CHƯƠNG 1 GVHD: TS.Lê Chí Kiên Để giải quyết điều này, tôi quyết tâm lựa chọn một cấu trúc kết nối lưới mới đề cải thiện hiệu suất hệ thống, cũng như giảm giá thành sản phẩm. Đề tài của tôi thực hiện: “Hệ thông PƯ kết nối với lưới điện 1 pha không sử dụng máy biến áp” 1. Mục đích của đề tài: - Về mặt kỹ thuật: Đề xuất hệ thống PV kết nối lưới: hiệu suất cao, nhỏ gọn và an toàn. - Về mặt kinh tế: đám bảo giá thành rẻ 1.
Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài: 1.Nhiệm vụ của đề tài: - Kháo sát và phân tích ưu nhược điểm các cấu trúc bộ nghịch lưu kết nối lưới 1 pha không sứ dụng máy biến áp. - Chọn bộ nghịch lưu khắc phục được nhược điểm của cấu trúc NPC truyền thống. Đề xuất chiến lược điều khiển mới cho bộ nghịch lưu được lựa chọn. - Thực hiện việc hòa đồng bộ giữa lưới và bộ nghịch lưu.Giới hạn dé tai: Do tính rộng lớn của đề tài và thời gian thực hiện không được nhiều nên đề tài chỉ thực hiện các công việc: + Mô phỏng hệ thống PV kết nối lưới điện một pha với một số các thông số được chọn dựa vào các giá trị của những bài báo đã khảo sát, phân tích.
+ Chỉ một số tiêu chuẩn kết nối lưới quan trọng được xem xét. + Kỹ thuật hòa đồng bộ chỉ được mô phỏng một cách cơ bản nhất. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp thu thập tài liệu và xứ lý thông tin - Phương pháp ý kiến chuyên gia - Phương pháp làm mô hình hóa, mô phỏng HVTH: Phạm Hữu Thái 4 CHƯƠNG 2 GVHD: TS.Lê Chí Kiên Chương 2 CO SO LY THUYET 2. Cac dinh nghia — tiêu chuẫn kết nối lưới + International Electrotechnical Commission - TEC + Institute of Electrical and Electronics Engineers - EEE Các tiêu chuẩn thường sử dụng: IEEE Std 1547 - 2003: Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems IEC 61727 Second Edition 2004 - 12 : Photovoltaic (PV) systems - Characteristics of the utility interface.
IEEE STD 929-2000 : Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic (PV) Systems 2. Các yêu cầu kết nói: 2. Grounding (nối đất) That sự có thê kết nối cực âm của các panel PV tới dat. Power Quality (chất lượng điện năng) Chất lượng điện được cung cấp bởi hệ thống PV cho các tải tại chỗ và điện năng cung cấp đến nhà phân phối điện được quản lý bởi các tiêu chuẩn và các yêu cầu thực thi về: điện áp, thành phần DC bơm vào lưới (DC injection), nhấp nháy (flicker), tần số, méo dạng/các sóng hài và hệ số công suất.
Các thông số này phải được đo tại điểm nối chung (PCC), trừ trường hợp được quy định cụ thê. Điện áp Các hệ thống PV kết nối lưới không điều khiến điện áp kết nối lưới một cách bình thường, chúng chỉ đơn thuần là bơm dòng vào lưới, do đó thường không có bắt kỳ điều khiển điện áp tích cực nào. Mặt khác phải có phạm vi điện áp hoạt động nhất định HVTH: Phạm Hữu Thái 5 CHƯƠNG 2 GVHD: TS.Lê Chí Kiên nơi mà bộ nghịch lưu được phép làm việc, để do tìm các điều kiện cung cấp bắt thường và ngăn chặn islanding mode. Ché d6 islanding dé cap đến điều kiện mà ở đó máy phát điện tiếp tục phân phối đến vị trí ngay cá điện năng lưới điện khi nhà cung cấp không còn hiện diện lâu hon.
Islanding có thể gây nguy hiểm cho các công nhân dịch vụ, người mà không thể nhận ra rằng một mạch vẫn đang được cung cấp, và nó có thế ngăn chặn tự động tái kết nối lưới của các thiết bị, vì lý đo đó máy phát điện phân phối phải dò islanding và ngay lập tức ngừng cung cấp điện, điều này được gọi là anti-islanding Một ví dụ thông thường của islanding là một đường đây cung cấp lưới mà các panel solar vừa cung cấp đến lưới. Trong trường hợp cúp điện (blackout), các panel solar sẽ tiếp tục cung cấp điện lâu như mặt trời đang chiếu. Trong trường hợp này, đường đây cung cấp trở thành một “ hòn đảo - island” với điện năng bao quanh bởi 1 “biển — sea” của các đường dây không có điện.1: Day dién ap hoat dong Voltage° Maximum trip time? V < 50% 0,1s 50% < Ƒ< §Š5%% 2,0s 85% <V<110% Continuous operation 110% <V< 135% 2,0s 135% <V 0,05s a. Các gới hạn là % của điện áp binh thuong tai PCC 6 RMS b.
Thời gian trip đề cập đến thời gian giữa các điều kiện xáy ra bat thuong va inverter dừng cấp điện đến đường dây cung cấp. Trong các thời gian trip lý thuyết bộ inverter phải dừng cung cấp lưới, nhưng các mạch điều khiển PV sẽ duy trì kết nối đến lưới để cho phép nhận biết các điều kiện về điện. Sau cùng sử dụng tính năng kết nối lại. Trừ khi điện áp được đo tại PCC, HVTH: Phạm Hữu Thái 6 CHƯƠNG 2 GVHD: TS.Lê Chí Kiên chênh lệch điện áp giữa inverter và PCC phải được xem xét.
Đề biết thêm thông tin về pham vi hoat déng dign ap xem /EC 6/727 §5. DC-injection Bộ nghịch lưu không duoc bom dong DC > 0.5% cua ti sé dong ngd ra bd nghịch lưu vào lưới đưới bất kỳ điều kiện vận hảnh nào. Xem thêm thông tin về DC- injection 6 JEC 61727 §4. Flicker (nhấp nháy) Chỉ có IEC 61727 đưa ra giới hạn cụ thé cho flicker, do dé chúng sẽ được sử dụng.
Tiêu chuẩn này nói rằng số lượng của flicker phái tuân theo IEC 61000-3-3 § 4 và IEC 61000 -3-5. Các giới hạn nhấp nháy theo các tiêu chuẩn này là xấp xi bằng nhau, do đó, các giới hạn trong bảng 2.2 có thể được sử dụng cho tất cả các kích cỡ hệ thống.2: Cac giới hạn flicker Limits P,,? Limits P,° <1.65 a: Py la chi sé flicker ngan han. Day là flicker có tính nghiêm trọng được đánh giá trên một giai đoạn ngắn (¡ phút), ở P„= 1 là ngưỡng quy ước của kích thích. b: P; 1a chi sé flicker dai han.
Đây kà flicker có tính nghiêm trọng được đánh giá trên một giai đoạn đài (vài giờ) sử dụng các giá trị P„ liên tiếp. Frequency Hệ thống PV phái vận hành đồng bộ với điện áp lưới. Nếu tần số lệch pha bên ngoài các điều kiện kỹ thuật, bộ chuyên đối sẽ dừng cung cấp đến lưới trong một thời gian cụ thé. Tần số vận hành cho phép và thời gian ngắt sự cố khác nhau giữa các quốc gia, và do vậy các giới hạn này sẽ phải điều chỉnh.
Các giới hạn mặc định sẽ theo /#C 61727 §5.2, trong đó nêu lên rằng khi tần số cung cấp vượt ra ngoài tỉ số cho phép, hệ thống sẽ đừng cung cấp dịch vụ trong 0,2s. Nếu dịch vụ cung cấp trở lại tần số làm HVTH: Phạm Hữu Thái 7 CHƯƠNG 2 GVHD: TS.Lê Chí Kiên việc bình thường trong thời gian này, thì bộ chuyển đổi không phải dừng cung cấp năng lượng đường dây. Các giới hạn cho Bắc Mỹ có thể được tìm thấy trong 7# 929 §4.3, và trang thai ma dãy tần số làm việc là giữa 59.5Hz, và bộ chuyên đối sẽ đừng cung cấp địch vụ trong 6 chu ky (0. Co thé xem thêm thông tin trong /#C 61727 §4.
Distortion/Harmonics (méo dạng/sóng hài) Thật sự mong muốn có các mức méo đạng và dòng sóng hài thấp ở trong lưới, dé giảm các tiềm năng ảnh hưởng bắt lợi trên thiết bị được kết nối. Các tiêu chuẩn này được giới hạn thông qua sự méo dạng dòng cho phép.3: Phần trăm méo dạng cho phép Harmonic order h (odd harmonics)* Distortion limits” THD 5% 3 through 9° <4.3% a: Tham chi cac sóng hài được giới hạn đến 25% của các giới hạn hài bậc lẻ (odd harmonic ) trén. b: Tất cả các giới hạn được cho như phần trăm của tỉ số thành phần đòng cơ ban. Power factor (hệ số công suất) Băng 2.4: Các giới hạn hệ số công suất Output of converter® Power factor >10% >0.9(lagging) a: Phan trim ti 18 ngõ ra HVTH: Pham Hitu Thai 8 CHƯƠNG 2 GVHD: TS.Lê Chí Kiên 2.
Anti-Islanding Ca IEC va IEEE cho dinh nghia Islanding la gi: IEC 61727: Mét hé théng phan phéi dién bi island khi nd virot ra ngoai cdc thông số kỹ thuật làm việc bình thường đối với điện áp và/hoặc tần số. Khi tinh trang này xây ra, hệ thống PV phái đừng để cung cấp địch vụ trong 2s mắt cung cấp. (A utility distribution system is islanded when It is out of the normal operation specifications for voltage and/or frequency. When this situation occurs, the PV system must cease to energize the utility within 2 s of loss of utility.) IEEE 929-2000 (xác định bộ nghịch lưu khéng — islanding): Một bộ nghịch lưu sẽ dừng để tiếp tục cung cấp cho đường dây trong 10 chu kỳ hoặc ít hơn khi phải chịu một tải bị isiand điền hình ở đó một trong hai điều sau đây là dung: + Co it hon 50% lỗi ở công suất thực của tải đến ngõ ra bộ nghịch lưu (đó là, công suất thực tải < 50% hoặc > 150% của ngõ ra công suốt bộ nghịch lưu) + Hệ số công suất tải bi island la <0.95 (lead or lag) Nếu công suất thực phát đến tải phù hợp trong phạm vi 50% và hệ số tải bi island la >0.95, sưu đó bộ nghịch lưu không — isianding sẽ dừng tiếp tục cung cấp cho đường dây trong 2s bắt cứ khi nào đường dây được kết nối có hệ số chất lượng là 2.5: Giới hạn thời gian đáp ứng voltage Time to operate (cycle) V<S0%¿Vnorm 6 3⁄›Vnomn <V<§§”sVnomn 120 &§%0 Vnamm <V=110%Vnorm Normal operation 110% Vnorm <V=<=137%Vnorm 120 137%aVnomn <V 6 Frequency Time to operate (cycle) Fnorm+0.7 6 HVTH: Pham Hitu Thai CHƯƠNG 2 GVHD: TS.Lê Chí Kiên 2.
Reconnection Khi một sự kiện ở ngoài giới cho phép xáy ra, ở đó bộ nghịch lưu phải dừng tiếp †ục cung cấp dịch vụ cho đường dây, bộ nghịch lưu sẽ không kết nối lại trước khi điện áp và tần số vừa được duy trì trong các giới hạn cụ thê ít nhất 5 phút. Sau 5 phút này, bộ nghịch lưu sẽ tự kết nối cung cấp một cách tự động. Tóm tắt các tiêu chuẩn quan tâm nhất Bảng 2.6: Tóm tắt các tiêu chuẩn kết nối PV với lưới ISSUE IEC61727 [3] IEEEL547 [Š] EN61000-3-2 [4] Nominal power 10 kW 30 kW l6 A x230 V=3,7kW Harmonie currents (3-9) 4.25/h Even harmonics in these ranges shall be less than 25% of the odd harmonic limits listed. Approximately 30% of the odd harmonies -see standard, Maximum current THD 5.0% - Power factor at 50% of rated | 0.90 - power DC current injection Less than 1.0% of | Less than 0.22 A -corresponds to a 30 rated output current.
rated output current.