1 of 12

8/21/2025

​

ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ ẢO DỰA TRÊN BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA HÌNH T CẢI TIẾN SỬ DỤNG RB-IGBT

​

GVHD : PGS.TS Vũ Hoàng Phương

NCS : Th.S Đào Xuân Tiến

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

8/21/2025

HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SCHOOL OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

2 of 12

2

8/21/2025

MỤC LỤC

I

Lý do lựa chọn đối tượng, mục tiêu và các nội dung nghiên cứu

IV

III

Cấu trúc điều khiển máy phát đồng bộ ảo

Hệ thống thực nghiệm

II

Cấu trúc nghịch lưu hình T cải tiến sử dụng van RB-IGBT

V

Định hướng nghiên cứu

3 of 12

3

8/21/2025

I

LÝ DO LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.1. Lý do lựa chọn đối tượng nghiên cứu

Hình 1. Cấu trúc điều khiển bám lưới (GFL)

  • Phương pháp điều khiển truyền thống các nguồn năng lượng tái tạo

- Bộ biến đổi điện tử công suất truyền thống là các nghịch lưu bám lưới (grid - following)

+ Grid-Feeding (công suất nhỏ < 5MW):

+ Grid - supporting (công suất lớn hơn > 5MW

- Cả hai chế độ đều điều khiển theo chế độ nguồn dòng, không thể vận hành độc lập.

  • Lưới điện Microgrid, xu hướng phát triển

- Lưới điện microgrid hiện nay thường được thiết kế với nguồn phát Diesel kết hợp với nguồn NLTT (PV, gió).

- Xu thế giảm tỷ lệ sử dụng Diesel (máy phát đồng bộ), hướng tới sử dụng 100% nguồn năng lượng tái tạo kết nối bởi các bộ biến đổi điện tử công suất.

4 of 12

4

8/21/2025

I

LÝ DO LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.1. Lý do lựa chọn đối tượng nghiên cứu

4

Thách thức với vận hành lưới điện Microgrid với ỷ lệ nguồn NLTT tăng cao

RoCoF

RoCoF

Hình 2. Phản hồi tần số khi lưới điện có nguồn NLTT

  • Giảm quán tính lưới điện
  • Diesel phải vận hành với tải thấp: tốn nhiên liệu và nhanh hỏng.
  • Độ giảm tần số lớn, tốc độ thay đổi tần số (Rate of Change of Frequency) ROCOF lớn làm mất ổn định lưới điện.
  • Công suất ngắn mạch và tỷ lệ dòng ngắn mạch SCR giảm
  • Điện áp tại điểm kết nối kém ổn định các IBR kết nối với lưới sẽ điều khiển khó khăn, dễ phát sinh dao động do ảnh hưởng của vòng khóa pha PLL.

​

5 of 12

5

8/21/2025

I

LÝ DO LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

5

  • Máy phát đồng bộ ảo (Virtual Synchronous Generator-VSG)
  • Nguồn tích trữ lớn; công suất trao đổi 2 chiều
  • Bộ biến đổi ĐTCS được điều khiển dạng tạo lưới (Grid forming-Inverter), giả lập chức năng của máy phát điện đồng bộ (VSG).

Hình 3- Mô hình Virtual synchronous generator-VSG

Đề xuất thiết kế: Nguồn dự trữ + Bộ biến đổi ĐTCS hoạt động với vai trò máy phát điện đồng bộ

  • Cấu trúc VSG
  • Phần cứng:
  • Nguồn điện: (DC)-nguồn dự trữ
  • Bộ biến đổi ĐTCS (2 mức, đa mức)
  • Phần mềm: Thuật toán VSG

6 of 12

6

8/21/2025

II

CẤU TRÚC NGHỊCH LƯU HÌNH T CẢI TIẾN DÙNG VAN RB-IGBT

Cấu trúc 2 mức

Nghịch lưu nguồn áp

Cấu trúc hình T

Cấu trúc

NPC

Cấu trúc hình T-RB IGBT

  • Với điện áp < 700V, nghịch lưu 2 mức phù hợp với ưu điểm:

+ Phổ biến, ít linh kiện

+ Tổn thất dẫn thấp, đơn giản

- Với điện áp >900V, công suất tới 120kW, tần số điều chế 50kHz thì nghịch lưu 2 mức kém hiệu quả, nhược điểm: dv/dt lớn, điện áp trên van cao, tổn thất chuyển mạch lớn, THD cao.

Chất lượng điện áp tốt hơn

+ Chất lượng điện áp tốt hơn (tốc độ dv/dt nhỏ)

+ Tần số chuyển mạch thấp

- Nhược điểm:

Nhiều linh kiện, ghép nối phức tạp, mạch cồng kềnh

​

- Có ưu điểm của cả nghịch lưu 2 mức và NPC 3 mức (tổn thất dẫn thấp, chất lượng điện áp tốt)

- Trong chuyển mạch hai chiều AC thì khả năng chặn ngược của van IGBT thông thường còn hạn chế

- Có ưu điểm của nghịch lưu Hình T

- Khả năng chăn ngược tốt hơn Hình T

- Đã được mô đun hóa dành riêng cho Hình T

7 of 12

7

8/21/2025

II

CẤU TRÚC NGHỊCH LƯU HÌNH T BA PHA

7

Phù hợp với ứng dụng hạ áp yêu cầu công suất lớn, điện áp DC cao đến hơn 900V, tần số chuyển mạch cao đến 50 kHz, cho phép điều khiển công suất theo 2 chiều khi kết nối nguồn dự trữ.

Bảng 1. Bảng so sánh đặc tính của các cấu trúc nghịch lưu

Fuji Electric Co.,Ltd

Lựa chọn nghịch lưu hình T cải tiến với van RB IGBT trong cấu trúc VSG

Cấu trúc nghich lưu hình T với RB-IGBT có nhiều ưu điểm hơn so với các cấu trúc nghịch lưu khác

8 of 12

8

8/21/2025

III

CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ ẢO

Hình 5. Cấu trúc điều khiển VSG dựa trên bộ nghịch lưu hình T sử dụng RB-IGBT

SA1

C2

SA2

SC1

SC2

C1

SB2

SB1

Rd

PCC

Grid

Load

LCL Filter

SVM

1/

Ks

e

Q

−

−

−

−

−

−

+

ω

Δ

Dp

1/Js

set

V

Amplitude detection

q

D

V

Δ

ref

Q

APL

RPL

1/s

S

Q

(Electromagnetic Model)

Calculate

Te, Qe, e

ω

Τ

Δ

Pset

 

Rd

Rd

Cf

Cf

Cf

L1

R1

L1

R1

L1

R1

L2

R2

L2

R2

L2

R2

iLabc

iabc

uabc

Lg

Rg

Lg

Rg

Lg

Rg

ugabc

igabc

ωset

1/ωn

Qset

Q

Δ

Te

Tm

−

Vg

Vh

iabc

uabc

e

9 of 12

9

8/21/2025

IV

HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM

Hình 6. Hệ thống mô phỏng VSG trên nền tảng Typhoon HIL

Màn hình theo dõi phần mềm HIL

Phần cứng Typhoon HIL

Màn hình theo dõi phần mềm CCS

10 of 12

10

8/21/2025

IV

HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM

Hình 7. Hệ thống mô hình thực nghiệm bộ nghịch lưu ba mức hình T cải tiến tại LAB- E403-C7

11 of 12

11

8/21/2025

V

ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

  • Điều khiển ổn định tần số và điện áp lưới điện Microgrid dựa trên điều khiển VSG trong điều kiện kết nối lưới điện yếu.
  • Điều khiển tách công suất P, Q dựa trên mô hình VSG
  • Điều khiển tách biệt hệ số droop và giảm chấn ảo dựa trên mô hình VSG
  • Điều khiển VSG với khả năng ride through fault (FRT)
  • Điều khiển dự báo tham số quán tính ảo trong mô hình máy phát đồng bộ ảo VSG.

VSG

Hình 8. Mô hình lưới điện nghiên cứu ứng dụng VSG

12 of 12

12

8/21/2025

Power Electronics Laboratory

8/21/2025

12