Nghiên cứu khả năng trụ lưới không đối xứng của hệ thống phát điện chạy bằng sức gió

Nguyễn Thị Mai Hương và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 126 - 133 
126 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TRỤ LƯỚI KHÔNG ĐỐI XỨNG CỦA 
HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN CHẠY BẰNG SỨC GIÓ 
Nguyễn Thị Mai Hương , Đinh Văn Nghiệp, Trần Thị Thanh Hải 
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên 
TÓM TẮT 
Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu về biện pháp khắc phục lỗi lưới đối xứng và không 
đối xứng trong các hệ thống phát điện chạy sức gió. Khi xảy ra lỗi lưới thì bộ biến đổi phía máy 
phát được điều khiển ngừng làm việc, các dây quấn rotor được nối tắt qua một hệ thống điện trở 
tiêu tán để duy trì quá trình vận hành đồng bộ của máy phát với lưới phân phối. Trong khi đó bộ 
biến đổi phía lưới được điều khiển để phát công suất phản kháng hỗ trợ lưới. Các kết quả mô 
phỏng được thực hiện trong môi trường Matlab - Simulink - Plecs cho thấy việc áp dụng biện pháp 
khắc phục lỗi lưới đã giúp cho hệ thống có các đáp ứng quá độ tốt khi xảy ra lỗi lưới đối xứng và 
không đối xứng. 
Từ khóa: Hệ thống phát điện sức gió,máy phát không đồng bộ nguồn kép, khắc phục lỗi lưới, lỗi 
lưới không đối xứng, điều khiển thụ động. 
 ĐẶT VẤN ĐỀ 
Ngày nay, các hệ thống tuốc-bin gió hiện đại 
thường là các hệ thống có tốc độ thay đổi sử 
dụng các máy phát không đồng bộ nguồn kép 
(MFNK). Các máy phát này được nối với các 
bộ biến đổi ở cả hai phía rotor và lưới. Bên 
cạnh khả năng làm việc với dải biến thiên tốc 
độ lớn xung quanh tốc độ đồng bộ thì một ưu 
điểm quan trọng của các MFNK là ở chỗ các 
bộ biến đổi chỉ cần đảm bảo khả năng làm 
việc với khoảng 30% công suất tổng của máy 
phát. Điều này cho phép giảm được dung 
lượng của các bộ biến đổi và giá thành của hệ 
thống [1-3]. 
Tuy nhiên, các hệ thống máy phát sức gió sử 
dụng MFNK có nhược điểm là rất nhạy đối 
với các nhiễu loạn lưới, đặc biệt là khi điện áp 
lưới giảm từ 0.1 - 0.9 đơn vị tương đối của 
điện áp lưới danh định trong khoảng thời gian 
từ 0.5 chu kỳ cho đến 1 phút. Hiện tượng như 
vậy còn được gọi là sập lưới [4,5]. Một trong 
các giải pháp để bảo vệ hệ thống khi xảy ra 
sập lưới là cắt máy phát ra khỏi lưới. Trong 
trường hợp như vậy, hệ thống tuốc-bin gió 
không có khả năng khôi phục lại ngay lập tức 
tình trạng làm việc như lúc trước khi xảy ra 
sự cố và phải hòa đồng bộ lại. Mặt khác, khi 
tổng dung lượng của các máy phát sức gió 
 Tel: 0912479366 , Email:maihuongdhcn@gmail.com 
trong hệ thống phân phối ngày càng gia tăng 
thì việc cắt các máy phát ra khỏi lưới một 
cách không có kiểm soát có thể còn làm tồi tệ 
hơn tình trạng sập lưới do các máy phát 
ngừng cung cấp điện năng cho lưới. Thậm chí 
còn có thể dẫn đến việc làm mất ổn định hệ 
thống lưới phân phối [6,7]. 
Khi hệ thống phân phối bị sự cố sập lưới sẽ 
làm gia tăng mạnh dòng điện trong các cuộn 
dây của MFNK. Do liên hệ giữa từ trường 
stator và rotor, dòng điện lớn này sẽ tác động 
vào mạch rotor và bộ biến đổi có thể dẫn đến 
việc phá hỏng bộ biến đổi nếu không có các 
biện pháp bảo vệ bộ biến đổi. Một nghiên cứu 
trong [8] đã chỉ ra rằng khi MFNK chịu tác 
động của nhiễu điện áp lưới sẽ gây ra dao 
động của từ thông trong máy. Khi các nhiễu 
loạn đó xuất hiện bộ biến đổi sẽ gia tăng điện 
áp rotor để khống chế dòng điện của nó. Khi 
điện áp yêu cầu vượt quá khả năng giới hạn 
của bộ biến đổi thì việc điều khiển dòng sẽ 
không còn tác dụng [9,10]. Vì vậy, hệ thống 
điều khiển cần duy trì làm việc và giảm dao 
động càng nhiều càng tốt trong suốt thời gian 
có lỗi lưới. Mặt khác, hệ thống cần phải được 
tái lập ổn định càng sớm càng tốt khi hết lỗi 
lưới [11]. 
Các phương pháp điều khiển trụ lưới được 
trình bày trong các tài liệu [9, 12-14] thường 
sử dụng một bộ ngắt quá điện áp (BNQDA) là 
Nguyễn Thị Mai Hương và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 126 - 133 
127 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  
các điện trở tiêu tán có điều khiển bởi các 
thyristor. Khi điện áp một chiều trung gian 
tăng cao hoặc khi điện áp lưới giảm xuống 
đến một mức nào đó thì BNQDA tác động. 
Bộ biến đổi phía máy phát sẽ ngừng làm việc 
và các dây quấn rotor của máy phát được nối 
kín mạch qua hệ thống điện trở tiêu tán này. 
Như vậy, trong quá trình lỗi lưới MFNK được 
sư dụng như một động cơ không đồng bộ 
rotor dây quấn. Trong khi đó bộ biến đổi phía 
lưới được đưa vào làm việc trong suốt thời 
gian lưới bị sự cố để hỗ trợ lưới. Tuy nhiên, 
hầu hết các nghiên cứu này chưa đề cập đến 
việc điều khiển bộ biến đổi phía lưới 
(BBDPL) để bù lỗi lưới khi lưới bị sự cố 
không đối xứng. Vì vậy, việc nghiên cứu vấn 
đề trụ lưới khi xảy ra lỗi lưới không đối 
xứng là một yêu cầu bức thiết. 
MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG MÁY PHÁT 
SỨC GIÓ 
Mô hình máy phát 
Trong bài báo này mô hình của máy phát 
được mô tả trên hệ tọa độ dq tựa theo điện áp 
lưới. Trong hệ tọa độ này mô hình không gian 
trạng thái của máy phát không đồng bộ nguồn 
kép được viết như sau [15]: 
( )r rc r rc rs
r rc r
x A x B u
y C x

với 
T
r rd rq sd sqx i i   
,  
T
rs s ru u u , 
T
s sd squ u u , 
T
r rd rqu u u 
, 
T
r rd rqy i i , 
11 13 13
11 13 13
31 33
31 33
( )
0
0
s m s m
s m m s
rc
s
s
a a T a
a a a T
A
a a
a a
  
  



0 1 0
0 0 1
1 0 0 0
0 1 0 0
m r
m r
rc
a L a L
a L a L
B
, 
1 0 0 0
0 1 0 0
rcC
, 
 11 1 r sa a T a T , 13 ma a L , 31 m sa L T , 
33 1 sa T , 1a   , s s sT L R và 
r r rT L R biểu thị hằng số thời gian của stator 
và rotor, sdu , squ , rdu , rqu , sdi , sqi , rdi , rqi là các 
thành phần điện áp và dòng điện tương ứng 
của stator và rotor trên các trục tọa độ d và q, 
sd và sq là các thành phần từ thông, sL , rL là 
các điện cảm của stator và rotor, 
mL là điện 
cảm hỗ cảm, sR , rR là các điện trở stator và 
rotor, 21 m s rL L L là hệ số từ tản tổng, 
m s r   là tốc độ góc cơ của rotor, s và 
r là tốc độ góc điện của từ trường stator và 
rotor. 
Mô hình không gian trạng thái của lưới 
Mô hình không gian trạng thái của lưới có thể 
được biểu diễn như sau [15]: 
. 
n n n c c n n
n n n
x A x B u B u
y C x
với 
T
n nd nqx i i , ndi và nqi là các thành 
phần của dòng điện lưới, 
T
c cd cqu u u , 
T
n nd nqu u u , 
c c s
n
s c c
R L
A
R L


, 
nd nq
n
nq nd
B
 
 
1 0
0 1
c
c
c
L
B
L
, 
1 0
0 1
nC
2 3 2 2 2 2
2 2 2
11
1
s f f s c f f s c f
nd
c s f f
R C R R C L C
L R C
  


, 
3 2
2 2 2
1
1
s c f f s c f
nq
c s f f
L R C R C
L R C
 


cu và ci là các điện áp và dòng điện của bộ 
biến đổi phía lưới, nu và ni là điện áp và dòng 
lưới, cL , fC và fR là điện kháng, tụ điện và 
điện trở của mạch lọc, cR là điện trở của cuộn 
kháng cL và fi là dòng chảy qua nhánh song 
song của bộ lọc. 
CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN 
Cấu trúc điều khiển phía máy phát 
Bộ điều khiển phía máy phát có nhiệm vụ 
điều chỉnh công suất tác dụng thông qua điều 
chỉnh mômen điện Te và công suất phản 
kháng Qg. 
Nguyễn Thị Mai Hương và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 126 - 133 
128 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  
PI
Tính 
mômen và 
công suất 
phản 
kháng
PWMBộ điều 
khiển phía 
Rotor
Tính góc pha và 
điện áp stator
PI
+ ¡
+ ¡
DC-link
RSC
DFIM
Lưới
*
eT
*
gQ
*
rdi
*
rqi
rdu
rqu
rje 
DC
AC
DCu
n
3
2
rdi
rqi r
je  
2
3
s
sje
 
sdi
sqi
sdu
squ
rm
Hình 1. Cấu trúc điều khiển phía máy phát [15] 
Cấu trúc điều khiển phía rotor của MFNK 
được trình bày trên hình 1 với hai mạch vòng. 
Mạch vòng trong với bộ điều khiển phía rotor 
được gọi là mạch vòng điều khiển dòng điện. 
Mục tiêu của việc thiết kế bộ điều khiển dòng 
phía rotor là để đạt được tính năng đáp ứng 
nhanh và bám theo tín hiệu đặt. Mạch vòng 
điều khiển ngoài với các bộ điều khiển kiểu 
PI được thiết kế để bám theo các giá trị của 
tín hiệu vào là mômen điện từ *
eT và công suất 
phản kháng *gQ . 
Cấu trúc điều khiển phía lưới 
Hệ thống điều khiển phía lưới nhằm mục đích 
duy trì điện áp một chiều trung gian và công 
suất phản kháng ở các giá trị mong muốn. 
Tính góc pha 
lưới
Bộ điều 
khiển phía 
lưới
Tính hệ số 
công suất phía 
lưới
+¡
+
¡
PI
PI
DCCDC
u
DC-link
DC
AC
PWM
3
2
n
ndu
nqu
ndi
nqi
*
nqi
*
ndi
*
DCu
*
n 
n 
Lọc
Biến áp
Lưới
nje

nje
 
Hình 2. Cấu trúc điều khiển phía lưới [15] 
Cấu trúc điều khiển phía lưới cũng tương tự 
như cấu trúc điều khiển phía stator và cũng 
bao gồm hai mạch vòng (xem hình 2). Mạch 
vòng trong với bộ điều khiển bộ điều khiển 
phía lưới được gọi là mạch vòng điều khiển 
dòng lưới. Mục tiêu của việc thiết kế bộ điều 
khiển dòng lưới là để đạt được đáp ứng bám 
nhanh theo các dòng điện lưới đặt trước *
ndi và 
*
nqi . Mạch vòng ngoài với bộ điều khiển kiểu 
PI được sử dụng để điều khiển điện áp một 
chiều trung gian theo tín hiệu đặt *
DCu và công 
suất phản kháng giữa lưới và bộ biến đổi 
thông qua hệ số công suất *
n . 
SÁCH LƯỢC ĐIỀU KHIỂN TRỤ LƯỚI 
Hành vi động học của MFNK khi sập lưới 
hoàn toàn 
Mục đích của phần này là để phân tích các 
hành vi động học của MFNK khi xảy ra sập 
lưới hoàn toàn, nghĩa là khi điện áp lưới giảm 
từ các giá trị định mức của chúng về 0. Các 
kết quả phân tích hành vi động học của MFNK 
khi sập lưới hoàn toàn sẽ là cơ sở cho việc 
nghiên cứu các hành vi động học của nó khi sập 
lưới một phần. Các phân tích sau đây dựa trên 
các nghiên cứu được đề cập trong [10]. 
Các từ thông stator và rotor của MFNK được 
cho bởi 
s s s m rL i L i (1) 
r r r m sL i L i (2) 
Từ các phương trình (1) và (2) có thể suy ra 
m
r s r r
s
L
L i
L
  (3) 
Từ các phương trình điện áp cơ bản của 
MFNK ta có 
r r r m r r
d
u R i j
dt
   (4) 
Từ các phương trình (3) và (4) ta suy ra được 
m
r m s r r r r
s
L d d
u j R L j i
L dt dt
  
  
 (5) 
Điện áp rotor cho bởi (5) gồm có hai thành 
phần. Thành phần thứ nhất biểu diễn bởi ur 0 
là thành phần phụ thuộc vào từ thông stator 
khi rotor hở mạch (i r = 0): 
0
m
r m s
s
L d
u j
L dt

  
 (6) 
Thành phần còn lại chỉ tồn tại khi dòng điện 
rotor i r 6= 0. Đó là điện áp rơi trên cả điện trở 
rotor Rr và điện cảm quá độ của rotor ¾L r . 
Biểu thức điện áp stator 
s s s s
d
u R i
dt
  (7) 
Nguyễn Thị Mai Hương và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 126 - 133 
129 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  
Điện áp này cũng có thể được biểu diễn dưới 
dạng: 
sj t
s su U e
 (8) 
Trong đó, Us là biên độ điện áp stator. 
Nếu bỏ qua điện trở Rs thì từ (7) và (8) ta có 
thể suy ra được 
s sj t j ts
s sf
s
U
e e
j
 

  (9) 
Do đó, trong chế độ hoạt động bình thường, 
từ thông stator là một vector với biên độ là 
hằng số và tỷ lệ với điện áp lưới. Vector này 
quay với tần số đồng bộ và biểu diễn đáp ứng 
từ thông cưỡng bức stator ª sf . 
Thay phương trình (9) vào phương trình (6) ta 
có 
0
sj tm m r
r r s s
s s s
L L
u j U e
L L


  . 
Vậy, thành phần điện áp rotor theo từ thông 
stator tỷ lệ với sự sai khác giữa tốc độ đồng bộ 
và tốc độ rotor. Hay nói cách khác, thành phần 
này tỷ lệ với tần số trượt. 
Biểu thức điện áp rotor (5) bây giờ trở thành 
m
r s r r m
s
L d
u u s R L j
L dt
 
Trong đó thành phần điện áp rotor khi hở 
mạch là 
0 (1 )
m m m
r s s
s s s
L L
u U s U
L L


 (10) 
Vì thế, nếu rotor hở mạch thì khi xảy ra sập 
lưới điện áp rotor tỷ lệ với 1 ¡ s. Còn khi 
rotor nối kín mạch thì điện áp này được nối 
nối tiếp với điện trở rotor Rr và điện cảm quá 
độ ¾L r : 
0 .r r r r m r
d
u u R L j i
dt
 
Để tránh mất điều khiển dòng, bộ biến đổi 
phải có khả năng cấp một điện áp bằng điện 
áp cực đại của nguồn. Điều này có nghĩa là bộ 
biến đổi phải có công suất tương tự như công 
suất của máy phát. 
Tóm lại, mức độ quá dòng phụ thuộc vào cả 
giá trị điện áp cực đại mà bộ biến đổi có khả 
năng cung cấp, điện cảm quá độ ¾L r và điện 
trở Rr của rotor. Trong thực tế, các thành 
phần này thường có giá trị nhỏ nên sẽ xảy ra 
hiện tượng quá dòng. Như vậy, để hạn chế 
dòng thì cần phải thiết kế bộ biến đổi có công 
suất lớn hoặc phải nối thêm điện kháng ngoài. 
Hành vi động học của MFNK khi sập lưới 
một phần 
Mục đích của phần này là để phân tích các 
hành vi động học của MFNK khi xảy ra sập 
lưới một phần, nghĩa là khi biên độ điện áp 
lưới giảm đột ngột từ giá trị 
1 sU u xuống giá 
trị 2U tại thời điểm 0t 
1 0
2 0
s s
s
j t j t
s
s j t
U e u e khi t t
u
U e khi t t
 

Kết quả nghiên cứu đề cập trong [11] cho 
thấy khi sập lưới điện áp phía rotor khi rotor 
hở mạch được biểu diễn như sau: 
 0 2 1 2(1 )( ) m sr j t tj tmr
s
L
u sU e s U U e e
L
  (11) 
Khi rotor nối kín mạch thì nếu độ sâu sập lưới 
là nhỏ thì điện áp sinh ra bởi từ thông stator 
sẽ không vượt quá giá trị cực đại mà bộ biến 
đổi có thể tạo ra làm cho các dòng điện rotor 
vẫn còn điều chỉnh được (không mất điều 
khiển). Trong trường hợp này, điện áp rotor 
không khác nhiều so với giá trị cực đại của 
điện áp rotor theo công thức (11). 
Khi sập lưới sâu hơn thì điện áp sinh ra bởi từ 
thông stator sẽ vượt quá giá trị cực đại mà bộ 
biến đổi có thể tạo ra làm mất khả năng điều 
khiển các dòng điện rotor. Trường hợp này mức 
độ quá dòng sẽ tăng theo độ sâu sập lưới. 
Sách lược điều khiển trụ lưới 
Phương pháp trụ lưới được đề xuất trong 
nghiên cứu này, về nguyên lý, cũng tương tự 
như các phương pháp được trình bày trong 
[9,12-14], nghĩa là trong quá trình xảy ra lỗi 
lưới bộ biến đổi phía rotor được khóa lại, các 
dây quấn rotor được nối tắt qua BNQDA, còn 
bộ biến đổi phía lưới được điều khiển để phát 
công suất phản kháng hỗ trợ lưới. Trên cơ sở 
đó tiến hành nghiên cứu các đáp ứng của hệ 
thống khi xảy ra lỗi lưới không đối xứng. 
CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 
Để kiểm tra và đánh giá chất lượng của thuật 
toán cũng như của hệ thống điều khiển ta sử 
Nguyễn Thị Mai Hương và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 126 - 133 
130 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  
dụng phần mềm mô phỏng Matlab - Simulink 
- Plesc. Sơ đồ mô phỏng toàn bộ hệ thống 
được trình bày trên hình 3. Trong đó, đối 
tượng điều khiển là máy phát điện không 
đồng bộ nguồn kép với các thông số cho trong 
phụ lục. Bộ điều khiển phía lưới được thiết kế 
theo phương pháp kinh điển với các bộ điều 
khiển kiểu PI, còn bộ điều khiển phía máy 
phát được thiết kế theo phương pháp 
Passivity - Based. Chi tiết của phương pháp 
này được đề cập trong [16]. 
1450 n_ref
n
mL
Turbine
Sine Wave
Tr
Tm
Source
K5
Sy nch
Ti
FaultA
FaultB
CPulse
Load_thy
Pul_rec
Load_rec
Udc
Unetz
Ustator
IStator
Enc
Inetz
Irotor
I_f ault
I_source
i_rsc
v dc_rec
idc_rec
Mo hinh MF1
v dc
v nabc
v sbac
isabc
inabc
irabc
if abc
isource
Measurement
Rectifier
 controller
[load_thy]
[load_rec]
omega_n
indq_ist
undq_ist
theta_n
udc_ist
IF
Tabc
DC Check
GSC
[load_thy]
[isource]
[ifabc]
[irabc]
[inabc]
[isabc]
[n]
[vdc]
[vsabc]
[load_rec]
[pul_rec]
[vnabc]
FB
FA
u_dc
u_netz
u_stator
i_stator
enc
i_netz
i_rotor
I_phu
I_chinh
i_rsc
v dc_rec
idc_rec
theta_r
omega_n
indq_ist
undq_ist
theta_n
udc_ist
irdq_ist
isdq_ist
usdq_ist
theta_s
omega_s
omega_m
Chuan_hoa
k_5
Rec
Inv
Sy nchout
K5
Cac tin hieu dieu kien
Sy nch
IF
udc_ist
theta_n
undq_ist
omega_n
irdq_ist
isdq_ist
usdq_ist
theta_s
omega_s
omega_m
f ault
Tabc
theta_r
Bo dieu khien MF
Hình 3. Nguyên lý mô phỏng hệ thống máy phát 
sức gió với MFNK 
Đáp ứng hệ kín với các mạch vòng điều 
khiển ngoài 
Đáp ứng quá độ của các thành phần d, q 
của dòng rotor, của mômen và công suất 
phản kháng được chỉ ra trên hình 4. Từ 0 
đến 0.7s là khoảng thời gian các cuộn dây 
stato chưa được nối với lưới. Từ 0.7s đến 1s 
là khoảng thời gian thực hiện quá trình hoà 
đồng bộ vào lưới điện với mômen đặt 
* 3eT Nm và công suất phản kháng đặt 
* 300 ArgQ V . 
0 1 2 3
-2
0
2
4
Thanh phan d cua dong rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
Gia tri thuc
Gia tri dat
(a) 
0 1 2 3
-8
-6
-4
-2
0
Thanh phan q cua dong rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
Gia tri thuc
Gia tri dat
(b) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-8
-6
-4
-2
0
Momen dien tu
Thoi gian (s)
N
m
Gia tri thuc
Gia tri dat
(c) 
0 1 2 3
0
2000
4000
6000
Cong suat phan khang
Thoi gian (s)
V
A
R
Gia tri thuc
Gia tri dat
(d) 
Hình 4. Thành phần d (a) và q (b) của dòng điện rotor 
đáp ứng mômen (c) và công suất phản kháng (d) 
Tại thời điểm 1.2s công suất phản kháng được 
tăng lên đến 700Var và giữ nguyên cho đến 
2s. Sau đó được giảm về 500Var. Trong khi 
đó, mômen được tăng từ -3Nm đến -7.5Nm 
tại thời điểm 2.5s và giảm xuống còn -5Nm 
tại thời điểm 3s. Qua các kết quả mô phỏng 
cho thấy, sau quá trình quá độ sau khi hòa lưới 
các giá trị thực của các dòng điện rotor, của 
mômen và công suất phản kháng đã bám tốt 
theo các tín hiệu đặt của chúng. Điều này chứng 
tỏ thuật toán điều khiển dựa trên cơ sở Passivity 
- Based đã đảm bảo được chất lượng tốt của hệ 
thống điều khiển. 
Các đáp ứng điều khiển trụ lưới 
Các mô phỏng sập lưới sau đây được tiến 
hành trong cả hai trường hợp: 
Khi MFNK đang làm việc trong chế độ bình 
thường và không áp dụng biện pháp điều 
khiển trụ lưới. Dựa trên các kết quả mô phỏng 
này ta có thể đánh giá được mức độ ảnh 
hưởng của việc lỗi lưới đối với các thành 
phần khác nhau trong hệ thống điều khiển 
khi không có bất kỳ một biện pháp nào được 
áp dụng để bảo vệ bộ biến đổi. 
Áp dụng sách lược trụ lưới trong quá trình 
xảy ra lỗi lưới đối xứng và không đối xứng. 
Dựa trên các kết quả mô phỏng này ta có thể 
đánh giá được hiệu quả của sách lược điều 
khiển trụ lưới bằng cách so sánh với các kết 
quả mô phỏng trong trường hợp không có các 
biện pháp xử lý lỗi lưới. 
Các đáp ứng mô phỏng được thực hiện khi 
xảy ra lỗi lưới đối xứng tại thời điểm 1.5s và 
kéo dài trong khoảng 200ms với chiều sâu lỗi 
khoảng 70%. Sau đó, điện áp pha B và C của 
lưới lại bị giảm đột ngột tới 50% tại thời điểm 
2.25s (lỗi lưới không đối xứng) và kéo dài 
trong 500ms trong khoảng thời gian từ 2.25s 
Nguyễn Thị Mai Hương và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 126 - 133 
131 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  
đến 2.75s. Điện áp và dòng điện lưới trong 
trạng thái lỗi lưới được chỉ ra trên hình 5. 
Đáp ứng quá độ của các thành phần d, q của 
dòng rotor khi xảy ra lỗi lưới được chỉ ra 
trên các hình 5c, 5d, 5e và 5f. Các dòng 
điện pha chạy trong dây quấn rotor của 
MFNK và trong bộ biến đổi phía rotor khi 
sập lưới không có bảo vệ bộ biến đổi và có 
bảo vệ bộ biến đổi được chỉ ra trên các hình 
5g, 5h, 5i và 5j. 
1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8
-200
0
200
Dien ap luoi
Thoi gian (s) 
(a) 
1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8
-200
0
200
Dien ap luoi
Thoi gian (s) 
(b) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-5
0
5
10
15
Thanh phan d cua dong rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
Gia tri thuc
Gia tri dat
(c) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-20
-10
0
10
Thanh phan d cua dong rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
Gia tri thuc
Gia tri dat
(d) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-15
-10
-5
0
5
10
Thanh phan q cua dong rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
Gia tri thuc
Gia tri dat
(e) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-20
-10
0
10
Thanh phan q cua dong rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
Gia tri thuc
Gia tri dat
(f) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-20
-10
0
10
20
Cac dong dien rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
(g) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-10
0
10
Cac dong dien rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
(h) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-10
0
10
Cac dong dien cua bo bien doi phia rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
(i) 
1 1.5 2 2.5 3 3.5
-10
-5
0
5
10
Cac dong dien cua bo bien doi phia rotor
Thoi gian (s)
A
m
p
e
re
(j) 
Hình 5. Các đáp ứng khi sập lưới. 
Các đáp ứng của hệ thống khi áp dụng sách 
lược điều khiển trụ lưới cho thấy rất rõ khả 
năng bảo vệ bộ biến đổi phía rotor khi lưới 
xảy ra sự cố. Dòng điện qua bộ biến đổi được 
giảm về 0 trong quá trình lỗi lưới và được 
phục hồi lại giá trị làm việc bình thường khi 
lỗi lưới kết thúc sau một quá trình quá độ. 
Dòng điện chạy qua bộ biến đổi phía rotor 
trong quá trình hồi phục cũng không vượt quá 
giá trị dòng điện làm việc lúc chưa có sự cố. 
KẾT LUẬN 
Việc nghiên cứu các đáp ứng của hệ thống 
máy phát điện chạy sức gió khi xảy ra sự cố 
đối xứng và không đối xứng với phương pháp 
trụ lưới trình bày ở trên chỉ ra rằng khi 
MFNK đang làm việc bình thường mà xảy ra 
lỗi lưới thì các thành phần dòng điện rotor và 
dòng điện lưới tăng rất nhanh, gấp khoảng 3 
đến 4 lần dòng điện làm việc bình thường của 
MFNK tại thời điểm trước khi xảy ra lỗi lưới. 
Dòng điện tăng lớn như vậy có thể phá hỏng 
các bộ biến đổi nếu không có các biện pháp 
trụ lưới và bảo vệ các bộ biến đổi khi xảy ra 
sự cố. Sách lược trụ lưới được đề xuất trong 
nghiên cứu này cho phép giữ cho máy phát 
không bị ngắt ra khỏi lưới khi có sự cố và máy 
phát có thể cung cấp năng lượng trở lại cho 
lưới sau khoảng vài trăm mini giây khi hết lỗi. 
Do máy phát và bộ biến đổi phía rotor vẫn 
được nối với lưới nên việc vận hành đồng bộ 
vẫn được duy trì trong suốt quá trình lỗi lưới. 
PHỤ LỤC 
Các thông số của MDNK: 
Công suất định mức 4kW 
Điện áp stator định mức 230/400V ( ¢ /Y) 
Điện áp rotor định mức 950V 
Tốc độ định mức 1440 Vg/ph 
Mômen quán tính 0.032 kg/m2 
Điện trở stator Rs = 1:070Ð 
Điện trở rotor Rr = 1:32Ð 
Điện cảm tản stator L¾s = 0:0066H 
Điện cảm tản rotor L¾r = 0:0098H 
Điện cảm hỗ cảm Lm = 0:1601H 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] R. Datta and V. T. Ranganathan. A method of 
tracking the peak power points for a variable 
speed wind energy conversion system. IEEE 
Transactions on Energy Conversion, 18:163 – 
168, 2003. 
[2] T. Thiringer A. Petersson, L. Harnefors. 
Evaluation of current control methods for wind 
turbines using doubly fed induction machines. 
IEEE transactions on Power Electronics, 20:227–
235, 2005. 
[3] R. Datta and V.T. Ranganathan. Variable-
speed wind power generation using doubly fed 
wound rotor induction machine-a comparison with 
alternative schemes. IEEE Transaction on Energy 
Conversion, 17:414–421, 2002. 
Nguyễn Thị Mai Hương và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 126 - 133 
132 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  
[4] M. Bongiorno. On Control of Grid-connected 
Voltage Source Converters - Mitigation of Voltage 
Dips and Subsynchronous Resonances. PhD 
thesis, Chalmers University of Technology, 2007. 
[5] S. Khan, S. Khan, and G. Ahmed. Industrial 
Power Systems. CRC, 2007. 
[6] I. Erlich, H. Wrede, and C. Feltes. Dynamic 
behavior of dfig-based wind turbines during grid 
faults. Power Conversion Conference (PCC), 
Nagoya, Japan, pages 1195–1200, April 2007. 
[7] B. Xie, B. Fox, and D. Flynn. Study of fault 
ride-through for dfig based wind turbines. Electric 
Utility Deregulation, Restructuring and Power 
Technologies conference, 1:411– 416, 2004. 
[8] Andreas Petersson. Analysis, Modeling and 
Control of Doubly-Fed Induction Generators for 
Wind Turbines. PhD thesis, Chalmers University 
of Technology, 2005. 
[9] J. Morren and S. W. H. de Haan. Ridethrough 
of wind turbines with doubly-fed induction 
generator during a voltage dip. IEEE Transactions 
on energy conversion, 20:435–441, Jun 2005. 
[10] J. Lopez, P. Sanchis, X. Roboam, and L. 
Marroyo. Dynamic behavior of the doubly fed 
induction generator during three-phase voltage 
dips. IEEE Transactions on Energy Conversion, 
22:709–717, 2007. 
[11] T. Sun, Z. Chen, and F. Blaabjerg. Voltage 
recovery of grid-connected wind turbines with dfig 
after a short-circuit fault. Power Electronics 
Specialists Conference, PESC, 3:1991 – 1997, 2004. 
[12] M. Rodriquez, G. Abad, I. Sarasola, and A. 
Gilabert. Crowbar control algorithms for doubly 
fed induction generator during voltage dips. 
European Conference on Power Electronics and 
Applications, page 10, 2005. 
[13] J. Arbi, I.S.-Belkhodja, and S. A. Gomez. 
Control of a dfig-based wind system in presence 
of large grid faults: analysis of voltage ride 
through capability. 9th International Conference 
on Electrical Power Quality and Utilisation, page 
6, 2007. 
[14] G. Michalke and H. A. Daniela. Voltage grid 
support of dfig wind turbines during grid faults. 
European Wind Energy Conference & Exhibition, 
EWEC 2007, 2007. 
[15] H. Nguyen Tien. Control of the doubly-fed 
induction machine for wind turbine applications. 
PhD thesis, Delft University of Technology, 
PrePrint, 2009. 
[16] Đặng Danh Hoằng. Nghiên cứu cải thiện chất 
lượng hệ thống điều khiển máy phát điện không 
đồng bộ nguồn kép bằng phương pháp điều khiển 
phi tuyến. Đề tài NCKH cấp Bộ, 2009. 
Nguyễn Thị Mai Hương và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65(03): 126 - 133 
133 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  
RESEARCH OF UNSYMMETRICAL GRID FAULT RIDE – THROUGH 
FOR A WIND TURBINE SYSTEM 
Nguyen Thi Mai Huong
, Dinh Van Nghiep, Tran Thi Thanh Hai
Thai Nguyen University of Tecnology 
SUMMARY 
The paper presents the research results of symmetrical and unsymmetrical grid fault ride-through 
for a wind turbine system. When a fault occurs, the rotor side converter is set to be out of operation 
and the rotor windings of the generator is connected to resistors in order to maintain the 
synchronous operation with the grid. While the grid side converter is regulated so as to generate 
reactive power to support the grid during the grid fault. The simulation results in Matlab-Simulink-
Plecs environment show that the presented fault ride-through method obtains good transient 
responses when the system is undergo the symmetrical and unsymmetrical fault. 
Key words: Wind turbine system, doubly-fed induction generator, grid fault ride-through, unsymmetrical 
grid fault, passivity-based control. 
 Tel: 0912479366, Email:maihuongdhcn@gmail.com