MỞ ĐẦU
Các bộ biến đổi điện tử công suất đóng vai trò rất quan trọng trong
việc điều khiển, ổn định và kết nối các nguồn điện phân tán, đặc biệt
khi các nguồn phát này nối với lưới điện. Công suất của các nguồn
phát phân tán nối lưới ngày càng cao đặt ra yêu cầu cần có sự thay
đổi về cấu trúc bộ biến đổi để thay thế các bộ biến đổi hai mức
truyền thống. Nghịch lưu đa bậc chính là một giải pháp cho những
ứng dụng đòi hỏi công suất lớn và điện áp cao. Trong các ứng dụng
sử dụng nghịch lưu đa bậc, điện áp của ngõ ra được tăng lên, tổn hao
chuyển mạch của linh kiện điện tử công suất giảm. Nghịch lưu đa
bậc phân nhỏ các bước nhảy điện áp ra phía xoay chiều, nhờ đó giảm
được tốc độ tăng điện áp du/dt trên tải, các van bán dẫn chỉ phải
đóng cắt ở mức điện áp thấp, tần số đóng cắt của các van mạch lực
thấp trong khi vẫn đảm bảo tần số điện áp ra của quá trình điều chế
cao. Như vậy nghịch lưu đa bậc giảm đáng kể tổn thất trong quá trình
đóng cắt van, đảm bảo tốt chất lượng thành phần sóng hài của điện
áp ra, đó là những yếu tố rất quan trọng ở dải công suất lớn. Trong
các bộ biến đổi đa bậc thì bộ nghịch lưu đa bậc nối tầng cầu H có
những ưu thế hơn so với những loại khác như: cấu tạo đơn giản, ít
thành phần linh kiện, cấu trúc dạng module, dễ nâng cấp mở rộng hệ
thống...
Đối tượng nghiên cứu:
Bộ biến đổi đa bậc nối tầng AC-DC-AC-AC có khâu cách ly tần số
cao gồm 2 cổng: cổng 1 là xây dựng trên cơ sở nghịch lưu đa bậc cầu
H nối tầng; cổng 2 xây dựng trên cơ sở bộ nghịch lưu đa bậc DCAC-AC nối tầng, khâu DC-AC-AC có khâu trung gian tần số cao.
Mục đích nghiên cứu:
 Đề xuất thuật toán mới nhằm cân bằng điện áp trên các tụ điện
một chiều trung gian, đề xuất thuật toán điều chế và chuyển
mạch cho bộ biến đổi DC-AC-AC với khâu trung gian tần số
cao và khâu AC-AC điều khiển chuyển mạch kiểu biến tần ma
trận.

 Vấn đề chế tạo máy biến áp tần số cao HF là một nội dung
quan trọng đối với bộ biến đổi, tuy nhiên trong luận án cũng
chưa đề cập về vấn đề này.
 Bài toán điều khiển đặt ra trong luận án là Điều khiển trao
công suất tác dụng và thu phát công suất phản kháng. Luận án
không giải quyết bài toán điều khiển hệ số cosφ ở hai cổng.
 Luận án triển khai mô phỏng ở cấp trung áp 3,3 kV và thực
nghiệm ở cấp điện áp 220V. Tuy nhiên, những bộ biến đổi đa
bậc có ưu điểm lớn khi ứng dụng cho những nguồn phát phân
tán có công suất lớn và điện áp cao. Việc chọn mức điện áp phù
hợp không phải phạm vi nghiên cứu của luận án.
Ý nghĩa của đề tài:
Nghiên cứu những bộ biến đổi có khả năng kết nối linh hoạt các
nguồn điện phân tán có bản chất khác nhau, đảm bảo cách ly, đảm
bảo khả năng trao đổi công suất tác dụng và thu phát công suất phản
2


kháng độc lập, đảm bảo độ tin cậy và khả năng dễ dàng mở rộng hệ
thống là một nhu cầu bức thiết hiện nay. Đề tài nghiên cứu bộ biến
đổi đa bậc nối tầng có cấu trúc AC-DC-AC-AC, có khâu cách ly tần
số cao đáp ứng đòi hỏi yêu cầu của thực tiễn. Một loạt các vấn đề về
điều chế, điều khiển chuyển mạch, các mạch vòng điều khiển dòng
điện, điện áp và công suất đã được đề tài đưa ra phương án giải quyết
mang đến những đóng góp khoa học thực sự cho nghiên cứu này.
Những đóng góp mới về mặt khoa học của luận án:
 Đề xuất thuật toán mới đảm bảo cân bằng điện áp trên các tụ
một chiều trung gian.
 Đề xuất phương pháp điều chế cho bộ DC-AC-AC với thuật
toán chuyển mạch khâu AC-AC theo kiểu biến tần ma trận.

1 . TỔNG QUAN
1.1 Vai trò của những bộ biến đổi đa bậc trong việc kết nối
nguồn phát phân tán với lưới điện
Các bộ biến đổi điện tử công suất đóng vai trò cực kỳ quan trọng,
chúng thực hiện các nhiệm vụ biến đổi AC-DC, DC-DC, DC-AC và
đảm bảo hiệu suất cao và khả năng làm việc tin cậy của hệ thống. Bộ
biến đổi điện tử công suất cũng phải quản lý được các chế độ hoạt
động của nguồn phân tán (chế độ nối lưới và chế độ độc lập); quản lý
năng lượng mà cụ thể là các quá trình thu phát công suất; đảm bảo
khả năng tích hợp nhiều nguồn điện phân tán vào lưới.
Mỗi IGBT chỉ có thể chịu được điện áp tối đa khoảng 6,5 kV. Như
vậy, để có thể dùng bộ biến đổi nghịch lưu hai mức cho những ứng
dụng điện áp cao thì có thể mắc nối tiếp các van IGBT. Tuy nhiên,
vấn đề thách thức đối với giải pháp này là làm sao điều khiển đồng
thời các van. Bộ biến đổi đa bậc có thể là khâu biến đổi năng lượng
điện lý tưởng cho kết nối các nguồn năng lượng tái tạo với lưới điện,
bao gồm hầu hết các nguồn phân tán như pin mặt trời, pin nhiên liệu,
điện sức gió... Các bộ biến đổi đa bậc nguồn áp
1.2 Các bộ biến đổi đa bậc nguồn áp
1.3 Các phương pháp điều chế PWM cho nghịch lưu đa bậc
Có ba phương pháp điều chế phổ biến cho các bộ biến đổi đa bậc:
 Điều chế tại tần số cơ bản
 Điều chế theo sóng mang (carrier based PWM)
 Điều chế vector không gian.
1.4 Tổng quan về phương pháp chuyển mạch trong biến tần ma
trận khóa hai chiều
1.5 Các phương pháp điều khiển mạch vòng dòng điện cho bộ
biến đổi đa bậc
Gồm hai nhóm phương pháp điều khiển là phương pháp điều khiển
tuyến tính và phi tuyến.

điều chế và thực hiện chuyển mạch theo nguyên lý biến tần ma trận.
 Vấn đề điều chế:
Với cấu trúc bộ biến đổi mà luận án lựa chọn, các vấn đề điều chế
cần giải quyết là:
 Điều chế cho bộ biến đổi đa bậc nối tầng ở hai cổng
 Cân bằng điện áp một chiều trung gian
 Điều chế bộ biến đổi DC-AC-AC nối tầng và đảm bảo quá
trình chuyển mạch một cách tin cậy ở khâu AC-AC theo nguyên
lý biến tần ma trận
 Vấn đề điều khiển:
Luận án sẽ lần lượt thiết kế bộ điều khiển PI, PR, tựa thụ động và
thích nghi tựa thụ động nhằm đảm bảo quá trình trao đổi công suất
hai chiều của bộ biến đổi.
1.7.3 Đóng góp của luận án
 Dự kiến luận án có một số đóng góp mới như sau:
 Đề xuất thuật toán mới đảm bảo cân bằng điện áp trên các tụ
một chiều trung gian.
 Đề xuất phương pháp điều chế cho bộ DC-AC-AC với thuật
toán chuyển mạch khâu AC-AC theo kiểu biến tần ma trận.
 Thiết kế thành công cấu trúc điều khiển trao đổi công suất hai
chiều bằng các phương pháp điều khiển PI, PR, tựa thụ động
và tựa thụ động có khâu thích nghi tham số.
 Với kết quả nghiên cứu đó, dự kiến đem lại những ý nghĩa về mặt
khoa học lẫn thực tiễn:
 Ý nghĩa khoa học: đề xuất thuật toán cân bằng điện áp trên tụ
một chiều trung gian mới , đảm bảo quá trình điều chế và
chuyển mạch an toàn của khâu DC-AC-AC bằng phương pháp
điều chế phía sơ cấp máy biến áp tần số cao kết hợp thuật toán
chuyển mạch kiểu biến tần ma trận phía thứ cấp. Với những cấu
trúc điều khiển thích hợp, bộ biến đổi hoàn toàn đáp ứng được

lập ở cổng 2.
A1

A2

DC

AC

HF

AC

HF

AC

HF

AC

A1

DC

AC

DC

AC


HF

AC

HF

AC

HF

AC

B1

DC

AC

DC

AC

AC

B2

DC

AC


HF

AC

C1

DC

AC

DC

AC

AC

C2

DC

AC

DC

AC

AC

C3

cr2

cr3

1.0

m(t )
0
-1.0

cr1

sg11
sg31
vH 1

cr3

cr2



E

sg12
sg 32
vH 2




chế độ phóng nạp tụ ứng với các trạng thái van được tóm tắt như
bảng 2.3
Bảng 2.3 Trạng thái van và tình trạng phóng nạp của tụ một chiều
đối với một cầu chữ H
hi Trạng thái
Điện áp
Trạng thái tụ DC
van
ra uo,i
iL > 0
iL < 0
1
S1, S4
+Udc
Nạp điện
Phóng điện
-1
S3, S2
-Udc
Phóngđiện
Nạp điện
0
(S1, S3),
0
Không thay đổi Không thay đổi
(S2,S4)
Tác động của thuật toán tóm tắt lại trong bảng 2.5, những ô có dấu
“-” nghĩa là bỏ qua, không tác động gì.
Bảng 2.5 Tác động cân bằng điện áp trên các tụ một chiều cho
nghịch lưu nối tầng 3 cầu H

h=0
h= -1
hj = -1
hi = -1
(discharge
(charge Ci)
9


Cj)
hj-1, hj+1 =0
(bypass Cj-1,
Cj+1)

hi-1, hi+1 =0
(bypass Ci-1,
Ci+1)

h=-2

hi =0
(bypass Ci )
hi-1, hi+1 = -1
(discharge
Ci-1, Ci+1 )
-

-

hj = 0

S2

0

Udc,1

S4

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

[s]
(a). Dạng điện áp trên các tụDang dienTimeap dau
vao bo bien doi
500


S3

0.28

0.3
Time [s]

0.32

0.34

0.36

0.38

0.4

iL
G_HB1

Udref

C3

S2

0.22

(b). Điện áp ngay đầu vào bộ biến đổi


Bộ DC-AC-AC cũng có thể điều chế theo phương pháp điều chế
lưỡng cực và điều chế đơn cực trong đó phương pháp điều chế đơn
cực có chất lượng về sóng hài tốt hơn.
 Phương pháp dùng hai sóng mang
 Phương pháp điều chế sử dụng hai sóng điều chế ngược pha
Phương pháp điều chế đơn cực sử dụng một sóng mang và hai sóng
điều chế cho trên Hình 2.19. Tín hiệu sóng mang là xung răng cưa
được phát đồng bộ với tín hiệu điều khiển các van V 1 ¸ V 4 phía sơ
cấp biến áp.
Hai tín hiệu sóng m(t)
(a)
và – m(t) ngược pha
nhau 180o, upwm+ và
upwm- là đầu ra so sánh
(b)
giữa m(t) và –m(t) với u
(c)
sóng mang.Vì tín
u
hiệu u f có dạng xoay (d)
uc

1

-m(t)

m(t)

0

uf*upwm+ và lấy tích (f)
uf*upwm- sẽ được xung
mở van S4.Tín hiệu (g)
điều khiển van S3 là
Hình 2.19 Mẫu xung điều khiển PWM cho
đảo của van S1, tín
matrix converter dùng 2 sóng điều chế
hiệu điều khiển van S2
là đảo của van S4.
2.3.3 Điều khiển chuyển mạch cho biến tần ma trận
Sử dụng phương pháp chuyển mạch diễn ra theo 4 bước, từ t1, t2, t3,
đến t4. Chuyển mạch ngược lại từ S3 về S1 theo bốn bước t5, t6, t7, t8
theo trình tự như hình 2.22 và 2.23. Mỗi bước của quá trình chuyển
mạch cần một thời gian bằng td, là thời gian để van khoá lại hoàn
toàn, td cỡ 1÷2 µs đối với IGBT. Điện áp uf là hoàn toàn xác định
được, do đó việc chuyển mạch 4 bước phía thứ cấp máy biến áp kết
hợp với điều chế phía sơ cấp máy biến áp chính là một trong những
đóng góp của luận án.
1

S1=uf*upwm+
S3=\S1

Time [s]

-1

1

S4=uf*upwmS2=\S4

2 42

3
4

3
2

13 1
24 4

1
2

1 31 3
4 42 2

3
4

3 13 1
2 24 4

+Uf

um(t)

Time [s]

0

S3b
2

td

t1

3
t2

4

5

t3

t4

6

Uf(t)>0

t5

7

8
t7

t6

t4

4

Uf(t)< 0

3

t5 t6

2

1

t7 t8

Hình 2.23 Quá trình chuyển mạch
giữa van S1 và S3 khi uf(t)0

2.3.4 Mô phỏng, kiểm chứng phương pháp điều chế và chuyển mạch
2.3.5 Bộ nghịch lưu 7 bậc xây dựng trên bộ biến đổi DC-AC-AC nối
tầng
0
0
0
600 120 180 240
S1b

600

0
V2

S2a

S4a

-1
1

V4
S2b

S4b

S1b

S3b

S1a

S3a

600

Uf3

0

V4

1200

1800

2400

3000

3600

4200

4800

1

V1

V3

+Udc3

S1b

S3b

S1a


1

V4

600

Uf3

0
-1

Hình 2.29 Nghịch lưu 7 bậc trên cơ sở
bộ biến đổi DC-AC-AC nối tầng

Hình 2.32. Điều chế PWM dịch pha
cho DC-AC-AC nối tầng.

Áp dụng phương pháp dịch pha tất cả các module DC-AC-AC. Kết
quả cho trên hình 2.34 cho thấy dạng điện áp đầu ra bộ nghịch lưu có
dạng 7 bậc (hình b), dòng điện qua cuộn cảm và điện áp trên tải có
dạng sin (hình c và d).

12


Điện áp đầu ra bộ biến đổi DC-AC-AC nối tầng

Điện áp đầu ra của một bộ biến đổi dc-ac-ac

2000

0.06

0.01

0.02

Dòng điện trên tải
400

20

200

0

0

-20

-200

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Time [s]

Time [s]
(c)

(d)

Hình 2.34 Kết quả MP nghịch lưu 7 bậc nối tầng DC-AC-AC

2.4 Tóm tắt và kết luận
Chương này đã giải quyết 3 vấn đề chính là: cân bằng điện áp trên tụ
một chiều trung gian, đề xuất thuật toán điều chế và chuyển mạch
khâu DC-AC-AC và đảm bảo khả năng nối tầng của bộ biến đổi theo
phương pháp điều chế sóng mang kiểu dịch pha áp dụng cho cả hai
cổng. Các phân tích lý thuyết là kết quả mô phỏng đã chứng minh
tính đúng đắn của những giải pháp đề ra..
3 . THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN ĐỔI
3.1 Mô hình trạng thái và vấn đề điều khiển công suất của bộ
biến đổi nối lưới
3.1.1 Mô hình trạng thái liên tục

dt

L

id + w L iq +

iq - w L id +

1
L
1
L

(u d

)

- ed

(u q -

eq

(3.2)

)

éu
ê a
êu


ù
ú
ú
ú
û

(3.4)

3.1.2 Điều khiển công suất trong bộ biến đổi nối lưới
3.2 Phân tích cấu trúc điều khiển
R

L

R

PLL
iS(abc)
dq

eq

dq

iq

ddref

id

dq

eq

dq

iq

ddref

id

Bộ điều chế
cân bằng
điện áp trên
tụ PWM

abc

udc_đo
Bộ điều
khiển Q

Nghịch lưu
đa bậc DC/
AC/AC nối
tầng

PLL



dq
dqref

idref

abc

Bộ điều
khiển P

Bộ điều chế
PWM

dcref

P2
P2ref

Hình 3.6 Hệ điều khiển ở cổng 2

Hình 3.5 Hệ điều khiển cổng 1
13


3.3 Thiết kế cấu trúc điều khiển PID cho bộ biến đối
3.3.1 Thiết kế mạch vòng dòng điện
ed

ed

X

wL

iqref

+

+
-

+

+

+

+

uqref

-

+
Phía bộ điều khiển dòng eq

iq

1
R

-

idref

-

iqref

+

id

U_dc
Q_ref

P_ref2

PI1

-

PI3

+
Q2

Q
(a)

idref

+-

Q*

P2 Controller i
(PI)

*
d

Q2
Controller
(PI)

iq*

*

i

dq



i*

+-

+-



Hình 3.20 Cấu trúc điều khiển cổng 2 với bộ điều khiển cộng hưởng cho
mạch vòng dòng điện

3.5 Cấu trúc điều khiển tựa thụ động cho mạch vòng dòng điện
14


3.5.1 Nguyên lý điều khiển tựa theo thụ động
3.5.2 Xây dựng bộ điều khiển tựa thụ động cho mạch dòng điện
R

L

eS(abc)

abc
dq

eq

id

abc
dq

Nghịch lưu
đa bậc DC/
AC/AC
nối tầng

eq

ddref

daref

Điều khiển
dq
dbref
dòng tựa
dqref
abc dcref
thụ động

Bộ điều
chế PWM

Q2ref

iqref

+

PI
iq
id

Q2
Q2
Q2ref

Bộ điều
khiển dòng
tựa thụ động

(b)

ed

Hình 3.21 Cấu trúc hệ thống điều khiển ở cổng 2

3.6 Cấu trúc điều khiển tựa thụ động thích nghi tham số cho
mạch vòng dòng điện
3
Cuộn cảm có L và R luôn tồn tại sai số íïïï $g
L
L = l 1w
(- iq* z1 + id* z 2 )
trong quá trình chế tạo hoặc có thể không ïïïï
(R + r)
3
được xác định giá trị một cách chính xác ïïïï µg
L
ìR = l 2
(id* z1 + iq* z 2 )
ï
khi lắp đặt. Sử dụng luật hiệu chỉnh (3.67) ïï
(R + r)
với các tham số l 1 , l 2 là các hằng số thích ïïïï z1 = %i d = id* - id ; z 2 = %i q = iq* - i q
ï
ï


1000

Điện áp (V)

1000

0
0

1000
500

1.5

0

0
0

0.5

1

B. Điện áp trên các tụ một chiều của pha B

1.5

Time [s]


C. Điện áp trên các tụ một chiều của pha C

1.5

0

0

0.5

1

1.5

D. Điện áp trung trên các tụ một chiều của 1 pha Time [s]

Time [s]

Hình 3.25 Điện áp các tụ pha A,B,C và điện áp trung bình trên một pha
15


150

Dòng điện (A)

100
50
0
-50

100
50
0
-50
-100
1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

1.4

1.45

D.Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm ở cổng 2 (từ 1 đến 1.5s)

1.5

Time [s]


A. Công suất tác dụng trao đổi ở cổng 1

1

Time [s]

1.5

0

0.5

A. Giá trị đặt và giá trị thực công suất phản kháng ở cổng 1

1

Time [s]

Q2(pu)

P2(pu)

0.5

0

Giá trị thực
Giá trị đặt


0
-50
-100
1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

1.4

1.45

Dòng điện (A)

B. Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm ở cổng 1 từ 1s đến 1.5s

1.5

Time [s]

100

0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.80

1.25

D.Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm ở cổng 2 (từ 1 đến 1.5s)

1.3

1.35

1.4

1.45

1.5

Time [s]

Hình 3.33 Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm phía cổng 1 và cổng 2

16


1.2

1

1.5

-1

Q2(pu)

P2(pu)

0

FFT window: 2 of 75 cycles of selected signal

-0.5

0.5
A. Cổng 1

1

0.5

50

B.Cổng 2

0

Time [s]


Time [s]

B. Cổng 2

1.5

Hình 3.35 Q trao đổi ở 2 cổng

-50

1.4

1.5

0

-1

Hình 3.34 P trao đổi ở hai cổng

Time [s]

0.5

-0.5

0

1

0.6
Mag (% of Fundamental)

Mag (% of Fundamental)

0.16
0.5
0.4
0.3
0.2

0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04

0.1

0.02
0

0

100

200

300

50
0
-50
-100
1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

1.4

B. Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm ở cổng 1 từ 1s đến 1.5s

1.45

1.5

Time [s]



Hình 3.37 Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm phía cổng 1 và cổng 2

17

600


1

0.5

Q1(pu)

P1(pu)

1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1 0

A. Cổng 1



A. Cổng 1

1

1

Time [s] 1.5

1

1.
Time [s] 5

0.5

Q2(pu)

P2(pu)

0.
5

0
-0.5

0.
5

Time [s]


-50

1.4

1.405

1.41

1.415 1.42 1.425
Time (s)

-2000

1.43 1.435

1.4

1.405

1.41 1.415 1.42 1.425
Time (s)

1.43 1.435

Fundamental (50Hz) = 81.15 , THD= 1.78%
Fundamental (50Hz) = 2696 , THD= 0.34%
0.06

0.6

500

600

0

100

200
300
400
Frequency (Hz)

500

600

b.Cổng 2 (t = 1.4s đến 1.44s)
a.Cổng 1(t = 1.4s đến 1.44s)
Hình 3.40 Phân tích sóng hài của dòng điện qua cuộn cảm ở cổng 1 và 2

3.7.4 Mô phỏng bộ điều khiển tựa thụ động khi có sai lệch R, L
3.7.5 Mô phỏng hệ thống với bộ điều khiển tựa thụ động có khâu
thích nghi tham số
Tham số mô phỏng: tham số danh định cổng 2 : R = 0.01Ω, L =
0.0075H. Tham số thực tế: R = 0.015 Ω, L = 0.0045 H (L sai lệch
40%, R sai lệch 50%). r1 = r2 = 0 .0 5; L 1 = 0 .0 5; L 2 = 0 .0 5
100

Dòng điện (A)


-100

1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

C.Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm ở cổng 2 (từ 1 đến 1.5s)

1.3

1.35

1.4

1.45
Time [s]

Hình 3.47 Dạng dòng điện chạy qua cuộn cảm ở cổng 1 và 2
18

1.5


0.5

1.5

0

0

0.5

1

1.5
Time [s]

Time [s]

-50B.Cổng 2

A.Cổng 1

1.4

1.405

1.41

1.415



1

Time [s]

1.5

Q2(pu)

0.5

0

-0.5

-1

Mag (% of Fundamental)

Q1(pu)

1

0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1



Hình 3.49 Phân tích sóng hài của
dòng điện qua cuộn cảm ở cổng 2 (t
= 1.4s đến 1.44s)

3.7.6 Đánh giá kết quả mô phỏng
Dựa vào kết quả mô phỏng trên khi kết hợp với các thuật toán điều
khiển PI, PR và PBC cho mạch vòng dòng điện và các bộ điều khiển
vòng ngoài. Công suất Q thu phát thực tế đo và tính toán được ở hai
cổng rất bám sát Q đặt. Kết quả mô phỏng P ở cổng 1 có sự trao đổi
nhằm mục đích cân bằng điện áp trên các tụ và thu phát theo yêu cầu
ở cổng 2. Khi hệ thống đã ổn định chất lượng dòng điện ở hai cổng
khi áp dụng bộ điều khiển cộng hưởng cho chất lượng đòng điện tốt
nhất,điều này có thể giải thích là do trong cấu trúc bộ điều khiển
cộng hưởng có thành phần lọc sóng hài bậc 1, 3, 5 và 7. Với cấu trúc
bộ điều khiển tựa thụ động tỏ ra bền vững với những biến động nhỏ
về tần số. Tuy nhiên nó có hạn chế là phụ thuộc rất nhiều vào độ
chính xác giá trị L và R của cuộn cảm phía xoay chiều. điều này dẫn
đến cần có cơ cấu chỉnh định thích nghi tham số R, L. Kết quả mô
phỏng đã chứng minh rằng khi điện trở và điện cảm của hệ thống có
19

600


sai lệch, nhờ có khâu chỉnh định tham số R, L chất lượng bộ điều
khiển tựa thụ động vẫn đảm bảo chất lượng.
3.8 Tóm tắt và kết luận
Các kết quả mô phỏng đã thể hiện tính đúng đắn của các thuật toán
điều chế, phương pháp điều khiển và chứng minh khả năng trao đổi


C
R2
S2

S4

S1

S3
C
R3

C = 2200 µF

HB1 HB2 HB3

S2

S4

15VDC

Driver HCPL3120

PLL

Mạch đo lường

15 VDC


Hình 4.9 Điện áp ra mạch
nghịch lưu Multilevel

4.2 Hệ thống thực nghiệm bộ DC-AC-AC với khâu trung gian
tần số cao
S1b

+

V1

HF

S3

S1a

S3a

iL

uf

Vdc

V2

V4



S1

V3

Mạch đo lường

15 VDC

Driver HCPL3120

CPLD

clock

u f u pwm  u pwm 

DS1104
Máy tính

Hình 4.10 Cấu trúc mô hình hệ thống
thực nghiệm DC-AC-AC

21

Hình 4.22 Điện áp đầu ra bộ
biến đổi và điện áp trên tải khi
Udc = 80V




S3b

HF

+Udc1

V2
DC-AC-AC 1 DC-AC-AC 2
...
...
15VDC
Driver HCPL3120

S1b

+Udc2

DC-AC-AC 2

+Udc3

DC-AC-AC 3

R

Hình 4.25 Thực nghiệm bộ nghịch lưu DC-AC-AC 7 bậc nối tầng

Hình 4.34 Điện áp đo được đầu ra
của một module DC-AC-AC


L1
S1

S3
DC

Cổng 2

S3

S1

HF

C

us2

Udc

us1

MBA

S2

S4

S2

điện áp phía AC/DC- trường hợp
nhận công suất

4.5 Tóm tắt và kết luận
Các kết quả thực nghiệm đã minh chứng được thuật toán chuyển
mạch cho khâu DC-AC-AC là đảm bảo an toàn và tin cậy. Thuật
toán cân bằng điện áp trên tụ trong bộ chỉnh lưu tích cực trên cơ sở
nghịch lưu cầu H nối tầng là đúng đắn, việc nối tầng bộ biến đổi DCAC-AC là khả thi và chứng minh được khả năng trao đổi công suất
hai chiều của cấu trúc AC-DC-AC-AC một pha 3 mức.

23


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Những đóng góp mới của luận án:
1.Đề xuất thuật toán mới đảm bảo cân bằng điện áp trên các tụ
một chiều trung gian.
2.Đề xuất phương pháp điều chế cho bộ DC-AC-AC với thuật
toán chuyển mạch khâu AC-AC theo kiểu biến tần ma trận.
3.Thiết kế thành công cấu trúc điều khiển trao đổi công suất
hai chiều bằng các phương pháp điều khiển PI, PR, tựa thụ
động và tựa thụ động có khâu thích nghi tham số.
Đề xuất những hướng nghiên cứu tiếp theo:
1.Nghiên cứu hoàn thiện các vấn đề điều khiển bộ biến đổi
trong trường hợp lưới điện xuất hiện các trạng thái không bình
thường; các trường hợp mà nguồn phân tán làm việc ở chế độ
ốc đảo.
2.Nghiên cứu bài toán điều khiển trao đổi công suất tác dụng
và điều khiển cosφ ở hai cổng.
3.Nghiên cứu khả năng mở rộng bộ biến đổi có thể kết nối