Chương 1: Giới thiệu tong quan về dé tài. - _ Chương 2: Trinh bày cở sở lý thuyết kỹ thuật điều khiến Volt —Var. - - Chương 3: Xây dựng mô hình mô phỏng - _ Chương 4: Tình huống 1 — điện áp lưới điện không 6n định - _ Chương 5: Tình huống 2 — hệ thống lưới điện xảy ra ngắn mạch - _ Chương 6: Tình huống 3 — hai hệ thống pin mặt trời cùng kết hợp vào lưới điện Luận Văn Thạc Sĩ ABSTRACT This thesis researches on Volt — Var control technique for smart solar inverters. The smart solar inverter not only generates active power (kW), but also regulates voltage through generating or absorbing reactive power (kVar).
In this thesis, there are three methods to control reactive power. The Volt — Var technique is applied in practical problems when the smart solar inveters intergrates grid systems. Grid systems operate in normal condition or short — circuit. The thesis includes six chapters: - Chapter |: Introduce the thesis overview.
- Chapter 2: Basis theoretic for volt- var techinique. - Chapter 3: Build modeling. - Chapter 4: Case 1: Grid Voltage is unstable. - Chapter 5: Case 2: Grid system occurs short circuit.
- Chapter 6: Case 3: 2 PVs integrate into grid systems. Luận Văn Thạc Sĩ LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận nêu trong luận văn là trung thực và không sao chép từ bat kỳ một nguồn nao va dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo tai liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo yêu cau.
Tác giả luận văn Lê Đình Tưởng Luận Văn Thạc Sĩ MỤC LỤC CHUONG 1: TONG QUAN VE BỘ NGHỊCH LƯU SMART INVERTER. Chức năng của bộ nghịch lưu Smart ÍTIVCTẨCE. Chức năng tự vận hành:. Chức năng giao tiếp, điều khiỂn tiv Xia.
Chức năng Smart Inverters theo tiêu chuẩn CA Rule 21 :. Dinh hướng nghiÊn CỨU.1 LY do Chon dé na.3 Phạm Vi và phương pháp nghiÊn CỨU.040996008688999096 4 CHƯƠNG2: CƠ SỞ LÝ THUYET KỸ THUAT DIEU KHIEN VOLT-VAR. Xây dựng giải thuật Volt var control VVC trong hệ trục toa độ dqÔ: .1 BG didu Khién AON 0 2000Ẻ8. Cách xác định ayer ¿.
Cách xác định igrer ‡‹.06 160086930640066036690640869460906408000600000600060 86 15 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHÓỎNG. Xây dựng mô hình mô DhÓNØ. Sơ đồ mô phỏng PV nối lưới 3 pha:. 5< 5 << 5£ 5° Es£S£ se SeEEs£SeEsEseseEsesessesese 24 lI.
— Pin mặt ẨrÒI:. Bộ biến đổi công suất boost converter DC/DC:. — Bộ nghịch lưu Inverter DÁC. 37 CHƯƠNG 4: TINH HUONG 1 - ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN KHONG ON ĐỊNH.
40 AL PV dang 6 ché d6 [per mẽ. 40 A2 PV dang 6 ChE dO Qyepssssssscscsssssssssssessssssesscsesesscsesecscscsscsesessssesscsosesssscsessesessssssessssesssssscsessosesessesess 43 43 PV đang ở chế độ tự hành Vyer = Uptl.cccccccccccsssssscssssssssssssssssesecssscssssesesssssssssssesesessssessosesessesees 48 CHUONG 5: TINH HUONG 2 - HE THONG ĐIỆN XAY RA SỰ CO NGAN MACH. sccccccccsssssssssssssssscccccssscsssssssssssssscccccsssssssssssssssssscsccsssssssssssssssssssssssssssssessssssees 52 5 1 PV dang 6 ché d6 Lper mẽ. 52 5 2 PV dang 6 ChE dO Qyer n.
55 5 3 PV đang ở chế độ tự hành Veer = Uptle.ccccccccccscsssssssssssssssssscssssesesssssssssssesssssssscsesesessesessosssessesees 59 CHUONG 6: TINH HUONG 3 - HAI HE THONG PIN MAT TRỜI CÙNG KET HOP VAO LU OL DIEN.1 Chế độ tự vận hành V,.¢=1pu khi lưới điện hoạt động bình thường.2 Chế độ điều khiển Q„„ từ hệ thống điều khiến trung tâm .--s-s-- <5 se 5 <ese=ses 69 6.3 Chế độ tự vận hành V„„ =1pu khi lưới điện ngắn mạch 3 pha.4 Chế độ điều khiến Q„„; từ hệ thống điều khiển trung tâm khi lưới điện ngắn mạch 3 Luận Văn Thạc Sĩ Mục Lục Bang Bang 2. Giá tri PI bộ điều khiến dòng. Giá trị PI bộ điều khiến áp DC. Giá trị PI bộ điều khiển ,.
Lc 22111 22111 ven Hy ng 16 Bang 3. Thông số pin mặt trời. cece cee cecceeceecceecueseceeeeeesaeeeaeeaeas 27 Bang 3. Thông số mạch DC/DC .- - CC SE SE.
SE SE cv cv sem 32 Bang 3. Thông số nghịch lưu DC/AC. Thông số đầu vào mạch lỌC. c2 c1 2222561 111153 1 1xx xxx 35 Bang 3.
Thông số mạch lọc C. + ccc n2 1000160 1111111551151 11 1111 xxsreg 35 Bang 3. Thông số phụ tải. 2c 11211212 Hy nh ch nh hy cớ 36 Bang 3.
Thông số đường dây truyền tải. --- c2 cc nh nỲ nh ch cv se 37 Luận Văn Thạc Sĩ CHUONG 1: TONG QUAN VE BỘ NGHỊCH LƯU SMART INVERTER 1. Chức nang của bộ nghịch lưu Smart Inverter Chức năng chính — hay chức năng chung - của một Smart Inverter (SI) được nghiên cứu và phát triển từ những năm dau của thế ky 21. Các công ty, các tổ chức cùng với các phòng thí nghiệm không ngừng trao đối và hợp tác để ra một tiêu chuẩn chung cho sự phát triển của ngành năng lượng mới nói chung và ngành năng lượng mặt trời nói riêng.
Theo các tiêu chuẩn IEC 61850 -7, UL 1741, hay IEEE P1547a, đã thống nhất một SI phải có các chức năng chung sau [7]: - Chức năng tự vận hành. - _ Chức năng giao tiếp, điều khiến từ xa. Chức năng tự vận hành: Một SI chức năng chính van là biến đổi công suất từ DC sang AC và kết vào lưới điện. Nguồn DC rất phong phú: năng lượng mặt trời từ pin quang điện (PV), pin nhiên liệu (Fuel Cell), năng lượng gió từ turbin gió được chỉnh lưu, từ acqui va từ các máy phát điện năng.
Nghiên cứu nay, chỉ dé cập đến năng lượng mặt trời do khả năng phát triển trong tương lai gần và ứng dụng thực tế của các loại hình năng lượng này. Chức năng tự vận hành cho phép SI là tự ra quyết định trong những điều kiện cụ thé khi nó vận hành. Dựa vào các thông số cài đặt trước, mà SI sẽ quyết định xem nên thực hiện chức năng nào cho phù hợp với điều kiện thực tế. Chức năng tự vận hành bao gồm: Chức năng Volt- watt, chức năng Frequency- Watt, chức năng Watt- power factor, chức năng Volt-var, chức năng cung cấp động dòng điện phan kháng và chức nang watt-var.
Nhiệm vụ luận văn sẽ nghiên cứu và phát triển kỹ thuật điều khiển Volt — Var. Bên cạnh chức năng tự vận hành, một SI có thé giao tiếp với cán bộ kỹ thuật và chịu chi phối với người điều khiến: chức năng giới hạn công suất của SI, chức năng điều chỉnh hệ số công suất, chức năng tự kết nối và ngặt kết nối, chức năng hiệu chỉnh thời gian. Ngoài ra, một SI đúng nghĩa phải tương thích với sự thay đổi thường xuyên của tự nhiên như mật độ chiều sáng, nhiệt độ. với các chức năng giới hạn công suất đỉnh MPPT, yêu cầu giới hạn điện áp cho phép (Low/high voltage ride through) và giới hạn tần số cho phép (Low/high frequency ride through) hoặc chức năng hiệu quả kinh tế (Price based charge/discharge).
| HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng Luận Văn Thạc Sĩ 1. Chức năng giao tiếp, điều khiến từ xa. Chức năng giao tiếp SI ra đời nhằm thực hiện tương tác giữa SI với con người và giữa các SI với nhau. Dựa vào tiêu chuẩn IEEE P1547a hay IEEE 2030.5, chúng ta có thé hình dung khả năng giao tiếp này: - _ Giao tiếp 2 chiêu, - Lay thông tin va báo cáo số liệu vận hành.
- Cac SI được điều khiến bởi hệ thong điều khiến trung tâm và các SI có thé giao tiếp với nhau. Chức năng Smart Inverters theo tiêu chuẩn CA Rule 21: - Chế độ làm việc độc lập (Anti — Inslanding Protection): chế độ này hoat động khi SI không kết nối lưới điện (do lưới điện gặp sự cố, hay các bài toán hiệu quả kinh tế), SI chỉ cung cấp năng lượng cho tải ở gia đình hay hệ thống lưới điện. - Gidi hạn điện áp (Low/High Voltage Ride Through): Giới hạn điện áp được dùng để kết nối hoặc ngắt kết nối PV với lưới điện. Chức năng này dựa vào mức điện áp và thời gian gây ra mức điện áp đó.
Điện áp thay đổi trong giới hạn tương ứng với khoảng thời gian cho phép dé quay lại mức điện áp chuẩn. Voltage Ride Through Default Clearing Times for System Disturbances 140% 120% |= = — VNo(amliftn%ueg) 110% |= = =— 100% ——=— sax | —= — C:\Users\E176597\Documents\Inverters\ Created 7 Diagrams\Voltage Ride Through Curve.16 1 2 10 100 Time Until Disconnection (Seconds) Hình 1.1: Giới hạn điện ap và thời gian hoạt động cho phép. - _ Giới hạn tần số (Low/High Frequency Through): Quy định giới hạn tan số cho phép hoạt động của inverter trong khoảng thời gian cho phép 2 HVTH: Lê Đình Tưởng GVHD: PGS.TS Phan Quốc D ng Luận Văn Thạc Sĩ - Volt/Var động (Dynamic Volt/Var Operation): chế độ Volt/var động dùng để phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng của PV khi có biến động điện áp. nhăm đưa điện áp về giới hạn cho phép.
- Kết nối lưới (“Soft —Start” Reconnection): Sau khi khắc phục sự cố lưới điện, PV cần kết nói lại lưới điện. PV phát công suất vào lưới điện. - Dat hệ số công suất (Fixed Power Factor): Chức năng này giúp PV có thé điều khiến được công suất hiệu dụng và công suất phản kháng theo tỉ lệ phù hợp. Thông thường hệ số công suất được cài đặt bằng 1, tức là chỉ phát công suất hiệu dụng, tuy nhiên khi tải khác nhau hay hệ thống điện khác nhau thì cần hệ số khác nhau.
- _ Truyền thông (Communication): c ng dựa vào tiêu chuẩn IEEE 1547a ở phan 1. Dinh hướng nghiền cứu.1 Lý do chọn đề tài Năng lượng mặt trời là một trong những lĩnh vực yêu thích của tôi. Tôi hạnh phúc khi có cơ hội được nghiên cứu lĩnh vực này, cùng với sự hướng dẫn của Thầy Phan Quốc D ng. Ngày nay, con người ngày càng sử dụng nhiều năng lượng.
đặc biệt là điện năng nhăm phục vụ nhu câu sinh hoạt, tăng gia sản xuất. Nhu cầu năng lượng tăng theo thời gian sẽ đi cùng với thách thức đảm bảo tính liên tục và chất lượng điện năng cho ngành điện. Các nguén năng lượng truyền thống (như thủy điện, nhiệt điện, dau diesel.) đang đi tới hạn công suất hoặc giá thành ngày cảng tăng. Điều đó làm giảm hiệu quả kinh tế khi sử dụng các loại nhiên liệu này.
Bên cạnh đó, tác động môi trường của các nguồn năng lượng này đang đặt ra dấu hỏi lớn về tính thân thiện môi trường. Hon nữa, các chính sách khuyến khích phát triển và mở rộng năng lượng tái tao, năng lượng sạch của nhà nước đã và đang tác động mạnh mẽ vào sự phát triển của ngành năng lượng xanh. Ở trên thế giới, các cánh đồng năng lượng mặt trời, năng lượng gió mở ra ngày càng nhiều. Mô hình mái nhà năng lượng mặt trời Rooftop đang nở rộ với chi phí đầu tư ít, hiệu quả và đặc biệt có thế bán ngược điện lại cho ngành điện.
