Luận án Điều khiển bộ nghịch lưu nối lưới trong mạng điện phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
******** 
TRẦN QUANG THỌ 
ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI 
TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 
LUẬN ÁN TIẾN SỸ 
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN 
Tp. Hồ Chí Minh - 2017. 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
******** 
TRẦN QUANG THỌ 
ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI 
TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202 
Hướng dẫn khoa học: 
1. PGS. TS. Trương Việt Anh 
2. PGS. TS. Lê Minh Phương 
Phản biện 1: GS. TSKH. Hồ Đắc Lộc 
Phản biện 2: PGS. TS. Nguyễn Bội Khuê 
Phản biện 3: PGS. TS. Nguyễn Văn Nhờ 
i 
LÝ LỊCH CÁ NHÂN 
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC 
Họ và tên: Trần Quang Thọ 
Giới tính: Nam 
Ngày sinh: 15-09-1973 Nơi sinh: Tp. HCM 
Quê quán: Tp. HCM Dân tộc: Kinh 
Học vị cao nhất: Thạc sỹ Năm, nước nhận học vị: 2003 
Đơn vị công tác: Khoa điện điện tử 
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 39 Tam Châu, P. Tam Phú, Q. Thủ Đức, Tp. 
HCM 
Điện thoại liên hệ: CQ: 028 38968641 DĐ: 0987634085 
Email: thotq@hcmute.edu.vn 
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 
1. Đại học: 
Hệ đào tạo: Chính quy 
Nơi đào tạo: ĐH. Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM 
Ngành học: Điện khí hóa & Cung cấp điện 
Nước đào tạo: Việt Nam Năm tốt nghiệp: 1998 
2. Sau đại học 
- Thạc sĩ chuyên ngành: Kỹ thuật điện Năm cấp bằng: 2003 
ii 
Nơi đào tạo: ĐH. Bách khoa Tp. HCM 
3. Ngoại ngữ: Tiếng Anh: TOEFL-ITP 530 
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN 
Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 
2003 đến nay ĐH. SPKT TP. HCM CBGD 
IV. QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 
1. Các đề tài nghiên cứu khoa học đã và đang tham gia: 
TT Tên đề tài nghiên cứu Năm bắt đầu/Năm 
hoàn thành 
Đề tài cấp (NN, Bộ, 
ngành, trường) 
Vai trò 
1. Nghiên cứu thiết kế module điều 
khiển động cơ servo dùng cho thực 
tập truyền động điện. 
2008 Cấp trường 
T23-2008 
Chủ nhiệm 
đề tài 
2. Nghiên cứu thiết kế module tải dùng 
cho bộ thí nghiệm bù công suất phản 
kháng của phòng thí nghiệm cung cấp 
điện 
2009 Cấp trường 
T2009-86 
Chủ nhiệm 
đề tài 
3. Nghiên cứu, thiết kế và thi công mô 
hình vật lý chuyên dùng cho giảng 
dạy các bài thí nghiệm và thực tập vận 
hành trạm biến áp 
2008/2010 Cấp Bộ 
B2008-22-32 
Chủ nhiệm 
đề tài 
4. Nghiên cứu và thi công đèn chiếu 
sáng hiệu suất cao dùng năng lượng 
mặt trời 
2011 Cấp trường 
T2011-27 
Chủ nhiệm 
đề tài 
5. Điều chỉnh điện áp MPPT trong hệ 
thống điện mặt trời nối lưới 3 pha 
2013 
4TCấp trường 
4Ttrọng điểm 
Chủ nhiệm 
đề tài 
iii 
4T 2013-06TĐ 
6. Xây dựng giải thuật bộ điều khiển 
dòng bằng phương pháp tối ưu bầy 
đàn (PSO) 
2014 
4TCấp trường 
4Ttrọng điểm 
4T 2014-05TĐ 
Chủ nhiệm 
đề tài 
7. Giảm tổn hao chuyển mạch trong 
nghịch lưu nối lưới sử dụng sóng 
mang biến đổi 2015 
4TCấp trường 
4Ttrọng điểm 
4T 2015-35TĐ 
Chủ nhiệm 
đề tài 
8. Điều chế nghịch lưu nối lưới sử 
dụng giải thuật di truyền 2016 
4TCấp trường 
4Ttrọng điểm 
4T 2016-49TĐ 
Chủ nhiệm 
đề tài 
9. Đồng bộ nghịch lưu nối lưới sử 
dụng giải thuật Levenberg-Mar-
quardt 
2017 
(đang thực hiện) 
4TCấp trường 
4Ttrọng điểm 
4T 2017-27TĐ 
Chủ nhiệm 
đề tài 
2. Các công trình khoa học đã công bố: 
TT Tên công trình Năm công bố Tên tạp chí 
1 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, “Chế tạo mô hình thực tập trạm ngắt- trạm biến 
áp trong hệ thống truyền tải điện năng,” Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật – ĐH. 
SPKT TP. HCM, Số 14 (2010). 
2 Trần Quang Thọ, “Điều chỉnh tham số khâu PI trong hệ thống nghịch lưu pin mặt 
trời nối lưới ba pha,” Tạp chí Khoa học & Công nghệ - ĐH. Công Nghiệp Hà Nội, 
Số 13, 12/2012. 
3 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “PWM technique with 
variable carrier wave frequency to reduce switching loss in grid-connected PV in-
verter,” Journal of Technical Education Science-HCM UTE, vol. 29, 2014, pp. 31-
38. 
4 T. T. Chuong, T. V. Anh, Tran Quang-Tho, and T. Deveikis, “Research of the Volt-
age Stability of Distribution Network Connected Induction Machines,” Elektronika 
Ir Elektrotechnika, vol. 21, no. 1, 2015. pp. 42-47. (SCIE) 
5 Quang-Tho Tran, Anh Viet Truong, anh Phuong Minh Le, “Reduction of harmonics 
in grid-connected inverters using variable switching frequency,” 32TInternational Jour-
nal of Electrical Power & Energy Systems32T, 32Tvol 8232T, Nov 2016, pp. 242–251. (SCIE) 
iv 
6 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “Optimal Modulation to 
Reduce Harmonics in Inverters,” in Proc. IEEE ATC, 2015, pp. 561-566. 
7 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “PWM technique with 
variable carrier wave frequency to reduce switching loss in grid-connected PV in-
verter,” Proc, 2PndP GTSD, 2014, pp. 404-411. 
8 Tran Quang-Tho, Le Thanh Lam, and Truong Viet Anh, “Reduction of switching 
loss in grid-connected inverters using a variable switching cycle,” International jour-
nal of Electrical Engineering & Technology (IJEET), vol. 6, no. 8, 2015, pp. 63-76. 
9 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, Lê Minh Phương, “Sử dụng giải thuật di truyền 
để giảm sóng hài cho nghịch lưu nối lưới,” Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, 
HCMUTE, Số 35B, 2016. 
10 Tran Quang-Tho, Pham Huu Ly, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “A Syn-
chronization Method for Three-Phase Grid-Connected Inverters Using Levenberg-
Marquardt Technique,” Lecture Notes in Electrical Engineering 371, Springer AETA 
2015, pp. 249-260. 
11 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “Estimation of Voltage 
Parameters for Grid-connected Inverters,” in Proc. IEEE ATC, 2015, pp. 610-615. 
12 Tran Quang-Tho, Truong Viet Anh, and Le Minh Phuong, “A Robust Technique 
for Phase-Locked Loop of Grid-connected Inverters,” in Proc. ISEE 2015, pp. 498-
506. 
13 Trần Quang Thọ, Trương Việt Anh, Trảo Văn Hoan, Lê Minh Phương, “Bù điện 
áp offset trong các vòng khóa pha của nghịch lưu nối lưới,” Tạp chí Phát triển Khoa 
học và Công nghệ-VNU-HCM, vol. 18, no. K5, 2015, pp. 5-15. 
14 Tran Quang-Tho and Truong Viet Anh, “MPPT voltage regulating in three-phase 
grid connected Photovoltaic system,” Science & Technology Development-VNU-
HCM, vol. 15, no. K2, 2012, pp. 50-61. 
15 Tran Quang-Tho and Truong Viet Anh, “Three-phase grid-connected inverter using 
current regulator,” International journal of Electrical Engineering & Technology 
(IJEET), vol. 4, no. 2, pp. 293-304, 2013. 
16 Tran Quang Tho and Truong Viet Anh, “Optimization Of Current Controller for 
Grid-Connected Inverters Using A PSO Algorithm,” Journal of Technical Education 
Science, HCMC-UTE, vol. 40, Jan 2017. 
Xác nhận của cơ quan Thủ Đức, ngày 14 tháng 2 năm2017 
Người khai ký tên 
Trần Quang Thọ 
v 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu 
trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào 
khác. 
 Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 10 năm 2017. 
 Tác giả luận án 
 Trần Quang Thọ 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Trương Việt Anh - Đại học Sư 
phạm Kỹ thuật Tp. HCM và PGS. TS. Lê Minh Phương - Đại học Bách khoa Tp. HCM 
đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ để tôi hoàn thiện luận án này. 
Tôi cũng muốn gởi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình luôn ủng hộ tôi 
trong thời gian thực hiện luận án. 
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Kỹ 
thuật thành phố Hồ Chí Minh, các Cô, Thầy thuộc Khoa Điện – Điện tử và các đồng 
nghiệp trong trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. 
 Tác giả 
 Trần Quang Thọ 
vii 
TÓM TẮT 
Sự phổ biến của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo như gió và mặt 
trời trong hệ thống điện ngày càng nhiều. Tuy nhiên, các bộ nghịch lưu nối lưới của 
các nguồn điện này lại phát sóng hài đáng kể vào lưới điện và ảnh hưởng tiêu cực đến 
chất lượng điện năng của hệ thống điện. Do đó, việc giảm sóng hài cho các bộ nghịch 
lưu nối lưới sẽ góp phần nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống điện. Dựa vào 
việc phân tích mô tả toán học của sóng hài dòng điện, tác giả nhận thấy rằng có bốn 
yếu tố chính ảnh hưởng đến sóng hài ngõ ra của nghịch lưu nối lưới, đó là: kỹ thuật 
điều chế, chất lượng các tham số của điện áp lưới ở tần số cơ bản ước lượng được, độ 
nhấp nhô của điện áp nguồn một chiều và chất lượng của bộ điều khiển dòng điện. 
Từ đó, luận án đã nghiên cứu và đề xuất bốn giải pháp cơ bản để giảm sóng hài cho 
nghịch lưu nối lưới như sau: 
1. Phương pháp điều chế có chu kỳ chuyển mạch thay đổi trong mỗi nửa chu kỳ cơ 
bản sử dụng giải thuật di truyền để giảm sóng hài dòng điện nhưng vẫn không 
làm tăng tổn hao chuyển mạch và không làm tăng thêm phần cứng. Với khả năng 
trải phổ hài trong một phạm vi rộng của phương pháp này giúp làm giảm nhiễu 
âm nên làm giảm bộ lọc thụ động. 
2. Kỹ thuật cải tiến để ước lượng nhanh và chính xác các tham số điện áp lưới ở tần 
số cơ bản sử dụng giải thuật Levenberg-Marquardt kết hợp với hồi tiếp ngõ ra để 
cập nhật cho các tham số ban đầu của giải thuật. Kỹ thuật này giúp nâng cao chất 
lượng hòa đồng bộ cho nghịch lưu nối lưới để giảm sóng hài ngõ ra của nghịch 
lưu. Kỹ thuật này hoàn toàn mới so với các phương pháp kỹ thuật vòng khóa pha 
thông thường trong các hệ thống nghịch lưu nối lưới hiện nay. 
3. Phương pháp dò điểm công suất cực đại có số gia biến đổi để giảm độ nhấp nhô 
cho nguồn điện áp một chiều của nghịch lưu điện mặt trời nối lưới một giai đoạn. 
Phương pháp này góp phần làm giảm sóng hài ngõ ra của nghịch lưu mà không 
làm giảm đáp ứng động. 
viii 
4. Phương pháp cải tiến để xác định tham số bộ điều khiển dòng điện sử dụng giải 
thuật tối ưu bầy đàn nhằm giảm sóng hài nghịch lưu mà không đòi hỏi nhiều thời 
gian và công sức cũng như kinh nghiệm của người thiết kế. 
Để khẳng định tính hiệu quả của từng giải pháp đề xuất, các chỉ tiêu kỹ thuật 
cũng đã được xem xét một cách định lượng thông qua các kết quả mô phỏng và thí 
nghiệm khi so sánh với kết quả của các phương pháp hiện nay. Các giải pháp đề xuất 
giảm sóng hài này sẽ giúp làm giảm kích thước bộ lọc phụ và giá thành của thiết bị 
nghịch lưu nối lưới. Các giải pháp đề xuất cũng đã được kiểm tra bằng mô phỏng trên 
phần mềm MATLAB/Simulink, thực nghiệm trên mô hình vật lý có chất lượng như 
DSP F28335, Dspace-1103 nhằm khẳng định tính khả thi khi ứng dụng. 
ix 
ABSTRACT 
The penetration of distributed generation (DG) system using renewable energy 
sources like solar and wind power in grid systems is rapidly increasing worldwide. 
However, grid-connected inverters of these DGs insert significant current harmonics 
into the power network and adversely affect the power quality of the network. The 
reduction of harmonics to achieve compliance with stringent grid codes contributes 
to enhance the power quality of grid-connected inverters. By analyzing the mathe-
matical model of current ripple, the author has found out the four key factors - mod-
ulation technique, accuracy of estimated grid voltage parameters, ripples of DC volt-
age, and coefficients of current regulator - affecting inverter output harmonics. In 
order to attenuate the harmonics, the author researched and proposed the solutions as 
follows: 
1. A new modulation method generates variable switching cycles in each half of the 
fundamental period using a genetic algorithm technique for attenuating inverter 
harmonics without increasing switching loss and hardware. The spectrum over a 
wide frequency range of this method helps avoid some noises in telecommunica-
tions, making the output filter smaller. 
2. An improved strategy for estimating rapidly and accurately fundamental grid 
voltage parameters relies on the Levenberg-Marquardt algorithm using adaptive 
initial parameters. This strategy helps enhance the synchronization quality of 
grid-connected inverters for decreasing harmonics. This technique is completely 
new compared with the phase-locked loop methods. 
3. A maximum power point tracking technique uses the variable increment to deal 
with DC voltage ripples of one-stage grid-connected photovoltaic inverter. This 
leads to enhancing conversion efficiency and reducing inverter output harmonics 
without affecting dynamic response. 
x 
4. An improved method for determining the coefficients of current controller bases 
on Particle Swarm Optimization to alleviate harmonics without requiring a lot of 
time and effort, experience of designers as well. 
In order to validate the performance of the solutions, the technical parameters are also 
quantitatively considered by comparing the simulated and experimental results of the 
proposed techniques with those of the existing methods. These solutions help reduce 
the size and cost of grid-connected inverters. The simulation on MATLAB/Simulink 
is used to test the proposed methods for reduction of harmonics, demonstrating the 
high intuition and reliability in the expected survey domain. The experiment using 
physical models with the hardware platforms including DSP-F28335 and DSpace-
1103 helps ensure a high feasibility in actual applications. 
xi 
MỤC LỤC 
Trang tựa TRANG 
Quyết định giao đề tài 
32TLÝ LỊCH CÁ NHÂN32T .................................................................................................. i 
32TLỜI CAM ĐOAN32T ....................................................................................................... v 
32TLỜI CẢM ƠN32T ........................................................................................................... vi 
32T ÓM TẮT32T ................................................................................................................ vii 
32TABSTRACT32T .............................................................................................................. ix 
32TMỤC LỤC32T ................................................................................................................. xi 
32TDANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT32T .................................................................... xvi 
32TCÁC KÝ HIỆU32T ..................................................................................................... xviii 
32TLIỆT KÊ HÌNH32T ......................................................................................................... xx 
32TLIỆT KÊ BẢNG32T ................................................................................................... xxvi 
32TMỞ ĐẦU32T .............................................................................................................. xxvii 
32TChương 1.32T 32T ỔNG QUAN32T 
32T1.132T 32TSự phát triển của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo32T ...... 1 
32T1.232T 32TCấu trúc của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo32T .............. 2 
32T1.332T 32TCác tiêu chuẩn nối lưới32T ............................................................................... 3 
32T1.432T 32TCác nghiên  ...  
PSO có kết quả được thể hiện ở hình 4-5-4 (do thay đổi thông số hệ thống). 
Bảng 4-5-1: Tham số hệ thống 3 pha 
Tham số Ký hiệu Giá trị 
Điện cảm lọc Lf 5 mH 
Điện trở của Lf Rf 0,3 Ω 
Điện cảm nguồn lưới Lg 0,5 mH 
Điện trở của Lg Rg 0,01 Ω 
Điện áp nguồn lưới Vac 3x380V 
Tụ lọc Cf 5 µF 
Tần số chuyển mạch cố định ffixed 5 kHz 
0 50 100 150 200 250 300
0
2
4
x 105
Kp
Fi
tn
es
s
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
0
2
4
x 105
Ki
Fi
tn
es
s
0 5 10 15 20 25
0
1
2
x 109
So vong lap
Cuc tieu ham sai so PSO
Er
ro
r
Ki
Kp
Total iter
Trần Quang Thọ 
151 
Hình 4-5-1: Sơ đồ nguyên lý tín hiệu điều chế pha A 
Hình 4-5-2: Mô hình nghịch lưu cầu H pha A 
Hình 4-5-3: Mô hình nguồn và mạch lọc 3 pha 
1
Ua
1
dich
cos
Trigonometric
Function2
sin
Trigonometric
Function1
Saturation
Product5
Product4
Product3
Product2 Product1
|u|2
Math
Function2|u|
2
Math
Function1
|u|2
Math
Function
2
Kp_3
1/2
Kp1
Kp
Kp
2*pi
Ki1
Ki
Ki
-1
K
Iia
Vdc
wt
Vg_max_est
fest
Divide1
Divide
K Ts
z-1
Discrete-Time
Integrator1
K Ts
z-1
Discrete-Time
Integrator
2
Pref
1
Qref
1
A
g C
E
g C
E
g C
E
g C
E
NOTnot1
NOT not1
du Relay1
Relay
DCa
2
CarA
1
Ua
3
C
2
B
1
A
s
-+
pha_A2
s
-+
pha_A1
s
-+
pha_A
v+
-
V3v+
-
V2v+
-
V1
+
RLs2
+
RLs1
+
RLs
+
Lf_Rf2
+
Lf_Rf1
+
Lf_Rf
Iic
Iia
Vgc
Iib
Vga
Iga
Vgb
Igc
Igb
Vsa
Vsc
Vsbi+ -
Cu1
i+ -
Cu
+
Cf2
+
Cf1
+
Cf
i+ -
C4
i+ -
C3
i+ -
C2
i+ -
C1
Trần Quang Thọ 
152 
Hình 4-5-4: kết quả dò hệ số Kp và Ki với thông số hệ thống bảng 4-5-1. 
Phụ lục 4-6 
Ảnh hưởng của tần số chuyển mạch cố định với PLL thông thường 
Công suất tác dụng và phản kháng được cài đặt như bảng 4-6-1 để thể hiện sự thay 
đổi của nguồn vào. 
Bảng 4-6-1: Công suất trong các khoảng thời gian khảo sát 
Khoảng khảo sát 0<t<0,15 s 0,15<t<0,25 s 0,25<t<0,35 s 
P (W) 9000 4500 4500 
Q (Var) 0 0 3000 
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0
10
20 x 10
6
Kp
Er
ro
r
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
0
5
10
15 x 10
6
Ki
Er
ro
r
0 5 10 15 20 25
0
10
20 x 10
11
So vong lap
Cuc tieu ham sai so PSO
Result
9.985
3856.9
Trần Quang Thọ 
153 
Hình 4-6-1: Đáp ứng công suất 3 pha 
Hình 4-6-2: Điện áp và dòng điện 3 pha 
Trong khoảng thời gian công suất P lớn làm cho sóng hài nhỏ, khi công suất P giảm 
còn một nửa thì sóng hài dòng điện tăng lên trong khoảng giữa. Việc bù công suất Q 
trong khoảng thời gian cuối giúp dòng điện tăng lên nên giảm sóng hài nhưng cũng 
làm tăng tổn hao chuyển mạch. 
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Time (s)
Po
w
er
P (W)
Q (Var)
0 0.1 0.2 0.3
-200
0
200
(a)
Vo
lta
ge
 (V
)
Va
Vb
Vc
0 0.1 0.2 0.3-20
0
20
(b)
Time (s)
C
ur
re
nt
 (A
)
Ia
Ib
Ic
Trần Quang Thọ 
154 
Hình 4-6-3: Dòng điện phóng to trong khoảng 0,13 đến 0,29 
Hình 4-6-4: Dòng điện phóng to của chu kỳ thay đổi đề nghị trong khoảng 0,13s đến 
0,29s 
Đáp ứng công suất và điện áp cũng như dòng điện rất nhanh so với giá trị đặt khi sử 
dụng bộ điều khiển cộng hưởng PR được thể hiện ở hình 4-6-1 và 4-6-2. Dạng sóng 
dòng điện phóng to của phương pháp chu kỳ chuyển mạch cố định ở hình 4-6-3 và 
của phương pháp chu kỳ chuyển mạch thay đổi ở hình 4-6-4 có sự khác biệt đáng kể 
đỉnh dòng điện và lân cận zero của dòng điện. Sóng hài dòng điện ở hình 4-6-5 và 
bảng kết quả 4-6-2 của phương pháp chu kỳ chuyển mạch đề nghị là 1,9%; 4,52% và 
3,19% luôn thấp hơn sóng hài của phương pháp chu kỳ chuyển mạch cố định trong 
các khoảng khảo sát tương ứng là 2,49%; 5,23% và 4,23% và phổ sóng hài cũng được 
trải trong phạm vi rộng. 
0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28-20
-10
0
10
20
Time (s) 
C
ur
re
nt
 (A
)
Fixed cycle
Ia
Ib
Ic
0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28-20
-10
0
10
20
Time (s)
C
ur
re
nt
 (A
)
Proposed cycle
Ia
Ib
Ic
Trần Quang Thọ 
155 
(a) 
(d) 
(b) 
(e) 
(c) 
(f) 
Hình 4-6-5: THD dòng điện pha của 3 mức công suất. (a)-(c): THD dòng điện của 
chu kỳ cố định đo tại 0,13 s, 0,23 s và 0,33 s tương ứng với 3 mức công suất; (d)-(f): 
THD dòng điện của chu kỳ thay đổi 
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-20
0
20
Selected signal: 17.5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
Frequency (Hz)
Fundamental (50Hz) = 19.3 , THD= 2.49%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-20
0
20
Selected signal: 17.5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
Frequency (Hz)
Fundamental (50Hz) = 19.3 , THD= 1.90%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-20
0
20
Selected signal: 17.5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
1
2
3
Frequency (Hz)
Fundamental (50Hz) = 9.657 , THD= 5.23%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-20
0
20
Selected signal: 17.5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
1
2
3
Frequency (Hz)
Fundamental (50Hz) = 9.654 , THD= 4.52%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-20
0
20
Selected signal: 17.5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Frequency (Hz)
Fundamental (50Hz) = 11.6 , THD= 4.23%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-20
0
20
Selected signal: 17.74 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Frequency (Hz)
Fundamental (50Hz) = 11.61 , THD= 3.19%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
Trần Quang Thọ 
156 
Bảng 4-6-2: Sóng hài dòng điện pha 
 THD (%) 
0<t<0,15 
THD (%) 
0,15<t<0,25 
THD (%) 
0,25<t<0,35 
Chu kỳ cố định 2,49 5,23 4,23 
Chu kỳ đề nghị 1,9 4,52 3,19 
Phụ lục 4-7 
Khảo sát chu kỳ chuyển mạch thay đổi đề nghị với công suất P=9kW; Q=0; 
trong trường hợp sử dụng vòng khóa pha L-M đề nghị 
Tần số được cài đặt thay đổi theo hàm nấc và ba pha mất cân bằng từ 0,2 s như bảng 
4-7-1. Theo tiêu chuẩn nối lưới ở phụ lục 1-1, khi điện áp giảm còn 50% đến 85% 
định mức, nghịch lưu nối lưới phải không được ngắt khỏi lưới (anti-islanding) trong 
0,2s. Do đó, việc chọn giá trị sụt áp 75% định mức dựa vào tiêu chuẩn này để tạo mất 
cân bằng. 
Bảng 4-7-1: Tham số điện áp nguồn lưới 
Khoảng thời gian kháo sát 0<t<0,2 s 0,2<t<0,4 s 
Tần số (Hz) 50 47 
Biên độ pha A (%) định mức 100 100 
Biên độ pha B (%) định mức 100 75 
Biên độ pha C (%) định mức 100 75 
Trần Quang Thọ 
157 
Hình 4-7-1: Dạng sóng điện áp và dòng điện 
Điện áp điều khiển luôn đặt ở giá trị định mức để thuận tiện khi đánh giá ảnh hưởng 
đến kết quả của 2 PLL khảo sát. 
Kết quả khảo sát được trình bày ở hình 4-7-1 đến 4-7-2 và bảng 4-7-2. 
Trong khoảng thời gian 0-0,2, khi 3 pha cân bằng thì sóng hài của 3 pha bằng nhau 
và bằng 1,9%. 
Khi xảy ra mất cân bằng trong khoảng thời gian 0,2-0,4 s do biên độ pha B và C chỉ 
còn 75% giá trị định mức, góc pha ước lượng được của PLL thông thường chứa nhiều 
nhiễu nên làm cho sóng hài dòng điện của pha B và C tăng lên đáng kể và ảnh hưởng 
đến cả pha A với các giá trị tương ứng là 2,59%; 3,82% và 3,72% được thể hiện ở 
hình 4-7-2 (a)-(c) và bảng 4-7-2. 
Trong khi đó góc pha của vòng khóa pha sử dụng giải thuật L-M đề nghị có độ chính 
xác cao như đã trình bày ở chương 3 cho sóng hài dòng điện thấp hơn tương ứng ở 
các pha là 1,98%; 3,68% và 3,68% được thể hiện ở hình 4-7-2 (d)-(f) và bảng 4-7-2. 
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4-400
-200
0
200
400
(a)
Vo
lta
ge
 (V
)
Va
Vb
Vc
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-20
0
20
(b)
Time (s)
C
ur
re
nt
 (A
)
Ia
Ib
Ic
Trần Quang Thọ 
158 
(a) Pha A 
(d) Pha A 
(b) Pha B 
(e) Pha B 
(c) Pha C 
(f) Pha C 
Hình 4-7-2: Sóng hài dòng điện. (a)-(c) PLL thông thường; (d)-(f) PLL đề nghị 
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-20
0
20
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 18.27 , THD= 2.59%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-20
0
20
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 19.29 , THD= 1.98%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-20
0
20
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 19.7 , THD= 3.82%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-20
0
20
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 19.3 , THD= 3.68%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-20
0
20
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 19.84 , THD= 3.72%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-20
0
20
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 19.3 , THD= 3.68%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
Trần Quang Thọ 
159 
Bảng 4-7-2: So sánh sóng hài của 2 trường hợp 
Vòng khóa 
pha thông 
thường 
Vòng khóa pha 
đề nghị Ghi chú 
Đo tại 
0,37 s với 
tần số 47 
Hz 
2,59 1,98 Pha A 
3,82 3,68 Pha B 
3,72 3,68 Pha C 
Khi mất cân bằng xảy ra với biên độ điện áp pha B và C bị sụt giảm còn 75% định 
mức, các phương pháp PLL thông thường không thể nhận biết biên độ điện áp mỗi 
pha nên có thể bơm dòng điện đều nhau ở 3 pha. Điều này khó có thể hỗ trợ ổn định 
điện áp lưới. Vì vậy, PLL nên dò biên độ của từng pha riêng lẻ. Khi đó, pha có điện 
áp thấp sẽ được bơm dòng điện cao hơn (nhưng không quá định mức của nghịch lưu) 
để hỗ trợ ổn định điện áp. 
Phụ lục 4-8: Điều khiển 3 pha riêng lẻ để hỗ trợ điện áp lưới khi mất cân bằng 
Trong trường hợp này, PLL đề nghị sẽ dò điện áp pha A để có biên độ, tần số và góc 
pha của pha A. Pha B và pha C chỉ cần dò biên độ tức là sử dụng mô hình 1 tham số 
(biên độ). Khi đó, pha (B và C) có biên độ thấp sẽ được bơm dòng điện cao hơn để 
hỗ trợ cân bằng điện áp lưới. Đồng thời việc bù công suất phản kháng để hỗ trợ ổn 
định hệ thống cũng được khảo sát trong khoảng thời gian 0.2-0.4 s như bảng 4-8-1. 
Bảng 4-8-1: Tham số khảo sát 
Khoảng thời gian kháo sát 0<t<0,2 s 0,2<t<0,4 s 
Tần số (Hz) 47 47 
Biên độ pha A (%) định mức 100 100 
Biên độ pha B (%) định mức 75 75 
Biên độ pha C (%) định mức 75 75 
Cân bằng công suất P X X 
Bù Q=3kVar cho pha B và pha C X 
Trần Quang Thọ 
160 
Hình 4-8-1: Đáp ứng công suất 
Hình 4-8-2: Đáp ứng điện áp và dòng điện. (a) Điện áp; (b) Dòng điện 
0 0.1 0.2 0.3 0.4
0
5000
10000
15000
Time (s)
Po
w
er
P (W)
Q (Var)
0 0.1 0.2 0.3 0.4-400
-200
0
200
400
(a)
Vo
lta
ge
 (V
)
Va
Vb
Vc
0 0.1 0.2 0.3 0.4-40
-20
0
20
40
(b)
Time (s)
C
ur
re
nt
 (A
)
Ia
Ib
Ic
Trần Quang Thọ 
161 
(a) Pha A 
(d) Pha A 
(b) Pha A 
(e) Pha B 
(c) Pha C 
(f) Pha C 
Hình 4-8-3: Sóng hài 3 pha. (a)-(c) THD có cân bằng P; (d)-(f) THD có cân bằng P 
và bù Q ở pha B và C 
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-40
-20
0
20
40
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 19.27 , THD= 1.98%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-40
-20
0
20
40
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 19.27 , THD= 1.95%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-40
-20
0
20
40
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 25.61 , THD= 2.64%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-40
-20
0
20
40
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 35.71 , THD= 1.52%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-40
-20
0
20
40
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 25.64 , THD= 2.63%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
-40
-20
0
20
40
Selected signal: 18.8 cycles. FFT window (in red): 1 cycles
Time (s)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x 104
0
0.5
1
1.5
2
Frequency (Hz)
Fundamental (47Hz) = 35.75 , THD= 1.58%
M
ag
 (%
 o
f F
un
da
m
en
ta
l)
Trần Quang Thọ 
162 
Hình 4-8-4: Biên độ điện áp ước lượng được 
Biên độ điện áp của các pha của PLL đề nghị ở hình 4-8-4(a) cho thấy pha B và C bị 
sụt giảm còn 233,25 V. 
Để công suất P bơm vào lưới bằng nhau, dòng điện đỉnh pha B và C được tự động 
điều khiển tăng lên khoảng 25,61A như đáp ứng ở hình 4-8-1 và 4-8-2. Trong khi đó, 
dòng điện đỉnh pha A vẫn giữ giá trị 19,27A nhưng vẫn có sóng hài thấp hơn là 1,98% 
so với 2,64% và 2,63% của pha B và pha C tương ứng và được thể hiện ở hình 4-8-
3(a)-(c) và bảng 4-8-2. 
Trong khoảng thời gian 0,2-0,4 s, pha B và C được bù 3 kVar giúp cho dòng điện 
đỉnh pha B và C tăng lên 35,71 A và 35,75 A tương ứng ở hình 4-8-3(e)-(f). Điều này 
giúp cho sóng hài dòng điện pha B và C giảm còn 1,52% và 1,58% tương ứng. 
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
200
300
400
(a)
L-
M
 P
LL
Vmaxa (V)
Vmaxb (V)
Vmaxc (V)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.40
200
400
(b)
Time (s)
C
on
 P
LL
Vmax (V)
Trần Quang Thọ 
163 
Bảng 4-8-2: Tổng hợp sóng hài dòng điện 
Trường hợp khảo sát 
Mất 
cân 
bằng 
Cân 
bằng 
P 
Bù 
Q 
THDI 
Pha A 
(%) 
THDI 
Pha B 
(%) 
THDI 
Pha C 
(%) 
Chu kỳ cố 
định 
Vòng khóa 
pha thông 
thường 
 2,49 2,5 2,49 
Chu kỳ đề 
nghị 
Vòng khóa 
pha thông 
thường 
 1,9 1,93 1,91 
Chu kỳ đề 
nghị 
Vòng khóa 
pha thông 
thường 
X 2,59 3,82 3,72 
Chu kỳ đề 
nghị 
Vòng khóa 
pha đề nghị 
X 1,98 3,68 3,68 
Chu kỳ đề 
nghị 
Vòng khóa 
pha đề nghị 
 X 1,98 2,64 2,63 
Chu kỳ đề 
nghị 
Vòng khóa 
pha đề nghị 
 X X 1,95 1,52 1,58