l u ngu n Z cho h
phát đi n s c gió ........................................................................... 86
4.4.1 Tham s mô ph ng ................................................................. 86


5

4.4.2 K t qu mô ph ng ki m ch ng kh n ng làm vi c c a ph ng
pháp backstepping thích nghi ................................................. 87
4.4.3 K t qu mô ph ng tr ng h p n i l i (grid connected)......... 89
4.4.4 K t qu mô ph ng tr ng h p đ c l p (stand alone) .............. 91
4.5 K t lu n ......................................................................................... 92
5 MÔ PH NG TH I GIAN TH C VÀ THÍ NGHI M C U TRÚC ĐI U
KHI N NLNZ ........................................................................................ 93
5.1 C u trúc h th ng mô ph ng th i gian th c .................................. 93
5.2 Chu n hóa thu t toán trong c u trúc đi u khi n ngh ch l u ngu n
Z.................................................................................................... 95
5.3 K t qu mô ph ng th i gian th c ngh ch l u ngu n Z n i l i cho
pin m t tr i ................................................................................... 99
5.3.1 Ph ng pháp backstepping ..................................................... 99
5.3.2 Ph ng pháp tuy n tính hóa chính xác ................................. 101
5.4 K t qu mô ph ng th i gian th c ngh ch l u ngu n Z n i l i cho
s c gió ......................................................................................... 104
5.5 Mô hình th c nghi m ngh ch l u ngu n Z làm vi c đ c l p ........ 105
5.5.1 Xây d ng mô hình ................................................................. 105
5.5.2 K t qu th c nghi m ............................................................. 106
5.6 Mô hình th c nghi m ngh ch l u ngu n Z làm vi c n i l i ....... 108

5.6.1 Xây d ng mô hình ................................................................. 108
5.6.2 K t qu th c nghi m ............................................................. 109
5.7 K t lu n ....................................................................................... 111
K T LU N VÀ KI N NGH ..................................................................... 112
TÀI LI U THAM KH O .......................................................................... 114
DANH M C CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG B C A LU N ÁN............... 120
PH L C ................................................................................................ 121


6

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

NLNZ
NLNA
NLND
ĐCVTKG
PLL
DSP
VOC
IG
SG
PMSG
DFIG
ĐC/ĐK
HSCS
ĐCCS
MPPT
PWM
EMI

UPS
RHP
PV
FPGA
MBA
ADC
DAC
IGBT

Ngh ch l u ngu n Z
Ngh ch l u ngu n áp
Ngh ch l u ngu n dòng
Đi u ch vector không gian cho ngh ch l u ngu n Z
Vòng khóa pha (Phase Locked Loop)
X lý tín hi u s (Digital Signal Processor)
Đi u khi n t a đi n áp l i (Voltage Oriented Control)
Máy phát không đ ng b
l ng sóc (Squirrel Cage
Induction Generator)
Máy phát đ ng b (Synchronous Generator)
Máy phát đ ng b nam châm v nh c u (Permanent Magnet
Synchronous Generator).
Máy phát không đ ng b ngu n kép (Doubly Fed
Induction Generator)
Đi u ch nh/Đi u khi n
H s công su t
Đi u ch nh công su t
Thu t toán xác đ nh đi m làm vi c có công su t l n nh t
(Maximum power point tracking)
Đi u ch đ r ng xung (Pulse Width Modulation)

Nhi u đi n t (Electromagnetic interference)
Thi t b c p ngu n liên t c (Uninterruptible power
supplier)
Đi m zero n m bên ph i m t ph ng ph c (Right half
plane)
Pin m t tr i (Photovoltaics)
Field-programmable gate array
Máy bi n áp
Chuy n đ i t ng t sang s (Analog to Digital Converter)
Chuy n đ i s sang t ng t (Digital to Analog Converter)
Insulated Gate Bipolar Transitor

p
L1 & L2

H

Toán t Laplace
Giá tr đi n c m c a m ch tr kháng ngu n Z


7

F

Giá tr t đi n c a m ch tr kháng ngu n Z

uinv, uˆinv

V

A
V

idc
iL, IL

A
A

Giá tr trung bình, xác l p đi n áp s c p đ t vào NLNZ
Dòng đi n s c p đ t vào NLNZ
Đi n áp t c th i, đi n áp đ nh đ t lên nhánh van m ch
ngh ch l u
Dòng đi n trung bình ch y qua diode c a ngu n Z
Giá tr trung bình, xác l p dòng đi n ch y qua cu n c m
L1 & L2 c a ngu n Z

iL*

A

Giá tr đ t dòng đi n ch y qua cu n c m L1 & L2

iˆ

A

ngu n Z
Giá tr
c l ng dòng đi n đ t ch y qua cu n c m

L1 & L2 c a ngu n Z

uC, UC

V

Giá tr trung bình, xác l p đi n áp trên t

u

V

ngu n Z
L ng đ t đi n áp trên t

iinv, Iinv

A

iload

A

C1 & C2
udc, Udc
iin

*
L

*
C

Lf, Lg
Rf
Rd
Cf
uS, iS
ig
s
s

H
Ω
Ω
F
V, A
A
rad
rad/s

en
isd, isq

V
A

Igd, igq

A

d
D
da, db, dc
dS1÷d S6
d1,d2
Ma
B, Ga
upv, ipv
ppv

V, A
W

c a

C1 & C 2 c a

C 1 & C 2 c a ngu n Z

Giá tr trung bình, xác l p dòng đi n ch y vào nhánh
van m ch ngh ch l u
Ngu n dòng đ i di n t i m ch đi n t ng đ ng phía
m t chi u m ch ngh ch l u
Đi n c m phía m ch ngh ch l u, phía l i b l c LCL
N i tr c a cu n c m
Đi n tr gi m dao đ ng (damping) b l c LCL
T đi n m ch l c LCL
Vector đi n áp, dòng đi n đ u ra m ch NLNZ
Vector dòng đi n phía l i

Góc pha đ ng b đi n áp l i
T n s l i đi n
Vector đi n áp l i
Thành ph n dòng đi n đ u ra NLNZ theo tr c d, q c a
h t a đ t a đi n áp l i VOC
Thành ph n dòng đi n phía l i theo tr c d, q c a h
t a đ t a đi n áp l i VOC
H s đi u ch “ng n m ch” c a NLNZ (0≤ <0,5)
Giá tr xác l p c a h s đi u ch “ng n m ch” NLNZ
H s đi u ch m i pha c a ngh ch l u ngu n áp
H s đi u ch cho m i van bán d n NLNZ
H s đi u ch hai vector chu n trong m i sector
H s đi u ch m ch ngh ch l u
H s t ng áp, truy n đ t đi n áp NLNZ
Đi n áp, dòng đi n đ u ra pin m t tr i
Công su t pin m t tr i


8

A

Đi n áp đ c tính toán t thu t toán xác đ nh đi m làm
vi c có công su t l n nh t MPPT
Nhi t đ môi tr ng làm vi c pin m t tr i
Đi n áp, dòng đi n t i đi m làm vi c có công su t l n
nh t trên đ ng đ c tính i-v pin m t tr i
M t đ ánh sáng môi tr ng làm vi c pin m t tr i
S l ng cell trên m i t m pin m t tr i
S l ng t m pin m t tr i m c n i ti p, song song

Dòng đi n quang n ng

i ph _ n

A

Dòng đi n quang n ng chu n hóa t i (250C và 1kW/m2)

i0
i0 _ n
q

A

Dòng đi n bão hòa trong mô hình PV

A

Dòng đi n bão hòa chu n hóa trong mô hình PV

*
u pv

V
0

T
Vmp, Imp

C

V, A

G
Ns
Nss, Npp
i ph

W/m2

Đi n tích electron (=1.6.10-19C)
H ng s Boltzmann (=1.38.10-23J/K)
N ng l ng b t electron ra kh i b m t ch t bán d n
(=1.12eV) trong mô hình PV
H ng s ph thu c v t li u c a PV (a=1,3)
M t đ ánh sáng trong đi u ki n chu n (1kW/m2)

k
Eg

a
Gn
Tn

Nhi t đ làm vi c PV

Rp

Ω

Rs

Ω

v

m/s
rad/s

x

t
DSP

đi u ki n tiêu chu n (250C)

Đi n tr song song, trong m ch đi n t ng đ ng mô
hình PV
Đi n tr n i ti p, trong m ch đi n t ng đ ng mô hình
PV
T c đ gió
T c đ turbine
Đ i l ng x đ c cài đ t trên DSP TMS320F2812 (sau
khi chu n hóa)


9

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn IEEE 1547 cho hệ thống PV khi điện áp thay đổi ............... 17

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn IEEE 1547 cho hệ thống PV khi tần số thay đổi ................. 17
Bảng 1.3 Giới hạn thành phần sóng hài dòng điện theo tiêu chuẩn IEEE 1547 .... 17
Bảng 1.4 So sánh phần tử thụ động của bộ biến đổi có công suất 50kW ứng dụng
cho Fuel Cell (nguồn: [10])..................................................................... 21
Bảng 2.1 Hệ số điều chế cho mỗi van bán dẫn NLNZ khi cho phép cả ba nhánh
van mạch nghịch lưu “ngắn mạch’’ – mẫu xung MX3 ........................... 37
Bảng 2.2 Hệ số điều chế cho mỗi van bán dẫn NLNZ khi cho phép hai nhánh van
mạch nghịch lưu “ngắn mạch’’ – mẫu xung MX3 .................................. 38
Bảng 3.1 Tham số mô phỏng nghịch lưu nguồn Z ................................................ 66
Bảng 3.2 Tham số pin năng lượng mặt trời Shell-SQ160 (nguồn: [61]) ............... 67
Bảng 3.3 Giá trị Vmp và Imp tại của pin mặt trời tại điều kiện làm việc khác nhau 67
Bảng 4.1 Tham số turbine, máy phát PMSG ......................................................... 87
Bảng 4.2 Tham số bộ biến đổi NLNZ ................................................................... 87
Bảng 5.1 Giao tiếp vật lý giữa Card ds1103 và TMS320F2812............................ 93
Bảng 5.2 Giới hạn đại lượng chuẩn hóa theo mạch đo lường ............................... 95
Bảng 5.3 Tham số thí nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc độc lập (stand alone) ..
......................................................................................................... 105
Bảng 5.4 Tham số thí nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc nối lưới
(grid connected) .................................................................................... 108


10

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hệ phát điện phân tán tham gia trong mạng điện ................................... 16
Hình 1.2 Thiết bị điện tử công suất cho hệ phát điện phân tán ............................. 18
Hình 1.3 Cấu trúc thiết bị biến đổi công suất tiêu biểu sử dụng cho hệ phát điện
phân tán ................................................................................................... 19
Hình 1.4 Cấu trúc mạch lực bộ biến đổi nguồn Z ................................................. 20

Hình 1.5 Sơ đồ mạch lực nghịch lưu ba pha nguồn Z ........................................... 20
Hình 1.6 Mạch tương đương phía một chiều NLNZ ............................................. 21
Hình 1.7 Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 1 ........ 22
Hình 1.8 Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 2 ........ 23
Hình 1.9 Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 2 ........ 23
Hình 1.10 Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 3 ........ 24
Hình 1.11 Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 4 ........ 24
Hình 1.12 Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ trong trạng thái 5 ........ 25
Hình 1.13 Các phương pháp điều chế độ rộng xung cho NLNZ ............................ 26
Hình 1.14 Cấu trúc điều khiển NLNZ ..................................................................... 28
Hình 1.15 Các ứng dụng NLNZ cho nguồn phát phân tán...................................... 30
Hình 2.1 Vị trí các vector chuẩn trên hệ tọa độ tĩnh αβ ........................................ 32
Hình 2.2 Thuật toán xác định vector điện áp đặt trong mỗi sector ....................... 32
Hình 2.3 Các mẫu xung xuất hiện trong điều chế vector không gian cho NLNZ . 34
Hình 2.4 Đặc tính làm việc tương ứng với các mẫu xung NLNZ ......................... 36
Hình 2.5 Đầu ra mạch NLNZ nối lưới thông qua mạch lọc LCL ......................... 40
Hình 2.6 a) Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ với đầu vào nguồn
dòng, b) trạng thái “ngắn mạch”, c) trạng thái “không ngắn mạch”, d)
dạng dòng điện tức thời chảy qua các phần tử nguồn Z. ....................... 41
Hình 2.7 Mô hình nghịch lưu nguồn Z với đầu vào nguồn dòng .......................... 42
Hình 2.8 a) Mạch điện tương đương phía một chiều NLNZ với đầu vào nguồn áp,
b) trạng thái “ngắn mạch”, c) trạng thái “không ngắn mạch”,................ 43
Hình 2.9 Mô hình nghịch lưu nguồn Z với đầu vào nguồn áp .............................. 44
Hình 2.10 Sơ đồ khối điều khiển nghịch lưu nguồn Z ............................................ 45
Hình 2.11 Khảo sát tính ổn định tại điểm cân bằng (2.52)...................................... 47


11

Hình 2.12 Khảo sát tính ổn định tại điểm cân bằng (2.59)...................................... 48

Hình 3.1 Các cấu hình ghép nối pin mặt trời và thiết bị điện tử công suất ........... 51
Hình 3.2 Sơ đồ khối chức năng điều khiển điện tử công suất nối lưới cho pin mặt
trời (nguồn: [1])....................................................................................... 51
Hình 3.3 Mạch điện tương đương pin mặt trời...................................................... 52
Hình 3.4 Đặc tính i - v của Shell-SQ160 theo nhiệt độ T ..................................... 53
Hình 3.5 Đặc tính i - v của Shell-SQ160 theo mật độ ánh sáng G ........................ 53
Hình 3.6 Cấu trúc điều khiển NLNZ nối lưới cho hệ pin mặt trời ........................ 54
Hình 3.7 a.Đặc tính công suất p pv u pv , b.Sơ đồ khối điều khiển ........................ 55
Hình 3.8 a.Đặc tính công suất p pv i pv , b. Sơ đồ khối điều khiển ........................ 55
Hình 3.9 a.Đặc tính công suất p pv d , b. Sơ đồ khối điều khiển ......................... 56
Hình 3.10 Minh họa thuật toán “Incremental Conductance” trên đặc tính p pv u pv ..
................................................................................................................ 57
Hình 3.11 Thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất theo phương
pháp “Incremental Conductance” ........................................................... 58
Hình 3.12 Mạch vòng điều chỉnh phía một chiều NLNZ với đầu vào nguồn dòng
thiết kế theo phương pháp tuyến tính hóa chính xác .............................. 66
Hình 3.13 Kết quả mô phỏng khi nhiệt độ làm việc thay đổi theo phương pháp
backstepping............................................................................................ 69
Hình 3.14 Kết quả mô phỏng khi mật độ ánh sáng thay đổi theo phương pháp
backstepping............................................................................................ 70
Hình 3.15 Kết quả mô phỏng khi nhiệt độ làm việc thay đổi theo phương pháp
tuyến tính hóa chính xác ......................................................................... 72
Hình 3.16 Kết quả mô phỏng khi mật độ ánh sáng thay đổi theo phương pháp tuyến
tính hóa chính xác ................................................................................... 73
Hình 4.1 Các hệ phát điện sức gió (nguồn: [55]) .................................................. 76
Hình 4.2 Sơ đồ khối chức năng điều khiển điện tử công suất nối lưới cho hệ phát
điện sức gió (nguồn: [1]) ......................................................................... 76
Hình 4.3 Đặc tính công suất turbine tương ứng tốc độ gió khác nhau .................. 77
Hình 4.4 Sơ đồ khối chức năng điều khiển hệ phát điện sức gió dùng nghịch lưu
nguồn Z ................................................................................................... 78

Hình 4.5 Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z hệ phát điện sức gió làm việc
nối lưới .................................................................................................... 79
Hình 4.6 Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn Z hệ phát điện sức gió làm việc
độc lập ..................................................................................................... 80


12

Hình 4.7 Cấu trúc điều khiển cho mạch vòng điện áp một chiều của NLNZ với tải
xác định. .................................................................................................. 83
Hình 4.8 Cấu trúc điều khiển cho mạch vòng điện áp một chiều của NLNZ với
tham số tải bất định. ................................................................................ 86
Hình 4.9 Kết quả mô phỏng kiểm chứng khả năng làm việc phương pháp
backstepping thích nghi .......................................................................... 88
Hình 4.10 Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển NLNZ nối lưới cho hệ phát điện
sức gió sử dụng máy phát PMSG............................................................ 90
Hình 4.11 Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển NLNZ độc lập cho hệ phát điện
sức gió sử dụng máy phát PMSG............................................................ 92
Hình 5.1 Cấu trúc hệ thống mô phỏng thời gian thực (nguồn: [61])..................... 94
Hình 5.2 Kết quả mô phỏng thời gian thực khi mật độ ánh sáng thay đổi theo
phương pháp backstepping ................................................................... 100
Hình 5.3 Kết quả mô phỏng thời gian thực khi nhiệt độ thay đổi theo phương pháp
backstepping.......................................................................................... 101
Hình 5.4 Kết quả mô phỏng thời gian thực khi mật độ ánh sáng thay đổi theo
phương pháp tuyến tính hóa chính xác ................................................. 102
Hình 5.5 Kết quả mô phỏng thời gian thực khi nhiệt độ thay đổi theo phương pháp
tuyến tính hóa chính xác ....................................................................... 103
Hình 5.6 Kết quả mô phỏng thời gian thực nghịch lưu nguồn Z nối lưới hệ sức gió
sử dụng máy phát PMSG ...................................................................... 104
Hình 5.7 Cấu trúc thí nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc độc lập .................. 106

Hình 5.8 Kết quả thực nghiệm NLNZ làm việc độc lập ..................................... 107
Hình 5.9 Cấu trúc thí nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc nối lưới ................. 109
Hình 5.10 Kết quả thực nghiệm NLNZ làm việc nối lưới .................................... 110


13

MỞ ĐẦU

N ng l ng đi n có vai trò r t quan tr ng trong quá trình phát tri n kinh
t xã h i c a b t c qu c gia nào, đ c bi t v i nh ng n c đang phát tri n
nh Vi t Nam. Tuy nhiên, h th ng s n xu t và cung c p n ng l ng đi n
hi n nay đang đ ng tr c hai thách th c l n. Th nh t, đó là s ph thu c
c a các ngu n phát đi n vào ngu n nguyên li u hóa th ch nh than đá và
d u m , hi n đang d n c n ki t và gây ra nh ng v n đ l n v môi tr ng.
Th hai, đó là h th ng truy n t i đi n v i đi n th cao s m hay mu n c ng
đi đ n gi i h n c a dung l ng, không đáp ng đ c các yêu c u c a xã h i
hi n đ i.
S xu t hi n các h phát đi n phân tán (DG – Distributed Generation) là
s b sung c n thi t cho ngu n n ng l ng hi n t i. Các h th ng phát đi n
phân tán đ n nay đ c hi u nh nh ng ngu n phát d phòng, th ng ch y
b ng diezen, có công su t t vài tr m W trong các h gia đình đ n vài ch c
kW cho các công s , v n phòng, đ n vài MW cho các khu công nghi p. Các
ngu n phát này đ c l p đ t ngay g n h tiêu th đi n, nên không c n xây
d ng nh ng đ ng truy n t i đi n t n kém. Các h th ng phát đi n phân tán
ngày nay đ c b sung thêm, đang phát tri n r t nhanh chóng các lo i v i
ngu n g c t n ng l ng tái t o nh : gió, pin m t tr i và th y đi n nh , pin
nhiên li u, khâu tích tr n ng l ng... Các h phát đi n phân tán t o ra các
d ng ngu n n ng l ng s c p khác nhau, nên c n thi t ph i có thi t b bi n
đ i đi n t công su t đ bi n đ i sang n ng l ng đi n, c p cho ph t i khác

nhau. Do đó, l a ch n c u trúc m ch l c thi t b bi n đ i đi n t công su t
và ph ng pháp đi u khi n, đóng vai trò quan tr ng đ m b o vi c khai thác
hi u qu h phát đi n phân tán.
Ngh ch l u ngu n Z đ c gi i thi u vào n m 2003 b i tác gi Fang Zheng
Peng t i đ i h c Michigan (Hoa K ), là thi t b ch v i m t t ng bi n đ i đi n
t công su t, cho phép đ t đi n áp đ u ra mong mu n khi đi n áp s c p
đ u vào thay đ i, phù h p v i đ c đi m làm vi c c a h phát đi n phân tán.
Cho đ n th i đi m hi n t i, các công trình nghiên c u v
ng d ng ngh ch
l u ngu n Z s d ng các ph ng pháp đi u khi n tuy n tính, đi u này có th
làm suy gi m ch t l ng đ ng h c c a h th ng, khi đi m làm vi c thay đ i,
do mô hình phía m t chi u ngh ch l u ngu n Z là phi tuy n. Do đó, lu n án
đ t ra nhi m v ‘‘
” s d ng các ph ng pháp đi u khi n phi tuy n, đ làm c s nâng
cao ch t l ng đi u khi n khi ng d ng cho h phát đi n phân tán. K t qu
nghiên c u này s là ti n đ cho vi c tích h p các h phát đi n phân tán v i
ngu n đi n truy n th ng, hình thành l i đi n m i - l i đi n thông minh
(Smart grid) đ nâng cao đ tin c y v n hành và ti t ki m n ng l ng so v i


14

l i đi n truy n th ng. Trong quá trình th c hi n nhi m v , lu n án đã t p
trung gi i quy t m t s v n đ v lý thuy t và th c nghi m nh sau.
: Xây d ng mô hình toán h c ngh ch l u ngu n Z t ng ng
hai ngu n s c p: ngu n dòng, ngu n áp. Đ a ra gi i pháp đi u ch vector
không gian trong đó h s đi u ch , thu t toán xác đ nh v trí vector đi n áp
đ t ch ch a các công th c đ i s , phù h p cài đ t trên vi đi u khi n. Phân
tích các m u xung cho NLNZ d a trên đ c đi m c u trúc m ch l c và đ ngh
nên s d ng m u xung c th trong các ng d ng khác nhau. Nghiên c u, s

d ng các ph ng pháp đi u khi n phi tuy n cho m ch vòng phía m t chi u
t ng ng v i các ng d ng NLNZ. T đó, thi t k c u trúc đi u khi n NLNZ
cho h phát đi n phân tán đi n hình: pin m t tr i, h phát đi n s c gió.
Xây d ng c u trúc mô ph ng th i gian th c đ ki m
ch ng c u trúc đi u khi n NLNZ cho h phát đi n phân tán, v i thu t toán
đi u khi n đ c cài đ t trên DSP TMS320F2812 và mô hình h phát đi n
phân tán k t h p NLNZ đ c xây d ng d a trên Card ds1103. Ngoài ra, mô
hình th c nghi m NLNZ trong phòng thí nghi m đ c đ a ra, đ đánh giá
kh n ng làm vi c trong hai ch đ n i l i (grid connected), đ c l p (stand
alone) c th .
B c c lu n án g m 5 m c chính nh sau:
Mô hình l i đi n có s tham gia c a h phát đi n phân
tán và vai trò thi t b bi n đ i đi n t công su t trong đó. Gi i thi u c u trúc
m ch l c và phân tích nguyên lý làm vi c NLNZ, đ ch ra ti m n ng ng
d ng cho h phát đi n phân tán. N i dung m c này c ng cho th y tình hình
nghiên c u v NLNZ cho đ n th i đi m hi n nay và đ a ra h ng nghiên c u
c th cho lu n án.
Đ a ra gi i pháp đi u ch vector không gian cho NLNZ v i m u xung c th ,
phù h p cài đ t trên vi đi u khi n hi n nay cho các ng d ng NLNZ. Mô hình
toán h c NLNZ t ng ng v i hai d ng ngu n áp, ngu n dòng - đây là các
d ng ngu n s c p ph bi n s d ng trong các ng d ng NLNZ. Ch ra đ c
đi m đ ng h c không v i mô hình NLNZ v i đ u vào d ng ngu n áp, đ đ a
ra ph ng án đi u khi n phù h p đ i v i tr ng h p này.
Thi t
k c u trúc đi u khi n NLNZ n i l i cho pin m t tr i g m hai m ch vòng.
Trong đó, m ch vòng phía m t chi u v n d ng ph ng pháp backstepping có
xét đ n tr ng h p không bi t chính xác tham s m ch tr kháng ngu n Z
và ph ng pháp tuy n tính hóa chính xác, v i đ i l ng đi u khi n là đi n áp
s c p đ t vào NLNZ, đ m b o công su t tác d ng đ a ra t pin m t tr i l n
nh t trong các đi u ki n làm vi c khác nhau. M ch vòng phía xoay chi u có

nhi m v gi đi n áp trên t C 1 & C 2 b ng h ng s theo l ng đ t và đi u
ch nh đ

c h s công su t h th ng.

Thi t k c u trúc đi u khi n NLNZ cho h phát đi n s c gió s

d ng


15

máy phát đ ng b nam châm v nh c u g m hai m ch vòng. M ch vòng phía
m t chi u v n d ng ph ng pháp backstepping, đ m b o đi n áp trên t
C 1 & C 2 gi b ng h ng s khi t c đ gió thay đ i, k c khi không bi t chính
xác t i m ch đi n t ng đ ng phía m t chi u NLNZ. M ch vòng phía xoay
chi u có nhi m v , đi u khi n đ c quá trình trao đ i công su t gi a h phát
đi n s c gió v i l i trong ch đ n i l i (grid connected) ho c đi n áp ra
t i n đ nh theo l ng đ t trong ch đ đ c l p (stand alone).
Xây d ng c u hình mô ph ng th i gian th c c u trúc đi u khi n
NLNZ n i l i ng d ng cho h phát đi n phân tán. Trong đó, s d ng Card
ds1103 và DSP TMS320F2812 đ ki m ch ng đ ng h c, kh n ng cài đ t
c a c u trúc đi u khi n trên thi t b k thu t c th . Ngoài ra, tác gi c ng
xây d ng đ c mô hình th c nghi m NLNZ trong phòng thí nghi m đ ki m
ch ng kh n ng làm vi c đ c l p (stand alone) và n i l i (grid connected).
Cu i cùng là,
, cho th y đ c đóng góp chính c a
lu n án và ch ra h ng phát tri n ti p theo c a đ tài.
M c dù, n i dung chính c a lu n án v đi u khi n ngh ch l u ba pha
ngu n Z. Tuy nhiên, hoàn toàn có th s d ng các k t qu nghiên c u này

cho ngh ch l u m t pha ngu n Z và các b bi n đ i có s tham gia c a khâu
DC/DC đ c đi u khi n theo ph ng pháp đi u ch đ r ng xung, c th là
thi t k các b đi u ch nh m ch vòng phía m t chi u theo ph ng pháp phi
tuy n.


16

1 T NG QUAN

1 TỔNG QUAN

1.1 Hệ phát điện phân tán tham gia trong mạng điện
Trong nh ng n m g n đây, h phát đi n phân tán đư c phát tri n m nh
m v m t qui mô và s đa d ng c a các ngu n phát, t o ra các kh n ng k t
n i khác nhau đ i v i lư i đi n truy n th ng.
đưa ra m t ví d v
mô hình lư i đi n có s tham gia c a h phát đi n phân tán như: pin m t
tr i, h phát đi n s c gió, kho lưu tr n ng lư ng... Trong đó, vi c đi u hành
cho lư i đi n này đóng vai trò r t quan tr ng trong vi c đ m b o cân b ng
n ng lư ng gi a ngu n phát v i ph t i, ch t lư ng đi n n ng trong m ng
đi n, c ng như xác đ nh các ch đ v n hành cho t ng ngu n phát phân tán.

Các h phát đi n phân tán t o ra các d ng ngu n n ng lư ng sơ c p khác
nhau, không n đ nh, ph thu c vào đi u ki n làm vi c. Yêu c u trong quá
trình v n hành, c n bi t đư c thông tin tr ng thái làm vi c c a t ng h phát
đi n phân tán. Do đó, c n thi t ph i có thi t b bi n đ i đi n t công su t –
là thi t b cho phép truy n t i công su t b ng ph n t phi ti p đi m có kh
n ng đi u khi n đư c, khi ghép n i v i lư i ho c ph t i. Hi n nay, yêu c u
b t bu c các h phát đi n phân tán n i lư i ph i tuân theo tiêu chu n, xét

1.1 H phát đi n phân tán tham gia trong m ng đi n

17

riêng cho trư ng h p PV và h phát đi n s c gió n i lư i theo các tiêu chu n
IEEE 1547 dư i đây [1].
D i đi n áp (%)
V < 50
50 ≤ V <88
110 < V < 120
V ≥ 120
D i công su t (kW)
≤ 30 kW
>30 kW

Th i gian ng t (s)
0,16
2,00
1,00
0,16

D i t n s (Hz)
> 60,5
< 59,3
> 60,5
< (59,8 ÷ 57)

Th i gian ng t (s)

0,16
0,16
0,16
0,16 ÷ 3,00

Sau th i gian b ng t ra kh i lư i đi n khi đi n áp và t n s thay đ i, h
PV có th đư c k t n i l i v i lư i n u các đi u ki n sau th a mãn theo tiêu
chu n IEEE 1547: 88 < V < 100 (%) và 59,3 < f < 60.5 (Hz). Đ th a mãn
các tiêu chu n trên, trong h th ng đi u khi n b bi n đ i công su t n i lư i
c n ph i có ch c n ng giám sát lư i đi n: biên đ đi n áp, t n s lư i. V i
vi c s d ng thu t toán vòng khóa pha PLL, cho phép ta có đư c thông tin v
góc pha, t n s đi n áp lư i và th m chí phân tích đư c thành ph n đi n áp
th t thu n ho c ngư c xu t hi n trong lư i đi n. Đ gi i quy t v n đ này
đã có các nghiên c u tương đ i đ y đ cho b bi n đ i công su t n i lư i s
d ng NLNA [1, 2, 3, 4]. Do đó, lu n án s s d ng các k t qu này khi
nghiên c u đi u khi n b bi n đ i công su t m i có kh n ng n i lư i.
ch ra thành ph n sóng hài dòng đi n c a các b bi n đ i đi vào
lư i đi n, ph i tuân th nghiêm ng t theo tiêu chu n IEEE 1547. Đ đ m
b o tiêu chu n này, đ u ra b bi n đ i n i lư i ki u NLNA thư ng s d ng
m ch l c LCL, có t n s c t đư c thi t k trong kho ng 1/2 t n s phát xung
vào m ch ngh ch lưu và 10 l n t n s cơ b n đi n áp lư i [1, 5].
B c sóng hài dòng đi n h(b c l )
h < 11
11 ≤ h < 17
17 ≤ h < 23
23 ≤ h < 35
h ≥ 35
Sóng hài b c ch n
T ng thành ph n sóng hài (THD)

Gi i h n thành ph n sóng hài (%)
4,00
2,00%
1,5%
0,6%
0,3%
< 25% sóng hài b c l
5%


18

1 T NG QUAN

Đ i h phát đi n s c gió, đ c bi t là trang tr i gió (wind farm) đ t c công
su t MW tr lên, khi k t n i v i h th ng đi n qu c gia, đ v n hành n đ nh
h th ng đi n, s không cho phép tr m phát đi n s c gió c t ra kh i lư i khi
g p s c , mà ph i tham gia h tr lư i và có kh n ng làm vi c tr l i sau
khi s c lư i đư c ph c h i. Chính vì v y, m t s qu c gia trên th gi i: Đan
M ch, Đ c ... đưa ra qui đ nh cho h phát đi n s c gió n i lư i g i là “Grid
code” và các nhóm nghiên c u ho c thương ph m v h phát đi n s c gió
ph i tuân theo tiêu chu n này [1, 6, 7].

1.2 Vai trò thiết bị biến đổi điện tử công suất cho hệ phát điện
phân tán
Thi t b bi n đ i đi n t công su t đa d ng v c u trúc m ch l c, đang
đư c ti p t c nghiên c u đ đưa ra c u trúc m i có m t đ công su t cao
hơn. Ngoài ra, v i s phát tri n lý thuy t đi u khi n đang góp ph n thúc đ y
m nh m đ đưa ra m t s n ph m đi n t công su t hoàn thi n, phù h p
cho các ng d ng khác nhau. Thi t b bi n đ i đi n t công su t có vai trò cơ

b n là khâu ghép n i trung gian gi a h phát đi n phân tán v i lư i ho c ph
t i và có kh n ng trao đ i công su t.
mô t sơ đ kh i h th ng
đi u khi n đi n t công su t cho ngu n phát phân tán. Trong đó, b đi u
khi n nh n các tín hi u đo lư ng ph n h i v và lư ng đ t đi u khi n s
đư c đ t thông qua giao di n v n hành t i ch ho c t tr m v n hành trung
tâm, đ giám sát đi u khi n toàn b quá trình làm vi c c a b bi n đ i và
tr ng thái v n hành h phát đi n phân tán khi k t n i lư i đi n ho c ph t i.

Các c u trúc m ch l c thi t b đi n t công su t tiêu bi u s d ng cho h
phát đi n phân tán: thi t b bi n đ i DC/AC ki u NLNA có b sung thêm
khâu DC/DC v i ch c n ng t ng áp ho c s d ng máy bi n áp
đ u ra
DC/AC như
[1, 8]. Các phương án này s làm ph c t p thêm c u trúc


1.3 Gi i thi u ngh ch lưu ngu n Z

19

đi u khi n, t n th t thi t b bi n đ i và t ng kích thư c h th ng. Tuy nhiên,
đ đ m b o cách ly gi a h phát đi n phân tán và lư i đi n ho c ph t i, thì
gi i pháp m ch l c như
c ng là m t yêu c u b t bu c. Do đó, c n
thi t nghiên c u s d ng m t c u trúc m ch l c đi n t công su t khác đ
gi m t n th t, nâng cao hi u su t s d ng n ng lư ng c a các h phát đi n
phân tán. NLNZ gi i thi u vào n m 2003, v i nh ng đ c tính khác bi t h n
so v i hai b bi n đ i k trên mà v n có ch c n ng tương đương, đư c xem
gi i pháp h a h n s d ng cho h phát đi n phân tán: pin m t tr i, s c gió,

fuel cell...

1.3 Giới thiệu nghịch lưu nguồn Z

1.3.1

Cấu trúc mạch lực

Ngh ch lưu s d ng trong các ng d ng hi n nay phân làm hai lo i: ngh ch
lưu ngu n áp - NLNA, ngh ch lưu ngu n dòng - NLND. Trong đó, NLNA s
d ng ph bi n và có các đ c đi m sau: Đ u vào ngh ch lưu ph i có t đi n
dung lư ng l n, đi n áp đ u ra ngh ch lưu b gi i h n b i đi n áp m t chi u
và không cho phép ng n m ch đ u ra, do đó xu t hi n th i gian ch t
deadtime trong m i nhánh van m ch ngh ch lưu là nguyên nhân gây nhi u
đi n t EMI trong h th ng. Ngh ch lưu ngu n dòng s d ng trong các ng
d ng có công su t l n và có đ c đi m sau: Đ u vào NLND ph i có đi n c m
giá tr l n và c n có b đi u ch nh đ duy trì dòng đi n không đ i, đi n áp ra
NLND l n hơn đi n áp đ u vào và không cho phép làm vi c h m ch. Như
v y, c hai c u hình NLNA và NLND ch có th th c hi n đư c ch c n ng
t ng áp ho c gi m áp.
Nhóm thi t b bi n đ i ngu n Z, có m ch tr kháng đ t gi a ngu n sơ c p
và m ch van bán d n. M ch tr kháng là các ph n t th đ ng như cu n


20

c m

1 T NG QUAN

L1 & L2 , t

đi n C1 & C2 có giá tr b ng nhau và đư c n i theo hình

ch Z ch ra trên
. V i đ c đi m c u trúc m ch l c này, b bi n đ i
ngu n Z có th ho t đ ng v i ngu n sơ c p d ng ngu n áp ho c ngu n dòng,
đ u ra b bi n đ i có th m t chi u ho c xoay chi u. Như v y, b bi n đ i
ngu n Z có th
ng d ng đư c cho các b bi n đ i ki u DC/AC, AC/DC,
DC/DC, AC/AC [9].

Lu n án đi sâu khai thác thi t b bi n đ i NLNZ, có sơ đ m ch l c thu c
nhóm thi t b bi n đ i ba pha ngu n Z th c hi n ki u bi n đ i DC/AC, s
d ng van bán d n IGBT trên
. NLNZ s có hai ch đ t ng – gi m áp
v n ch đư c th c hi n trên NLNA ho c NLND. Nguyên lý làm vi c NLNZ xu t
hi n tr ng thái “ng n m ch” nhánh van m ch ngh ch lưu (tr ng thái “shoot
through”) - đây là tr ng thái c m trong NLNA. Tr ng thái “ng n m ch” nhánh
van m ch ngh ch lưu đư c đi u khi n, cho phép t o đi n áp đ u ra mong
mu n và có th l n hơn đi n áp đ u vào mà không c n thêm m t t ng bi n
đ i công su t. Trong quy n lu n án này t đây tr v sau, thu t ng
s vi t t t thành
và tr ng thái làm vi c gi ng như NLNA g i là
.

H phát đi n phân tán có đ c đi m là các ngu n n ng lư ng b bi n đ i
theo nhi u y u t , nên đi n áp ra s không n đ nh và bi n thiên trong m t

1.3 Gi i thi u ngh ch lưu ngu n Z

21

d i r ng. Trong khi đó, yêu c u đi n áp c p cho ph t i ho c n i v i lư i
đi n qu c gia ph i n đ nh theo giá tr mong mu n. Do đó, NLNZ đã m ra
tri n v ng ng d ng cho các h phát đi n phân tán như: pin n ng lư ng m t
tr i, fuel cell, s c gió… tích h p trong lư i đi n.

B bi n đ i
S lư ng cu n c m
Giá tr cu n c m (µH)
Dòng trung bình qua cu n c m (A)
S lư ng t
Dung lư ng t (µF)
Đ p m ch dòng đi n qua t (A)
Đi n áp trên t (V)

NLNA

DC/DC + NLNZ
NLNA
1
2(1)*
510
339
200
200
1
2

556
405
124
111
420
420

0
1
667
106
420

(*)

V i đ c đi m c u trúc m ch l c đ ng nh t không có s phân bi t rõ các
t ng bi n đ i công su t. Vì v y, thi t k m t c u trúc đi u khi n cho NLNZ
đ t ra nhi u v n đ c n gi i quy t. Do đó,
.

1.3.2

Nguyên lý làm việc nghịch lưu nguồn Z

Nguyên lý làm vi c NLNZ đư c phân tích d a m ch đi n tương đương phía
m t chi u
. Trong đó, m ch ngh ch lưu và ph t i đ i di n b i
ngu n dòng iload và khóa bán d n S. Gi thi t m ng tr kháng đ i x ng, ngh a
là L1

L2

L và C1

C2

C , nên có th xem uC1

uC 2

uC ; iL1

iL 2

iL .


22

1 T NG QUAN

NLNZ có xu t hi n hai tr ng thái chính: tr ng thái “ng n m ch’’ và tr ng
thái “không ng n m ch’’. Tuy nhiên, hai tr ng thái này ch đúng khi dòng qua
cu n c m liên t c (giá tr cu n c m đ l n đ duy trì dòng đi n). Khi giá tr
đi n c m nh , dòng qua cu n c m có đ đ p m ch l n th m chí b gián
đo n, vì v y mà NLNZ s có thêm ba tr ng thái làm vi c khác [11, 12]. Tùy
thu c vào c p công su t theo yêu c u, giá tr cu n c m L1 & L2 và t đi n

C1 & C2 ph i đư c tính toán đ đ m b o yêu c u v đ đ p m ch dòng đi n,
đi n áp cho phép và có tính đ n các đi u ki n làm vi c t i h n theo các tr ng

thái 1 và tr ng thái 2 xu t hi n trong ch đ ho t đ ng NLNZ [12].
cho th y tr ng thái “ng n m ch’’ đư c đi u khi n
b i kh i ĐCVTKG cho phép ng n m t, hai ho c c ba nhánh van m ch
ngh ch lưu (ví d ng n m ch qua van S1, S4). Trong tr ng thái này, cu n c m
L1 & L2 th c hi n quá trình “n p’’ n ng lư ng t t
C1 & C2 . Dòng đi n t i
đ u ra NLNZ (t i tr c m) đư c duy trì liên t c qua h th ng diode m ch
ngh ch lưu (ví d qua diode D5, D6 – là diode m c song song ngư c v i S5,
S6).
Đi n áp đ t lên các ph n t trong m ng tr kháng ngu n Z đư c xác đ nh
như sau:
uL uC
(1.1)

u
0
 inv
Dòng đi n ch y qua các ph n t trong m ng tr kháng ngu n Z đư c xác
đ nh như dư i đây:
iC
iL
(1.2)

idc 0

Tr ng thái “không ng n m ch’’, th c hi n quá trình “x ’’
n ng lư ng trên cu n c m L1 & L2 qua m ch ngh ch lưu c p đi n cho ph
t i NLNZ. Đi n áp đ t lên các ph n t trong m ng tr
đ nh như sau:
uL uc udc


uinv uc u L 2uc udc

kháng ngu n Z xác
(1.3)


1.3 Gi i thi u ngh ch lưu ngu n Z

23

+ M ch ngh ch lưu
tr ng thái vector tích c c (ví d m ch ngh ch lưu
đang tr ng thái 100, ngh a là S1=1, S6=1, S2=1) và dòng đi n qua cu n
1
c m l n hơn giá tr dòng iinv . Dòng đi n ch y qua các ph n t trong m ng
2
tr kháng ngu n Z đư c xác đ nh như sau:
idc 2iL iinv
(1.4)

iinv iL iC

+ M ch ngh ch lưu tr ng thái vector không (ví d m ch ngh ch lưu đang
tr ng thái 111, ngh a là S1=1, S3=1, S5=1) và dòng đi n qua cu n c m l n
hơn không. Dòng đi n ch y qua các ph n t trong m ng tr kháng ngu n Z
đư c xác đ nh như sau:
idc 2iL
(1.5)


iinv 0

M ch ngh ch lưu m t trong 6 tr ng thái vector tích c c,
t i th i đi m k t thúc tr ng thái 2. Dòng qua cu n c m gi m b ng giá tr
1
dòng iinv , dòng idc 0 , diode
ng ng d n dòng ch ra trên
. Dòng
2
đi n ch y qua các ph n t trong m ng tr kháng ngu n Z đư c xác đ nh:
1

iinv
iL
(1.6)
2

idc 0


24

1 T NG QUAN

Gi thi t t i m ch NLNZ d ng tr c m, có giá tr đi n c m l n hơn giá tr
c a L1 & L2 và b qua s t áp rơi trên đi n c m L1 & L2 . Đi n áp đ t vào
m ch ngh ch lưu đư c xác đ nh như sau:
uinv uC

iinv

(1.7)

M ch ngh ch lưu m t trong 2 tr ng thái vector không, dòng
ng ng d n dòng.
0 , dòng qua cu n c m gi m t i giá tr không, diode

Trong tr ng thái này, m ch tr kháng ngu n Z b cách ly gi a t i và ngu n sơ
c p như
.
Dòng đi n ch y qua cu n c m gi m v không nên dòng idc 0 như sau:

iL 0

idc 0

(1.8)

M ch ngh ch lưu chuy n sang tr ng thái vector tích c c, sau
tr ng thái vector không và dòng qua cu n c m v n đang nh hơn

khi đã
1
dòng iinv . Vì v y, m ch ngh ch lưu không th chuy n sang tr ng thái vector
2
tích c c đư c, do đi u ki n tr ng thái 2 không th a mãn. NLNZ xu t hi n
tr ng thái “ng n m ch’’ do hai diode các nhánh van m ch ngh ch lưu (ví d
qua diode D5, D6 – là diode m c song song ngư c v i S5, S6) như
.
Công th c xác đ nh đi n áp và dòng đi n trong tr ng thái 5 này gi ng như

trong tr ng thái 1. Tr ng thái này s t n t i cho đ n khi dòng qua cu n c m
1
t ng lên b ng giá tr dòng iinv , NLNZ s vào tr ng thái 3 và m ch ngh ch lưu
2