T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ
-
Sè 4
(44)
/
N¨m 2007
–

50

ỨNG DỤNG BỘ BIẾN ĐỔI PWM TRONG ĐIỀU KHIỂN
CÔNG SUẤT GIỮA CÁC NGUỒN ĐIỆN CỤC BỘ
Ngô Đức Minh – (Trường Đại học KTCN - ĐH Thái Nguyên)

1. Đặt vấn đề
Việc nghiên cứu các bộ biến đổi PWM đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên
cứu mạnh trong khoảng mươi năm trở lại đây và thể hiện nhiều ưu điểm vượt trội: khả năng
truyền năng lượng theo cả hai hướng với cosϕ điều khiển được, dung lượng sóng hài thấp.
Trong tình hình thiếu hụt năng lượng hiện nay, nhiều nguồn điện cục bộ đang được huy
động tích cực để bổ sung công suất cho lưới. Vì trong vận hành khai thác công suất từ các nguồn
điện cục bộ, do tính không ổn định, tần số và công suất phát của mỗi nhà máy phụ thuộc nhiều
yếu tố khách quan, như chế độ gió (phong điện); các chế độ thuỷ văn (thuỷ điện nhỏ) cần điều
tiết lượng công suất phát ra từ các nhà máy vào lưới thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật, hoặc kể cả
trong trường hợp điều tiết mang tính thương mại (phân chia công suất P, Q được bán ra cho từng
nhà máy điện). Nghiên cứu tính năng đặc biệt của bộ biến đổi PWM, sẽ đưa ra ứng dụng để thực
hiện ý tưởng trên.

Trên sơ đồ hình 1. :
- lưới cấp điện cho các phụ tải 1 ; 2 ; 3 ...;
- máy phát F
1

1

- Bộ biến đổi PWM
2
nối với nguồn F
2
, điều khiển cấp cho lưới P
2
và Q
2

Yêu cầu điều khiển là: thay đổi được các giá trị: P
1
, P
2
, Q
1
, Q
2
theo ý nuốn ( thậm trí là
một trong đại lượng trên = 0 ) nhưng luôn đảm bảo điều kiện:
P
1
+ P
2
= P và Q
1
+ Q
2
= Q

N¨m 2007
–

51
Để thực hiện được ý tưởng điều khiển ta xây dựng sơ đồ cấu trúc như hình 2. 2. Mô tả toán học cấu trúc điều khiển
cấu trúc sơ đồ được thể hiện trên hình 2. Trước khi đi vào vấn đề điều khiển, ta nhắc lại
các mô tả toán học quen thuộc cho của từng khối: chỉnh lưu, nghịch lưu, bộ điều khiển biến tần
và đưa ra các thuật toán điều khiển tương ứng.
2.1. Mô tả toán học bộ chỉnh lưu và phương pháp điều khiển
Phương trình cân bằng điện áp bộ chỉnh lưu được mô tả như sau:
L I S
u u u= +
(1)
L
L L S
di
u Ri L u
dt
= + + (2)
a a a Sa
b b b Sb
c c c Sc
u i i u
d
u R i L i u
dt
u i i u


n nay, ó cú rt nhiu phng phỏp iu khin b chnh lu PWM nh: VOC, DPC,
VFVOC, VFDPC. t c mc tiờu l iu khin cỏc thnh phn cụng sut phỏt vo li t
cỏc ngun cc b, tỏc gi a ra phng phỏp iu khin DPC (iu khin trc tip cụng sut).
S nguyờn lý c mụ t trờn hỡnh 3.

Vựng v trớ ca vector hiu in th v t thụng c chia thnh 12 sector v cỏc sector
c biu din di dng s nh sau:
n
(n 2) (n 1)
6 6

< v

i n=1,2....12

Sau khi

ó xỏc

nh

c v

trớ t

thụng

o thu



ng chuy

n m

ch:
U
DCHỡnh 3. S nguyờn lý b chnh lu iu khin theo phng phỏp DPC

Khâu đo dòng ớc lợng
điện áp hoặc từ thông ảo
và công suất tức thời
Bảng
đóng cắt

PI

U
a

U
b

U
c

L

-
p q
qđặt
d
q
d
p

pđặt
UDCđặ
t
U
DC

i
a

i
b

Chọn sector
Hỡnh 4. Chn sector cho phng phỏp iu khin DPC
Tạp chí Khoa học & Công nghệ
-
Số 4
(44)
/
Năm 2007



2.2. Mụ t toỏn hc b nghch lu:
B nghch lu dựng bin i in ỏp mt chiu thnh xoay chiu ba pha cú th thay
i c tn s nh vic thay i qui lut úng ct cỏc van IGBT.
in ỏp ti u cc ca mch nghch lu cú th biu din bng:

S S
1
w dc
u = S . U (5)
nờn ta cú :
1A wA dC
1B wB dC
1C wC dC
u = S . U
u = S . U
u = S . U





(6)
T

h

p cỏc tr

ng thỏi


70 w0 dc
u =S . U (7)
Trong

ú S
w0
l thnh ph

n th

t

khụng c

a hm

úng ng

t Sw :

w0 wA wB wC
1
S = (S +S +S )
3
(8)
Thnh ph


i

n th

t

khụng, nờn

i

n ỏp th

t

khụng s


khụng t

o ra dũng

i

n. Tuy nhiờn n

u trong tr

ng h

p cú hai b

u s

gõy ra dũng

i

n th

t

khụng ch

y
vũng vỡ xu

t hi

n

ng d

n cho nú. Khi

ú ta khụng th

b

qua dũng

i
Tải

Bộ lọc
LCĐo
lờng
Điều
chỉnh
điện áp
Mạch điều
chế xung
đóng cắt
Bộ
tạo
trễ

Uđk
Điện
áp đặt
Hỡnh 5. S nguyờn lý iu khin b nghch lu
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ
-
Sè 4
(44)
/
N¨m 2007

n tr
ở

đầ
u vào b
ộ
ch
ỉ
nh l
ư
u PWM
Φ
: vect
ơ
t
ừ
thông
ả
o phía l
ướ
i
∆
u
cq
:
đ
i
ệ
n áp
đầ

đ
i
ệ
n tr
ở
R, nên ph
ươ
ng trình (9) tr
ở
thành:
cq
dP
L . u
dt
= Φ ∆

cq
u
P dt
L
Φ∆
⇒
=
∫
(10)
Quan sát (10) ta th
ấ
y giá tr
ị


Công su
ấ
t phía lu
ớ
i s
ẽ
thay
đổ
i khi
độ
r
ộ
ng xung
đ
óng c
ắ
t thay
đổ
i, bám theo nguyên t
ắ
c
này ta
đ
i nghiên c
ứ
u các công th
ứ
c toán h
ọ
c mô t

ch vòng
đ
i
ề
u ch
ỉ
nh công su
ấ
t phát ra t
ừ
các
ngu
ồ
n c
ụ
c b
ộ
khi ph
ụ
t
ả
i tiêu th
ụ
yêu c
ầ
u.

Công su
ấ
t tác d

     
= + + + + + + + +
     
     

Khi b
ộ
bi
ế
n t
ầ
n làm vi
ệ
c xác l
ậ
p thì có th
ể
xem nh
ư
không có s
ự
bi
ế
n thiên v
ề
dòng
đ
i
ệ
n