Đề tài: Ứng dụng bộ lọc tích cực PWM để cải thiện chất lượng điện năng cho phụ tải công nghiệp

Chia sẻ: Dung Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây, tình trạng thiếu hụt điện năng ngày càng nghiêm trọng vì lý do là các trung tâm Thủy điện, Nhiệt điện, Điện khí lớn đã được khai thác triệt để.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Ứng dụng bộ lọc tích cực PWM để cải thiện chất lượng điện năng cho phụ tải công nghiệp

1 2 Công trình ñư c hoàn thành t i B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. Võ Như Ti n MAI THỊ ĐOAN THANH Ph n bi n 1: ………………………………… ỨNG DỤNG BỘ LỌC TÍCH CỰC PWM ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Ph n bi n 2: ………………………………… CHO PHỤ TẢI CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: T ñ ng hoá Mã s : 60.52.60 Lu n văn s ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn nghi p th c sĩ K thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày … tháng … năm 2011. TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. Võ Như Ti n - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng. Đà N ng – Năm 2011
3 4 M Đ U 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u: Đ tài ti n hành xây d ng c u trúc, thu t toán ñi u khi n cho 1. Tính c p thi t c a ñ tài: b l c tích c c nh m lo i b sóng ñi u hòa ñ cho dòng ñi n sin hơn. Trong nh ng năm g n ñây, tình tr ng thi u h t ñi n năng 4. Phương pháp nghiên c u: ngày càng nghiêm tr ng vì lý do là các trung tâm Th y ñi n, Nhi t - Nghiên c u hi n tr ng th c ti n c a t i b m , ñánh giá các ñi n, Đi n khí l n ñã ñư c khai thác tri t ñ . Chính Ph ñã và ñang thành ph n dòng ñi n b c cao sinh ra b i t i b m lên lư i v n ñ ng t ng ngư i, t ng nhà ti t ki m ñi n nhưng Nhà nư c chưa ñi n. có gi i pháp t t cho v n ñ ti t ki m ñi n năng các Nhà máy Xí - Xây d ng c u trúc và thu t toán ñi u khi n cho b l c ñ làm nghi p Công nghi p, vì ñây m i chính là nh ng h tiêu th ñi n v i ch c năng l c sóng ñi u hòa b c cao. s n lư ng g p nhi u l n so v i các h sinh ho t. Có m t bi n pháp - Đánh giá ch t lư ng dòng ñi n trên lư i sau khi s d ng b c c kỳ hi u qu mà ít các Doanh nghi p và nhà Qu n lý nghĩ t i, ñó l c. là l c sóng ñi u hòa b c cao, tr l i tín hi u dòng ñi n và ñi n áp 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài: hình sin cho lư i. Công trình có ý nghĩa khoa h c và th c ti n cao. M c ñích Chúng ta bi t r ng, ch có thành ph n cơ b n m i có tác d ng chính là nâng cao ch t lư ng ñi n năng, b l c tích c c hoàn toàn có tích c c, còn h u như các thành ph n sóng ñi u hòa còn l i ch có tác th tri n khai và ng d ng v i giá thành h p lý. d ng ngư c l i. Nó không nh ng gây th t thoát mà còn gây ra nh ng 6. C u trúc c a lu n văn: v n ñ như: n t l c, t bù, cháy van bán d n c a các b bi n ñ i, Lu n văn này ñư c trình bày trong b n chương sau: tác ñ ng sai c a máy c t gây thăng giáng ñi n áp lư i, gây quá t i Chương 1 - T ng quan v sóng ñi u hòa t i ph t i. cho h th ng ngu n cung c p, ñưa nhi u vào MBA, làm cho ñi n áp Chương 2 - Các phương pháp l c sóng ñi u hòa . không n ñ nh, gây t n th t cho h th ng truy n d n, gi m tu i th Chương 3 - Thi t k b l c PWM c a các thi t b lân c n, gây nhi u thi t b ñi u khi n, truy n thông và Chương 4 - Mô ph ng và ñánh giá k t qu . c nh báo nh m c a UPS. 2. M c ñích nghiên c u: Nh n th y ñư c t m quan tr ng c a b l c tích c c ñ i v i các t i phi tuy n, do ñó Lu n văn ñã ñi sâu nghiên c u ng d ng b l c tích c c PWM ñ c i thi n ch t lư ng ñi n năng cho ph t i công nghi p.
5 6 Chương 1 - T NG QUAN V SÓNG ĐI U HÒA T I PH T I 1.2.3. nh hư ng c a sóng ñi u hòa b c cao 1.1. Gi i thi u chung S t n t i sóng ñi u hòa b c cao gây nh hư ng t i t t c các Trong quá trình truy n t i ñi n t nơi s n xu t t i nơi tiêu th thi t b và ñư ng dây truy n t i ñi n. Chúng gây ra quá áp, méo ñi n ch t lư ng ñi n năng b gi m ñi rõ r t. Do ñó c n ph i có các bi n áp lư i làm gi m ch t lư ng ñi n năng. Nói chung chúng gây ra tăng pháp ñ c i thi n ch t lư ng ñi n năng sao cho ñi n năng t i nơi tiêu nhi t ñ trong các thi t b và nh hư ng t i cách ñi n, làm tăng t n th ph i có ch t lư ng t t nh t. hao ñi n năng, làm gi m tu i th c a thi t b , trong nhi u trư ng h p Như v y ñ m b o ch t lư ng ñi n năng thì c n ph i l c b th m chí còn gây h ng thi t b . sóng ñi u hòa b c cao. Ti p theo ta s ñi tìm hi u chung v sóng ñi u nh hư ng quan tr ng nh t c a sóng ñi u hòa b c cao ñó là hòa b c cao. vi c làm tăng giá tr hi u d ng cũng như giá tr ñ nh c a dòng ñi n và 1.2. T ng quan v sóng ñi u hòa ñi n áp. 1.2.1. Gi i thi u chung Khi giá tr hi u d ng và giá tr biên ñ c a tín hi u dòng ñi n hay Sóng ñi u hòa là m t d ng nhi u không mong mu n, có th ñi n áp tăng do sóng ñi u hòa b c cao s gây ra m t s v n ñ : coi là t ng c a các d ng sóng sin mà t n s c a nó là b i s c a t n s - Làm tăng phát nóng c a dây d n ñi n, thi t b ñi n. cơ b n (n u là b i s nguyên l n thì g i là hài (harmonic), b i s khác - Gây nh hư ng ñ n ñ b n cách ñi n c a v t li u, làm gi m s nguyên g i là hi n tư ng âm hài (inter-harmonic)). kh năng mang t i c a dây d n ñi n. Sóng ñi u hòa dòng ñi n b c cao là dòng ñi n có t n s b ng - V i MBA: gây ra t n th t ñ ng, t n th t t thông t n và t n b i s nguyên l n t n s cơ b n, là dòng không s d ng ñư c v i các th t s t làm tăng nhi t ñ MBA , làm tăng t n th t ñi n năng. thi t b trên lư i. Vì v y nó s chuy n sang d ng nhi t năng và gây - Đ ng cơ ñi n: T n hao trên cu n dây và lõi thép ñ ng cơ t n hao. tăng, làm méo d ng momen, gi m hi u su t máy, gây ti ng 1.2.2. Các ngu n t o sóng ñi u hòa n. Các ngu n sinh sóng ñi u hòa trong công nghi p ñư c t o ra 1.3. Xu t phát ñi m c a ñ tài b i t t c các t i phi tuy n. Các ph n t phi tuy n ñi n hình là lõi thép Trong ngành công nghi p thép, luy n kim r t nhi u ñ i c a MBA, ñ ng cơ (ñ c tính bão hòa c a v t li u s t t ), các d ng c tư ng như: lò h quang ñi n m t chi u, b m , lò n u thép c m bán d n công su t như thyristor, diode c a các b bi n ñ i (ch nh lưu, ng,… là nh ng ñ i tư ng s d ng ñi n có công su t l n, ñ c tính ngh ch lưu, ñi u áp xoay chi u…), các ñèn ñi n t , ngu n hàn, các h làm vi c r t ph c t p, ñây là nguyên nhân làm cho ch t lư ng ñi n truy n ñ ng ñi n, lò h quang ñi n, lò n u thép c m ng, lò tôi cao năng kém ch t lư ng. Đ kh c ph c hi n tư ng trên c n làm gi m hay t n… tri t tiêu thành ph n dòng b c cao. Vi c này ñư c th c hi n b ng các
7 8 thi t b l c sóng ñi u hòa b c cao, m ch g i là b l c tích c c song 2.1.2. B l c LC song (AF: Shunt Active Filter). • Ưu ñi m: 1.4. K t lu n chương 1: B l c LC có kh năng l c t t nh t, có kh năng l c ñư c Như v y ñ c i thi n ch t lư ng ñi n năng thì c n ph i l c nhi u t n s theo ý mu n. các thành ph n dòng ñi u hòa b c cao. Có nhi u thi t b khác nhau có • Như c ñi m: th th c hi n l c dòng ñi u hòa b c cao. Tùy thu c vào yêu c u kinh - Giá thành ñ t và s v n hành c a m ch kém tin c y hơn b t , k thu t và tính ch t c a t i mà l a ch n thi t b và phương pháp l c RC do trong m ch có cu n c m. phù h p. - Gây nhi u cho các thi t b thông tin do có s phát sinh sóng ñi n t t cu n c m. Chương 2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP L C SÓNG ĐI U HÒA - Có th xu t hi n hi n tư ng c ng hư ng làm tăng dòng và Th c hi n ch c năng l c sóng ñi u hòa b c cao có nhi u áp d n ñ n h ng thi t b . phương pháp khác nhau c v c u trúc ph n c ng và ph n m m ñi u 2.2. B l c ch ñ ng khi n. Sóng ñi u hòa b c cao ñư c l c b ng cách s d ng các b l c. 2.2.1. Vai trò c a b l c tích c c B l c là thi t b t o ra ñ c tuy n t n s ñ nh trư c mà ch c năng c a • Bù công su t: nó là cho m t s t n s ñi qua ñ ng th i lo i b nh ng t n s khác. • Bù sóng ñi u hòa ñi n áp: 2.1 B l c th ñ ng • Bù sóng ñi u hòa dòng ñi n: Nguyên lý làm vi c c a b l c lo i này là ng n m ch ñ i v i 2.2.2. Phân lo i b l c tích c c sóng ñi u hòa c n l c ñ sóng ñi u hòa ñó ch y ra kh i h th ng. • Phân lo i theo b bi n ñ i công su t: 2.1.1 B l c RC - B l c tích c c VSI: Đ c ñi m là có th m r ng ra c u • Ưu ñi m: trúc ña b c - B l c RC là lo i b l c ñơn gi n nh t, giá thành r . - B l c tích c c CSI: Đ c ñi m là có t n s ñóng c t h n - V n hành n ñ nh. ch , t n hao ñóng c t l n, không th m r ng ra c u trúc ña • Như c ñi m: b c. - Có t n hao trên ñi n tr , t n hao này càng l n khi công su t • Phân lo i theo sơ ñ : l n. - B l c tích c c song song AF(Shunt Active Filter): bù sóng - Kh năng ch n l c t n s kém. ñi u hòa dòng ñi n, bù CSPK, bù thành ph n dòng ñi n không cân b ng.
9 10 - B l c tích c c n i ti p AFs(Series Active Filter): bù sóng 2.4.2. B l c tích c c n i ti p AFs: ñi u hòa ñi n áp b c cao, ñi u ch nh và cân b ng ñi n áp t i Ch c năng c a AFs là tri t tiêu thành ph n sóng ñi u hòa ñi m k t n i. ñi n áp b c cao sinh b i t i phi tuy n ñ ñi n áp có d ng sin chu n. • Phân lo i theo ngu n c p: Ngoài ra nó còn có ch c năng ñi u ch nh và cân b ng ñi n áp. - B l c tích c c hai dây Ta có th phân tích ñi n áp ngu n thành hai thành ph n là: - B l c tích c c ba dây thành ph n cơ b n UF và thành ph n sóng ñi u hòa Uh: - B l c tích c c b n dây US=Uh+UF 2.3. B l c h n h p Đi n áp d c ñư ng dây do AFs t o ra ngư c pha v i t ng Th c ch t là s k t h p c a b l c ch ñ ng và b l c th sóng ñi u hòa ñi n áp b c cao và tri t tiêu thành ph n ñi u hòa b c ñ ng. M c ñích là gi m chi phí ñ u tư ban ñ u và c i thi n hi u qu cao này ñ m b o ñi n áp có d ng sin. Nhìn t phía t i AFs t o ra m t c a b l c ñ ng. B l c th ñ ng s l c nh ng sóng ñi u hòa mà b t ng tr ñư ng dây. T ng tr này b ng 0 ñ i v i sóng cơ b n và b ng l c ch ñ ng không l c ñư c ho c l c m t cách khó khăn. vô cùng l n v i các sóng ñi u hòa b c cao do ñó gi a ngu n và t i có Ngoài ra khi k t h p AF và AFs ta ñư c b UPQC (Unified s cách ly sóng ñi u hòa. Power Quality Conditioner) k t h p ñư c c tính năng c a AF và AFs 2.5. K t lu n chương 2: như Hình 2.11. Trong chương này ñi tìm hi u v n ñ chính ñó là tìm hi u v 2.4. Nguyên lý làm vi c c a b l c tích c c các phương pháp l c sóng ñi u hòa b ng các b l c tĩnh và l c tích 2.4.1. B l c tích c c song song AF: c c, phân tích ưu như c ñi m c a hai lo i trên. Qua ñó ñ tài cũng ñi • Ch c năng c a AF là tri t tiêu các sóng ñi u hòa dòng ñi n phân tích nguyên lý làm vi c c a các lo i l c tích c c. b c cao sinh b i t i phi tuy n nh hư ng lên ñư ng dây, tr l i Có nhi u phương pháp l c sóng ñi u hòa b c cao, v i s phát cho dòng ñi n trên ñư ng dây hình sin chu n. tri n c a ñi n t công su t thì ngày nay ngư i ta ñã ch t o ñư c các Ta có th phân tích thành ph n dòng t i thành hai thành ph n: van bán d n ch u ñư c dòng và áp cao do ñó nh ng h n ch d i thành ph n cơ b n iF và thành ph n sóng ñi u hòa ih: công su t c a các b l c và bù s d ng các thi t b ñi n t công su t i L =i F +i h ñư c c i thi n ñáng k và chúng ngày càng ñư c s d ng r ng rãi ñ Dòng do AF bơm lên ñư ng dây: iC=ih c i thi n ch t lư ng ñi n năng. Khi ñó dòng trên ñư ng dây s là: iS =i L -i h =i F +i h -i h =i F Như v y dòng trên ñư ng dây ch ch a thành ph n cơ b n, các thành ph n ñi u hòa b c cao ñã ñư c b l c lo i b .
11 12 Chương 3 - THI T K B L C TÍCH C C PWM Theo phương pháp này thì không có thông tin ph n h i v B l c tích c c AF và ngh ch lưu PWM có c u trúc ph n dòng ñiên trên lư i. T t c sai l ch trong h th ng c trong quá trình c ng gi ng h t nhau g m b bi n ñ i ngu n áp và t ñi n m t chi u, ño và ñi u khi n s gây ra các sóng ñi u hòa trên dòng ñi n lư i, các do ñó v nguyên lý ta có th s d ng ngh ch lưu PWM ñ th c hi n thành ph n này là không xác ñ nh. C u trúc ñi u khi n này có ưu ch c năng c a b l c tích c c b ng vi c s d ng thu t toán ñi u khi n ñi m là n ñ nh nhưng yêu c u s c m bi n ño dòng nhi u (4 c m thích h p. Trong chương này ta s ng d ng ngh ch lưu PWM ñ bi n). th c hi n ch c năng b l c tích c c. • Phương pháp vòng kín: 3.1. Tìm hi u chung v ngh ch lưu PWM Phuơng pháp này d a trên vi c ño dòng ñi n trên lư i t ñó 3.1.1. Nguyên lý làm vi c xác ñ nh ñư c dòng bù c n thi t. Theo phương pháp ñi u khi n vòng kín s có thêm m t m ch vòng ñi u ch nh dòng ñi n lư i bên ngoài m ch vòng ñi u ch nh dòng t i. Phương pháp này có ưu ñi m là thu t toán ñi u khi n ñơn gi n Hình 3.1. Sơ ñ m ch l c c a ngh ch lưu PWM hơn so v i c u trúc vòng h và yêu c u s c m bi n ño dòng ít hơn (2 Nh n th y r ng ngh ch lưu PWM có c u trúc ph n c ng gi ng c m bi n). như b bi n ñ i ngu n áp VSC do ñó uS ph thu c vào h s ñi u ch 3.2. ng d ng ngh ch lưu PWM ñ làm b l c tích c c c a VSC và ñi n áp trên t . Đi n c m L n i gi a lư i và ngh ch lưu 3.2.1. Cơ s c a phương pháp ñi u khi n PWM là m t ph n không th thi u c a m ch ngh ch lưu ñóng vai trò Nguyên lý chung ñ l c sóng ñi u hòa là thi t b l c s t o ra như thành ph n tích phân c a h và m t ngu n dòng ñ t o ñ c tính dòng bù b ng v i t ng sóng ñi u hòa dòng ñi n b c cao nhưng ngư c nâng c a ngh ch lưu PWM. Đi n áp rơi trên cu n c m L là u1 chính là pha theo ñó s tri t tiêu sóng ñi u hòa b c cao trên dòng phía ngu n. hi u gi a ñi n áp ngu n uL và ñi n áp c a b bi n ñ i uS: Như v y v n ñ cơ b n c a c u trúc ñi u khi n là ta ph i xác u1 = u L − u S ñ nh ñư c dòng c n bù ñư c t o ra b i b l c ñ lo i b các dòng V i uL không ñ i do là ñi n áp ngu n do ñó s ñi u khi n ñi u hòa b c cao. Vi c xác ñ nh dòng bù c n thi t có nhi u phương ñư c u1 thông qua ñi u khi n uS. T vi c ñi u khi n ñư c u1 ta s ñi u pháp khác nhau.. khi n ñư c dòng ñi n iL ch y trên ñư ng dây. 3.2.1. 1. Phương pháp d a trên mi n t n s 3.1.2. C u trúc ñi u khi n * Phương pháp DFT (Discrete Fourier Transform): là thu t toán • Phương pháp vòng h : bi n ñ i cho các tín hi u r i r c, k t qu c a phép phân tích ñưa ra c Phương pháp này d a trên vi c ño thành ph n dòng ñi n phía biên ñ và pha c a thành ph n sóng ñi u hòa mong t i t ñó tách ra thành ph n sóng ñi u hòa ch a trong dòng t i.
13 14 M i thành ph n ñi u hòa ñư c xác ñ nh t ñó t ng h p l i T (3.3) và (3.4) ta tính ñư c công su t t i: trong mi n th i gian ñ t o tín hi u bù cho b ñi u khi n.  p   u α u β  i α  q  = -u u  i  • Phương pháp Fast Fourier Transform (FFT):    β α β (3.5) Ưu ñi m c a phương pháp FFT là có th tác ñ ng t i t ng - Công su t p, q có th tách thành hai thành ph n: thành ph n sóng ñi u hòa theo ý mu n nhưng có kh i lư ng tính toán Thành ph n DC p , q tương ng v i thành ph n cơ b n c a r t l n. dòng t i. 3.2.1. 2. Phương pháp d a trên mi n th i gian % % Thành ph n dao ñ ng p , q tương ng v i thành ph n ñi u Phương pháp này có ưu ñi m hơn phương pháp trên mi n t n hòa b c cao. s là kh i lư ng tính toán ít hơn so v i trên mi n t n s . Phương pháp p=p+~ p này có m t s phương pháp như phương pháp d a trên thuy t p - q, ~ q=q+q phương pháp trên khung t a ñ dq . P3− phase = p + q = p + ~ + q + ~ p q • Phương pháp thuy t p − q : Trong ñó : Các bư c ñ xác ñ nh dòng bù c n thi t theo phương pháp này P3-phase : t ng công su t t c th i xác ñ nh b i t i ñư c ti n hành như sau: p: thành ph n CSTD c a P3-phase - Trư c h t tính toán dòng ñi n và ñi n áp trong h t a ñ q: thành ph n CSPK c a P3-phase αβ t h t a ñ abc theo các công th c (3.1) và (3.2): Ngu n ch cung c p thành ph n công su t DC c a t i và công  1 1 1  su t t n hao c a b bi n ñ i.  2 2 2 u u0    a (3.1) B l c tích c c có nhi m v cung c p thành ph n công su t   2 1 1   u α  = 3  1 - -  u b   uβ   2 2  u  AC ~ c a p và CSPK q. Tùy theo yêu c u c a b l c có yêu c u k t p    3  c -  3   0 2 2   h p bù CSPK hay không mà thành ph n q ≠ 0 hay q=0. Tương t ta có:  1 1 1  Khi ñó ta có công su t cung c p b i b l c:  2 2 2 i i0    a (3.2)   2 i α  = 3  1 - 1 1   -  i b  pAF − ~ p  iβ   2 2  ic  q  = −q (3.6)    3 3   AF     0 -  2 2   V i h th ng 3 pha không có dây trung tính thì thành ph n i0 T (3-5) và (3-6) ta có dòng c n bù: không t n t i (ia+ib+ic=0) do ñó (3.1), (3.2) có th vi t như sau:  i cα  * 1  uα − u β  − ~  p  1 1   1 1  * = 2 2   (3.7) u α  2 1 - 2 -  ua  2   i α  2 1 - 2 -  i a  2   (3.4) icβ  uα + u β u β   uα   − q  u  =   ub (3.3)   ib 3  i  =  β 3 3 uc   β 3 3 3  0  2 - 2     0 -  ic     2 2 
15 16 Tuy nhiên do ñi n áp trên t là không n ñ nh do ñó ñ ñ m id  iα  b o ñi n áp trên t là không ñ i thì ngu n c n cung c p m t công su t i  = S i  (3.11)  q  β p0 ñ duy trì ñi n áp trên t không ñ i. Khi ñó t (3.7) ta có: 1 uα uβ  S=   i* cα  1 uα − u β   − ~ + p0  p v i uα + u β  − u β 2 2 uα  (3.12)  = 2 2   i  * cβ  uα + u β u β  uα   − q   (3.8) M i thành ph n dòng ñi n (id, iq) có th tách thành hai thành Đây là công th c tính dòng bù c n thi t trong h αβ khi k t ph n: h p c ch c năng l c sóng ñi u hòa và bù CSPK. - Thành ph n DC id , iq tương ng v i thành ph n cơ b n c a dòng T dòng bù tính ñư c trong h t a ñ αβ ta tính ñư c dòng t i. c n bù trong h abc. T (3.4) và (3.8) ta thu ñư c: - Thành ph n dao ñ ng , tương ng v i thành ph n ñi u hòa b c   cao.  1 0   i*    * (3.13) 3   i cα  ca  *  2  1  i cb  = -   3  2 2   i*     i*   cc    cβ (3.9) iCd = iLd ; * iCq = iC 0 = 0 * * (3.14) - 1 - 3  2  2   T (3.12) thành ph n dòng t i trên tr c d là: Như v y b ng cách s d ng thuy t p − q ta ñã xác ñ nh uα .iLα + u β .iLβ p Lαβ iLd = = = iLd + (3.15) ñư c dòng bù c n thi t t ñó xây d ng c u trúc ñi u khi n cho AF. uα + u β 2 2 uα + u β 2 2 • Phương pháp xác ñ nh dòng bù trong h dq: theo phương  p  pháp này có th xác ñ nh toàn b dòng bù ho c có th l a ch n t ng V i iLd =  Lαβ  (3.16)  u2 + u2  thành ph n sóng ñi u hòa c n bù.  α β  dc Công th c ñ i dòng ñi n t khung to ñ αβ (ñư c s d ng 0    0  trong phương pháp thuy t p – q) sang khung to ñ dq: − 1    p Lαβ  1   i* = iLd u = uα  (3.17) 2  α uα + u β    uα + u β  C i0  1 0 0  i0   dc uα + u β (3.10) 2 2 2 2 2    uβ   u β       id  = 0 cos θ sin θ  iα  iq  0 − sin θ cos θ  iβ  Sau khi tính ñư c dòng c n bù khung to ñ αβ ta c n chuy n      qua khung to ñ abc theo công th c (3.9) V i h th ng 3 pha không có dây trung tính thì thành ph n i0 Ta có công th c tính dòng ñi n c a b l c là: không t n t i (ia+ib+ic=0) do ñó (3.10) có th vi t như sau: iF = iL − iC *
17 18 3.3. C u trúc ñi u khi n ngh ch lưu PWM làm ch c năng b l c Chương 4 – MÔ PH NG VÀ ĐÁNH GIÁ K T QU sóng ñi u hòa: 4.1. Tính toán các tham s c a b l c AF 3.3.1. Nguyên lý ñi u khi n 4.1.1. Xác ñ nh giá tr ñi n áp m t chi u c p cho ngh ch lưu Trong c u trúc này ch nh lưu PWM th c hi n c ch c năng Thông thư ng ch n ñi n áp m t chi u giá tr : l c sóng ñi u hòa b c cao và bù CSPK. Ngu n m t chi u c p cho U dc = (1.2 ÷ 1.3) U d 0 (4.2) bi n ñ i có th c p tr c ti p t ngu n m t chi u ho c t t ñi n. Dòng T (4.1) và (4.2) ta tính ñư c ñi n áp m t chi u c p cho m ch ngh ch bù ñư c coi như là tín hi u chu n và dòng ñi n phát ra b i b bi n ñ i lưu là: Udc= 1.3*2.45*127 ≈ 400 (V) ph i ñ m b o bám theo dòng này. Đ th c hi n vi c này có th có 4.1.2. Xác ñ nh giá tr t ñi n Cdc nhi u cách nhưng ñây tác gi ch n b ñi u khi n logic m ñ ñi u Giá tr t ñi n C ñư c tính toán sao cho ñ m b o t o ñư c khi n. ñi n áp c p n ñ nh cho m ch ngh ch lưu là 400(V) và Cdc ph i ñ l n 3.3.2. Thi t k b ñi u khi n m : ñ lo i b ñư c nh ng thành ph n ñi n áp lăn tăn trên t . Sn 1 (4.3) M c tiêu ñi u khi n là tín hi u dòng if do b l c phát ra bám C dc = . * theo tín hi u ñ t iC U dc .∆ U dc 2ϖ 1 Thay s vào (4.3) ta có : * + Tín hi u vào: Sai l ch e= iC -if và ñ o hàm sai l ch de/dt (kí 831399.15 hi u de) C dc = ≈ 0.1654 ( F ) 400 * 20 * 2 * 2 * π * 50 + Tín hi u ra: u 4.1.3. Xác ñ nh giá tr ñi n c m Lf 3.4. K t lu n chương 3: Theo tài li u [8], giá tr ñi n c m L f ñư c xác ñ nh: Do m c tiêu c a Lu n văn là ñi tri t tiêu sóng ñi u hòa dòng U dc (4.5) ñi n b c cao, do ñó b l c tích c c ñư c l a ch n là AF. Nguyên lý − U source ( peak ) Lmax = 2 làm vi c c a AF có nhi u ñi m tương ñ ng v i b ngh ch lưu PWM di nên trong chương này ñi nghiên c u v nguyên lý làm vi c c a max( ) dt ngh ch lưu PWM. Trong chương này cũng ñã nêu ra các cơ s lý Thay s vào (4.5) ta có: thuy t và ng d ng nó ñ xây d ng thu t toán ñi u khi n ñ ñi u 400 khi n b ngh ch lưu PWM làm ch c năng c a b l c tích c c. T − 127 2 Lmax = 2 ≈ 2.609 *10 −5 ( H ) nh ng cơ s trên và d a vào tính ch t c a ph t i, ñ tài ñã ñi l a 781580.468 150 ch n c u trúc ph n c ng và s d ng phương pháp dq vào vi c ñi u khi n AF (b l c tích c c song song). Ch n: L f = 2.6 *10−5 ( H )
19 20 4.1.4. Xác ñ nh và l a ch n thông s van ñi u khi n 4.2.4. Khâu ño dòng ñ u ra c a b l c Dòng ñi n c c ñ i qua van b ng t ng các thành ph n sóng 4.2.5. Cu n kháng ñ u vào Lf c a b l c và t ñi n m t chi u ñi u hòa. Cdc Imax = I5 + I7 + I11 + I13 + I17 = 1186.67 (A) 4.2.6. M ch n ñ nh ñi n áp trên t Cdc V i t n nhi t có ti t di n ñ l n và ñi u ki n làm mát b ng 4.2.7. Khâu tính toán dòng bù chu n cho b ch nh lưu PWM qu t ta có th ch n van v i dòng ñ nh m c qua van là: Iñm = 2Imax=2* 1186.67 = 2373.34 (A) 4.2. Mô hình hóa h th ng trên ph n m m matlab/simulink iS iL T ib m uS iF PWM LF C abc abc Hình 4.9. Mô hình c a khâu tính toán dòng bù chu n αβ αβ 4.2.8. Khâu phát xung ñi u khi n b ch nh lưu PWM: uα uβ iLα iLβ αβ 4.2.9.Khâu t i: dq 4.2.9.1. T i R-L-C: iLd iLq iFa_iFb_iFc ~ ~ LP - + iL iSref α αβ Tính toán iSref αβ abc iSref β Hình 4.18. Mô hình t i R-L-C Hình 4.1. Sơ ñ c u trúc ñi u khi n chung c a h th ng bao g m t i ơ b m và b l c AF 4.2.1. Khâu c p ngu n 4.2.2. Khâu ño lư ng 4.2.3. Khâu hi n th
21 22 4.2.9.2. T i b m k m: Dòng ñi n ngu n ba pha sau khi AF tác ñ ng, ta th y ñã có d ng hình sin. 4.3.2. Đ i v i t i b m : Các thông s mô ph ng: - Đi n áp c p vào phía ch nh lưu: 220(V), 50(Hz) - Đi n áp ñ nh m c trên t i: 24(V) Hình 4.19 Mô hình t i b m - Cu n kháng: L = 2.5 *10-6 (H) 4.3. Đánh giá tác d ng c a b l c v i t i b m trong trư ng h p - T ñi n: C = 0.1654(F) ngu n lý tư ng: • Dòng ñi n ngu n c p cho ph t i b m : Hình 4.28. Đ th dòng ñi n ngu n cung c p cho t i b m trư c và sau khi AF tác ñ ng Hình 4.20. Sơ ñ mô ph ng h th ng v i ch c năng l c trong trư ng Dòng ñi n ngu n sau khi AF tác ñ ng, ta th y ñã có d ng h p ngu n lý tư ng hình sin, nghĩa là các thành ph n dòng ñi u hòa b c cao ñã gi m ñi. 4.3.1. Đ i v i t i R-L-C: Các thông s t i: RDC = 0,5 ; LDC = 0,3.10-3; CDC = 470µF; Hình 4.35. D ng sóng tín hi u và ph c a sóng ñi u hòa dòng ñi n Hình 4.22. Đ th dòng ñi n ngu n ba pha c p cho t i RLC ngu n pha A iSa trư c và sau khi AF tác ñ ng
23 24 T phân tích trên ta nh n th y khi t i b m ñã ñi vào làm Do t n s chuy n m ch c a các van bán d n cao, do ñó s d ng vi c n ñ nh, h s méo d ng dòng ñi n THD là 0.74%. Đ i chi u v i IGBT có th ñáp ng ñư c do IGBT có t n s ñóng c t cao có th ñ t tiêu chu n IEEE std 519 ( B ng 1.2) ta th y h s THD th a mãn ñ n g n 100(kHz). tiêu chu n (
25 26 K T LU N VÀ KI N NGH Đ xu t hư ng phát tri n: M t hư ng gi i quy t khác ñ không b nh hư ng b i ñi n Lu n văn ñã th c hi n ñư c: áp ngu n là s d ng phương pháp phương pháp FFT. Phương pháp - Phân tích v sóng ñi u hòa, các ngu n t o ra sóng ñi u hòa và này có ưu ñi m là ch tiêu ch t lư ng tĩnh và ñáp ng quá ñ r t t t nh hư ng c a nó ñ n thi t b ñi n. [22]. Tuy nhiên kh i lư ng tính toán s r t l n so v i phương pháp - Tìm hi u v các phương pháp l c sóng ñi u hòa b ng các b l c khung to ñ dq. tĩnh và l c tích c c, phân tích ưu như c ñi m c a hai lo i trên. Qua ñó ñ tài cũng ñi phân tích nguyên lý làm vi c c a các lo i l c tích c c. - Nghiên c u v nguyên lý làm vi c c a ch nh lưu PWM. Nêu ra các cơ s lý thuy t và ng d ng nó ñ xây d ng thu t toán ñi u khi n ñ ñi u khi n b ch nh lưu PWM làm ch c năng c a b l c tích c c. T nh ng cơ s lý thuy t trên và d a vào tính ch t c a ph t i, ñ tài ñã ñi l a ch n c u trúc ph n c ng và s d ng phương pháp dq vào vi c ñi u khi n b l c tích c c AF. - Lu n văn ñã th c hi n mô ph ng t i b m và h th ng cung c p ñi n cho nó b ng ph n m m matlab/simulink, t ñó phân tích, ñánh giá các thành ph n sóng ñi u hòa phát ra t t i d a vào vi c phân tích ph c a tín hi u, ñánh giá ñ méo d ng THD. T ñó ñưa ra phương án ñ l c dòng ñi u hòa b c cao b ng b l c tích c c 3 pha 3 nhánh nh m tr l i dòng ñi n sin cho lư i, ñánh giá s kh thi c a ñ tài trong v n ñ tri n khai ng d ng. Qua quá trình tính toán và mô hình hóa b l c trên ph n m m matlab/simulink, chúng ta nh n th y v i c u trúc, phương pháp, thu t toán ñi u khi n ñã l a ch n cho th y b l c làm vi c t t (v ch tiêu ch t lư ng n ñ nh tĩnh, t c ñ và ch t lư ng ñáp ng quá ñ ), dòng ñi n sau khi l c có ñ méo d ng ñ t ñư c tiêu chu n cho phép c a IEEE std 519 và IEC 1000-3-4, ñó là s thành công c a ñ tài.