Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lưới điện phân phối hiện đại luôn phải đối mặt với thực trạng nhu cầu phụ tải biến động liên tục và có xu hướng gia tăng nhanh chóng. Sự tăng trưởng này tạo ra áp lực nặng nề lên khả năng truyền tải và cung cấp điện năng của các nhà máy điện cũng như hệ thống lưới truyền tải, dẫn đến nguy cơ suy giảm chất lượng điện áp và gia tăng tổn thất công suất. Giải pháp truyền thống sử dụng máy biến áp điều chỉnh nấc phân áp không còn đáp ứng linh hoạt các yêu cầu ổn định điện áp theo thời gian thực. Để khắc phục hạn chế này, các thiết bị thuộc hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS - Flexible Alternating Current Transmission System) đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi.

Trong các thiết bị FACTS, bộ bù đồng bộ tĩnh dùng cho lưới phân phối D-STATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator) là thiết bị điện tử công suất giữ vai trò nâng cao độ tin cậy và chất lượng điện năng. D-STATCOM có khả năng điều khiển chủ động điện áp tại điểm đấu nối chung (PCC), trao đổi công suất phản kháng (CSPK) và công suất tác dụng (CSTD) thông qua việc điều chỉnh biên độ và góc pha của điện áp đầu ra bộ biến đổi nguồn áp (VSC).

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tự động hóa công nghiệp của tác giả Nguyễn Văn Vũ tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tập trung giải quyết bài toán ứng dụng cấu trúc bộ biến đổi đa mức kiểu module (MMC - Modular Multilevel Converter) cho D-STATCOM, kết hợp với phương pháp điều khiển dự báo mô hình tập trạng thái hữu hạn (FCS-MPC).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định gồm 4 nội dung chính:

  1. Nghiên cứu tổng quan về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chế độ làm việc và vai trò của bộ biến đổi nguồn áp trong thiết bị bù D-STATCOM.
  2. Phân tích cấu trúc, nguyên lý nạp/xả tụ, tần số phát xung và xây dựng mô hình toán học giải tích của bộ biến đổi đa mức MMC nối lưới; tính toán thông số mạch lực.
  3. Thiết kế cấu trúc điều khiển cho hệ thống D-STATCOM dựa trên phương pháp điều khiển dự báo mô hình (FCS-MPC), xây dựng hàm mục tiêu, thuật toán cân bằng năng lượng tụ điện và mạch vòng điều khiển công suất ngoài.
  4. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab/Simulink nhằm kiểm chứng đáp ứng công suất, chất lượng điện áp, dòng điện đầu ra, độ méo sóng hài (THD), dòng điện vòng và khả năng cân bằng điện áp trên các tụ điện module.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống thiết bị bù D-STATCOM sử dụng bộ nghịch lưu đa mức MMC kết nối vào lưới điện phân phối. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở chế độ bù và hấp thụ công suất phản kháng (giữ góc lệch pha giữa điện áp bộ biến đổi và điện áp lưới bằng 0, công suất tác dụng trao đổi duy trì ở mức tối thiểu để nuôi tụ), với cấu hình MMC gồm 10 Sub-Module (SM) trên mỗi nhánh van, được kiểm chứng hoàn toàn trên môi trường mô phỏng số.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết điện tử công suất, lý thuyết điều khiển tự động hiện đại và kỹ thuật truyền tải điện xoay chiều linh hoạt:

  • Lý thuyết bộ bù D-STATCOM: Dựa trên nguyên lý biến đổi điện áp nguồn áp VSC mắc song song với lưới qua máy biến áp hoặc cuộn kháng ghép nối. Công suất tác dụng ($P$) và công suất phản kháng ($Q$) trao đổi giữa D-STATCOM và hệ thống được mô tả qua phương trình giải tích: $$P = \frac{U_S U_{VSC}}{X_L} \sin\delta$$ $$Q = \frac{U_S^2}{X_L} - \frac{U_S U_{VSC}}{X_L} \cos\delta$$ Trong đó $U_S$ là điện áp lưới, $U_{VSC}$ là điện áp bộ chuyển đổi, $X_L$ là điện kháng ghép nối và $\delta$ là góc lệch pha. Khi $\delta = 0$, việc điều khiển $Q$ được thực hiện thông qua điều chỉnh độ lớn biên độ $U_{VSC}$ so với điện áp thanh cái $U_{bus}$.
  • Lý thuyết bộ biến đổi đa mức MMC: Cấu trúc do R. Lesnicar giới thiệu (2003), sử dụng các Sub-Module (SM) nửa cầu (half-bridge) mắc nối tiếp ở mỗi nhánh van (nhánh trên và nhánh dưới). Mô hình toán học rời rạc hóa dòng điện pha $i$ và dòng điện vi phân/dòng điện vòng $i_{diff}$ được thiết lập nhằm kiểm soát các biến trạng thái nội tại. Tần số đóng mở van trung bình của SM được xác định theo quy luật $f_{SW} = 50N$ (Hz), giúp giảm tổn hao đóng cắt van IGBT.
  • Lý thuyết điều khiển dự báo mô hình (MPC): Ứng dụng giải thuật điều khiển dự báo tập trạng thái hữu hạn (FCS-MPC). FCS-MPC sử dụng mô hình toán học rời rạc của đối tượng để dự đoán trạng thái hệ thống tại chu kỳ $(k+1)$ cho từng trạng thái chuyển mạch khả dĩ, sau đó sử dụng hàm mục tiêu tối ưu (Cost Function) để lựa chọn trực tiếp tín hiệu điều khiển van bán dẫn mà không cần khâu điều chế độ rộng xung (PWM/SVM).
  • Phương pháp rời rạc hóa: Sử dụng phương pháp chuyển tiếp Euler (Forward Euler) để rời rạc hóa phương trình vi phân liên tục $\frac{dx}{dt} = f(x, u)$ thành $x(k+1) = x(k) + T_s f(x(k), u(k))$, với $T_s$ là thời gian lấy mẫu.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa mô hình hóa toán học giải tích, thiết kế thuật toán điều khiển tối ưu hóa đa biến và kiểm chứng thông qua mô phỏng trên nền tảng Matlab/Simulink.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống kỹ thuật được thiết kế cho cấu hình D-STATCOM 3 pha sử dụng bộ biến đổi MMC kết nối lưới điện phân phối:

Thông số thiết kế Ký hiệu Giá trị thiết kế Đơn vị
Công suất định mức D-STATCOM $S_n$ 3 MVA
Điện áp một chiều trung bình $U_{DC}$ 10 kV
Số lượng Sub-Module mỗi nhánh $N$ 10 SM
Tổng số Sub-Module toàn bộ biến đổi $N_{total}$ 60 (10 × 2 × 3) SM
Tổng số van bán dẫn IGBT $N_{IGBT}$ 120 (60 × 2) Van
Điện áp danh định trên mỗi tụ SM $U_{C}$ 1000 ($U_{DC}/N$) V
Số mức điện áp pha đầu ra $N+1$ 11 Mức

Cấu trúc hệ thống điều khiển triển khai gồm ba khối liên hoàn:

  1. Mạch vòng ngoài (Vòng điều khiển công suất): Thực hiện trên hệ tọa độ quay $dq$. Từ sai lệch công suất phản kháng đặt $Q^$ và công suất đo được $Q(k)$, bộ điều khiển PI tính toán dòng điện tham chiếu $i_{dq}^(k)$, chuyển đổi sang tọa độ tự nhiên để tạo dòng điện tham chiếu $i_{abc}^*(k)$.
  2. Mạch vòng trong (Khối FCS-MPC): Nhận dòng điện tham chiếu và dữ liệu đo lường hiện tại ($i(k), i_{diff}(k), U_p(k), U_n(k)$). Ba bộ điều khiển FCS-MPC độc lập cho 3 pha thực hiện tính toán dự báo trạng thái $(k+1)$ và tối ưu hóa hàm mục tiêu $J$ để xác định số lượng $n$ Sub-Module cần chèn vào ở mỗi nhánh.
  3. Thuật toán cân bằng năng lượng (VBC): Đọc số lượng $n$ SM cần kích hoạt từ khối MPC, thực hiện đo điện áp trên tất cả tụ điện $U_{C1} \dots U_{CN}$ và dòng điện nhánh $i_{arm}$. Thuật toán sắp xếp điện áp tụ theo thứ tự tăng dần; nếu dòng điện nhánh mang dấu dương (trạng thái nạp), chọn $n$ tụ có điện áp thấp nhất để chèn vào; nếu dòng điện nhánh mang dấu âm (trạng thái xả), chọn $n$ tụ có điện áp cao nhất để chèn vào.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Bộ bù đồng bộ tĩnh D-STATCOM

Chương 1 trình bày tổng quan về thực trạng lưới điện phân phối, vai trò của thiết bị FACTS và đi sâu vào thiết bị D-STATCOM. Cấu trúc phần cứng của D-STATCOM bao gồm: bộ biến đổi nguồn áp VSC sử dụng van IGBT, bộ tụ điện một chiều DC lưu trữ năng lượng, cuộn kháng hoặc máy biến áp ghép nối và hệ thống điều khiển.

Nguyên lý làm việc được phân tích thông qua sơ đồ một pha tương đương và đồ thị vectơ ở trạng thái ổn định:

  • Chế độ điện dung (Capacitive - Bù CSPK): Khi biên độ điện áp bộ biến đổi lớn hơn điện áp thanh cái ($|U_{VSC}| > |U_{bus}|$), dòng điện $I$ sớm pha $90^\circ$ so với điện áp $U_{VSC}$, D-STATCOM phát CSPK vào lưới.
  • Chế độ điện cảm (Inductive - Hấp thụ CSPK): Khi $|U_{VSC}| < |U_{bus}|$, dòng điện $I$ trễ pha $90^\circ$ so với $U_{VSC}$, D-STATCOM hấp thụ CSPK từ lưới.

Chương này cũng tổng hợp quy luật trao đổi công suất qua bảng trạng thái:

Chiều điện áp Công suất phản kháng ($Q$) Góc lệch pha ($\delta$) Công suất tác dụng ($P$)
$U_{VSC} > U_{bus}$ Phát vào lưới ($+Q$) $\delta > 0$ Phát vào lưới ($+P$)
$U_{VSC} < U_{bus}$ Hấp thụ từ lưới ($-Q$) $\delta < 0$ Hấp thụ từ lưới ($-P$)

Chương 1 so sánh hai cấu hình VSC: bộ biến đổi nguyên khối (diode kẹp, tụ bay) và bộ biến đổi kiểu module MMC. Tác giả kết luận MMC là cấu trúc tối ưu cho các ứng dụng điện áp cao, công suất lớn nhờ khả năng ghép nối linh hoạt, giảm sóng hài và giảm kích thước bộ lọc.

Chương 2: Bộ biến đổi đa mức MMC

Chương 2 phân tích chi tiết cấu tạo, nguyên lý vận hành và mô hình toán học của bộ biến đổi đa mức MMC. Cấu trúc gồm 3 pha đối xứng, mỗi pha có nhánh trên và nhánh dưới chứa $N$ Sub-Module (SM) và cuộn cảm nhánh $L_{arm}$.

Mỗi SM có cấu hình nửa cầu gồm 2 van IGBT ($S_1, S_2$) và một tụ điện $C$. Các trạng thái làm việc của SM được xác định:

Trạng thái van $S_1$ Trạng thái van $S_2$ Chiều dòng điện Điện áp ra $U_{SM}$ Trạng thái tụ Trạng thái SM
1 (ON) 0 (OFF) Dương ($+$) $U_{DC}/N$ Nạp Chèn vào (Inserted)
0 (OFF) 1 (ON) Dương ($+$) 0 Nối tắt Bỏ qua (Bypass)
1 (ON) 0 (OFF) Âm ($-$) $U_{DC}/N$ Xả Chèn vào (Inserted)
0 (OFF) 1 (ON) Âm ($-$) 0 Nối tắt Bỏ qua (Bypass)
1 (ON) 1 (ON) — Ngắn mạch Nguy hiểm Trạng thái Cấm
0 (OFF) 0 (OFF) — Hở mạch Không xác định Trạng thái Khóa

Điện áp đầu ra xoay chiều được tạo thành bằng cách thay đổi số lượng SM chèn vào giữa hai nhánh qua 4 trạng thái chu kỳ (A, B, C, D), tạo ra điện áp dạng bậc thang $N+1$ mức tiệm cận hình sin. Tần số phát xung trung bình của mỗi van được tính toán theo biểu thức $f_{SW} = 50N$ (Hz).

Mô hình toán học một pha của MMC nối lưới được thiết lập với các phương trình dòng điện nhánh trên ($i_p$), dòng điện nhánh dưới ($i_n$), dòng điện pha ($i = i_p - i_n$) và dòng điện vi phân/dòng vòng ($i_{diff} = \frac{i_p + i_n - i_{dc}}{2}$). Cuối chương là các công thức tính toán dung lượng tụ điện $C_{arm}, C_{SM}$ và điện cảm nhánh $L_{arm}$ cho hệ thống D-STATCOM $3\text{ MVA}, 10\text{ kV}, N=10$.

Chương 3: Thiết kế điều khiển cho D-STATCOM

Chương 3 xây dựng hoàn chỉnh thuật toán điều khiển cho hệ thống. Tác giả lựa chọn phương pháp điều khiển dự báo tập trạng thái hữu hạn (FCS-MPC) nhờ ưu điểm không cần khâu điều chế PWM/SVM, tần số đóng cắt biến đổi linh hoạt, đáp ứng tức thời nhanh và điều khiển đồng thời được nhiều biến trạng thái (MIMO).

Quy trình thiết kế FCS-MPC gồm:

  1. Rời rạc hóa mô hình hệ thống: Sử dụng phương pháp Euler chuyển tiếp với chu kỳ lấy mẫu $T_s$, thiết lập phương trình dự báo dòng điện pha $i(k+1)$ và dòng điện vi phân $i_{diff}(k+1)$.
  2. Xây dựng hàm mục tiêu (Cost Function): Nhằm giảm khối lượng tính toán từ tổ hợp $(C_{2N}^N)^3$ trạng thái, tác giả phân tách thành 3 bộ điều khiển FCS-MPC chạy song song cho 3 pha. Hàm mục tiêu của từng pha $j$ ($j \in {a, b, c}$) được thiết lập: $$J = |i_{jref}(k+1) - i_j(k+1)| + |i_{diffjref}(k+1) - i_{diffj}(k+1)|$$
  3. Thuật toán cân bằng năng lượng tụ điện (VBC): Để duy trì điện áp trên các tụ điện ở mức $1000\text{ V}$, thuật toán sắp xếp điện áp tụ theo thứ tự tăng dần tại mỗi chu kỳ trích mẫu, kết hợp với dấu của dòng điện nhánh để quyết định kích hoạt chính xác $n$ Sub-Module cần chèn vào.
  4. Mạch vòng công suất ngoài: Thiết kế trên hệ tọa độ $dq$ với bộ điều khiển PI, đảm bảo điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng trao đổi với lưới điện.

Chương 4: Mô phỏng và kiểm chứng

Chương 4 thực hiện mô phỏng toàn bộ hệ thống D-STATCOM - MMC 11 mức trên phần mềm Matlab/Simulink. Kịch bản mô phỏng kiểm tra tính thích ứng của hệ thống dưới sự thay đổi đột ngột của phụ tải lưới:

Phụ tải đóng vào lưới Công suất tác dụng $P$ (MW) Công suất phản kháng $Q$ (MVar)
Tải điện trở thuần (R) 1 0
Tải trở - cảm (RL) 3 2
Tải trở - dung (RC) 4 3

Hệ thống được khảo sát các chỉ tiêu động học và xác lập:

  • Đáp ứng công suất phản kháng $Q$ bám sát giá trị đặt theo từng thời điểm đóng cắt tải; thời gian ổn định sau quá độ khoảng $0{,}1\text{ s}$.
  • Công suất tác dụng $P$ luôn được duy trì xấp xỉ bằng 0.
  • Điện áp đầu ra xoay chiều của D-STATCOM dao động ổn định trong dải $[-5\text{ kV}, +5\text{ kV}]$ (tương ứng $[-U_{DC}/2, +U_{DC}/2]$).
  • Dòng điện ra bám sát góc pha $90^\circ$ tương ứng với trạng thái phát hoặc hấp thụ công suất phản kháng.
  • Độ méo sóng hài tổng dòng điện đạt $\text{THD} = 0{,}56%$.
  • Độ méo sóng hài tổng điện áp đạt $\text{THD} = 2{,}88%$.
  • Dòng điện vòng trong MMC nhanh chóng suy giảm biên độ dao động và ổn định dạng hình sin.
  • Điện áp trên các tụ điện Sub-Module được cân bằng ổn định quanh giá trị định mức $1000\text{ V}$.
  • Điện áp một pha của MMC thể hiện rõ cấu trúc 11 bậc.
  • Điện áp tại điểm đấu nối lưới được duy trì ổn định tại giá trị $1\text{ (pu)}$ khi có D-STATCOM hoạt động.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả cụ thể thông qua số liệu mô phỏng:

  • Độ méo sóng hài tổng dòng điện đầu ra đạt mức thấp $\text{THD} = 0{,}56%$, đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng điện năng nghiêm ngặt.
  • Độ méo sóng hài tổng điện áp đầu ra đạt $\text{THD} = 2{,}88%$, chứng minh hiệu quả giảm sóng hài của cấu trúc đa mức 11 bậc ($N=10$).
  • Điện áp trên tất cả các tụ điện Sub-Module được giữ ổn định xung quanh giá trị danh định $1000\text{ V}$.
  • Thời gian quá độ khi thay đổi trạng thái tải đạt khoảng $0{,}1\text{ s}$, đảm bảo khả năng đáp ứng công suất phản kháng nhanh.
  • Điện áp thanh cái lưới điện được ổn định quanh mức $1\text{ (pu)}$.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài:

  • Xây dựng thành công mô hình toán học giải tích và mô hình mô phỏng hoàn chỉnh cho hệ thống bù D-STATCOM sử dụng bộ biến đổi MMC 11 bậc nối lưới.
  • Đề xuất giải pháp phân tách bộ điều khiển FCS-MPC thành 3 kênh độc lập cho từng pha, giúp giảm thiểu đáng kể số lượng phép tính toán tổ hợp so với thuật toán MPC tập trung.
  • Kết hợp thành công giải thuật FCS-MPC với thuật toán sắp xếp cân bằng năng lượng tụ điện (VBC), loại bỏ sự phụ thuộc vào các khâu điều chế PWM/SVM truyền thống và cuộn lọc cồng kềnh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở phạm vi lý thuyết và mô phỏng số trên môi trường Matlab/Simulink; chưa thực hiện được kiểm chứng thực nghiệm trên phần cứng thời gian thực (Hardware-in-the-Loop - HIL) hoặc bo mạch DSP/FPGA do điều kiện khách quan về dịch bệnh tại thời điểm thực hiện (tháng 06/2021).
  • Mô hình điều khiển chưa tích hợp thuật toán tự động cấu hình lại hệ thống khi xảy ra sự cố hỏng hóc phần cứng của từng Sub-Module riêng lẻ.

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất:

  • Triển khai thực nghiệm hệ thống điều khiển trên phần cứng thời gian thực sử dụng vi mạch FPGA hoặc kit điều khiển DSP chuyên dụng.
  • Mở rộng phạm vi ứng dụng của thuật toán điều khiển dự báo FCS-MPC cho các cấu trúc biến đổi điện tử công suất khác trong hệ thống điện.
  • Xây dựng và lập trình giải thuật xử lý sự cố hỏng Sub-Module: tự động cô lập SM bị lỗi và ngắt các SM đối ứng ở các pha còn lại nhằm duy trì sự cân bằng đối xứng của mạch lực MMC trong quá trình vận hành liên tục.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Điện, Điện tử công suất và Hệ thống điện:

  • Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình mô hình hóa toán học bộ biến đổi đa mức MMC nối lưới và phương pháp tính chọn thông số mạch lực ($C_{SM}, L_{arm}$).
  • Đóng vai trò là hướng dẫn triển khai giải thuật điều khiển dự báo tập trạng thái hữu hạn (FCS-MPC) áp dụng cho các hệ thống biến đổi công suất nhiều biến trạng thái.
  • Cung cấp lưu đồ thuật toán và nguyên lý thực thi mạch vòng cân bằng điện áp tụ điện Sub-Module dựa trên phương pháp sắp xếp thời gian thực.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lựa chọn phương pháp điều khiển dự báo FCS-MPC thay vì bộ điều khiển PI kết hợp PWM/SVM truyền thống?
FCS-MPC tận dụng đặc tính đóng cắt rời rạc hữu hạn của các van bán dẫn trong MMC. Phương pháp này không cần khâu điều chế xung (PWM/SVM) phức tạp, xử lý trực tiếp các ràng buộc phi tuyến và hệ thống nhiều đầu vào - nhiều đầu ra (MIMO), đồng thời cho đáp ứng động học dòng điện nhanh hơn trong các giai đoạn quá độ thay đổi tải.

2. Trạng thái hoạt động nào của Sub-Module trong bộ biến đổi MMC bị nghiêm cấm và vì sao?
Trạng thái cả hai van $S_1$ và $S_2$ đồng thời ở trạng thái mở (ON) là trạng thái bị nghiêm cấm tuyệt đối. Khi cả $S_1$ và $S_2$ cùng ON, tụ điện của Sub-Module sẽ bị ngắn mạch trực tiếp qua hai van bán dẫn, gây ra dòng điện tăng vọt và làm hỏng van IGBT.

3. Thuật toán cân bằng năng lượng tụ điện (VBC) xử lý như thế nào để chọn Sub-Module cần chèn vào nhánh van?
Thuật toán đo điện áp tất cả các tụ trong nhánh và sắp xếp theo thứ tự tăng dần. Sau đó thuật toán kiểm tra chiều dòng điện nhánh: nếu dòng điện dương (quá trình nạp), thuật toán sẽ chèn $n$ Sub-Module có điện áp thấp nhất; nếu dòng điện âm (quá trình xả), thuật toán sẽ chèn $n$ Sub-Module có điện áp cao nhất.

4. Cấu hình mạch lực của bộ biến đổi MMC trong đồ án được thiết kế với các thông số cụ thể nào?
Hệ thống có công suất định mức $3\text{ MVA}$, điện áp một chiều $U_{DC} = 10\text{ kV}$, mỗi nhánh có $N = 10\text{ SM}$. Toàn bộ biến đổi gồm 3 pha, 6 nhánh với tổng cộng 60 Sub-Module và 120 van IGBT. Điện áp định mức trên mỗi tụ SM là $1000\text{ V}$, tạo ra điện áp đầu ra 11 bậc.

5. Kết quả mô phỏng trên Matlab/Simulink chứng minh chất lượng điện năng của D-STATCOM qua các chỉ số nào?
Kết quả mô phỏng cho thấy độ méo sóng hài dòng điện đạt $\text{THD} = 0{,}56%$, độ méo sóng hài điện áp đạt $\text{THD} = 2{,}88%$, điện áp trên tụ điện dao động quanh giá trị $1000\text{ V}$, thời gian ổn định công suất sau khi đổi tải là $0{,}1\text{ s}$, và điện áp lưới được giữ ổn định ở mức $1\text{ (pu)}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Văn Vũ đã hoàn thành việc nghiên cứu, tính toán thiết kế và mô phỏng hệ thống bù đồng bộ tĩnh D-STATCOM sử dụng bộ biến đổi đa mức MMC 11 bậc. Đề tài đã ứng dụng thành công phương pháp điều khiển dự báo mô hình tập trạng thái hữu hạn (FCS-MPC) kết hợp với thuật toán sắp xếp cân bằng điện áp tụ điện và mạch vòng điều khiển công suất trên hệ tọa độ quay $dq$. Kết quả mô phỏng trên Matlab/Simulink khẳng định tính đúng đắn của mô hình lý thuyết thông qua các chỉ số sóng hài thấp, đáp ứng công suất phản kháng nhanh và khả năng duy trì ổn định điện áp lưới phân phối.