Điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng của biến tần một pha nối lưới

Lại Khắc Lãi Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 122(08): 143 - 147

143

ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

CỦA BIẾN TẦN MỘT PHA NỐI LƯỚI

Lại Khắc Lãi*

Đại học Thái Nguyên

TÓM TẮT

Biến tần một pha nối lưới ngày càng được sử dụng rộng rãi để nâng cao hiệu quả khai thác các

nguồn năng lượng tái tạo với qui mô vừa, nhỏ và phân tán. Trong quá trình vận hành biến tần,

ngoài việc đồng bộ hóa với lưới còn cần phải điều khiển một số thông số trạng thái khác của biến

tần. Bài báo này đề xuất một phương pháp điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng

của biến tần một pha nối lưới theo hướng điều khiển điện áp đầu ra. Các thông số trạng thái của hệ

thống một pha được phân tích, thiết kế trên hệ qui chiếu ảo 2 pha. Kết quả mô phỏng trên Matlab￾Simulink và Psim đã cho thấy tính khả thi của sơ đồ đề xuất.

Từ khóa: điều khiển, công suất tác dụng, công suất phản kháng, biến tần một pha, nối lưới

GIỚI THIỆU*

Sơ đồ khối của biến tần nối lưới được chỉ ra

trên hình 1, trong đó L là điện cảm của cuộn

kháng lọc và R là điện trở của chúng, E là trị

hiệu dụng của điện áp đầu ra bộ nghịch lưu, U

là trị hiệu dụng điện áp lưới điện. i là dòng

điện chạy trong mạch.

Hình 1: Sơ đồ khối của nghịch lưu nối lưới

Quan hệ giữa điện áp ra của biến tần và điện

áp lưới được biểu diễn qua phương trình

Kirhop 2 dưới dạng số phức:

E U R jX I (1)

Giá trị điện trở của cuộn kháng thường rất

nhỏ, nên để đơn giản ta có thể bỏ qua chúng,

khi đó phương trình (1) trở thành:

E U jXI (2)

Hình 2: Đồ thị véc tơ u, i

* Tel: 0913 507464

Đồ thị véc tơ biểu diễn quan hệ (2) như hình

2. Trong đó  là góc lệch pha giữa điện áp và

dòng điện biến tần bơm vào lưới,  là góc lệc

pha giữa điện áp đầu ra biến tần và điện áp

lưới. Từ đồ thị véc tơ ta có quan hệ:

Esin XIcos (3)

Công suất tác dụng và công suất phản kháng

từ biến tần vào lưới được xác định:

EU P UIcos( ) sin( )

X

(4)

2 U EU Q UIsin( ) cos( )

X X

(5)

Biểu thức (4) và (5) cho thấy có thể điều

khiển công suất tác dụng và công suất phản

kháng đưa vào lưới điện bằng cách điều chỉnh

góc lệch pha giữa 2 điện áp() hoặc điều

chỉnh điện áp đầu ra của biến tần (E). Phương

pháp điều khiển góc điện áp là phương pháp

đơn giản nhất và đã được đề cập trong các tài

liệu [3,6].Trong bài báo này, chúng tôi đề

xuất phương pháp điều chỉnh công suất tác

dụng và công suất phản kháng bơm vào lưới

điện thông qua việc điều chỉnh điện áp đầu ra

của biến tần, gọi là điều khiển theo hướng

điện áp. Nội dung bao gồm: Nguyên tắc điều

khiển công suất, sơ đồ điều khiển công suất,

mô hình hóa và mô phỏng.

CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG

SUẤT PHẢN KHÁNG MỘT PHA TRÊN

HỆ QUI CHIẾU ẢO 2 TRỤC

Theo các biến được định nghĩa trong hình 1,





E

U

jXI I

i R L

E U

Inverter

Grid

+ P,Q

-

C