MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ BÙ
TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU
LINH HOẠT
SIMULATION OF THE CONTROL SYSTEM IN THE COMPENSATORS
OF THE FLEXIBLE AC TRANSMISSION SYSTEM
NGUYỄN HỒNG ANH - NGUYỄN BÊ
Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Các linh kiện điện tử công suất lớn được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị bù của hệ thống
truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS) ở các nước phát triển trên thế giới. Bài báo trình
bày một hệ thống phát xung để kích mở cho các cặp Thyristor nối song song ngược trong các
thiết bị FACTS.
ABSTRACT
The power electronics applied in the compensators of FACTS are widely used in the developed
countries. This article presents a system which springs up the pulse for opening two thyristors
connected parallel - opposite in the FACTS.
1. Đặt vấn đề
Kỹ thuật truyền tải điện hiện đại đã sử dụng các thiết bị bù, dịch pha được điều khiển
bằng các linh kiện điện tử công suất để cung cấp nguồn năng lượng khi cần thiết để bảo đảm
tính ổn định của hệ thống điện. Các thiết bị này kết hợp với các bộ vi xử lý cho phép điều khiển
nguồn năng lượng một cách linh hoạt, khả năng tự động hoá cao đảm bảo độ tin cậy và độ ổn
định của hệ thống, trong đó hệ thống điều khiển đóng một vai trò rất quan trọng. Việc thiết kế
và tính toán chính xác hệ thống điều khiển sẽ bảo đảm sự làm việc tin cậy của hệ thống bù, góp
phần nâng cao tính ổn định của hệ thống điện.

2. Điều khiển Thyristor
Thyristor chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp dương đặt lên anôt và xung
điện áp dương đặt lên cực điều khiển. Sau khi Thyristor đã mở thì xung điều khiển không còn
tác dụng, dòng điện chảy qua Thyristor do thông số của mạch động lực quyết định.
2.1. Sơ đồ cấu trúc
Sơ đồ khối mạch điều khiển Thyristor như hình 1.

đk
thì góc mở α sẽ thay đổi.
2.2. Nguyên tắc điều khiển
Sử dụng nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos” như hình 2 để thực hiện điều chỉnh
vị trí đặt xung trong nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên Thyristor.
Theo nguyên tắc này, ở khâu so sánh có hai điện áp đặt vào:
- Điện áp đồng bộ sin, sau khi ra khỏi khâu ĐB được tạo thành tín hiệu cos
- Điện áp điều khiển là áp một chiều có thể biến đổi được
Điện áp u
đb
= U
m
sinωt thì: U
c
= U
m
cosωt
Giá trị α được tính theo phương trình sau: U
m
cosα = U
đk

Do đó: α = arccos(U
dk
/U
m
)
- khi U
dk
= U

c
Udb
Udk
U
dk
U
c
U
db
Hình 2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”
3. Mô phỏng sơ đồ phát xung điều khiển Thyristor
3.1. Sơ đồ nguyên lý
Trong phần này trình bày một sơ đồ điều khiển cho hai Thyristor nối song song ngược
như hình 4 đã được thiết kế và lắp ráp thực tế.
Sơ đồ làm việc theo nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”, trong đó khâu tạo hàm
cosωt và khâu so sánh sử dụng OA loại µA741, so sánh theo kiểu hai tín hiệu cùng dấu. Khâu
khuếch đại xung sử dụng một Transistor và biến áp xung. Khâu khuếch đại có thể tính chọn
khác nhau tuỳ thuộc vào Thyristor được chọn.
Sơ đồ gồm hai kênh kích mở cho hai Thyristor T1 và T2 nối song song ngược. Mỗi
kênh gồm có 3 khâu: khâu tạo hàm cosωt, khâu so sánh và khâu khuếch đại.
+
-
M
U
+
U
-
V
p
-

Hình 3. Khâu so sánh tín hiệu
V
2
Hình 4. Sơ đồ hệ thống điều khiển cặp Thyristor nối song song ngược
- Khâu tạo hàm kích mở cho T1gồm: OA1, R1, R2, R3, R4 và tụ C1. Khâu tạo hàm kích
mở cho T2 gồm: OA3, R11, R12, R13, R14 và tụ C2.
- Khâu so sánh cho kênh kích mở T1 là OA2 và cho T2 là OA4. Tín hiệu ra của các
khâu tạo hàm sẽ đưa vào cổng không đảo của các OA và cổng đảo được cấp bằng nguồn áp [-
V1÷ +V1]. Thay đổi điện áp điều khiển bằng cách thay đổi biến trở BT.
- Khâu khuếch đại xung cho kênh T1 gồm: Tr1, R5, R6, R7, R8, BAX1, D2, D3.
- Khâu khuếch đại xung cho kênh T2 gồm: Tr2, R15, R16, R17, R18, BAX2, D12, D13.
3.2. Sơ đồ mô phỏng trên chương trình Workbench
Dựa vào sơ đồ mạch được thiết kế, sơ đồ mô phỏng đo các dạng sóng tại các đầu ra của
các khâu như các hình vẽ 5, 7, 11. Kết quả mô phỏng được thực hiện trên chương trình
Workbench như các hình vẽ 6,8, 9, 10, 12, 13, 14.
Hình 5. Sơ đồ mô phỏng (đo dạng sóng khâu tạo hàm)
Dạng sóng đo tại điểm A là tín hiệu của điện áp lưới.
Dạng sóng đo tại điểm B là tín hiệu ra của khâu tạo hàm. (hình 6)
Hình 6. Dạng sóng vào-ra của khâu tạo hàm
Hình 7. Sơ đồ mô phỏng (đo dạng sóng trên khâu so sánh-tạo xung)
Hình 8. Dạng xung đo tại C khi U
dk
= 0
Hình 9. Dạng xung đo tại C khi U
dk
>0
u
A
u
B