Phân tích thiết kế sơ đồ điều khiển droop mới các bộ nghịch lưu kết nối song song trong Microgrid độc lập

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K2- 2016 
Trang 5 
Phân tích thiết kế sơ đồ điều khiển droop 
mới các bộ nghịch lưu kết nối song song 
trong Microgrid độc lập 
 Lê Minh Phương 1 
 Nguyễn Minh Huy 1 
 Phạm Thị Xuân Hoa 1 
 Trần Quang Thọ 2 
1 Khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM 
2 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM 
(Bản nhận ngày 26 tháng 05 năm 2015, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 25 tháng 08 năm 2015) 
TÓM TẮT 
Bài báo trình bày kỹ thuật chia tải mới cho 
các bộ nghịch lưu áp ba pha kết nối song song 
trong lưới độc lập. Trong đó đề xuất bộ điều 
khiển droop cải tiến cho phép chia tải chính xác 
tỷ lệ với công suất định mức của bộ nghịch lưu 
đảm bảo giảm sụt áp do ảnh hưởng của tải và các 
hệ số droop và duy trì điện áp tải trong phạm vi 
định mức. Trong đó công suất tác dụng và công 
suất phản kháng được chia bằng cách điều chỉnh 
điện áp theo điện áp Droop tham chiếu trong điều 
kiện nhiều bộ nghịch lưu làm việc song song với 
sự khác biệt rõ rệt giữa tổng trở đường dây, tổng 
trở ngõ ra của các bộ nghịch lưu áp. Ngoài ra bài 
báo trình bày khả năng khắc phục những nhược 
điểm của giải thuật Droop truyền thống bằng việc 
phân tích lý thuyết cho trường hợp tổng trở ngõ 
ra mang tính trở. Mô hình điều khiển được mô 
phỏng bằng Matlab-Simulink cho ba bộ biến tần 
nguồn áp kết nối song song. Kết quả mô phỏng 
cho thấy ưu điểm của sơ đồ đề xuất, cụ thể sai số 
chia công suất tác dụng của sơ đồ truyền thống 
đạt đến 8.7% trong khi với sơ đồ đề xuất là 0.6% 
và độ sụt áp giảm đáng kể trong sơ đồ đề xuất.
Từ khoá: Các bộ nghịch lưu song song, điều khiển Droop truyền thống, chia công suất. 
1. GIỚI THIỆU 
Hiện nay hệ thống lưới phân phối điện cục 
bộ (DG) sử dụng nguồn năng lượng tái tạo mặt 
trời, gió và nguồn lưu trữ được phát triển rộng rãi. 
Tuy nhiên các nguồn điện này không trực tiếp tạo 
ra điện áp xoay chiếu 3 pha được, vì vậy yêu cầu 
phải sử dụng các bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 
làm giao diện. Các bộ nghịch lưu này tạo lưới 
siêu nhỏ (Microgrid) trước khi kết nối với lưới 
điện [1] - [4]. 
Để truyền tải lượng công suất lớn hay kết nối 
nhiều nguồn phát với lưới cần thiết kết nối và vận 
hành song song các bộ nghịch lưu do khả năng 
mang dòng điện lớn của các thiết bị bán dẫn bị 
hạn chế. Một lý do khác là các bộ nghịch lưu hoạt 
động song song sẽ tạo thành hệ thống dự phòng, 
nâng cao độ tin cậy hệ thống đồng thời tạo tính 
linh hoạt cho phép đóng ngắt nguồn vào lưới một 
cách dễ dàng. [3]. Hình. 1 mô tả một hệ thống 
Microgrid cung cấp điện với một số bộ nghịch 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.19, No.K2 - 2016 
Trang 6 
lưu áp ba pha kết nối song song và chia tải thông 
qua một bus AC chung . 
Hình 1. Sơ đồ khối Microgrid gồm các bộ nghịch lưu 
kêt nối song song 
Việc kết nối song song các các bộ nghịch lưu 
chung thanh cái AC là vấn đề khó khăn và phức 
tạp hơn nhiều so với việc kết nối song song các 
nguồn DC, vì mỗi bộ nghịch lưu phải đảm bảo 
chia đúng tải đồng thời đảm bảo đồng bộ trong hệ 
thống. Về lý thuyết, nếu điện áp đầu ra của mỗi 
nghịch lưu có cùng một biên độ, tần số và độ lệch 
pha, dòng điện tải sẽ được phân phối đồng đều. 
Tuy nhiên, do sự khác biệt về thông số giữa 
chúng cũng như các sự khác biệt trở kháng đường 
dây kết nối, dòng tải sẽ không bằng nhau và thực 
tế này sẽ dẫn đến việc xuất hiện dòng điện cân 
bằng chạy giữa các bộ biến đổi và có thể gây quá 
tải hoặc thậm chí gây hư hỏng [3]. 
Vấn đề đặt ra trong việc kết nối song song 
các bộ nghịch lưu là làm thế nào để chia tải và 
đảm bảo chúng được kết nối hay ngắt một cách 
linh hoạt không ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ 
thống. Sự phát triển nhanh chóng của các bộ xử 
lý tín hiệu kỹ thuật số đã làm tăng các kỹ thuật 
điều khiển hoạt động song song các bộ nghịch 
lưu. Những sơ đồ điều khiển có thể được phân 
thành hai nhóm chính [3],[5]: 
Dạng thứ nhất dựa trên các kỹ thuật chia tải 
tích cực, và phần lớn trong số họ có nguồn gốc từ 
các sơ đồ điều khiển song song các bộ dc-dc, như 
điều khiển tập trung, dạng master-slave (MS), 
chia tải trung bình (ALS) , và điều khiển chuỗi 
tròn (3C). Mặc dù các sơ đồ điều khiển này đều 
đạt được kết quả điều khiển điện áp và chia tải tốt 
nhưng các sơ đồ này yêu cầu bắt buộc có giao tiếp 
trao đổi tín hiệu giữa các bộ nghịch lưu thông qua 
hệ thống truyền thông. 
Dạng thứ hai hoạt động dựa trên việc sử 
dụng nguyên lý Droop, được sử dụng rộng rãi 
trong hệ thống phát điện thông thường . Ưu điểm 
là không cần hệ thống thông tin truyền thông giữa 
các bộ nghịch lưu với nhau.. Theo phương pháp 
này việc điều chỉnh tần số và biên độ điện áp đầu 
ra được thực hiện theo công suất tác dụng và công 
suất phản kháng cung cấp bởi bộ nghịch lưu. 
Phương pháp droop đạt được độ tin cậy cao và 
tính linh hoạt trong phân bố các mô-đun, vì chỉ 
sử dụng phép đo công suất tại chỗ. 
Tuy nhiên, phương pháp droop truyền thống 
có một số nhược điểm làm hạn chế phạm vi ứng 
dụng của nó, như: a) đáp ứng chậm với sự thay 
đổi của tải; b) phải cân bằng giữa độ chính xác 
trong chia công suất và độ lệch tần số và điện áp; 
c) mất cân bằng thành phần hài dòng điện; và d) 
phụ thuộc nhiều vào đường dây và trở kháng đầu 
ra của biến tần. 
Vì vậy, mặc dù có sự tiến bộ đáng kể trong 
việc nghiên cứu các giải pháp, nhưng vẫn tồn tại 
vấn đề chia tải chính xác tỷ lệ với công suất định 
mức của bộ nghịch lưu. Đặc biệt, độ chính xác 
trong việc chia tải của công suất phản kháng (theo 
Q-E và P-ω droop) là không cao [6. Một số 
phương pháp phát triển để chia sẻ tải bằng nhau, 
như trong [7], không thể áp dụng trực tiếp để chia 
sẻ theo tỷ lệ theo công suất định mức của các bộ 
nghịch lưu. Một vấn đề khác đặt ra là điện áp đầu 
ra giảm do sự gia tăng của tải và do chính bộ điều 
khiển Droop [7]. Do đó, vấn đề chia tải tỷ lệ cần 
phải được nghiên cứu trên cơ sở hệ thống. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K2- 2016 
Trang 7 
Trong các sơ đồ điều khiển Droop truyền 
thống, để chia công suất theo tỷ lệ công suất định 
mức các bộ nghịch lưu kết nối song song, các bộ 
nghịch lưu phải có cùng trở kháng và phải có điện 
áp tại điểm kết nối phải bằng nhau. Cả hai điều 
kiện rất khó thực hiện và đây là lý do chính khi 
áp dụng giải thuật truyền thống khó đạt được độ 
chính xác của việc chia công suất khi thông số 
của đường dây kết nối khác nhau. 
Bài báo đề xuất sơ đồ điều khiển Droop mới 
cho phép chia tải tỷ lệ chính xác giữa các bộ 
nghịch lưu vận hành song song trong Microgrids 
ở chế độ độc lập trong điều kiện khác biệt về 
thông số đường dây và trở kháng đầu ra bộ nghịch 
lưu. Ngoài ra, sơ đồ điều khiển đề xuất cho phép 
điều khiển duy trì điện áp tải trong định mức và 
giảm ảnh hưởng của tải, hệ số droop điện áp. 
Trong bài báo này, sơ đồ điều khiển droop 
đề xuất được phân tích dựa trên cơ sở là điện trở 
đầu ra các bộ nghịch lưu mang tính trở nhưng nó 
có thể được áp dụng cho trường hợp là thuần cảm 
và tổng quát, bằng cách sử dụng phương pháp 
droop Q-E và P-ω. 
2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT 
(DROOP CONTROL) VÀ CHIA TẢI 
 Phương pháp điều khiển trượt (Droop 
control) các bộ nghịch lưu - còn được gọi là 
phương pháp điều khiển độc lập hay không dây, 
hoạt động dựa trên nguyên lý trong hệ thống điện, 
tức là dựa trên nguyên lý tự điều chỉnh của máy 
phát điện đồng bộ trong chế độ kết nối lưới : công 
suất tác dụng tăng khi điện áp giảm, công suất 
phản kháng tăng khi tần số lưới tăng. 
Trong trường hợp các bộ nghịch lưu kết nối 
song song, công suất tác dụng và công suất phản 
kháng cung cấp cho các thanh cái AC là giá trị 
trung bình, và vì vậy tín hiệu này sẽ được sử dụng 
để làm tín hiệu tham chiếu điều chỉnh tần số và 
biên độ điện áp đầu ra của các bộ nghịch lưu. 
Phương pháp droop đạt được độ tin cậy cao và 
đảm bảo tính linh hoạt trong việc sắp đặt vị trí ý 
của các mô-đun vì nó chỉ sử dụng các phép đo tại 
chỗ. 
Nguyên tắc của phương pháp điều khiển 
trượt truyền thống được giải thích bằng cách xem 
xét một mạch tương đương của một bộ nghịch lưu 
[9] kết nối với AC bus và phân tích dựa trên định 
lý Thevenin được thể hiện ở hình 2. Trong hình 
này, E∠ là điện áp hở mạch của bộ nghịch lưu, 
I là dòng điện,  độ lệch pha giữa điện áp đầu ra 
bộ nghịch lưu và điện áp bus AC, V0∠00 là điện 
áp bus AC chung, R + jωL là trở kháng đầu ra của 
biến tần, trong đó bao gồm các trở kháng đầu ra 
và trở kháng đường dây , và Z và θ là biên độ và 
lệch pha tương ứng. 
Hình 2.(a) Sơ đồ tương đương của bộ nghịch lưu kết 
nối Microgrid; (b) Biểu đồ vector điện áp dòng điện 
Sơ đồ điện được này được mô tả bởi vector 
điện áp, dòng điện tương ứng được thể hiện trong 
hình 2 (b). 
Công suất bộ nghịch lưu cung cấp được tính 
như sau: 
2
* 0 0
0 * ( )
V E VS V I P jQ
Z Z
     
(1) 
Trong đó *I - số phức lien hợp của vector 
dòng điện và: 
0 00 ( ) ( )E V VEI
Z Z Z

  

 
   

 (2) 
(a) 
(b) 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.19, No.K2 - 2016 
Trang 8 
Z R jX (3) 
Do đó, công suất tác dụng và công suất phản 
kháng của bộ nghịch lưu có thể biểu diễn dưới 
dạng sau: 
2
0 0 0( cos )cos sin sinV E V V EP
Z Z Z
    (4) 
2
0 0 0( cos )sin sin cosV E V V EQ
Z Z Z
    (5) 
Các thành phần cảm ứng của các trở kháng 
đường dây trong lưới cao thế và trung thế có giá 
trị cao hơn nhiều so với thành phần điện trở, 
ngược lại các thành phần cảm ứng của các trở 
kháng đường dây trong lưới hạ thế là không đáng 
kể và chủ yếu là mang tính trở, như được trình 
bày trong [9]. 
Do phạm vi bài báo liên quan đến lưới hạ 
thế, ở đó thành phần điện trở của đường dây khá 
lớn so với thành phần cảm ứng của kháng trở bộ 
nghịch lưu do vậy có thể coi cos = 1; sin = 0. 
Ngoài ra, thực tế góc lệch giữa điện áp điện áp 
đầu ra bộ nghịch lưu và điện áp bus AC  có giá 
trị nhỏ, do đó sin  và cos = 1, từ biểu thức 
(4) và (5) ta có: 
2
0 0
0
0
cosEV V RPP E V
R V
 
 (6) 
0
0
siniEV RQQ
R EV
  (7) 
Biểu thức (6) và (7) cho thấy một mối quan 
hệ trực tiếp giữa góc điện (tần số) với công suất 
phản kháng Q, và điện áp với công suất tác dụng 
P. Từ những phương trình này, chúng ta có thể 
kết luận rằng Q tỷ lệ với góc pha và P tỷ lệ 
nghịch với hiệu điện áp (E-V0). Vì vậy, đặc tính 
droop P-V và Q-ω được sử dụng theo công thức 
(8) như trình bày trên hình 3 
Hình 3. Đặc tính droop điện áp và tần số khi tổng trở 
ngõ ra mang tính trở. 
*
*
E E nP
mQ 
 (8) 
Trong đó * và E* là tần số biên độ điện áp 
của bộ nghịch lưu khi không tải và m và n là hệ 
số droop của tần số và biên độ điện áp. 
Trên cơ sở biểu thức (8), sơ đồ điều khiển 
droop được thiết kế và được thể hiện như trong 
hình 4 
Hình 4. Sơ đồ điều khiển Droop truyền thống 
Sơ đồ điều khiển Droop bao gồm các khối 
chính sau: a) khối tạo điện áp tham chiếu; b) khối 
tính toán công suất tải và c) khối điều khiển công 
suất P,Q. Trong đó điện áp tham chiếu được tính 
như trong công thức (9) và công suất phản kháng 
Q là tỷ lệ thuận với (-). Để đảm bảo rằng: các 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K2- 2016 
Trang 9 
vòng hồi tiếp (Q -) là vòng hồi tiếp âm mà nó 
có thể điều chỉnh tần số, thì dấu trước (m*Q) phải 
là dấu (+) để làm cho tần số tăng lên. Các hệ số 
droop n và m thường được xác định bằng tỷ lệ 
điện áp giảm mong muốn (nP*/E*) và tỷ lệ tăng 
tần số (mQ*/E*), tương ứng, Trong đó P* là công 
xuất tác dụng và công suất phản kháng Q* định 
mức, E*, * - điện áp và tốc độ góc bộ nghịch 
lưu khi không tải. 
ef 2 sin( )rv E t  (9) 
3. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC SONG SONG CÁC 
BỘ NGHỊCH LƯU 
Phân tích hoạt động của các bộ nghịch lưu 
kết nối song song tích hợp sơ đồ điều khiển 
Droop trong cấu hình lưới Microgrid như trình 
bày trong hình 5. Những phân tích trong các phần 
tiếp theo sẽ được thực hiện đối với các trường hợp 
với hai bộ nghịch lưu, tuy nhiên có thể được áp 
dụng cho nhiều bộ nghịch lưu kết nối song song. 
Các bộ nghịch lưu trong hình 5 có thể được coi là 
tập hợp các nguồn của các mạng điện phân phối 
và là nguồn áp được kết nối với thanh cái tải 
chung thông qua đường dây. Để đơn giản trong 
việc phân tích ta giả thiết các đường dây có điện 
trở lần lượt là R01 và R02 và thành phần cảm của 
đường dây là không đáng kể. 
Hình 5. Hai bộ nghịch lưu hoạt động song song 
Các điện áp tham chiếu tương ứng của hai 
bộ nghịch lưu 
ef1 1 1 1
ef 2 2 2 2
2 sin( )
2 sin( )
r
r
v E t
v E t
 
 
 (10) 
Như sẽ được giải thích, để đạt được chia 
công suất chính xác, tất cả các bộ nghịch cần phải 
có cùng điện áp tại điểm kết nối tải 0 0 0v V  . 
Như vậy 
0 ef1 01 1 ef2 02 2v r rv R i v R i (11) 
Các hệ số m và n và được xác định dựa trên 
công suất định mức và sai lệch tối đa cho phép 
của tần số sức và điện áp. 
0 ax 0 min
ax
dm d
m
V Vn
Q
 ; ax min
ax
m
m
m
P
  
Trong một microgrid với N bộ nghịch lưu 
kết nối song song, và để cho các bộ nghịch lưu có 
thể chia sẻ công suất theo tỷ lệ, các hệ số droop 
của nghịch lưu phải tỷ lệ nghịch với công suất 
định mức tức là, ni , mi và phải thoả mãn các 
ràng buộc sau đây [10]. 
1 1 2 2 m ax
1 1 2 2 max
...
...
N N
N N
n P n P n P E
m Q m Q m Q 
 (12) 
Trong đó, max và Emax là độ lệch tốc độ 
góc và điện áp tối đa cho phép, Pi và Qi là công 
suất tác dụng, công suất phản kháng định mức 
nguồn thứ i. Từ biểu thức (12) có thể suy ra 
1 2
1 2
..... N
N
nn n
m m m
 (13) 
A.Chia công suất tác dụng 
Thay thế biểu thức (8) vào công thức (6) ta 
tính được công suất tác dụng cung cấp bởi từng 
bộ nghịch lưu như sau: 
*
1 0
1
01
1 1
0
cos
cos
E VP Rn
V


;
*
2 0
2
02
2 2
0
cos
cos
E VP Rn
V


 (14) 
Để hai bộ nghịch lưu chia công suất chính 
xác theo tỷ lệ, phải thỏa mãn điều kiện (12), nghĩa 
là: 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.19, No.K2 - 2016 
Trang 10 
* *
1 0 2 0
1 1 2 2
01 02
1 2
1 0 2 0
cos cos
cos cos
E V E Vn P n P R R
n V n V
 
 
 (15) 
Từ đó ta suy ra, để thỏa mãn điều (15) thì 
1 2
01 02
1 2
n n
R R
 
 (16) 
Nói cách khác ni nên được chọn sao cho tỷ 
lệ với điện trở đầu ra R01 và độ lệch điện áp của 
từng bộ nghịch lưu phải bằng nhau. 
Thay điều kiện (8) vào (6) ta được chênh 
lệch điện áp giữa hai bộ nghịch lưu: 
* *
1 0 2 0
2 1
01 02
1 2
1 0 2 0
cos cos
cos cos
E V E VE E E R R
n V n V
 
 
 (17) 
Nếu (16) thỏa mãn thì (17) thỏa mãn và khi đó 
2 1 1 20E E E E E 
Như vậy điều kiện để hai bộ nghịch lưu chia 
đều công suất tác dụng là 
1 2
1 2
01 02
E E
n n
R R
 (18) 
Theo (8) chênh lệch công suất tác dụng phụ 
thuộc vào độ lệch điện áp: 
1
i i
i
P E
n
 (19) 
 Sai số chia công suất được xác định theo 
công thức: 
* * *
1 2 1 2
* * * * * *
1 2 1 1 2 2
%p
i i
P P E E E E E Ee
P P n P n P n P E
(20) 
B. Chia công suất phản kháng 
Thay thế biểu thức (8) vào công thức (7) ta 
tính được công suất cung cấp bởi từng bộ nghịch 
lưu như sau: 
1 0
1 1
01
sinEVQ
R
 ; 2 02 2
02
sinE VQ
R
 (21) 
Để đảm bảo tính chính xác của việc chia 
công suất phản kháng cho hai bộ nghịch lưu song 
song, phải thỏa mãn điều kiện (12): 
1 0 2 0
1 1 2 2 1 1 2 2
01 02
sin sinE V E VQ m Q m m m
R R
  
(22) 
Khi hệ  ... bộ điều khiển droop cải tiến được trình bày 
trên hình 5. Với sơ đồ điều khiển này có giảm 
đáng kể ảnh hưởng của lỗi tính toán, nhiễu ... , 
đồng thời đảm bảo chia công suất chính xác theo 
tỷ lệ và không phụ thuộc vào sự thay đổi của các 
tham số. 
Hình 6. Sơ đồ điều khiển đề xuất 
Điện áp droop trong (4) có thể viết lại như sau : 
*
i i i iE E E n P (25) 
Và điện áp Ei có thể xác định qua việc lấy 
tích phân Ei : 
0
t
i iE E dt (26)
Trong trạng thái xác lập tích phân bằng là 0, do 
đó 
*
0( )i i en P k E V (27) 
Điều kiện để các bộ nghịch lưu làm việc 
song song và chia công suất tác dụng tỷ lệ với 
công suất định mức của chúng thì phải thỏa mãn 
điều kiện (12), có nghĩa là là vế phải luôn của 
biểu thức (27) bằng nhau đối với tất cả các bộ 
nghịch lưu. Điều này thực hiện bằng cách lựa 
chọn giá trị ke của các bộ nghich lưu là như nhau, 
tức là 
*
0( ) onsi i en P K E V c t (28) 
Như vậy đảm bảo chia công suất tác dụng 
chính xác theo tỷ lệ mà không cần điều khiển cho 
điện áp các bộ nghịch lưu Ei phải bằng nhau như 
trường hợp bộ điều khiển droop thông thường. 
Độ chính xác của việc chia sẻ công suất tác dụng 
không còn phụ thuộc vào trở kháng đầu ra biến 
tần (bao gồm cả trở kháng đường dây) và cũng là 
không bị ảnh hưởng với các lỗi tính toán số học 
và rối loạn. 
Sai số trong việc chia sẻ công suất tác dụng 
xuất phát từ lỗi trong đo lường giá trị hiệu dụng 
của điện áp tải. Từ (27), độ lệch công suất tác 
dụng ΔPi do sai số đo lường trị hiệu dụng điện áp 
ΔV0i được xác định: 
0
e
i i
i
kP V
n
 (29) 
Đối với hai bộ nghịch lưu hoạt động song 
song với công suất định mức P1*, P2*, Tỷ lệ sai 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.19, No.K2 - 2016 
Trang 12 
sô chia công suất với sai số đo lường trị hiệu dụng 
điện áp ΔV0 = V02-V01 được xác định 
*
01 2 1 2
* * * * * *
1 2 1 2
% ep
i i
k E VP P P Pe
P P P P n P E
(30) 
Nếu cảm biến đo tại điểm nối chung là chính 
xác thì Vo bằng 0 thì việc chia sẻ công suất 
chính xác có thể đạt được. ep% là phần trăm sai số 
chia tải và tỷ lệ với tỷ lệ sai số đo lường ΔVo/E*. 
Nếu điện áp Vo của tất cả các bộ nghịch lưu được 
đo lường chính xác và bằng nhau thì sai số chia 
công suất tác dụng theo tỷ lệ sẽ bằng 0. 
Sơ đồ điều khiển cho phép giảm sụt giảm 
trong điện áp tải. Từ (15), điện áp tải là 
 * * *0 *
i i i
i
e e
n n PV E P E E
k k E
 (31) 
Theo sơ đồ điều khiển đề xuất có thể bù sự 
sụt giảm điện áp do ảnh hưởng tải và hiệu ứng 
droop và do đó, cung cấp khả năng tốt hơn nhiều 
điều chỉnh điện áp. Sự sụt giảm điện áp ở đây 
không còn được quyết định bởi các trở kháng đầu 
ra như trong sơ đồ truyền thống mà phụ thuộc vào 
thông số ni, ke và công suất Pi. Độ sụt áp 
niPi*/keE* điều khiển giảm bằng cách tăng ke. 
Tuy nhiên, khi có sai số trong các phép đo điện 
áp hiệu dụng giữa các bộ nghịch lưu, thì phải cân 
nhắc giữa cải thiện chất lượng điện áp và độ chính 
xác của việc chia công suất vì sự sụt giảm điện áp 
tỷ lệ thuận với ni/ke nhưng sai số chia công suất 
lại tỉ lệ nghịch với ni/ke. 
5. THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN 
Từ kết quả phân tích ở phần IV, sơ đồ khối 
Microgrid bao gồm ba bộ nghịch lưu kết nối song 
song được trình bày trên hình 7. Trong đó các 
bộ nghịch lưu được tích hợp bởi bộ điều khiển 
với tín hiệu vào chung là điện áp và tốc độ đặt. 
Tín hiệu hồi tiếp bao gồm điện áp và dòng điện 
của đo lường của từng bộ nghịch lưu. 
Hình 8. Trình bày sơ đồ điều khiển 01 bộ 
nghịch lưu theo phương pháp đề xuất bao gồm: 
a) khối tính toán công suất; b) khối điều khiển 
droop đề xuất; c) khốí điều khiển điện áp; d) khối 
điều khiển dòng điện 
5.1 Khối tính toán công suất – Power 
Calculation. 
Như thể hiện trong hình dưới đây, giá trị tức 
thời của công suất tác dụng và phản kháng được 
tính từ điện áp và dòng điện ngõ ra của bộ nghịch 
lưu đo được. Các thành phần công suất tức thời 
được qua bộ lọc thấp qua, thể hiện trong (4), để 
thu được công suất tác dụng, phản kháng ở tần số 
cơ bản. Trong đó c là tần số cắt của bộ lọc thông 
thấp: 
3 ( )
2 d d q q
P v i v i (32) 
3 ( )
2 d q q d
Q v i v i (33) 
( ) c
c
F s
s


 (34) 
Việc điều khiển chia công suất P và Q giữa 
các bộ nghịch lưu được thực hiện bằng sơ đồ điều 
khiển droop – như được trình bày trong hình 6 
phần IV. Tần số, điện áp đặt này được thiết lập 
theo hệ số droop và pha được thiết lập bằng 
imQ  (35) 
* it m Qdt  (36) 
*
0[ ( ) ]eE k E V nP dt (37) 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K2- 2016 
Trang 13 
Hình 7. Sơ đồ khối điều khiển Microgrid gồm ba bộ nghịch lưu kết nối song song 
Hình 8. Sơ đồ điều khiển bộ nghịch lưu theo phương pháp đề xuất.
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.19, No.K2 - 2016 
Trang 14 
5.2 Vòng điều khiển điện áp – Voltage 
Control Loop. 
Hình 8 mô tả bộ điều khiển áp bao gồm vòng 
điều khiển feedback và feedforward. Điện áp ngõ 
ra được điều khiển bằng bộ PI, các phương trình 
quan hệ vào ra được lập như sau 
* * *
d ( )i d f q pv d d iv di Fi C v K v v K (38) 
* * *( )iq q f q pv q q iv qi Fi C v K v v K (39) 
Phương trình trạng thái cho vòng hồi tiếp áp 
được viết như phương trình bên trên. Ngõ ra của 
bộ điều khiển áp là dòng điện đặt vào bộ điều 
khiển dòng. 
5.3 Vòng điều khiển dòng điện - Current 
controller Loop. 
Mô hình của bộ điều khiển dòng cũng tương 
tự bộ điền khiển áp. Dòng điện trên cuộn lọc đầu 
ra được điều khiển bằng bộ PI controller. 2 biến 
trạng thái cũng được lựa chọn để lập phương trình 
trạng thái vòng điều khiển 
* * *
d ( )i f q pc d d ic dv L i K i i K  (40) 
* * *( )iq f d pc q q ic qv L i K i i K  (41) 
6. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 
Mô hình điều khiển được mô phỏng bằng 
phần mềm Matlab/Simulink, trong đó thực hiện 
điều khiển 3 bộ nghịch lưu công suất định mức 
2kW với thông số mô hình được trình bày trong 
bảng 1 theo hai phương pháp: truyền thống và 
phương pháp đề xuất trong 4 trường hợp. Kết quả 
mô phỏng được so sánh,đánh giá và kết luận. 
Bảng 1. Các thông số cơ bản của các biến tần. 
Ký hiệu Tham số Giá trị 
E* (V) 
Điện áp ngõ ra danh 
định 
311 
w* (rad/s) Tần số danh định 2π50 
n (V/W) Hệ số droop điện áp 1x10-2 
m 
(Hz/Var) 
Hệ số droop tần số 34.3e-6 
ke Hệ số 1 
VDC Điện áp ngõ vào 600V 
Rf () Điện trở cuộn lọc 0.1; 
Cf (F) Tụ lọc ngõ ra 20e-6F 
Tải (kW) Tải chung lớn nhất 6. 
a) Trường hợp 1- công suất định mức các 
inverter và thông số đường dây là như nhau và 
có giá trị theo bảng dưới đây. 
Thông số Inverter 1 Inverter 1 Inverter 1 
R() 0.7 0.7 0.7 
L(H) 0.002 0.002 0.002 
Pdm*(pu) 1 1 1 
Mô phỏng được tiến hành cho hai sơ đồ 
truyền thống và sơ đồ đề xuất với tải chung là 4.5 
kW được thể hiện trên hình 9, 10. Kết quả cho 
thấy khả năng đáp ứng và chia tải của hệ thống là 
rất tốt, độ sai số khi chia công suất tác dụng và 
phản kháng là như nhau và gần bằng 0. 
Hình 9. Công suất các bộ nghịch lưu theo sơ đồ 
truyền thống. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K2- 2016 
Trang 15 
Hình 10. Công suất các bộ nghịch lưu theo sơ đồ đề 
xuất. 
b) Trường hợp 2- công suất định mức các 
inverter như nhau, thông số đường dây là khác 
nhau và có giá trị theo bảng dưới đây. 
Thông số Inverter 1 Inverter 2 Inverter 3 
R() 0.3 0.7 0.9 
L(H) 0.001 0.002 0.003 
Pdm*(pu) 1 1 1 
Mô phỏng được tiến hành cho hai sơ đồ 
truyền thống và sơ đồ đề xuất với tải chung là 4.5 
kW được thể hiện trên hình 11, 12. Kết quả cho 
thấy thời gian xác lập của sơ đồ truyền thống 
nhanh hơn so với sơ đồ đề xuât (3 s). Sai số khi 
chia công suất phản kháng của hai sơ đồ là như 
nhau và bằng 0. Tuy nhiên, sai số khi chia công 
suất tác dụng của sơ đồ truyền thống là khá lớn 
đặc biệt giữa inverter 1 và inverter 3 là 8,7% (theo 
công thức (30)), trong khi sai số trong sơ đồ đề 
xuất là không đáng kể. 
Hình 11. Công suất các bộ nghịch lưu theo sơ đồ 
truyền thống. 
Hình 12. Công suất các bộ nghịch lưu theo sơ đồ đề 
xuất. 
c) Trường hợp 3- công suất định mức các 
inverter, thông số đường dây là khác nhau và có 
giá trị theo bảng dưới đây. 
Thông số Inverter 1 Inverter 2 Inverter 3 
R() 0.3 0.7 0.9 
L(H) 0.001 0.002 0.003 
Pdm*(pu) 1 1 1/2 
Mô phỏng được tiến hành cho hai sơ đồ 
truyền thống và sơ đồ đề xuất với tải chung là 4.5 
kW được thể hiện trên hình 13, 14. Kết quả cho 
thấy sai số khi chia công suất phản kháng của hai 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.19, No.K2 - 2016 
Trang 16 
sơ đồ là như nhau và rất nhỏ. Các bộ nghịch lưu 
chia tải tỷ lệ theo công suấ định mức của chúng. 
Tỷ lệ chia tải trong sơ đồ đề xuất được đảm bảo 
và chính xác. Sai số khi chia công suất tác dụng 
củasơ đồ truyền thống giữa inverter 1 và inverter 
2 là 7,2% , giữa inverter 1 và inverter 3 là 3,4% 
trong khi sai số trong sơ đồ đề xuất là 0.6% và 
0.1%. 
Hình 13. Công suất các bộ nghịch lưu theo sơ đồ 
truyền thống. 
Hình 14. Công suất các bộ nghịch lưu theo sơ đồ đề 
xuất. 
d) Trường hợp 4- thay đổi tải chung với công 
suất định mức các inverter, thông số đường dây 
là khác nhau và có giá trị theo bảng dưới đây. 
Thông số Inverter 1 Inverter 2 Inverter 3 
R() 0.3 0.7 0.9 
L(H) 0.001 0.002 0.003 
Pdm*(pu) 1 1 1/2 
Mô phỏng được tiến hành cho hai sơ đồ 
truyền thống và sơ đồ đề xuất với tải chung thay 
đổi từ 4.5 kW đến 6 kW được thể hiện trên hình 
15, 16. Kết quả cho thấy đáp ứng của hai sơ đồ là 
như nhau. Trong đó, thời gian xác lập của sơ đồ 
truyền thống nhanh hơn so với sơ đồ đề xuât. Tuy 
nhiên, sai số khi chia công suất tác dụng của sơ 
đồ truyền thống giữa các inverter lớn hơn nhiều 
sơ với sơ đồ đề xuất. Dạng điện áp và dòng điện 
được thể hiện trong hình 17 và 18 cho thấy độ sụt 
áp của của sơ đồ truyền thống lớn hơn so với sơ 
đồ đề xuất: khi tải định mức 14V so với 8V; và 
9V so với 4V. 
Hình 15. Công suất các bộ nghịch lưu theo sơ đồ 
truyền thống. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K2- 2016 
Trang 17 
Hình 16. Công suất các bộ nghịch lưu theo sơ đồ đề 
xuất. 
Hình 17. Điện áp và dòng điện tải trong sơ đồ truyền 
thống 
Hình 18. Điện áp và dòng điện tải trong sơ đồ đề xuất 
7. KẾT LUẬN 
Bài báo đã trình bày sơ đồ điều khiển Droop 
cải tiến cho phép chia công suất chính xác tỷ lệ 
với công suất định mức của các bộ nghịch lưu áp 
ba pha kết nối song song trong lưới độc lập. Sơ 
đồ đề xuất không yêu cầu điều kiện bằng nhau 
của các điện áp ra của các bộ nghịch, hay tỷ lệ 
điện trở của các đường dây với hệ số droop. Kết 
quả mô phỏng cho nhiều bộ nghịch lưu cho thấy 
ưu điểm vượt trội của sơ đồ đề xuất so với sơ đồ 
truyền thống đặc biệt được thể hiện trong trường 
hợp thông số đường dây kết nối của các bộ nghịch 
lưu khác nhau. Khi đó, sai số chia công suất tác 
dụng của sơ đồ truyền thống đạt đến 8.7% trong 
khi với sơ đồ đề xuất là 0.6%. Độ sụt áp trong sơ 
đồ đề xuất được cải thiện từ 50%-65% so với sơ 
đồ truyền thống. 
Lời cám ơn: Nghiên cứu này được tài trợ 
bởi Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 
(ĐHQG-HCM) trong khuôn khổ đề tài mã số 
B2014-20-06. 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.19, No.K2 - 2016 
Trang 18 
Analysis and design of new droop control 
scheme for three-phase parallel inverters in 
standelone Microgrid. 
 Le Minh Phuong 1 
 Nguyen Minh Huy 1 
 Pham Thi Xuân Hoa 1 
 Tran Quang Tho 2 
1 Faculty of Electrical & Electronic Engineering, HCMC University of Technology, VNU-HCM 
2 HCMC University of Technology and Education 
ABSTRACT 
This paper presents a new load sharing 
technique for parallel-connected three-phase 
inverters in Standelone Microgrid. The paper 
proposed improvements droop controller to 
accurate load share by ratio with rated power of 
the inverter. In addition, the proposed scheme 
ensures reduced load voltage droop due to the 
load and droop. In the paper, the active power 
and reactive power are divided by voltage 
regulation under reference voltage in conditions 
of stark difference between line impedances, In 
addition the paper presents the ability to 
overcome the disadvantages of traditional droop 
scheme. The proposed model is simulated by 
Matlab-Simulink for 3 parallel-connected three-
phase inverters. The simulation results proved 
the technical soundness and advantages of the 
proposed in comparision with a tradition scheme 
even if the output impedance is resistance 
reactance in power sharing and load voltage 
drop reduce problems.
Keywords: parallel inverters, Droop control, virtual output impedance, power sharing. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. R. Lasseter, “Microgrids,” inProc. IEEE 
Power Eng. Soc. Winter Meeting,2002, vol. 
1, pp. 305–308. 
[2]. G. Weiss, Q.-C. Zhong, T. C. Green, and J. 
Liang. (2004, Jan.).Horepetitive control of 
DC-AC converters in microgrids.IEEE 
Trans.Power Electron.[Online]. 19(1), pp. 
219–230. Available: 
1 
[3]. J. Guerrero, J. Vasquez, J. Matas, M. Castilla, 
and L. García de Vicuña,“Control strategy 
for flexible microgrid based on parallel line-
interactive UPS systems,”IEEE Trans. Ind. 
Electron., vol. 56, no. 3, pp. 726–736, Mar. 
2009. 
[4]. S. V. Iyer, M. N. Belur, and M. C. 
Chandorkar, “A generalized computational 
method to determine stability of a multi-
inverter microgrid,”IEEE Trans. Power 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 19, SOÁ K2- 2016 
Trang 19 
Electron., vol. 25, no. 9, pp. 2420–2432, Sep. 
2010. 
[5]. J. M. Guerrero, L. García de Vicuña, and J. 
Uceda, “Uninterruptible powersupply 
systems provide protection,” IEEE Ind. 
Electron. Mag.,vol.1, no. 1, pp. 28–38, 2007. 
[6]. M. Chandorkar, D. Divan, and R. Adapa, 
“Control of parallel connected inverters in 
standalone AC supply systems,” IEEE Trans. 
Ind. Appl.,vol. 29, no. 1, pp. 136–143, 
Jan./Feb. 1993. 
[7]. C. Sao and P. Lehn, “Autonomous load 
sharing of voltage source converters,”IEEE 
Trans. Power Del., vol. 20, no. 2, pp. 1009–
1016, Apr. 2005. 
[8]. Wei Yao, Min Chen, José Matas, Josep M. 
Guerrero,Senior Member, IEEE,and Zhao-
Ming Qian,Senior Member, IEEE “Design 
and Analysis of the Droop Control Method 
for Parallel Inverters Considering the Impact 
of the Complex Impedance on the Power 
Sharing”. IEEE Trans On Inductrial 
Electronics, vol. 58, no. 2, pp. 576–588, Feb. 
2011. 
[9]. Joan Rocabert, Member, IEEE, Alvaro Luna, 
Member, IEEE, Frede Blaabjerg, Fellow, 
IEEE,and Pedro Rodr´ıguez, Senior Member, 
IEEE “Control of Power Converters in AC 
Microgrids” IEEE Trans On Power 
Electronics, vol. 27, no.11, pp. 4734–4749, 
Feb. 2012. 
[10]. J. Guerrero, L. Hang, and J. Uceda, “Control 
of distributed uninterruptible power supply 
systems,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 55, 
no. 8, pp. 2845–2859, Aug. 2008. 
[11]. Dan Wu; Fen Tang; Guerrero, J.M.; Vasquez, 
J.C.; Guoliang Chen; Libing Sun 
"Autonomous active and reactive power 
distribution strategy in islanded microgrids", 
Autonomous active and reactive power 
distribution strategy in islanded microgrids 
Power Electronics Conference and 
Exposition (APEC), 2014 Twenty-Ninth 
Annual IEEE 
[12]. Dan Wu; Fen Tang; Vasquez, J.C.; Guerrero, 
J.M “Control and analysis of droop and 
reverse droop controllers for distributed 
generations” Multi-Conference on Systems, 
Signals & Devices (SSD), 2014 11th 
International