Đồ án ngành Mạch lọc tích cực: Nghiên cứu tổng quan lọc tích cực, xây dựng bộ điều khiển cho bộ lọc tích cực song song

Ụ

M C L C

Ụ Ụ M C L C 1 .............................................................................................................

M Đ UỞ Ầ 3 ..............................................................................................................

ƯƠ Ổ Ề Ề CH 5 NG 1. T NG QUAN V SÓNG ĐI U HÒA .........................................

Ặ Ấ 1.1. Đ T V N Đ Ề 5 ............................................................................................

Ớ Ệ Ề 1.2. GI Ề 5 I THI U CHUNG V SÓNG ĐI U HÒA ........................................

Ồ Ề 8 1.3. CÁC NGU N SINH SÓNG ĐI U HÒA ..................................................

1.3.1. Máy đi nệ 8 .............................................................................................

ỳ 10 1.3.2. Các đèn hu nh quang ........................................................................

ế ị ồ 1.3.3. Các thi 10 t b h quang ........................................................................

1.3.4. Thi ế ị ệ ử t b đi n t ấ 11 công su t ................................................................

ƯỞ Ủ Ậ Ả 1.4. NH H Ề 16 NG C A SÓNG ĐI U HÒA B C CAO .............................

ế ớ 17 1.4.1. V i máy bi n áp ...............................................................................

ơ ệ ộ 18 1.4.2. Đ ng c đi n ....................................................................................

ớ ụ ệ 1.4.3. V i t 19 đi n .......................................................................................

21 1.4.4. Dây trung tính ....................................................................................

ệ ẫ 21 1.4.5. Dây d n đi n ....................................................................................

ễ 1.4.6. Nhi u đi n t ệ ừ 22 ...................................................................................

ưở ế ế ị Ả 1.4.7. nh h ng đ n các thi 22 t b khác .....................................................

Ộ Ố Ẩ Ớ Ạ 1.5. M T S TIÊU CHU N GI Ầ I H N THÀNH PH N SÓNG HÀI TRÊN

IƯỚ 23 .............................................................................................................. L

ẩ 25 1.5.2. Tiêu chu n IEC 100034 .................................................................

ƯƠ Ộ Ọ Ề CH 26 NG 2. CÁC B L C SÓNG ĐI U HÒA .............................................

Ụ Ộ Ộ Ọ 26 2.1. B L C TH Đ NG .............................................................................

ộ ệ 2.1.1. Dùng cu n kháng tri 26 t sóng hài ........................................................

ộ ọ 29 2.1.2. B l c RC .........................................................................................

ộ ọ 30 2.1.3. B l c LC ..........................................................................................

ọ ả ạ 30 2.1.4. M ch l c c n ....................................................................................

ọ ạ 31 2.1.5. M ch l c kép ....................................................................................

ụ ộ ỏ ả ế ộ ọ 2.1.4. Mô ph ng b l c th đ ng cho t 31 i phi tuy n .................................

Ộ Ọ Ự 35 2.2. B L C TÍCH C C ...............................................................................

ề ộ ọ ệ ớ ự 2.2.1. G i thi u v b l c tích c c 35 ............................................................

ấ ủ ạ ạ ọ ự 2.2.2. Các ph m vi công su t c a m ch l c tích c c 35 ...............................

ạ ạ ọ ự 2.2.3. Phân lo i m ch l c tích c c 36 .............................................................

Ị Ổ Ộ Ổ Ể Ế Ệ 2.3. DÙNG B CHUY N Đ I XUNG TRONG THI T B Đ I ĐI N,

Ề Ể 42 ĐI U KHI N ..................................................................................................

Ỗ Ợ Ộ Ọ 43 2.3. B L C H N H P ...............................................................................

ƯƠ Ế Ộ Ọ Ự Ế CH NG 3. THI T K B L C TÍCH C C SONG SONG 45 ........................

Ư Ề Ỉ 3.1. KHÁI QUÁT CHUNG V CH NH L U PWM 45 .....................................

ơ ồ ạ ự 3.1.1. S đ nguyên lý m ch l c 45 ...............................................................

ộ ố ấ ề ể 47 3.1.2. M t s c u trúc đi u khi n .............................................................

ƯƠ Ộ Ọ Ự Ề 3.2. CÁC PH Ể 48 NG PHÁP ĐI U KHI N B L C TÍCH C C ...............

ươ ự 3.2.1. Ph ng pháp d a trên mi n t n s ề ầ ố 48 .................................................

ươ ự ề ờ 3.2.2. Các ph 50 ng pháp d a trên mi n th i gian ......................................

Ử Ụ Ự Ọ Ấ Ạ 3.3. C U TRÚC M CH L C TÍCH C C SONG SONG S D NG

Ỉ Ư CH NH L U PWM 56 ........................................................................................

ề ể 56 3.3.1. Nguyên lý đi u khi n .......................................................................

ươ ệ ề 3.3.2. Ph ể 57 ng pháp đi u khi n PWM dòng đi n ......................................

Ự Ử Ụ Ế Ạ Ư Ọ Ế Ỉ 3.3. THI T K M CH L C TÍCH C C S D NG CH NH L U PWM . 62

ự ỏ 62 3.3.1. Xây d ng mô hình mô ph ng ...........................................................

ệ ả ồ ưở ớ 3.3.2. Kh o sát v i ngu n đi n lý t ng 68 ...................................................

ế ế ạ ọ 3.3.3. Thi ự t k thi công mô hình m ch l c tích c c 74 ..................................

ả ự ớ ế ệ ế ả ỏ 84 3.3.4. So sánh k t qu th c nghi m v i k t qu mô ph ng. ...................

Ậ Ế 90 K T LU N .........................................................................................................

Ả Ệ 91 TÀI LI U THAM KH O ...................................................................................

Ở Ầ M Đ U

ệ ấ ổ ự ề ạ ộ T n th t đi n năng ở ướ n c ta thu c lo i cao trong khu v c. Nhi u vùng

ệ ấ ổ ớ ụ ề ầ ủ ướ c a n c ta t n th t đi n năng lên t ứ i hàng ch c ph n trăm. Đi u này gây s c

ệ ệ ằ ả ấ ộ ộ ổ ệ ả ép cho ngành đi n bu c ngành đi n ph i vào cu c nh m gi m t n th t đi n

ớ ự ế ứ ấ ọ ề ự ề ố năng t ấ i m c th p nh t. Trên th c t đó, em đã l a ch n t n đ tài t ệ t nghi p

ứ ổ ộ ề ự ể ọ ộ ọ ự là: “Nghiên c u t ng quan l c tích c c, xây d ng b đi u khi n cho b l c

ệ ệ ữ ự ạ ộ tích c c song song”. Đây là m t trong nh ng công ngh hi n đ i đã đ ượ ứ c ng

ở ướ ế ớ ế ư ẫ ớ ộ ụ d ng r ng rãi các n c tiên ti n trên th gi i nh ng v n còn khá m i m ẻ

ớ ướ v i n c ta.

ự ề ấ ậ ộ ồ ể N i dung đ án đi sâu vào xây d ng c u trúc và thu t toán đi u khi n

ể ự ề ề ệ ậ ầ ộ ồ ả ể ọ đ l c sóng đi u hòa b c cao. Đ th c hi n đi u đó n i dung đ án c n ph i

ả ế ấ ề gi i quy t v n đ sau:

ữ ề ề ả ầ Nghiên v các thành ph n sinh sóng đi u hòa và nh ng nh h ưở ng

ề ủ c a sóng đi u hòa.

ộ ọ ụ ư ữ ề ể ề Tìm hi u v nh ng b l c sóng đi u hòa thông d ng và u nh ượ c

ể ạ ủ ừ đi m c a t ng lo i.

ế ộ ọ ừ ứ ự ấ ậ Nghiên c u lý thuy t b l c t ề đó xây d ng c u trúc và thu t đi u

ự ể ộ ọ khi n cho b l c tích c c.

ấ ượ ệ ướ ộ ọ Đánh giá ch t l ng đi n l ử ụ i sau khi x d ng b l c.

ẽ ượ ả ế ấ ầ Các yêu c u đó s đ c làm rõ và gi ồ i quy t trong đ án. Các v n đ ề

ượ ươ đ c trình bày trong ba ch ng:

ươ ề ề ổ Ch ng 1. T ng quan v sóng đi u hòa.

ươ ộ ọ ề Ch ng 2. Các b l c sóng đi u hòa.

ươ ế ế ộ ọ ự Ch ng 3. Thi t k b l c tích c c song song.

ớ ự ỗ ự ủ ứ ự ả Trong quá trình nghiên c u, v i s n l c c a b n thân và s giúp đ ỡ

ệ ự ộ ệ ầ ặ ộ ủ c a các th y giáo, cô giáo trong B môn Đi n t đ ng Công nghi p đ c bi ệ t

ớ ự ầ ầ ọ ỡ ủ là hai th y Đoàn Văn Tuân và th y Vũ Ng c Minh, cùng v i s giúp đ c a

ạ ồ ờ ươ các b n em đã hoàn thành đ án này. Tuy nhiên do th i gian còn t ố ng đ i

ế ắ ẫ ạ ả ộ ổ ng n và trình đ chuyên môn v n còn h n ch nên b n đ án này không tránh

ữ ế ậ ỏ ượ ự ủ ầ kh i nh ng thi u sót. Em mong nh n đ c s góp ý c a các th y cô giáo đ ể

ồ ượ ệ ơ ả b n đ án này đ c hoàn thi n h n.

ƯƠ

Ổ

Ề

CH

NG 1. T NG QUAN V SÓNG ĐI U HÒA

Ấ Ặ Ề 1.1. Đ T V N Đ

ấ ượ ệ ệ ầ ầ ồ ố Ch t l ố ng đi n năng bao g m t n s , đi n áp. T n s là thông s ố

ư ượ ầ ữ ổ ấ ượ ộ ị ỉ ệ ố mang tính h th ng h u nh đ c gi n đ nh. M t ch tiêu ch t l ng quan

ủ ệ ầ ọ ướ ầ tr ng c a đi n áp là thành ph n sóng hài. Tr c đây thành ph n sóng hài

ượ ấ ượ ế ầ ư ệ ặ không đ c chú ý đ n vì yêu c u ch t l ng đi n ch a cao, m t khác các

ế ị ấ ượ ệ ệ ơ thi t b gây ra sóng hài còn ít. Hi n nay ch t l ầ ng đi n yêu c u cao h n, các

ấ ớ ử ụ ẫ ớ ề thi ế ị ệ ử t b đi n t công su t l n s d ng nhi u, d n t i tăng t ỷ ệ l ề sóng đi u hòa

ơ ả ớ ế ị ử ụ ạ ộ ệ ỉ ố so v i sóng c b n. Các thi t b s d ng đi n ch ho t đ ng t ấ ế t nh t n u

ấ ượ ệ ả ả ch t l ng đi n đ m b o.

ề ướ ệ ồ ạ ầ ử Sóng đi u hòa sinh ra do trên l i đi n t n t i các ph n t ế phi tuy n,

ấ ợ ủ ướ ư ệ ệ ả gây ra các b t l i nh ; gây méo tín hi u sin c a l i đi n, làm gi m h s ệ ố

ệ ấ ấ ả ậ ấ ả ổ ộ công su t, tăng t n th t, gi m đ tin c y cung c p đi n, làm gi m ch t l ấ ượ ng

ệ ọ ỏ ầ ượ ệ ầ ả ế đi n năng.... Nên vi c l c b các thành ph n sóng hài c n đ c gi i quy t.

ẽ ể ề ề ế ậ Ti p theo ta s đi tìm hi u chung v sóng đi u hòa b c cao.

Ớ Ệ Ề 1.2. GI Ề I THI U CHUNG V SÓNG ĐI U HÒA

ủ ề ể ạ ổ Sóng đi u hòa hay sóng hài có th coi là t ng c a các d ng sóng sin mà

)

( I

-10

-20

-30

-40

0.002

0.004

0.006

0.008

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

0.01 Time (s)

ủ ầ ố ơ ả ộ ố ầ ố ủ t n s c a nó là b i s nguyên c a t n s c b n.

ề ạ ạ Hình 1.1. D ng sóng sin và d ng sóng đi u hòa

Ở ế ộ ậ ố ứ ề ể ậ ch đ v n hành đ i x ng các sóng đi u hòa b c cao có th chia

ứ ự ầ ậ thành các thành ph n th t ị thu n, ngh ch, không:

ứ ự ầ ậ ậ Thành ph n th t ề thu n: Các sóng đi u hòa b c 4, 7, 11, …

ứ ự ầ ậ ị Thành ph n th t ề ngh ch: Các sóng đi u hòa b c 2, 5 8, …

ứ ự ầ ậ Thành ph n th t ề không: Các sóng đi u hòa b c 3, 6, 9, …

ố ứ ề ể ậ ỗ ồ Khi v n hành không đ i x ng thì m i sóng đi u hòa có th bao g m

ứ ự ầ ộ m t trong ba thành ph n th t nói trên.

ề ậ ả ưở ấ ượ ự ế ế ướ Sóng đi u hòa b c cao nh h ng tr c ti p đ n ch t l ng l ệ i đi n

ứ ề ệ ả ậ ổ ơ ộ và ph i chú ý khi t ng sóng đi u hòa dòng đi n b c cao h n m c đ cho

ố ằ ệ ệ ề ậ ầ phép. Sóng đi u hòa dòng đi n b c cao là dòng đi n có t n s b ng b i s ộ ố

ầ ầ ố ơ ả ụ ướ ề nguyên l n t n s c b n. Ví d 150(Hz) trên l i 50 (Hz) là dòng đi u hòa

ử ụ ượ ớ ế ị ướ ậ b c 3, dòng 150(Hz) là dòng không s d ng đ c v i các thi t b trên l i. Vì

ẽ ạ ệ ổ ể ậ v y nó s chuy n sang d ng nhi t năng và gây t n hao.

ầ ố ơ ả ử ụ ỗ ớ ỳ S d ng chu i Furier v i chu k T(s), t n s c b n f=1/T(s) (Hz) hay

ể ể ứ ề ễ ể ớ (cid:0) =2(cid:0) f (rad) có th bi u di n m t sóng đi u hòa v i bi u th c sau: ộ

f((cid:0) t) = + Fsin(n(cid:0) t+(cid:0) (1.1)

Trong đó:

ị : Giá tr trung bình.

ộ ề ậ ỗ

ơ ả t+(cid:0) ) : Thành ph n sóng c b n. ầ F: Biên đ sóng đi u hòa b c n trong chu i Furier. F1sin((cid:0)

n): Thành ph n sóng đi u hòa b c n

ề ầ ậ t+(cid:0) Fnsin(n(cid:0)

n: Góc pha c a sóng đi u hòa b c n

(cid:0) ủ ề ậ

ể ế ạ

Ta có th vi Fsin(n(cid:0) ư t l i nh sau: t+(cid:0) ) = F(sinn(cid:0) t.cos(cid:0) +sin(cid:0) .cosn(cid:0) t)

ướ Quy

ư c nh sau: Fsin(cid:0) = b, Fcos(cid:0) = a

Hình 1.2. Phân tích F thành a và b.

ể ế Khi đó ta có th vi ư t nh sau:

f((cid:0) t) = +acosn(cid:0) t+bsinn(cid:0) t (1.2)

ể ế ướ ạ ư t (1.2) d i d ng nh sau:

Hay có th vi f((cid:0) t) = + (1.3)

ụ ề ổ ủ ề Ví d v ph c a sóng đi u hòa:

ổ ủ ề Hình 1.3. Ph c a sóng đi u hòa.

ể ề ộ ố ọ ượ THD là m t tham s quan tr ng đ đánh giá sóng đi u hòa và đ ọ c g i

ệ ố ạ là h s méo d ng (Total Harmonic Distortion).

THD = (1.4)

Trong đó:

ầ ơ ả ộ X: Là biên đ thành ph n c b n

ề ầ ậ ộ X: Là biên đ thành ph n đi u hòa b c n.

ừ ể ệ ệ ộ Theo đó t (1.4) ta có th đánh giá đ méo dòng đi n và đi n áp qua h ệ

ệ ố ệ ệ ạ ạ ố s méo d ng dòng đi n và h s méo d ng đi n áp.

ệ ố ệ ạ H s méo d ng đi n áp:

THD = (1.5)

Trong đó:

ơ ả ệ ầ ộ U: Là biên đ thành ph n đi n áp c b n.

ề ậ ầ ộ U: Là biên đ thành ph n áp đi u hòa b c n.

Ồ Ề 1.3. CÁC NGU N SINH SÓNG ĐI U HÒA

ữ ầ ư ộ ề ỉ Trong nh ng năm g n đây, các thi ế ị ệ ử t b đi n t ố (nh b đi u ch nh t c

ư ề ề ơ ộ ỉ ấ ể ộ ộ đ đ ng c , các b ch nh l u đi u khi n, máy vi tính,…) đã gây ra nhi u v n

ọ ầ ế ướ ệ ề đ liên quan đ n sóng h a t n trong l ố ớ ệ ố i đi n. Đ i v i h th ng truy n t ề ả i

ệ ả ả ừ ế ủ ế ủ ế đi n thì nh ch y u do c m kháng t hóa phi tuy n c a máy bi n áp, thi ế ị t b

ư ệ ệ ồ ộ ồ h quang nh : các lò đi n h quang, các máy hàn, các cu n kháng đi n trong

ế ị ơ ở ả ứ ạ ộ ệ ừ các thi t b ho t đ ng trên c s c m ng đi n t .

ư ệ ố ớ ữ ệ ề ậ ằ Đ i v i đi u ki n v n hành không cân b ng gi a các pha nh đi n áp

ằ ổ ở ệ ố ả ằ ệ ố h th ng không cân b ng, t ng tr h th ng hay t ỗ i không cân b ng m i

ể ả ầ ầ ậ ị thành ph n sóng hài có th x y ra trong ba thành ph n (thu n, ngh ch, không).

ụ ướ ườ ế ợ ớ ả ướ ạ Ngoài ra các t bù trong l ệ i đi n th ng k t h p v i c m kháng l i t o ra

ạ ộ ưở ầ ố ế ạ m ch c ng h ậ ầ ố ộ ng làm khu ch đ i các dòng hài có t n s lân c n t n s c ng

ưở ồ ạ ướ ế ọ ầ h ng t n t i trong l i. Sau đây đi xem xét chi ti ồ t các ngu n h a t n.

1.3.1. Máy đi nệ

a.Máy bi n ápế

ệ ượ ế ệ ế ậ ấ ủ Trong v n hành máy bi n áp n u xu t hi n hi n t ng bão hòa c a lõi

ả ệ ế ệ ặ ả ơ ớ thép do quá t ệ i ho c máy bi n áp ph i làm vi c v i đi n áp cao h n đi n áp

ứ ề ể ậ ị đ nh m c thì có th sinh ra sóng đi u hòa b c cao. [3]

ừ ế ạ ừ ẽ ấ Khi t hóa lõi thép máy bi n áp, do m ch t ệ bão hòa s làm xu t hi n

ệ ượ ữ ộ ố ườ ưở ế nh ng hi n t ng mà trong m t s tr ợ ả ng h p nh h ạ ng đ n tr ng thái làm

ệ ủ ế Ở ả ưở ể vi c c a máy bi n áp. ữ đây xét nh ng nh h ế ng đáng k đó khi máy bi n

ả ệ áp làm vi c không t i.

ế ằ ấ ơ ấ ẽ ệ ặ Ta bi t r ng khi đ t vào dây qu n s c p đi n áp hình sin thì s sinh ra

ả ệ ạ ả ệ dòng đi n không t i I ch y trong nó, dòng đi n không t i I này sinh ra t ừ

ạ Ở ể ế ổ ế thông (cid:0) ch y trong lõi thép. đây n u không k đ n t n hao trong lõi thép thì

ả ể ừ ầ ả ệ dòng đi n không t ệ i I thu n túy là dòng đi n ph n kháng dùng đ t hóa lõi

ệ ừ thép. Khi đó quan h ệ (cid:0) =f(I) cũng chính là quan h t hóa B=F(H). Trên c s ơ ở

ệ ượ ế ủ ạ lý thuy t m ch, do hi n t ế (cid:0) ng bão hòa c a lõi thép, n u là hình sin thì I

ạ ầ ọ ớ (cid:0) không hình sin và có d ng nh n đ u và trùng pha v i , nghĩa là dòng đi n Iệ

ơ ả ầ ầ ậ ngoài thành ph n sóng c b n còn có các thành ph n sóng hài b c cao 3, 5,

ể ơ ấ ậ ầ ớ ả 7…, trong đó đáng chú ý là thành ph n hài b c 3 l n nh t và đáng k h n c ,

ỏ ầ còn các thành ph n khác khá nh .

ệ ượ ừ ễ ạ ừ Hình 1.4. Hi n t ng t tr và bão hòa m ch t ạ làm méo d ng sóng dòng

đi nệ

ơ ệ ộ b. Đ ng c đi n

ươ ự ạ ộ ế ề ộ ơ T ng t máy bi n áp đ ng c xoay chi u khi ho t đ ng sinh ra các

ề ề ậ ậ ượ ở sóng đi u hòa b c cao. Các sóng đi u hòa b c cao đ c phát sinh b i máy

ủ ế ủ ừ ở ế ế ệ ở đi n quay liên quan ch y u đ n các bi n thiên c a t tr gây ra b i các khe

ể ả ệ ề ộ ồ ở ữ h gi a roto và stato. Các máy đi n đ ng b có th s n sinh ra sóng đi u hòa

ạ ự ạ ở ậ b c cao b i vì d ng t ừ ườ tr ng, s bão hòa trong các m ch chính và các đ ườ ng

ố ứ ể ả ấ ặ ộ dò và do các dây qu n dùng đ gi m dao đ ng đ t không đ i x ng.

ấ ả ố ứ Máy phát c p cho t i không đ i x ng:

ể ả ệ ấ ườ ợ ả Trong quá trình cung c p đi n có th x y ra các tr ng h p t i các pha

ư ậ ệ ở ả ệ ằ ồ ộ không b ng nhau. Nh v y máy phát đi n đ ng b làm vi c t ố i không đ i

ộ ố ệ ượ ộ ẽ ệ ồ ấ ợ ứ x ng, trong máy đi n đ ng b s sinh ra m t s hi n t ng b t l ư ệ i nh đi n

ố ứ ứ ệ ậ ộ ặ ệ áp không đ i x ng, các sóng hài s c đi n đ ng và dòng đi n b c cao. Và đ c

ệ ầ ự ọ ầ ạ ộ bi t khi có dòng h a t n phát sinh m ch ngoài tác đ ng lên đ u c c máy phát

ừ ừ ở ả ứ ở ủ ữ t ự ế đó có s bi n thiên t ủ tr ph n ng gi a các khe h c a stator và rotor c a

ổ ậ ệ ố ọ ầ ể ề máy làm chuy n đ i b c dòng h a t n này lan truy n vào trong h th ng.

ỳ 1.3.2. Các đèn hu nh quang

ỳ ượ ử ụ ư ể ộ Ngày nay các đèn hu nh quang đ c s d ng r ng rãi do có u đi m là

ế ượ ậ ở ti ệ t ki m đ ề c chi phí. Tuy nhiên sóng đi u hòa b c cao sinh ra b i đèn

ấ ớ ỳ hu nh quang cũng r t l n.

ế ị ồ 1.3.3. Các thi t b h quang

ệ ố ặ ồ Các thi ế ị ườ t b th ệ ng g p trong h th ng đi n là các lò h quang công

ệ ệ ấ ố ồ nghi p, các máy hàn… Theo th ng kê thì đi n áp lò h quang cho th y sóng

ư ụ ề ề ế ậ ầ ậ ấ ớ đi u hòa b c cao đ u ra bi n thiên r t l n ví d nh sóng đi u hòa b c 5 là

ắ ầ ả ở ủ ả ạ ố 8% khi b t đ u nóng ch y, 6% cu i gian đo n nóng ch y và 2% c a giai

ạ ơ ả ệ ố ờ đo n c b n trong su t th i gian tinh luy n.[3]

ự ế ườ ệ Trong th c t các lò quang th ng dùng trong ngành công nghi p thép

ơ ồ ư có s đ nguyên lý nh hình 1.5.

ế ề ạ ớ ồ ấ ố ứ V i lò h quang xoay chi u, sóng hài t o ra là phi tuy n, b t đ i x ng

ậ ẵ ổ ị ẻ ụ ổ ớ và không n đ nh. Nó sinh ra dòng hài b c ch n, l và ph liên t c. V i lò h ồ

ề ượ ấ ệ ộ ỉ ộ quang m t chi u, đ ư c c p đi n qua b ch nh l u tĩnh dùng thyristor thì sinh

ụ ủ ư ộ ậ ổ ỉ ư các dòng hài b c cao nh b ch nh l u và tính liên t c c a ph dòng đi n ệ ở

ỏ ơ ứ ệ ồ m c nh h n lò h quang dùng đi n AC.

ề ề ấ ồ ồ ộ Hình 1.5. Lò h quang c p ngu n xoay chi u và m t chi u

1.3.4. Thi ế ị ệ ử t b đi n t ấ công su t

ộ ế ệ ử ả ổ ư ấ ỉ ị B n thân các b bi n đ i đi n t ề ư công su t (ch nh l u, ngh ch l u, đi u

ề ượ ấ ừ ế ị ư ẫ ề áp xoay chi u…) đ u đ c c u thành t các thi t b bán d n nh diode,

ầ ử ữ ế ồ thyristor, MOSFET, IGBT, GTO… là nh ng ph n t ố phi tuy n là ngu n g c

ề ậ gây sóng đi u hòa b c cao.

ộ ế ủ ề ấ ộ ổ Tùy thu c vào c u trúc c a các b bi n đ i mà sóng đi u hòa sinh ra

ế ầ ư ạ ườ ư ầ ỉ ỉ khác nhau. Các m ch ch nh l u trong bi n t n th ng là ch nh l u c u ba pha

ư ứ ư ể ẻ ả ắ ắ ầ ầ ơ ề có u đi m là đ n gi n, r , ch c ch n nh ng thành ph n đ u vào ch a nhi u

ể ả ề ề ể ạ ớ ỉ sóng đi u hòa. Do đó đ gi m b t sóng đi u hòa có th dùng hai m ch ch nh

ạ ớ ư ạ ặ ỉ ư ầ l u c u ba pha ghép l i v i nhau t o thành ch nh l u 12 xung ho c ghép 4 b ộ

Discre t e , Ts = 1 e 0 0 5 s.

ư ầ ư ẽ ạ ỉ ỉ ệ ộ ch nh l u c u ba pha vào t o thành b ch nh l u 24 xung s cho ra dòng đi n

p o we rg u i

Scope

ượ ả ơ ơ ể ấ ề ầ tr n h n, gi m đ ố ừ c các thành ph n đi u hòa. T đó có th th y là khi mu n

i +

ư ề ệ ả ạ ố ỉ ể gi m sóng đi u hòa dòng đi n ta có th tăng s van trong m ch ch nh l u lên.

ộ ố ấ ợ ư ồ ề ề ể Tuy nhiên khi đó gây ra m t s b t l ứ ặ i nh c ng k nh, n ng, đi u khi n ph c

B C

Univ er sal Br idge

ề ệ ấ ấ ậ ổ ạ t p, t n th t công su t và sinh ra sóng đi u hòa dòng đi n b c cao khi t ả i

ố ứ ố ứ ệ ặ không đ i x ng ho c đi n áp không đ i x ng.

ộ ố ộ ế ề ạ ấ ở ổ Ta xét d ng sóng đi u hòa gây ra b i m t s b bi n đ i công su t:

i +

ư ư ề ể ầ ộ ỉ Xét c u ch nh l u m t pha không đi u khi n có mô hình nh sau:

ư ầ ề ể ộ ỉ Hình 1.6. Mô hình ch nh l u c u m t pha không đi u khi n

ườ ộ ỉ ư ấ ồ ệ Dòng đi n trên đ ng dây c p ngu n cho b ch nh l u:

Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

-1

Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles 0.02

0.06

0.04

0.08

0.1

Time (s)

-1

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

ệ ướ ư ề ể ộ Hình 1.7. Dòng đi n l ộ ỉ i gây ra do b ch nh l u m t pha không đi u khi n Fundamental (50Hz) = 1.535 , THD= 15.21%

Time (s)

Fundamental (50Hz) = 1.535 , THD= 15.21%

) l a t n e m a d n u F

f o %

) l a t n e m a d n u F

( g a M

o %

(

g a M

10 10

Harmonic order Harmonic order

ổ ủ ệ0 ạ D ng ph c a dòng đi n:

ư ầ ệ ổ ộ ỉ Hình 1.8. Ph dòng đi n ch nh l u c u m t pha

ư ầ ề ể ỉ Xét ch nh l u c u ba pha không đi u khi n:

ơ ồ ỉ ư ầ ề ể S d ch nh l u c u ba pha không đi u khi n:

ư ầ ơ ồ ề ể ỉ Hình 1.9. S đ nguyên lý ch nh l u c u ba pha không đi u khi n.

ư ầ ề ể ỉ Mô hình ch nh l u c u ba pha không đi u khi n:

Discre t e , T s = 1 e 0 0 5 s.

p o we rg u i

Scope

Univ er sal Br idge

ề ể ỉ ư ầ Hình 1.10. Mô hình ch nh l u c u ba pha không đi u khi n.

Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

-2

-4

0.04

0.06

0.08

0.1

0.02 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

Time (s)

ồ ấ ộ ỉ ủ ệ ạ ư D ng sóng dòng đi n trên pha A c a ngu n c p cho b ch nh l u

2 ệ 0

-2

0.02

0.06

0.08

0.1

ướ ở ỉ Hình 1.11. Dòng đi n trên l ề ư ầ i gây ra b i ch nh l u c u ba pha không đi u

Time (s)

-4 D ng ph dòng đi n:

Fundamental (50Hz) = 4.373 , THD= 29.10%

) l a t n e m a d n u F

f o %

( g a M

) l a t n e m a d n u F

200

400

600

800

1000

0 10

f o %

Frequency (Hz)

( g a M

Harmonic order

khi n.ể 0.04 ệ ạ ổ

ư ầ ể ề ệ ổ ỉ Hình 1.12. Ph dòng đi n ch nh l u c u ba pha không đi u khi n.

ư ầ ề ệ ấ ầ ộ ỉ ể Ta th y dòng đi n đ u vào b ch nh l u c u ba pha không đi u khi n

ấ ớ ề ầ ộ có đ méo r t l n THD=29.10 %. Các thành ph n sóng đi u hòa này là do tính

ế ủ ộ ỉ ư ầ ề ầ phi tuy n c a b ch nh l u c u gây ra. Trong đó các thành ph n sóng đi u hòa

ủ ế ậ b c 5, 7, 11, 13, 17, 19 là ch y u.

ư ầ ể ề ỉ Xét ch nh l u c u 3 pha có đi u khi n.

ư ầ ơ ồ ủ ề ể ỉ S đ nguyên lý c a ch nh l u c u ba pha có đi u khi n.

ư ầ ơ ồ ủ ề ể ỉ Hinh1.13. S đ nguyên lý c a ch nh l u c u 3 pha có đi u khi n.

Continuous

pow ergui

Pulses2

i +

Pulses1

Thyristor Converter

+ -

Vab1

alpha_deg

+ -

pulses

Vab

+ -

Block

Vbc

+ -

Synchronized 6-Pulse Generator

Vca

ư ầ ề ể ỉ Mô hình ch nh l u c u ba pha có đi u khi n trên Simulink Matlab:

ư ầ ề ể ạ ỉ Hình 1.14. Mô hình m ch ch nh l u c u ba pha có đi u khi n.

ườ ề ể ệ ợ Trong tr ng h p góc đi u khi n là 30 ta có dòng đi n trên pha A:

Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

-20

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

-20

Time (s)

0.06

0.1

0.02 ộ ỉ

0.08 0.04 ớ ư ầ ệ Hình 1.15. Dòng đi n b ch nh l u c u ba pha v i góc đi u khi n 30 Time (s) Fundamental (50Hz) = 32.82 , THD= 34.31%

Fundamental (50Hz) = 32.82 , THD= 34.31%

g a M

10 10 Harmonic order Harmonic order

ề ể

ề ể ệ ổ ớ ỉ ư ầ Hình 1.16. Ph dòng đi n ch nh l u c u ba pha v i góc đi u khi n 30.

ườ ề ể ệ ạ ợ Trong tr ng h p góc đi u khi n là 90 thì dòng đi n trên pha A có d ng nh ư

Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

-2

-4

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Time (s)

Fundamental (50Hz) = 0.7976 , THD= 213.49%

0.8

0.6

g a M

0.4

0.2

Harmonic order

ộ ỉ ệ ề ể ớ ư ầ Hình 1.17. Dòng đi n b ch nh l u c u ba pha v i góc đi u khi n 90

Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

-2

-4

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Time (s)

Fundamental (50Hz) = 0.7976 , THD= 213.49%

0.8

0.6

g a M

0.4

0.2

Harmonic order

ề ệ ể ổ ớ ỉ ư ầ Hình 1.18. Ph dòng đi n ch nh l u c u ba pha v i góc đi u khi n 90.

ừ ế ả ở ư ề ể ầ ấ ớ ỉ T k t qu trên v i ch nh l u c u ba pha có đi u khi n ta th y khi

ệ ề ể ổ ộ ấ ớ thay đ i góc đi u khi n thì đ méo dòng đi n cũng tăng lên r t l n

0 so v i khi góc đi u ề

ườ ể ợ ớ THD=213.49% trong tr ề ng h p góc đi u khi n là 90

0 có THD=34,31%

ể khi n 30

ư ậ ề ề ầ ể Nh v y khi càng tăng góc đi u khi n thì các thành ph n sóng đi u hòa

ệ ớ ộ ậ b c cao sinh ra càng l n làm đ méo dòng đi n càng tăng.

ƯỞ Ủ Ậ Ả 1.4. NH H Ề NG C A SÓNG ĐI U HÒA B C CAO

ự ồ ạ ề ả ưở ớ ấ ả S t n t ậ i sóng đi u hòa b c cao gây nh h ng t t c các thi i t ế ị t b

ườ ề ả ệ ệ ướ và đ ng dây truy n t i đi n. Chúng gây ra quá áp, méo đi n áp l i làm

ấ ượ ả ệ ệ ộ gi m ch t l ng đi n năng. Nói chung chúng gây ra tăng nhi t đ trong các

ế ị ả ưở ớ ệ ệ ổ thi t b và nh h ng t ả i cách đi n, làm tăng t n hao đi n năng, làm gi m

ổ ế ị ề ườ ậ ỏ ợ ọ ủ tu i th c a thi t b , trong nhi u tr ng h p th m chí còn gây h ng thi ế ị t b .

Ả ưở ấ ủ ệ ậ ọ nh h ề ng quan tr ng nh t c a sóng đi u hòa b c cao đó là vi c làm

ị ệ ủ ư ụ ệ ệ ỉ ị tăng giá tr hi u d ng cũng nh giá tr đ nh c a dòng đi n và đi n áp, có th ể

ứ ấ th y rõ qua công th c sau:

U = = = (1.6)

I = = = (1.7)

ộ ủ ị ệ ụ ệ ệ ị ệ Khi giá tr hi u d ng và giá tr biên đ c a tín hi u dòng đi n hay đi n

ộ ố ấ ẽ ề ậ ề áp tăng do sóng đi u hòa b c cao s gây ra m t s v n đ :

ủ ệ ẫ ế ị ệ Làm tăng phát nóng c a dây d n đi n, thi t b đi n.

ưở ộ ề ế ả ả ả Gây nh h ệ ủ ậ ệ ng đ n đ b n cách đi n c a v t li u, làm gi m kh năng

ả ủ ệ ẫ mang t i c a dây d n đi n.

ớ ế 1.4.1. V i máy bi n áp

ấ ồ ấ ừ ề ậ ổ ổ Các sóng đi u hòa b c cao gây ra t n th t đ ng, t n th t t ả thông t n

ấ ắ ổ ệ ộ ệ ấ ổ và t n th t s t làm tăng nhi t đ MBA do đó làm tăng t n th t đi n năng.[3]

ễ ậ ạ ổ ừ ủ Sóng hài b c cao gây ra t n hao và gây nhi u lên m ch t c a nó.

ổ T n hao Joule:

(1.8) Ta có:PCu = R.I

Mà: I = I + I (1.9)

(cid:0) ọ ầ ậ ổ ớ Dòng h a t n b c cao càng l n thì t n hao Joule càng tăng.

ắ ừ ồ ổ ổ ổ ừ T n hao s t t ệ g m t n hao do dòng đi n xoáy và t n hao do t hóa:

xoáy = ke.B2.f2

ệ ổ T n hao do dòng đi n xoáy: P

rms=4,44.kdq.wph.(cid:0)

ổ ừ T n hao do t hóa: E .f

ệ ố ấ V i ớ k: h s dây qu n

ố ấ

ừ ộ ự w: s vòng dây qu n trên m t c c (cid:0) : t thông c c t ự ừ .

ầ ố ệ f: t n s dòng đi n.

ầ ố ắ ừ ổ => Khi t n s hài càng cao gây nên t n hao s t t càng cao.

ấ ắ ấ ừ ậ ổ ổ ả ẽ Khi có dòng hài b c cao, t n th t s t và t n th t t thông t n s tăng

ỉ ệ ớ ổ ươ ệ ấ ồ lên. T n th t đ ng do t l v i bình ph ệ ng dòng đi n nên cũng tăng và hi n

ượ ừ ễ ạ ừ ấ ả t ng t tr các sóng hài gây bão hòa m ch t và t t c chúng làm gia tăng

ệ ộ ệ ị ả nhi t đ , làm cho MBA làm vi c b quá t i gây ra cháy máy.

ớ ầ ố ế ệ ệ ẫ ổ T n hao cách đi n: Khi làm vi c v i t n s cao d n đ n các quá trình

ỗ ơ ụ ổ ệ ả ấ ớ hoá lý x y ra liên t c t n th t đi n môi mau chóng già c i h n so v i làm

(cid:0) ệ ở ệ ự ộ ấ vi c đi n áp hình sin. Đ phân c c tg ệ tăng g p đôi sau hai năm làm vi c

ạ ồ ộ ớ v i ngu n có đ méo d ng THD=5%.

.C.tg(cid:0) Pe=U2.(cid:0)

ệ ầ ệ ặ V i ớ U: Đi n áp đ t lên 2 đ u cách đi n

C: (cid:0) .(cid:0) .S/d

(cid:0) ầ ố : T n s góc.

ệ ố ổ ệ tg(cid:0) : H s t n hao đi n môi.

ưở ế ố ủ ạ ộ ướ ấ ị ả Do nh h ng c a các y u t trên MBA ho t đ ng d i công su t đ nh

ứ ườ ườ ử ụ ệ ố ả ấ m c. Th ng ng i ta s d ng h s suy gi m công su t:

k = < 1 (1.10)

V iớ ậ i: b c hài.

ệ ơ ả I: Dòng đi n c b n

ấ ị ỉ ượ ứ ấ Qua đó ta th y MBA có công su t đ nh m c Sn thì ch đ c phép cung

ả ấ ấ c p cho t i có công su t là k.Sn

ụ ả ạ ượ ấ ở Ví d : t i d ng Switchmode Power Supply đ c cung c p b i MBA

ấ công su t 250KVA.

ủ ộ ả ị B ng 1.1: Giá tr dòng hài c a b Computer Switch Power Supply.[3]

I1 100% I3 130% I5 70% I7 50% I9 30% I11 10%

ượ ị ệ ố Khi đó h s MBA đ c xác đ nh:

ấ ố ể => k = 0,532 và công su t MBA t i thi u là 470KVA

ư ẩ ớ ạ ố ớ Theo tiêu chu n IEE57 12001980 đ a ra gi i h n đ i v i các sóng hài

ệ ả ị ệ ố ề ế ệ dòng đi n t i trong máy bi n áp 0,05pu giá tr h s đi u hòa dòng đi n. Tiêu

ự ạ ẩ ủ ị ệ ự ụ ệ ả ị chu n c a giá tr đi n áp hi u d ng c c đ i mà MBA ph i ch u đ ng ở ạ tr ng

ở ả ị ở ế ộ ả ậ thái xác l p là 5% ứ i đ nh m c và 10% t ch đ không t ị ố ệ i. Các tr s hi u

ử ụ ủ ề ệ ầ ượ ụ d ng c a các thành ph n đi u hòa trong đi n áp s d ng không v t quá giá

ứ ị ị tr đ nh m c này.

ơ ệ ộ 1.4.2. Đ ng c đi n

ạ ộ ổ ơ ộ T n hao trên cu n dây và lõi thép đ ng c tăng, làm méo d ng momen,

ể ề ế ệ ấ ả ậ ồ gi m hi u su t máy, gây ti ng n, các sóng đi u hòa b c cao còn có th sinh

ụ ắ ặ ộ ộ ộ ưở ơ ơ ra momen xo n tr c đ ng c ho c gây ra dao đ ng c ng h ng c khí làm

ậ ơ ộ ộ ơ ỏ h ng các b ph n c khí trong đ ng c .

ưở ạ ộ ủ ế ế ị ả ệ ộ ả Gây nh h ng đ n ho t đ ng c a các thi t b b o v (tác đ ng sai):

ủ ơ ế ể ề ậ ạ ộ các sóng đi u hòa b c cao có th làm momen tác đ ng c a r le bi n d ng gây

ệ ượ ộ ượ ể ệ ra hi n t ng nháy, tác đ ng ng ệ ạ c, có th làm méo d ng đi n áp, dòng đi n

ủ ơ ủ ệ ể ế ả ầ ộ ờ ẫ d n đ n th i đi m tác đ ng c a r le sai l ch, gây c nh báo nh m c a các

UPS.

ớ ụ ệ 1.4.3. V i t đi n

ố ớ ộ ụ ệ ủ ụ ả Đ i v i các b t đi n, dung kháng c a các t ầ ố gi m khi t n s tăng lên.

ớ ầ ố ủ ạ ấ ấ ồ Do đó các t ụ ườ th ng r t nh y v i t n s c a ngu n cung c p. Trong th c t ự ế ,

ỏ ủ ỉ ộ ể ạ ệ ề ị đi u này có nghĩa là ch m t giá tr nh c a sóng hài đi n áp có th t o nên

ệ ớ ứ ụ Ả ạ ưở ủ ề ầ dòng đi n l n đi qua m ch ch a t . nh h ng c a các thành ph n đi u hòa

ộ ụ ệ ệ ủ ệ ơ trên b t ự đi n đó là s gia tăng nhi t c a đi n môi cao h n.

ủ ẩ ị ớ ạ ề ệ Tiêu chu n c a ANSI/IEEE 181980 qui đ nh các gi i h n v đi n áp,

ộ ụ ệ ủ ệ ấ ả ượ ể dòng đi n và công su t ph n kháng c a các b t đi n. Nó đ c dùng đ xác

ề ố ứ ị đ nh các m c đi u hòa t i đa cho phép.[3]

ố ụ ệ ẩ Tiêu chu n này t i đa cho phép các t ể ử ụ đi n có th s d ng trong các

ớ ạ ề ầ ồ gi i h n sau đây, bao g m các thành ph n đi u hòa:

ệ ụ ứ ệ ị 110% đi n áp hi u d ng đ nh m c.

ứ ệ ị ỉ 120% đi n áp đ nh đ nh m c.

ệ ụ ứ ệ ị 180% dòng đi n hi u d ng đ nh m c.

ứ ấ ị ả 135% công su t ph n kháng đ nh m c.

ể ấ ườ ượ ử ụ ụ ệ ố Đ nâng cao h s công su t th ng đ c s d ng t ấ bù công su t

ả ụ ệ ế ợ ủ ệ ệ ạ ớ ph n kháng. Các t đi n và đi n kháng c a m ng đi n khi k t h p v i nhau

ộ ưở ế ạ ạ ạ t o ra m ch c ng h ầ ố ầ ầ ố ộ ng khu ch đ i các dòng hài có t n s g n t n s c ng

ưở h ng.

ạ ộ ưở ườ Các d ng c ng h ng th ặ ng g p:

ộ ưở ố ế Ở ườ ọ ộ ợ ưở C ng h ng n i ti p: các tr ng h p bù d c c ng h ố ế ng n i ti p

ủ ệ ố ể có th làm tăng dòng hài c a h th ng.

ạ ộ ưở Hình 1.19. M ch c ng h ố ế ng n i ti p.

ộ ưở C ng h ng song song:

ạ ộ ưở Hình 1.20. M ch c ng h ng song song.

Khi đó ta có:

ưở ầ ố ộ + T n s c ng h ng:

f =

ệ ố ế ạ + H s khu ch đ i:

K = = R = (1.11)

ộ ưở ộ ụ ầ ậ Hài áp b c h c ng h ng làm tăng biên đ dòng hài qua t lên K l n.

ậ ướ ể ấ ớ ệ ệ ả ấ Nh n th y trong l i đi n công nghi p K có th r t l n, khi x y ra

ưở ẽ ụ ệ ư ỏ ụ ệ ộ c ng h ng thì s gây quá áp trên t đi n gây h h ng t đi n.

ộ ưở ạ ố ộ ưở ườ ặ C ng h ng phân b : D ng c ng h ng này th ạ ng g p trong m ng

ệ ườ đi n có đ ng dây dài.

ạ ộ ưở Hình 1.21. M ch c ng h ố ng phân b .

ử ụ ỗ ự ứ ằ ị ụ ệ N l c này nh m s d ng quá đ nh m c các t ề đi n trong các đi u

ệ ườ ệ ề ẳ ạ ki n không bình th ng, ch ng h n trong các đi u ki n có sóng hài. Liên

ệ ụ ụ ả ụ ả ấ ế quan đ n vi c t bù cho ph t i, các giàn t bù công su t ph n kháng th ườ ng

ượ ướ ệ ạ ụ ạ đ c ghép song song l i đi n t ự i thanh góp các tr m bù. T bù không tr c

ế ợ ọ ầ ủ ướ ể ạ ư ế ả ti p sinh ra sóng h a t n, nh ng nó k t h p c m kháng c a l i đ t o nên

ạ ộ ưở ọ ầ ế ể ạ ậ m ch c ng h ạ ng, m ch này có th khu ch đ i các sóng h a t n b c cao có

ướ ẵ s n trong l ệ i đi n.

ụ ủ ệ ố ầ ố ệ ố Các h th ng t ộ bù này khi mà t n s dao đ ng riêng c a h th ng này

ị ầ ằ ộ ệ ệ ượ ớ ạ đ t giá tr g n b ng v i m t sóng hài riêng bi t nào đó, hi n t ộ ng c ng

ưở ệ ủ ẽ ả ệ h ng riêng s x y ra. Lúc này, đi n áp và dòng đi n c a sóng hài liên quan

ế ạ ườ ặ ợ ệ ệ ạ ẽ ượ s đ c khu ch đ i lên. Trong tr ng h p đ c bi t này, dòng đi n đ t giá tr ị

ứ ụ ệ ấ ượ ả ệ ả ậ cao làm nóng quá m c t đi n, làm gi m ch t l ng đi n môi và h u qu kéo

ỏ ụ ệ theo là gây h ng t đi n.

1.4.4. Dây trung tính

ể ạ ằ Dòng ch y trong dây trung tính có th coi b ng không. Tuy nhiên, l ướ i 3

ả ố ứ ạ ấ pha cung c p cho các t i không đ i x ng luôn có dòng ch y trong dây trung

ệ ố ệ ế ấ ướ ằ tính. Do đó n u h th ng cân b ng khi xu t hi n sóng hài trong l ệ i đi n

ẽ ượ ạ ấ ộ ế ầ ạ nh t là hài b i ba ch y trong dây trung tính s đ c khu ch đ i lên 3 l n theo

ứ ể ướ ể ượ ủ ẫ ị bi u th c d i có th v t quá giá tr phát nóng cho phép c a dây d n theo

ứ ể bi u th c:

I = 3I+ 3Icos(k(cid:0) t(cid:0) ) (1.12)

ệ ố ố ấ ồ ạ ậ ộ Trong h th ng n i đ t TNC, khi dòng hài b c 3 và b i 3 t n t i thì đ ộ

ỗ ố ấ ể ủ ệ ố ả ả ị ệ an toàn c a h th ng gi m và ta ph i tránh xa ch n i đ t đ không b đi n

gi t.ậ

ệ ẫ 1.4.5. Dây d n đi n

ụ ư ấ ẫ ộ ổ Cùng m t công su t tiêu th nh ng khi dây d n dòng hài t n hao nhi ệ t

ẫ ơ trên dây d n cao h n do:

ị ệ ụ ủ ứ ẫ Gây phát nóng quá m c cho phép c a dây d n do giá tr hi u d ng s ẽ

tăng lên.

ưở ề ặ ệ ứ ở ủ ủ ẫ ả Do nh h ệ ng c a hi u ng b m t, đi n tr c a dây d n càng tăng

ầ ố ớ khi t n s càng l n.

ệ ừ ễ 1.4.6. Nhi u đi n t

ơ ồ ủ ạ ộ Dòng hài b i ba ch y trong dây trung tính c a các s đ TNC s t o s ẽ ạ ự

ể ẫ ề ế ế ệ ế chênh l ch th trên dây. Đi u này có th d n đ n tăng dòng trên các liên k t

ỏ ủ ữ ế ị ể ứ ạ ệ ừ ễ thông tin gi a v c a hai thi t b , có th b c x nhi u đi n t lên màn hình

ủ c a máy tính.

ưở ế ế ị Ả 1.4.7. nh h ng đ n các thi t b khác

ố ớ ỉ ị ế ị ườ ụ ư ế ị ể Gây ch th sai đ i v i thi t b đo l ng ví d nh thi t b ki m tra cách

ườ ự ể ệ đi n th ộ ậ ng tr c (PIM) thì khi có hài b i b c cao có th có dòng trên dây

ặ ố ớ ể ệ ậ ấ ệ trung tính, PIM có th nh n th y và báo tín hi u sai ho c đ i v i các CB đi n

ử ể ộ ố t khi có sóng hài có th làm CB tác đ ng không mong mu n.

ệ ắ ả ườ ủ ắ ắ ả Làm tăng nhi t máy c t, nh h ng kh năng c t dòng c a máy c t do

ồ ạ ắ ẫ ụ ệ ế ắ dòng hài t n t i làm tăng dòng hi u d ng qua máy c t d n đ n máy c t tác

ệ ộ đ ng sai l ch.

ắ ắ ượ ộ ạ ộ Các máy c t ho t đ ng c t không đ ắ c do các cu n c t không có kh ả

ứ ạ ệ ề ệ ệ ậ ợ năng v n hành thích h p trong đi u ki n hi n di n các sóng hài ph c t p.

ố ủ ầ ạ ậ Sóng hài gây nên tr ng thái v n hành không mong mu n c a c u chì (do

ệ ủ ặ ờ là đ c tính th i gian và dòng đi n c a các dây chì).

ự ấ ứ ệ ệ ộ S xu t hi n các dòng đi n trong dây trung tính gây tác đ ng ch c năng

ư ạ ấ ệ ủ c a các relay (nh relay phát hi n dòng rò, dòng ch m đ t...).

ệ ố ể ộ ạ Sóng hài trong h th ng làm relay có th tác đ ng sai. Do relay ho t

ủ ụ ệ ệ ộ ị ỉ ị ả ộ đ ng ph thu c vào tr đ nh c a đi n áp và dòng đi n. Do đó chúng ch u nh

ưở ở ự ủ ự ế ệ ả ạ ạ h ng tr c ti p b i s méo d ng c a sóng hài. Các lo i relay b o v có th ể

ệ ượ ộ ạ tác đ ng sai do hi n t ng méo d ng dòng hay áp.

ấ ư ố ớ ế ụ ả ộ Đ i v i các đèn chi u sáng trong các ch n l u có t và cu n c m sóng

ộ ưở ạ ệ ư ỏ hài gây c ng h ự ng t o nên s gia tăng nhi t gây h h ng.

ể ẫ ờ ế ị Gây kích d n không đúng th i đi m cho các thi ư ỏ ấ t b công su t, h h ng

ầ ử ộ ọ ủ ườ ệ ố ử ụ các ph n t trong b l c c a đ ng dây s d ng trong h th ng thông tin.

ế ị ể ề ể ừ ề ẫ ẽ ậ Các thi t b truy n d n đ đi u khi n t xa s v n hành sai n u t n s ế ầ ố

ề ầ ẫ ớ ầ ố sóng hài g n v i t n s truy n d n.

Ố Ộ Ẩ Ớ Ạ Ầ 1.5. M T S TIÊU CHU N GI I H N THÀNH PH N SÓNG HÀI

TRÊN L IƯỚ

ữ ạ ớ ớ ượ ề ậ ở ệ ầ ị V i nh ng tác h i to l n đã đ c đ c p ph n trên, vi c quy đ nh

ấ ề ẩ ậ ầ ộ ố m t tiêu chu n th ng nh t v các thành ph n sóng hài b c cao trên l ướ ầ i c n

ượ ư ế ả ưở ủ ớ ế ị đ ể ạ c đ a ra đ h n ch nh h ng c a chúng t i các thi ệ t b tiêu dùng đi n

ấ ượ ả ả ệ ướ khác và đ m b o ch t l ng đi n năng cho l ệ i đi n.

ề ệ ư ệ ế ẩ ạ Ở ướ n ầ c ta hi n ch a có tiêu chu n nào v vi c h n ch thành ph n

ướ ớ ự ẽ ề ạ sóng hài trên l ể i. Tuy nhiên v i s phát tri n m nh m v công nghi p ệ ở

ướ ự ụ ệ ệ ẩ ớ ạ n c ta hi n nay, vi c xây d ng và áp d ng các tiêu chu n gi i h n sóng hài

ướ ề ấ ế ệ ấ ờ ớ trên l i đi n là v n đ t t y u trong th i gian t i đây.

ế ớ ư ụ ự ẩ Trên th gi ẩ ộ ố i đã xây d ng và áp d ng m t s tiêu chu n nh tiêu chu n

ể ớ ạ ầ IEEE std 519, IEC 100043 đ gi i h n các thành ph n sóng hài trên l ướ i

đi n.ệ

ẽ ớ ộ ố ệ ẩ Sau đây s gi i thi u m t s tiêu chu n trên th gi ế ớ ề ớ ạ i v gi i h n các

ầ ướ ệ ệ ượ ụ thành ph n sóng hài trên l i đi n mà Vi t Nam đ c phép áp d ng.

ẩ 1.5.1. Tiêu chu n IEEE std 519

ớ ễ ệ ạ ướ ệ Gi i h n nhi u đi n áp trên l i đi n (IEEE std 519, Recommend

Practices for Ultilities). [7]

ẩ ượ ở ả Tiêu chu n đ c trình bày b ng sau:

ả ớ ạ ễ ệ ẩ B ng 1.2 . Gi i h n nhi u đi n áp theo tiêu chu n IEEE std 519

ệ ạ ể ễ ễ Đi n áp t ố i đi m n i ừ ệ Nhi u đi n áp t ng ổ ệ Nhi u đi n áp t ng

ề ạ chung lo i sóng đi u hòa ạ ộ c ng các lo i sóng hài

(Point Common (%)=Uh/Ul THD (%)

Couping) ấ ơ 69kV và th p h n ớ i 161kV Trên 69kV t

Trên 161kV 3,0 1,5 1,0 5,0 2,5 1,5

ẩ ớ ạ ệ ễ ướ ệ Tiêu chu n IEEE std 519 gi i h n nhi u dòng đi n trên l i đi n (IEEE std

519, Recommend Practices for Individual Comsumer)

ớ ệ ệ ễ ạ ố ẩ Tiêu chu n này gi ố i h n nhi u dòng đi n cho h th ng phân ph i

ệ ấ ị ừ ớ ẩ ượ chung quy đ nh cho c p đi n áp t 120V t i 69KV. Tiêu chu n đ c trình bày

ả trong b ng sau.

ả ớ ạ ệ ễ ẩ B ng 1.3 . Gi i h n nhi u dòng đi n theo tiêu chu n IEEE std 519

ệ ố ễ ủ ả Nhi u dòng đi n t i đa (% c a It i) (Maximum Harmonic Current

Distortion)

ỷ ố ắ T s ng n

m chạ h < 11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 h ≤ 35 THD (SCR=ISC/

5,0 8,0 12,0 15,0 20,0

iả ) It ướ D i 20 i 50ớ 20 t ớ i 100 50 t ớ i 1000 100 t Trên 1000 ậ 6,0 1,0 1,5 2,0 2,5 ớ ạ 4,0 7,0 10,0 12,0 15,0 ẵ ượ Hài b c ch n đ 0,3 0,5 0,7 1,0 1,4 ậ ẻ ở i h n b c l c gi trên

2,0 3,5 4,5 5,5 7,0 ớ ạ ớ i h n t ậ ủ 1,5 2,5 4,0 5,0 6,0 ủ i 25% c a gi ề h: b c c a sóng đi u hòa

ẩ 1.5.2. Tiêu chu n IEC 100034

ẩ ả ạ ẩ B ng sau trình bày tiêu chu n IEC 100034, quy ph m tiêu chu n có

ắ ế ị ầ ỗ ộ tính b t bu c cho thi t b trên 75A dòng đ u vào m i pha

ẩ ả B ng 1.4. . Tiêu chu n IEC 100034

ậ ề ậ B c sóng Dòng đi u hòa có th ể B c sóng ề Dòng đi u hòa có th ể ề ấ ề đi u hòa ch p nh n đ ậ ượ c đi u hòa ậ ượ ấ ch p nh n đ cIn/Il (%)

(n) 3 5 7 9 11 13 15 17 In/Il (%) 19 9,5 6,5 3,8 3,1 2,0 0,7 1,2 (n) 19 21 23 25 27 29 31 ≥33 1,1 ≤0,6 0,9 0,8 ≤0,6 0,7 0,7 ≤0,6

ẵ ậ ặ Sóng hài b c ch n: ≤ 4/n ho c ≤ 0,6

ƯƠ

Ộ Ọ

Ề

CH

NG 2. CÁC B L C SÓNG ĐI U HÒA

ề ậ ượ ọ ử ụ ộ ọ ộ ọ ằ Sóng đi u hòa b c cao đ c l c b ng cách s d ng b l c. B l c là

ế ị ế ầ ố ị ặ ướ ứ thi t b tao ra đ c tuy n t n s đ nh tr ộ ủ c mà ch c năng c a nó là cho m t

ạ ỏ ữ ầ ố ờ ồ ố ầ ố t n s đi qua đ ng th i lo i b nh ng t n s không mong mu n.

ộ ọ ể ề B l c sóng đi u hòa có th là:

ộ ọ ự B l c tích c c (Active Filters)

ụ ộ ộ ọ B l c th đ ng (Passive Filters)

ợ ộ ọ ỗ B l c h n h p

Ụ Ộ Ộ Ọ 2.1. B L C TH Đ NG

ầ ử ồ ượ ớ ượ ụ ọ Bao g m các ph n t R, L, C đ c ghép v i nhau và đ c l a ch n đ ể

ộ ả ầ ố ệ ủ ộ ọ ạ ạ ị ọ l c m t d i t n s xác đ nh. Nguyên lý làm vi c c a b l c lo i này là t o ra

ộ ườ ố ớ ở ấ ỉ ằ ề ẫ ổ m t môi tr ng d n có t ng tr x p x b ng không đ i v i các sóng đi u hòa

ỏ ệ ố ề ạ ầ ọ ể c n l c đ sóng đi u hòa đó ch y ra kh i h th ng.

ạ ộ ọ ơ ồ ọ ủ ế ộ ọ Trong s đ l c ba pha ch y u là hai lo i b l c là b l c RC và b ộ

ộ ọ ề ả ụ ệ ụ ệ ọ l c LC. Trong c hai b l c này đ u có t đi n, t ể ắ đi n có th m c hình sao

ặ ho c hình tam giác.

ắ ụ ệ ế ệ ượ ụ Khi m c t đi n tam giác thì ti t ki m dung l ng t ạ xong không lo i

ừ ế ượ ệ ề tr h t đ c sóng đi u hòa đi n áp dây.

ộ ụ ấ ượ ụ ư B t đ u hình sao có dung l ng t ầ tăng nên ba l n nh ng lo i đ ạ ượ c

ả ệ ệ ề ặ ệ ụ ấ sóng đi u hòa c đi n áp dây và đi n áp pha và đ c bi t khi t đ u sao có

ứ ự ệ ể ể ạ trung tính thì có th lo i luôn đi n áp th t ạ không, sinh ra khi chuy n m ch

van bán d n.ẫ

ộ ệ 2.1.1. Dùng cu n kháng tri t sóng hài

ắ ặ Nguyên lý l p đ t:

ố ế ớ ụ ằ ặ ắ ộ ặ ạ ả B ng cách đ t cu n c m m c n i ti p v i t C và đ t t i thanh cái

ề ệ ả ạ ộ ưở ị tr m gi m áp chính. Khi đó đi u ki n c ng h ể ng song song d ch chuy n

ề ầ ố ấ ỏ ầ ố ả ơ kh i t n s kh o sát v t n s th p h n. [3]

ơ ồ ơ ơ ồ ươ ế ươ Hình 2.1. S đ đ n tuy n và s đ t ng đ ng LC.

Trong đó:

ở ặ ủ ả ụ ư ệ ấ R: Đi n tr đ c tr ng cho công su t tác d ng c a t ế i tuy n tính

ệ ả ắ ạ ừ ệ ố Lsc: Đi n c m ng n m ch t h th ng

ệ ả ộ ệ ủ L: Đi n c m c a cu n kháng tri t hài

ủ ụ ệ C: Đi n dung c a t bù

ế ồ ả ế Ih: Ngu n hài thay th cho t i phi tuy n

ố ế ớ ụ ạ ả ạ ộ ộ ưở ắ Cu n c m m c n i ti p v i t t o m ch c ng h ố ế ng n i ti p LC ở

SC m c song song v i nhánh LC đ

ầ ố ủ ạ ồ ắ ớ ượ c ầ ố r. T n s c a m ch bao g m L t n s f

ar, t

ầ ố ố ộ ưở ạ ầ ố ở ươ ươ ọ g i là t n s ch ng c ng h ng f i t n s này tr kháng t ng đ ủ ng c a

ạ ệ m ng đi n là R.

ở ươ ươ ủ ệ Tr kháng t ng đ ạ ng c a m ch đi n:

= j+ (2.1)

ộ ưở ố ế C ng h ng n i ti p nhánh LC:

f = (2.2)

ầ ố ố ộ ưở T n s ch ng c ng h ng:

f = (2.3)

ộ ả ở ủ ệ ắ ặ ạ ổ ệ Hình 2.2. T ng tr c a m ng đi n khi l p đ t cu n c m tri t hài.

ộ ưở ề ạ ạ ạ ồ ọ Dòng c ng h ng ch y qua m ch l c, không ch y v ngu n. Các hài

ế ố ớ ẵ ọ ạ áp có s n trên thanh cái k t n i v i m ch l c LC mà cùng t n s v i t n s ầ ố ớ ầ ố

ưở ị ạ ỏ ể ặ ử ể ề ạ ọ ộ c ng h ậ ề ng đ u b lo i b . Có th đ t nhi u m ch l c LC đ kh các b c

ạ ượ ệ ố ằ ầ ạ ố hài c n quan tâm nh m đ t đ c h s méo d ng áp mong mu n.

ạ ố ở ươ ươ ị ầ ằ ầ T i các t n s hài, tr kháng t ng đ ng có giá tr g n b ng tr ở

ế ệ ố ị ầ ư ệ ắ ạ ạ kháng ng n m ch. Vì th , h s méo d ng đi n áp có giá tr h u nh không

ớ ườ ệ ắ ặ ụ ợ ổ đ i so v i tr ng h p không có nhánh LC có nghĩa là vi c l p đ t t bù và

ế ả ộ ố ồ ở cu n c m ch ng hài không làm tăng tr kháng ngu n. Vì th không làm tăng

ệ ạ ự s méo d ng đi n áp.

ầ ố ạ ắ ở ở ơ ạ T i các t n s hài, tr kháng nhánh LC cao h n tr kháng ng n m ch

ề ạ ỉ ở ề ạ ắ ồ nhi u nên dòng hài ch ch y qua tr kháng ng n m ch v ngu n mà không

ạ ụ ệ ụ ệ ả ch y qua t ầ nên không c n b o v t đi n.

ố ớ ầ ố ộ ưở ị ả ưở ủ Đ i v i t n s c ng h ng song song ít ch u nh h ở ng c a tr kháng

ệ ả ồ ộ ố ườ ơ ồ ớ ở ủ ngu n do đi n c m c a cu n ch ng hài th ng l n h n tr kháng ngu n (t ừ

2>9 l n).ầ

ẽ ộ ệ ạ ưở ở ầ ố M ch đi n s c ng h ng hai t n s khác nhau (f ể ộ ar

ưở ả ầ ế ả ầ ố ộ ả h ng không x y ra hoàn toàn thì c n thi t b o đ m hai t n s c ng h ưở ng

ầ ố ỏ ơ ầ ượ ệ ả ở ầ ố này nh h n hai t n s hài c n đ c b o v . Vì khi đó ơ ầ t n s cao h n t n

L l n h n X

C t c là nhánh n i ti p LC g n nh

ưở ố ế ớ ơ ố ế ứ ầ ố ộ s c ng h ng n i ti p thì X ư

ớ ả ả ắ ộ ồ ỉ ch có cu n c m. Nhánh này m c song song v i c m kháng ngu n Xsc nên

ề ả ộ ưở ệ không có đi u ki n x y ra c ng h ng.

ộ ả ặ ắ ệ Khi l p đ t cu n c m tri ầ ư t hài c n l u ý:

ủ ấ ả ớ ỉ ụ Công su t bù ph n kháng c a nhánh LC l n ch có t :

Q = Q (2.4)

ậ ộ ườ ng. pr: Là b c c ng h

ứ ủ ụ ấ ả ị . Qn: Công su t ph n kháng bù đ nh m c c a t

ớ ậ ộ ứ ấ ả ưở B ng 2.1. Công su t bù ng v i b c c ng h ng.[3]

4.3 1.06

ủ ụ ố ế ắ ớ ộ ệ ớ pr Q/Qn ệ Đi n áp c a t 3.8 2.7 1.16 1.07 khi m c n i ti p v i cu n kháng tri 4.8 1.05 ệ ơ t hài l n h n đi n

ườ ụ ạ ộ ộ ậ áp bình th ng t ho t đ ng đ c l p.

(2.5) VC = V

ệ ầ ạ ọ ế ả Khi đóng đi n cho nhóm m ch l c LC thì c n thi t ph i đóng tu n t ầ ự

ấ ế ề ể ấ ạ ạ ậ ấ ọ ọ ơ ố m ch l c th p nh t đ n m ch l c có b c cao h n, đ tránh v n đ ch ng

ưở ạ ố ọ ả ử ồ ộ c ng h ng trong su t quá trình đóng m ch l c. Gi ấ s khi ta c p ngu n cho

ạ ướ ẽ ạ ậ ậ ọ ơ ị ọ m ch l c 13 tr ộ c m ch l c b c 11, thì s có nguy c hài b c 11 b tác đ ng

ộ ưở ả ọ ậ ạ ở ự ố b i s ch ng c ng h ng gây quá t i trên m ch l c b c 11.

ỗ ộ ọ ố ơ ả ạ ầ ủ ườ ớ T i t n s c b n, dung kháng c a m i b l c th ả ơ ng l n h n c m

ệ ẽ ầ ố ế ệ ệ ầ ấ ụ kháng nên h u h t đi n áp t n s công nghi p s xu t hi n trên t ậ . Vì v y

ệ ố ệ ạ ấ ỉ ệ m ch LC cũng đóng góp vào vi c hi u ch nh h s công su t.

ộ ọ 2.1.2. B l c RC

ế ấ ủ ộ ọ ư ẽ ạ K t c u c a b l c RC có d ng nh hình v sau:

ộ ọ ấ Hình 2.3. C u trúc b l c RC.

Ư ể ẻ ậ ộ ọ ộ ọ ả ấ ơ u đi m: B l c RC là b l c đ n gi n nh t, giá thành r , v n hành

ổ ị n đ nh.

ượ ự ể ệ ệ ở ổ ổ Nh c đi m: Có s phát nhi t trên đi n tr gây t n hao, t n hao này

ọ ọ ầ ố ấ ả ớ ớ càng l n khí công su t càng l n. Kh năng ch n l c t n s kém.

ộ ọ 2.1.3. B l c LC

ớ ầ ố ượ ồ ộ ề ỉ Bao g m m t nhánh L, C v i t n s đ ế ầ ố ủ c đi u ch nh đ n t n s c a

ự ộ ưở ủ ả ở ộ ầ ố ặ ạ ộ sóng hài, xong s c ng h ng c a nó x y ra m t t n s ho c t i m t áp hài

ầ ướ ẽ ạ nào đó. Khi đó các dòng hài s đi vào m ch LC và không đi vào ph n l i phía

ướ ể ặ ử ể ề ạ ậ ạ ầ tr ọ c. Có th đ t nhi u m ch l c LC đ kh các b c hài t ố i t n s mong

ạ ầ ố ơ ả ủ ộ ọ ố ườ ả ơ ớ mu n. T i t n s c b n dung kháng c a b l c th ng l n h n c m kháng

ệ ố ệ ạ ầ ấ ọ ỉ ủ c a nó nên m ch l c cũng góp ph n hi u ch nh h s công su t.

ấ ạ ơ ả ủ ộ ọ ư ẽ C u t o c b n c a b l c LC nh hình v :

ộ ọ ấ Hình 2.4. C u trúc b l c LC.

Ư ể ộ ọ ọ ố ả ọ ượ ấ u đi m: B l c LC có kh năng l c t t nh t, nó l c đ ề ầ c nhi u t n

ố ố s theo ý mu n.

ượ ự ậ ủ ể ạ ậ ắ Nh ơ c đi m: Giá thành đ t và s v n hành c a m ch kém tin c y h n

ễ ạ ạ ả ọ ộ ế ị m ch l c RC do trong m ch có cu n c m. Gây nhi u cho các thi t b thông

ệ ừ ự ể ệ ấ ả ộ tin do có s phát sinh sóng đi n t ệ trong cu n c m. Có th su t hi n hi n

ượ ưở ế ẫ ỏ t ộ ng c ng h ng làm tăng dòng và áp d n đ n làm h ng thi ế ị t b

ọ ả ạ 2.1.4. M ch l c c n

ọ ầ ầ ồ ổ ổ ộ ầ ố ủ ụ ẽ Các ngu n h a t n có ph liên t c s có m t ph n ph mà t n s c a

ớ ớ ầ ầ ố ố ộ ưở ủ ề ạ ọ nó g n v i v i t n s ch ng c ng h ng c a m ch l c, đi u này làm tăng

ể ặ ụ ể ề ệ ắ ộ ở ộ biên đ hài áp. Đ kh c ph c đi u đó có th đ t thêm m t đi n tr R song

ọ ở ầ ạ ộ ớ song v i cu n dây trong m ch l c đ u vào. [3]

ọ ả ạ Hình 2.5. M ch l c c n

ọ ạ 2.1.5. M ch l c kép

ạ ế ố ớ ạ ọ ọ M ch l c kép đ ượ ạ ừ c t o t ệ hai m ch l c LC k t n i v i nhau qua đi n

ầ ố ạ ộ ủ ạ ả ở ọ ộ ố ưở tr R. Ho t đ ng c a m ch l c này là gi m t n s ch ng c ng h ng đang

ầ ố ề ủ ữ ỉ ồ ạ t n t i gi a hai t n s đi u ch nh c a hai nhánh song song. [3]

ọ ạ Hình 2.6. M ch l c kép

ụ ộ ụ ạ ọ ỉ ườ ợ ồ Các m ch l c th đ ng ch áp d ng trong các tr ng h p ngu n hài có

ộ ổ ấ ị ả ế ả ố ậ biên đ n đ nh s b c th p (5, 7, 9), gi ồ ệ i quy t không hi u qu các ngu n

ả ủ ọ ộ ọ ự ụ ệ ể ổ hài có ph liên t c. Đ tăng hi u qu c a l c sóng hài dùng b l c tích c c.

ụ ộ ỏ ả ế ộ ọ 2.1.4. Mô ph ng b l c th đ ng cho t i phi tuy n

ộ ọ ư ạ ỉ Mô hình m ch ch nh l u 12 xung không có b l c.

pow ergui

Discrete, Ts = 1e-005 s.

Vdc

19

Idc

alpha_deg

alpha (deg.)

Vabc_B1

Dem ux

Freq

0.5 H

Block

fre q

Synchroni zed 12-Pulse Generator

pos

1000 M W

Vdc

neg

a2 b2 c2 a3 b3 c3

Py Pd Ay By C y Ad Bd C d

1200 M VA

Recti fi er

ỉ ộ ọ ư Hình 2.7. Mô hình ch nh l u 12 xung không có b l c

ả ủ ệ ệ ế K t qu c a đi n áp và dòng đi n trên B1 và B2

ả ượ ủ ế Hình 2.8. K t qu thu đ c c a dòng và áp.

ổ ủ ư ỉ Ph c a dòng ch nh l u 12 xung:

Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

0.5

-0.5

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Time (s)

Fundamental (50Hz) = 0.7149 , THD= 9.70%

0.06

0.05

0.04

0.03

g a M

0.02

0.01

Harmonic order

pow ergui

ổ ủ ộ ọ ư ỉ Hình 2.9. Ph c a ch nh l u 12 xung khi không có b l c.

Discrete, Ts = 1e-005 s.

183.81

Vdc

ộ ọ ạ ỉ ư Mô hình m ch ch nh l u 12 xung khi có b l c.

19

0.74

Idc

alpha_deg

alpha (deg.)

Vabc_B1

Demux

Freq

0.5 H

Block

freq

Synchronized 12-Pulse Generator

pos

1000 MW

Vdc

neg

a2 b2 c2 a3 b3 c3

Py Pd Ay By Cy Ad Bd Cd

1200 MVA

Rectifier

A B C

Brk1

a b c

IM1

Vabc_B1

Iabc_B1

Iabc_B2

A B C

Iabc_B2

A B C

Scope2

Signals & Scopes

Capacitor (150 Mvar)

3C (150 Mvar)

11th / 13th (150 Mvar)

24th HP 150 Mvar)

ộ ọ ư ỉ Hình 2.10. Mô hình ch nh l u 12 xung khi có b l c.

ế ả ỏ K t qu mô ph ng:

Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

100

-100 ế

0.08

0.1

Time (s)

0.06 ộ ọ

0.02 i đi m B1 khi có b l c:

Fundamental (50Hz) = 172.3 , THD= 2.96%

g a M

Harmonic order

ộ ọ ư ả ỏ ủ ộ ỉ Hình 2.11. K t qu mô ph ng c a b ch nh l u 12 xung khi có b l c. 0.04 ổ ủ ư ạ ỉ ể Ph c a dòng ch nh l u t

ổ ủ ư ỉ ạ ộ ọ ể Hình 2.12. Ph c a dòng ch nh l u 12 xung t i đi m B1 khi có b l c.

Ộ Ọ Ự 2.2. B L C TÍCH C C

ệ ề ộ ọ ớ ự 2.2.1. G i thi u v b l c tích c c

ề ả ộ ế ệ ử ự ổ D a trên n n t ng là các b bi n đ i đi n t ấ ớ công su t l n do đó b ộ

ụ ộ ộ ọ ư ự ệ ề ọ l c tích c c có nguyên lý làm vi c khác b l c th đ ng cũng nh có nhi u

ư ể ơ u đi m tính năng h n. [4]

ủ ộ ọ ụ ự a. Tác d ng c a b l c tích c c

Bù công su tấ

ờ ế ợ ả ứ ấ ồ ứ ớ ọ Thêm c ch c năng bù công su t đ ng th i k t h p v i ch c năng l c

ể ẽ ấ ứ ạ ế ề ị ạ ề ệ ấ thì vi c đi u khi n s r t ph c t p, b h n ch v công su t. Do đó th ườ ng

ứ ề ả ọ ở ả ấ ế ợ k t h p ch c năng bù công su t ph n kháng và l c đi u hòa ấ d i công su t

ỏ ở ả ắ ằ ấ ớ ể ằ nh , d i công su t l n thì có th bù b ng SVC đóng c t b ng thyristor, do

ẻ ơ ư ứ ậ ơ đó tuy đáp ng ch m h n nh ng giá thành r h n,

ề Bù sóng đi u hòa.

ệ ề Bù sóng đi u hòa đi n áp:

ườ ượ ệ ệ ề Th ng không đ ệ ố c chú ý nhi u trong h th ng đi n vì đi n áp tiêu

ụ ạ ể ườ ạ th t ấ i các đi m đ u dây chung th ng duy trì trong ph m vi gi ớ ạ ơ ả i h n c b n

ự ố ỉ ượ ề ệ ặ ấ ả ố ớ đ i v i các s c tăng ho c gi m áp. V n đ bù đi n áp ch đ c xem xét

ả ớ ự ấ ủ ệ ệ ề ạ ậ ế đ n khi t i nh y v i s su t hi n c a sóng đi u hòa đi n áp b c cao trong

ướ ư ồ ế ị ả ệ l i ngu n nh các thi ệ ệ ố t b b o v h th ng đi n.

ệ ề Bù sóng đi u hòa dòng đi n:

ố ớ ọ ả ấ ừ ệ ỏ Có ý nghĩa quan tr ng đ i v i các t ả i công su t v a và nh . Vi c gi m

ệ ề ầ ướ ụ ả ộ thành ph n sóng đi u hòa dòng đi n trong l i còn có tác d ng gi m đ méo

ệ ạ ể ấ đi n áp t i đi m đ u dây chung.

ấ ủ ọ ạ ạ ự 2.2.2. Các ph m vi công su t c a m ch l c tích c c

ấ ạ ấ a. Ph m vi công su t th p

ụ ụ ủ ế ỏ ơ ụ ứ ấ Các ng d ng có công su t nh h n 100kVA, ch y u ph c v vào các

ệ ố ư ệ ệ ề ộ khu dân c , các tòa nhà kinh doanh, b nh vi n, các h th ng truy n đ ng công

ỏ ệ ố ệ ố ấ ủ ừ ấ ạ ỏ ọ su t nh và v a. Tính ch t c a các h th ng này đòi h i h th ng m ch l c

ự ươ ứ ạ ứ ố ọ ờ tích c c t ứ ộ ng đ i ph c t p có đáp ng đ ng h c cao, th i gian đáp ng

ự ở ề ạ ọ ơ ấ ơ ổ nhanh h n nhi u m ch l c tích c c dãy công su t cao h n, thay đ i trong

ả kho ng ch c ụ (cid:0) s đ n vài ms. ế

ấ ạ b. Ph m vi công su t trung bình

ạ ộ ủ ấ ạ ế ị ằ ả Ph m vi công su t ho t đ ng c a các thi t b n m trong kho ng t ừ

ụ ệ ế ấ ạ 100kVA đ n 10MVA. Ví d các m ng cung c p đi n trung và cao áp và các

ấ ớ ụ ề ệ ắ ộ ồ ớ ệ ố h th ng truy n đ ng đi n công su t l n và m c vào ngu n áp l n. M c đích

ử ỏ ự ủ ề ế ạ ạ ặ ọ chính c a các m ch l c tích c c là kh b ho c h n ch các sóng đi u hòa

ệ ố ứ ệ ậ ố ộ ọ ở ả dòng đi n b c cao. T c đ đáp ng bù l c trong h th ng kho ng hàng

ụ ch c ms.

ấ ấ ớ ạ c. Ph m vi công su t r t l n

ấ ấ ớ ườ ề ặ ố ả Dãy công su t r t l n th ệ ng g p trong h th ng truy n t ặ i ho c

ấ ấ ớ ệ ố ề ả ề ặ ơ ộ ộ truy n đ ng đ ng c DC công su t r t l n ho c h th ng truy n t ệ i đi n.

ấ ấ ớ ấ ố ự ạ ạ ọ M ch l c tích c c cho ph m vi công su t r t l n r t t n kém vì nó đòi h i s ỏ ử

ệ ở ệ ấ ả ắ ụ d ng các linh ki n công su t có kh năng đóng c t dòng đi n ấ ấ công su t r t

l n.ớ

ọ ạ ạ ự 2.2.3. Phân lo i m ch l c tích c c

ạ ự ề ẳ ạ Có nhi u cách phân lo i d a theo các tiêu chí khác nhau ch ng h n nh ư

ộ ế ấ ượ ủ ụ ộ ọ ự ấ ổ ự d a vào b bi n đ i công su t đ ự c s d ng, d a theo c u trúc b l c, d a

ồ ấ theo ngu n c p, …

ộ ế ổ ạ ấ a. Phân lo i theo b bi n đ i công su t

ộ ế ứ ạ ạ ấ ọ ổ ạ Căn c vào b bi n đ i công su t trong m ch l c ta có hai lo i m ch

ọ ấ ộ ế ự ạ ấ ồ ổ ọ l c tích c c: M ch l c c u trúc VSI (b bi n đ i ngu n áp) và c u trúc CSI

ộ ế ồ ổ (b bi n đ i ngu n dòng).

ự ử ụ ộ ế ạ ọ ổ ồ M ch l c tích c c s d ng b bi n đ i ngu n áp VSI:

ể ặ ự ề ệ ấ ộ ướ ủ ấ Đ c đi m c a c u trúc VSI là t cung c p đi n áp m t chi u, kích th c nh ỏ

ể ở ộ ấ ậ ọ g n, có th m r ng ra c u trúc đa b c.

ự ạ ấ ọ Hình 2.13. C u trúc m ch l c tích c c VSI.

ứ ử ụ ộ ế ạ ọ ồ ổ M ch l c tích c c s d ng b bi n đ i ngu n dòng.

ủ ấ ể ặ ả ạ ọ ị Đ c đi m c a c u trúc m ch l c CSI là có kh năng ch u dòng đóng

ắ ạ ế ổ ế ạ ầ ắ ố ắ ớ c t l n tuy nhiên có h n ch là t n s đóng c t h n ch , t n hao đóng c t

ể ở ộ ấ ậ ớ l n, không th m r ng ra c u trúc đa b c.

ự ạ ấ ọ Hình 2.14. C u trúc m ch l c tích c c CSI.

ạ ơ ồ ắ b. Phân lo i theo s đ m c

ự ạ ọ b1. M ch l c tích c c song song.

ự ấ ạ ọ Hình 2.15. C u trúc m ch l c tích c c song song (AF).

ầ ử ơ ồ ả ư ể ế ầ ỉ Các ph n t ặ trên s đ : T i phi tuy n có th là c u ch nh l u điôt ho c

ầ ả ế ề ầ ậ ồ thyristor. Dòng đ u vào t i phi tuy n I bao g m nhi u thành ph n b c cao.

ủ ế ầ ầ ậ ộ ư ậ N u dòng đ u ra c a b AF cũng sinh ra các thành ph n b c cao nh v y

ư ượ ệ ướ ẽ ỉ ầ nh ng ng c pha thì dòng đi n phía l ậ i I s ch còn thành ph n sóng sin b c

ư ậ ự ủ ể ặ ấ ạ ề ọ nh t. Nh v y đ c đi m c a m ch l c tích c c song song: là bù sóng đi u

ệ ệ ầ ằ hòa dòng đi n, bù CSPK, bù thành ph n dòng đi n không cân b ng.

ủ ộ ọ ơ ồ ướ D i đây là s đ nguyên lý c a b l c song song AF:

ơ ồ ộ ọ Hình 2.16. S đ nguyên lý b l c song song AF.

ứ ủ ệ ề ệ ậ Ch c năng c a AF là tri t tiêu các sóng đi u hòa dòng đi n b c cao sinh

ế ả ưở ườ ả ạ ườ ở ả b i t i phi tuy n nh h ng lên đ ng dây, tr l ệ i dòng đi n trên đ ng dây

ể ẩ ấ ả ạ ể hình sin chu n. Ngoài ra AF còn có th bù công su t ph n kháng t ế i đi m k t

ữ ướ ặ ộ ọ ầ ệ ệ ả ị ị ố n i gi a AF và l i đi n. Vi c xác đ nh v trí đ t b l c c n ph i tính toán

ộ ố ư ắ theo m t s nguyên t c nh sau:

ể ố ả ề ủ ề ả ờ Gi m thi u t i đa th i gian truy n, kho ng cách lan truy n c a sóng

ề ườ ề ượ ệ ặ ự ệ đi u hòa trên đ ng dây. Đi u này đ ằ c th c hi n b ng vi c đ t thi ế ị ọ t b l c

ề ồ ầ g n ngu n sinh sóng đi u hòa.

ế ị ọ ữ ớ ồ ả ề ả ạ ặ Đ t thi t b l c gi a ngu n v i các t ớ i nh y c m v i sóng đi u hòa

ế ả ưở ủ ề ớ ể ạ đ h n tr nh h ng c a sóng đi u hòa t i thi ế ị t b .

ể ự ệ ượ ạ ộ ứ ộ Đ th c hi n đ c ch c năng này b AF ho t đ ng nh m t b ư ộ ộ

ệ ạ ồ ơ ợ ườ ngu n ba pha t o ra dòng đi n thích h p b m lên đ ng dây. Dòng này bao

ầ ồ g m hai thành ph n:

ầ ệ ở ả ề ậ + Thành ph n tri t tiêu các sóng đi u hòa b c cao sinh b i t i phi

ế ầ ượ ớ ổ ệ ề ậ tuy n: là thành ph n ng c pha v i t ng sóng đi u hòa dòng đi n b c cao.

ầ ấ ả + Thành ph n bù công su t ph n kháng.

ể ầ ả ầ Ta có th phân tích thành ph n dòng t ầ i thành 2 thành ph n: thành ph n

ề ầ ơ ả c b n I và thành ph n đi u hòa I :

I = I + I

ơ ườ Dòng do AF b m lên đ ng dây:

I = I

ườ ẽ Khi đó dòng trên đ ng dây s là:

I = I I = I + I I = I

ư ậ ườ ơ ả ứ ầ ỉ Nh v y dòng trên đ ng dây ch còn ch a các thành ph n c b n, các

ề ầ ậ ượ ộ ọ ạ ỏ ế ừ ả thành ph n đi u hòa b c cao đã đ c b l c lo i b . N u nhìn t phía t i, b ộ

ươ ươ ộ ở ổ ở ể ớ AF t ng đ ằ ng v i m t tr kháng song song có th thay đ i tr kháng b ng

ề ấ ằ ậ ỏ ớ ớ không hay r t nh so v i sóng đi u hòa b c cao và b ng vô cùng v i thành

ầ ơ ả ph n c b n.

ự ố ế ạ ọ b2. M ch l c tích c c n i ti p (AFs).

ự ố ế ộ ọ ấ Hình 2.17. C u trúc b l c tích c c n i ti p (AFs)

ộ ườ ư ẽ ấ ạ ọ ự ố ế C u hình m ch l c tích c c n i ti p nh hình v . Trên m t đ ng dây

ệ ố ữ ệ ể ộ ặ ố n i gi a hai bus h th ng có đi n áp U và U. Phía bus U có th có m t ho c

ụ ả ề ứ ế ầ ậ nhi u ph t ề i phi tuy n làm cho U ch a nhi u thành ph n sóng b c cao. B ộ

ự ư ề ầ ấ ồ ộ ỉ ọ l c AFs bao g m ch nh l u tích c c, cung c p thành ph n m t chi u cho b ộ

ủ ộ ư ư ư ế ầ ộ ị ị ộ ngh ch l u, đ u ra c a b ngh ch l u thông qua m t máy bi n áp đ a ra m t

ỏ ể ệ ố ế ệ ố ữ ệ ắ ỉ đi n áp U, m c n i ti p gi a hai bus h th ng. Do đó c th hi u ch nh giá

ủ ư ệ ầ ị ượ tr , góc pha cũng nh thành ph n sóng hài c a đi n áp U sao cho ng c pha

ủ ễ ệ ẽ ậ ộ ả ớ v i các tác đ ng nhi u c a đi n áp U mà các sóng b c cao s không nh

ưở ượ h ng đ ệ ố c sang h th ng bus U.

ủ ộ ọ ố ế ơ ồ ướ D i đây là s đ nguyên lý c a b l c n i ti p AFs:

ự ố ế ơ ồ ộ ọ Hình 2.18. S đ nguyên lý b l c tích c c n i ti p (AFs).

ệ ể ầ ồ ầ Ta có th phân tích đi n áp ngu n thành hai thành ph n là: thành ph n

ề ả ầ ơ c b n U và thành ph n sóng đi u hòa U:

U = U + U

ệ ọ ườ ạ ượ ề ổ Đi n áp d c đ ng đây AFs t o ra ng c pha vói t ng sóng đi u hòa

ệ ệ ề ầ ậ ả ả ậ đi n áp b c cao và tri ệ t tiêu thành ph n đi u hòa b c cao này đ m b o đi n

ạ ừ ả ộ ổ ạ áp có d ng hình sin. Nhìn t phía t i AFs t o ra m t t ng tr ở ườ đ ng dây.

ơ ả ệ ằ ằ ầ ớ ổ ở T ng tr này b ng không v i các thành ph n đi n áp c b n và b ng vô cùng

ữ ề ệ ầ ậ ồ ả ớ v i các thành ph n đi n áp đi u hòa b c cao, do đó gi a ngu n và t i có s ự

ậ ề cách ly sóng đi u hòa b c cao.

ể ừ ạ ệ ừ ệ ể ọ ố ế M ch l c n i ti p có th v a tri t tiêu sóng hài đi n áp, v a có th bù

ườ ệ ố ứ ạ ợ ỉ ụ s t áp trên đ ớ ệ ố ng dây. Tuy nhiên h th ng ph c t p ch phù h p v i h th ng

ặ ấ ớ ấ ớ ẽ ế ậ ạ ỉ ọ công su t l n ho c r t l n. Vì v y sau đây chúng ta s ch xét đ n m ch l c

ớ ấ ả ụ ả ừ ỏ ế ự ợ tích c c song song, phù h p v i t t c các ph t ả nh đ n trung bình (D i i t

ầ ớ ỏ ế ấ ồ ế ị ệ công su t nh đ n trung bình bao g m ph n l n các thi t b hi n nay) nên

ự ế ứ ụ ạ ọ ớ ọ m ch l c song song có ý nghĩa quan tr ng v i các ng d ng trong th c t .

ạ ồ ấ Phân lo i theo ngu n c p

ứ ấ ả ườ ồ Căn c theo ngu n cung c p cho t i, ng i ta chia ra:

ự ạ ọ ộ ả M ch l c tích c c m t pha: dùng cho t ộ i m t pha.

ự ạ ọ ả M ch l c tích c c ba pha, 3 dây: dùng cho t ế i phi tuy n 3 pha

không dây trung tính.

ơ ồ ạ ự ọ Hình 2.19. S đ m ch l c tích c c 3 pha. 3 dây.

ự ạ ọ ả ế M ch l c tích c c ba pha, 4 dây: dùng cho t i phi tuy n 3 pha có dây

ẽ ạ ỏ ả ạ ở trung tính. Trong m ch này s lo i b c các sóng hài dây trung tính.Trong

ạ ở ẽ ạ ỏ ả m ch này s lo i b c các sóng hài dây trung tính.

ự ể ạ ạ ạ ọ ọ ự Trong m ch l c tích c c lo i này có th chia ra làm m ch l c tích c c

ự ố ữ ữ ể ể ạ ọ ấ ố b n dây có đi m gi a và m ch l c tích c c b n dây không có đi m gi a. C u

ữ ự ể ạ ố ọ ườ ượ ử ụ ơ trúc m ch l c tích c c b n dây có đi m gi a th ng đ c s d ng h n do

ể ẽ ầ ố ứ ạ ề ấ ơ ơ ấ yêu c u s van ít h n, tuy nhiên c u trúc đi u khi n s ph c t p h n và v n

ệ ằ ụ ầ ả ượ ấ ề đ cân b ng đi n áp trên t c n ph i đ c quan tâm. Trong khi đó c u trúc

ữ ề ể ế ể ả ấ ơ ơ ầ ố b n dây không có đi m gi a thì y u c u c u trúc đi u khi n đ n gi n h n,

ượ ụ ố ượ ư ấ ầ ầ ẫ dung l ng t ơ yêu c u th p h n, nh ng c n s l ề ng van bán d n nhi u

h n.ơ

ự ố ữ ể ạ ọ Hình 2.20. M ch l c tích c c b n dây có đi m gi a.

ữ ể ạ ọ ự ố Hình 2.21. M ch l c tích c c b n dây không có đi m gi a.

Ị Ổ Ộ Ổ Ế Ể Ệ 2.3. DÙNG B CHUY N Đ I XUNG TRONG THI T B Đ I ĐI N,

Ề Ể ĐI U KHI N

ể ạ ữ ế ệ ề ệ ậ Ngoài ra bi n pháp cũng h u hi u đ h n ch các sóng đi u hòa b c

ơ ồ ế ử ụ ộ ổ ệ ề ổ cao do các b đ i đi n gây ra là s d ng các s đ bi n đ i nhi u xung. Ví

ậ ầ ổ ố ỉ ụ ộ ế d b bi n đ i n xung ch có thành ph n hài b c (nkl) (k s nguyên) t n t ồ ạ i.

[3]

ế ợ ủ ề ể ấ ổ ộ Các b chuy n đ i nhi u xung k t h p, cách đ u dây c a MBA (nh ư

ế ể ả ạ ầ ộ ấ đ u tam giác ki u ZigZag h n ch hài b i ba) cũng góp ph n gi m sóng hài.

ộ ớ ậ ầ ỉ Khi đó ch có các dòng hài b c cao thì các thành ph n hài có biên đ l n đ ượ c

ệ tri t tiêu.

Ộ Ọ Ợ Ỗ 2.3. B L C H N H P

ự ế ợ ủ ộ ọ ủ ộ ụ ộ ộ ọ ự ấ ụ Th c ch t là s k t h p c a b l c ch đ ng và b l c th đ ng. M c

ầ ư ả ả ủ ộ ọ ệ ệ ả ầ đích là gi m chi phí đ u t ự ban đ u và c i thi n hi u qu c a b l c tích c c.

ụ ộ ẽ ọ ộ ọ ộ ọ ự ữ ề ọ B l c th đ ng s l c nh ng sóng đi u hòa mà b l c tích c c không l c

ượ ặ ọ ế ộ ố ỉ đ ủ ộ ọ c ho c l c m t cách khó khăn. Chính vì th thông s ch tiêu c a b l c

ẽ ả ủ ộ ẽ ầ ượ ch đ ng s không c n quá cao do đó s gi m đ c chi phí.

ủ ộ ọ ỗ ơ ồ ư ợ ướ S đ nguyên lý c a b l c h n h p nh hình bên d i:

ọ ỗ ạ ợ Hình 2.22. M ch l c h n h p.

ế ợ ộ ọ ẽ ả Ngoài ra khi k t h p c AF và AFs thì ta s có b l c UPQC (Unified

ế ợ ượ ả ủ Power Quality Conditioner) k t h p đ c c tính năng c a AF và AFs

ơ ồ ấ Hình 2.23. S đ c u trúc UPQC

ữ ả ứ ề Trong UPQC có AFs có ch c năng cách ly sóng đi u hòa gi a t i và

ề ệ ả ồ ộ ỉ ữ ằ ngu n, đi u ch nh đi n áp, gi m dao đ ng và gi ệ cân b ng đi n áp, AF có

ứ ề ọ ệ ứ ự ầ ch c năng l c sóng đi u hòa, tri t tiêu thành ph n th t âm. Tuy nhiên giá

ứ ạ ể ề ắ ộ thành cho b UPQC đ t và đi u khi n ph c t p.

ƯƠ

Ế Ộ Ọ

Ự

Ế

CH

NG 3. THI T K B L C TÍCH C C SONG SONG

ộ ọ ư ự ầ ấ ố ỉ ệ B l c tích c c AF và ch nh l u PWM có c u trúc ph n cúng gi ng h t

ư ồ ồ ộ ị ụ ệ ề nhau g m b ngh ch l u ngu n áp và t đi n, do đó v nguyên lý ta có th s ể ử

ể ự ứ ủ ự ư ệ ạ ọ ỉ ằ ụ d ng ch nh l u PWM đ th c hi n ch c năng c a m ch l c tích c c b ng

ệ ử ụ ợ ậ vi c s d ng thu t toán thích h p.

ể ọ ề ế ị ọ ẽ ạ Nguyên lý chung đ l c sóng đi u hòa là thi t b l c s t o ra dòng bù

ư ề ậ ổ ượ ẽ ệ ằ b ng t ng sóng đi u hòa b c cao nh ng ng c pha, do đó s tri t tiêu đ ượ c

ề ồ ậ sóng đi u hòa b c cao phía ngu n.

ề ơ ả ư ậ ấ ả ị ượ ượ ạ Nh v y, v n đ c b n là ph i xác đ nh đ c dòng bù đ c t o ra

ể ạ ỏ ự ế ề ậ ở ộ ọ b i b l c đ lo i b các sóng đi u hòa b c cao. Trong th c t ề , có nhi u

ươ ể ị ươ ph ng pháp đ xác đ nh dòng bù này. Qua phân tích ở ươ ch ng 1, ph ng án

ượ ự ự ự ề ọ đ ộ ọ c ch n trong đ tài là xây d ng b l c tích c c song song d a trên lý

ế thuy t pq.

Ư Ề Ỉ 3.1. KHÁI QUÁT CHUNG V CH NH L U PWM

ơ ồ ạ ự 3.1.1. S đ nguyên lý m ch l c

ơ ồ ả ư ỉ S đ miêu t ệ ủ nguyên lý làm vi c c a ch nh l u PWM.

ơ ồ ạ ự ư ỉ Hình 3.1. S đ m ch l c ch nh l u PWM.

ế ộ ơ ồ S đ thay th m t pha:

ế ộ ơ ồ ư ủ ỉ Hình 3.2. S đ thay th m t pha c a ch nh l u PWM.

Trong đó:

ở ủ ườ ệ ả ệ L, R: là đi n c m, đi n tr c a đ ng dây.

ệ ồ u: là đi n áp ngu n.

ủ ộ ế ổ ượ ệ ể ừ ề u: là đi n áp c a b bi n đ i đ c đi u khi n t DCside

ầ ứ ấ ằ ư ệ ậ ấ ố ỉ Nh n th y r ng ch nh l u PWM có c u trúc ph n c ng gi ng h t nh ư

ệ ố ề ụ ư ồ ộ ị ế ủ ộ b ngh ch l u ngu n áp VSC, do đó u ph thu c vào h s đi u ch c a

ụ ữ ướ ệ ả ố ư ộ ỉ ệ VSC và đi n áp trên t . Đi n c m L n i gi a l i và b ch nh l u PWM là

ế ủ ư ư ể ầ ạ ộ ỉ ầ m t ph n không th thi u c a m ch ch nh l u, đóng vai trò nh thành ph n

ể ạ ủ ủ ệ ặ ộ ồ ỉ ư tích phân c a h và m t ngu n dòng đ t o đ c tính nâng c a ch nh l u

ộ ả ữ ệ ệ ệ ơ ồ PWM. Đi n áp r i trên cu n c m L là u chính là hi u gi a đi n áp ngu n

ủ ộ ế ệ ổ u và đi n áp c a b bi n đ i u:

u = u u

ẽ ề ể ệ ớ ổ ồ V i u không đ i do là đi n áp ngu n, do đó s đi u khi n u thông qua

ừ ệ ẽ ề ề ể ể ề ể ượ đi u khi n u. T vi c đi u khi n u ta s đi u khi n đ ạ ệ c dòng đi n i ch y

ườ trên đ ng dây.

ư ủ ả ồ ỉ Hình 3.3. Gi n đ vector c a ch nh l u PWM.

(cid:0) ề ể ặ ượ ớ Khi đi u khi n i trùng u ho c ng c v i u thì cos =1 th hi n d ể ệ ướ ồ i đ

ư ị th vector nh sau:

ư ả ồ ỉ Hình 3.4. Gi n đ vector ch nh l u PWM

ượ ớ a. Khi i trùng u b. Khi i ng c v i u

ấ ượ Khi i trùng u thì công su t truy n t ề ả ừ ướ ề ả l i v t i t i, khi i ng ớ c v i u

ư ậ ề ả ấ ấ thì công su t truy n t ề ả ừ ả ề ướ t i v l i t i và nh v y công su t truy n t i có th ể

ề ừ ướ ề ả ề truy n theo hai chi u t i v t l i và t ừ ả ề ướ i v l t i.

ư ộ ọ ầ ứ ớ ấ ự ộ ố ồ ị V i c u trúc ph n c ng gi ng nh b l c tích c c AF g m b ngh ch

ồ ụ ể ử ụ ể ự ư ư l u ngu n áp VSI và t ệ ỉ C nên có th s d ng ch nh l u PWM đ th c hi n

ự ủ ứ ề ể ạ ậ ọ ớ ư ộ ọ ch c năng c a m ch l c tích c c cùng v i thu t toán đi u khi n nh b l c

tích c c.ự

ộ ố ấ ể ề 3.1.2. M t s c u trúc đi u khi n

ươ ể ọ ậ ộ Có hai ph ề ng pháp chính đ l c sóng đi u hòa b c cao tùy thu c vào

ệ ượ ể ề ấ cách mà dòng đi n đ c đo. Hai cách này có c u trúc đi u khi n khác nhau do

ộ ố ặ ể ẽ đó s có m t s đ c đi m khác nhau.

ấ ở a. C u trúc vòng h

ươ ự ệ ệ ầ Ph ng pháp này d a trên vi c đo thành ph n dòng đi n phía t ả ừ i, t đó

ứ ề ầ ả ề ấ tách ra thành ph n sóng đi u hòa ch a trong dòng t ể i. C u trúc đi u khi n

ự ứ ự ư ệ ạ ở ọ ỉ vòng h cho ch nh l u PWM th c hi n ch c năng m ch l c tích c c:

ở ỉ ư ứ ề ể ấ ớ ạ Hình 3.5. C u trúc đi u khi n vòng h ch nh l u PWM v i ch c năng m ch

ự ọ l c tích c c

ươ ệ ả ồ Theo ph ng pháp này thì không có thông tin ph n h i dòng đi n trên

ướ ệ ố ấ ả ề ệ l ả i. T t c sai l ch trong h th ng c trong quá trình đo và đi u khi n s ể ẽ

ệ ướ ề ầ gây ra các sóng đi u hòa trên dòng đi n l i, các thành ph n này là không các

ư ư ể ể ề ấ ổ ị ầ ố ả ị đ nh. C u trúc đi u khi n này có u đi m là n đ nh nh ng yêu c u s c m

ế ế ả ề bi n đo dòng nhi u (4 c m bi n).

ấ b. C u trúc vòng kín

ươ ự ệ ệ ị Ph ng pháp này d a trên vi c đo dòng đi n trên l ướ ừ i t đó xác đ nh

ượ ầ ế đ c dòng bù c n thi t.

ươ ẽ ề ể ạ ộ Theo ph ng pháp đi u khi n vòng kín s có thêm m t m ch vòng

ệ ướ ề ỉ ề ạ ỉ ả đi u ch nh dòng đi n l i bên ngoài m ch vòng đi u ch nh dòng t i. Ph ươ ng

ớ ấ ư ể ể ậ ả ơ ơ ề pháp này có u đi m là thu t toán đi u khi n đ n gi n h n so v i c u trúc

ầ ố ả ế ả ở ơ ế vòng h và yêu c u s c m bi n đo dòng ít h n (2 c m bi n).

ứ ư ự ề ệ ể ấ ỉ C u trúc đi u khi n vòng kín cho ch nh l u PWM th c hi n ch c năng

ự ạ ọ m ch l c tích c c:

ư ứ ề ể ấ ớ ỉ ạ Hình 3.6. C u trúc đi u khi n vòng kín ch nh l u PWM v i ch c năng m ch

ự ọ l c tích c c

ƯƠ Ể Ộ Ọ Ự Ề 3.2. CÁC PH NG PHÁP ĐI U KHI N B L C TÍCH C C

ươ ề ầ ố ự 3.2.1. Ph ng pháp d a trên mi n t n s

ươ ự ớ ươ Ph ng pháp này d a trên tích phân Furier. Trong l p ph ng pháp này

ươ ươ có 3 ph ng pháp chính là ph ng pháp DFT (Discrete Fourier Transform),

ươ ươ ph ng pháp FFT (Fast Fourier Transform), ph ng pháp RDFT (Recursive

Discrete Fourier Transform).

ươ ế ậ Ph ổ ng pháp DFT (Discrete Fourier Transform): là thu t toán bi n đ i

ệ ờ ạ ả ủ ư ế ả ộ cho các tín hi u r i r c, k t qu c a phép phân tích đ a ra c biên đ và pha

ứ ề ố ủ c a sóng đi u hòa mong mu n theo công th c sau:

= x(n).cos j..sin

Ta có th vi ể ế ướ ạ t d i d ng sau:

= X +j.X

= (cid:0) = arctan

Trong đó:

ỳ ầ ố ơ ả ố ẫ ộ N: Là s m u trong m t chu k t n s c b n.

ệ ầ ặ ở ờ ể x(n): Là tín hi u đ u vào (dòng ho c áp) th i đi m n.

ủ ủ ệ ậ ề X: Là vector Fourier c a sóng đi u hòa b c h c a tín hi u vào, là

(cid:0) ơ ộ ủ biên đ c a véc t X, ủ là góc pha c a vector X.

ự ủ ầ X: Là thành ph n th c c a vector X.

ầ ả ủ X: Là thành ph n o c a vector X.

ề ỗ ượ ị ừ ợ ạ ổ ầ M i thành ph n đi u hòa đ c xác đ nh t đó t ng h p l ề i trong mi n

ộ ề ể ạ ể ờ ệ th i gian đ t o tín hi u bù cho b đi u khi n.

ươ Ph ng pháp FFT (Fast Fourier Transform).

ươ Hình 3.7. Ph ng pháp FFT

ướ ự ệ ươ Các b c th c hi n ph ng pháp FFT:

ệ ả ẫ ấ ủ ừ ộ + L y m u dòng đi n t i và tính toán biên đ và pha c a t ng thành

ỗ ầ ố ứ ề ầ ớ ph n sóng đi u hòa ( ng v i m i t n s khác nhau).

ố ượ ẫ ấ ớ ộ ớ ỳ + S l ng l y m u trong m t chu k càng l n thì f càng l n.

ơ ả ừ ự ầ ầ + Tách thành ph n sóng c b n t ệ ễ dòng đ u vào. D dàng th c hi n

ệ ằ ự ệ ế vi c này b ng cách thi ế ậ ầ ố ừ t l p t n s t 0 đ n 50 Hz sau đó th c hi n FFT

ủ ệ ề ể ồ ờ ộ ỗ (IFFT) đ có tín hi u trong mi n th i gian bao g m biên đ và pha c a m i

ự ệ ề ệ ầ ả ỗ thành ph n sóng đi u hòa. Vi c tính toán này ph i th c hi n trong m i chu k ỳ

ả ằ ể ả ấ ủ c a dòng chính đ đ m b o r ng FFT tính toán hoàn t ộ t trong m t chu k đ ỳ ể

ổ ầ ố tránh méo do ph t n s .

ổ ừ ề ầ ợ + T ng h p dòng bù t các thành ph n sóng đi u hòa.

Ư ể ủ ươ ế ừ ể ộ u đi m c a ph ầ ng pháp FFT là có th tác đ ng đ n t ng thành ph n

ư ề ố ạ ượ ớ sóng đi u hòa theo ý mu n nh ng l i có khôi l ng tính toán l n.

ươ ự ờ ề 3.2.2. Các ph ng pháp d a trên mi n th i gian

ươ ố ượ ư ể ơ ơ Ph ng pháp này có u đi m h n là kh i l ớ ng tính toán ít h n so v i

ươ ề ầ ố ự ươ ộ ố ph ng pháp d a trên mi n t n s . Theo ph ng pháp này có m t s ph ươ ng

ư ươ ọ ộ ươ ự ế pháp nh ph ng pháp trên khung t a d dq, ph ng pháp d a trên thuy t p

ươ ệ ị a. Ph ng pháp xác đ nh dòng bù trong h dq

ươ ự ể ầ ộ ọ Ph ng pháp này d a trên khung t a đ dq đ tách thành ph n sóng

ơ ả ể ề ậ ậ ỏ ệ ầ đi u hòa b c cao ra kh i thành ph n sóng c b n. Thu t toán th hi n

ươ ph ng pháp:

ệ ậ ị Hình 3.8. Thu t toán xác đ nh dòng bù trong h dq.

ủ ầ ố ơ ả ọ ộ ớ Phép quay khung t a đ dq quay v i góc quay c a t n s c b n. Khi

ớ ầ ố ơ ả ầ ộ ọ ượ đó trong khung t a đ dq thành ph n dòng v i t n s c b n đ c coi nh ư

ề ề ầ ầ ậ ộ ượ thành ph n m t chi u và thành ph n sóng đi u hòa b c cao đ c coi nh ư

ử ụ ộ ọ ề ầ ầ thành ph n xoay chi u. Sau đó s d ng b l c thông cao tách thành ph n xoay

ầ ủ ề ề ầ ậ chi u, thành ph n này chính là thành ph n c a sóng đi u hòa b c cao.

ượ ầ ế ệ ể Sau khi tính đ c dòng bù c n thi ầ t trong h dq ta c n chuy n sang h ệ

ẩ ọ ộ t a đ chu n abc.

ươ ừ ề ầ ầ ị Ph ng pháp xác đ nh t ng thành ph n sóng đi u hòa c n bù: ph ươ ng

ơ ở ự ể ọ ộ ệ pháp này d a trên c s phép quay khung t a đ . Đi m khác bi ớ t so v i

ươ ừ ể ề ẽ ầ ph ng pháp trên là t dòng c n tách ra sóng đi u hòa s chuy n sang khung

ố ơ ả ủ ầ ộ ầ ằ ộ ớ ọ t a đ dq v i góc quay b ng b i l n góc quay c a t n s c b n, khi đó

ộ ớ ề ầ ọ ộ ầ trong khung t a đ m i dq thành ph n m t chi u chính là thành ph n sóng

ử ụ ộ ọ ể ề ằ ầ ấ đi u hòa c n tách và b ng cách s d ng b l c thông th p ta có th tách đ ượ c

ể ề ẽ ầ ộ ộ ọ thành ph n m t chi u này. Sau đó chuy n sang khung t a đ abc thì ta s xác

ượ ề ầ ươ ư ậ ứ ằ ị đ nh đ c thành ph n sóng đi u hòa t ng ng. Nh v y b ng phép quay

ọ ươ ứ ề ầ ớ ỗ ộ ớ khung t a đ v i góc quay t Ư ng ng v i m i thành ph n sóng đi u hòa. u

ủ ể ươ ế ừ ể ầ ộ đi m c a ph ề ng pháp này là có th tác đ ng đ n t ng thành ph n sóng đi u

ố ọ ậ ướ ể ệ ủ ươ hòa b c cao mu n l c. Hình d ậ i th hi n thu t toán c a ph ng pháp này.

ự ề ệ ậ ầ ọ Hình 3.9. Thu t toán l a ch n sóng đi u hòa c n bù trong h dq.

ươ ự ế ị b. Ph ng pháp xác đ nh dòng bù d a trên thuy t pq

ấ ứ ờ ượ ế ư ế Thuy t pq hay thuy t công su t t c th i đ ở c đ a ra b i Akagi vào

ự ụ ề ể ạ ớ ọ năm 1983 v i m c đích đi u khi n m ch l c tích c c.[4]

ự ế ề ể ạ ọ Mô hình đi u khi n m ch l c tích c c theo thuy t pq:

ộ ọ ự ế Hình 3.10. Mô hình b l c tích c c theo thuy t pq.

ướ ể ế ầ ế ươ Các b ị c đ ti n hành xác đ nh dòng bù c n thi t theo ph ng pháp

ượ ư ế này đ c ti n hành nh sau:

(cid:0) ệ ệ ừ ệ ọ ộ ệ ọ ộ (cid:0) Tính toán dòng đi n và đi n áp trong h t a đ 0 t h t a đ abc.

ớ ệ ố + V i h th ng ba pha có dây trung tính

ứ ệ ổ Công th c quy đ i đi n áp:

- - (3.1)

2 3

1 2 1 2 3 2

1 � � 2 � � � v 0 � � � = v 1 � � � a � � � v � � � 0 � �

� � v �� a �� v �� b �� v c � � �

ứ ệ ổ Công th c quy đ i dòng đi n:

- - (3.2)

2 3

1 2 1 2 3 2

1 � � 2 � � � i 0 � � � = i 1 � � � a � � � i � � � b 0 � �

� � i �� a �� i �� b �� i c � � �

ớ ệ ố + V i h th ng ba pha không có dây trung tính:

ứ ệ ổ Công th c quy đ i đi n áp:

- -

1 2

(3.3)

2 3

v � � a =� � v � � b

� 1 � � � 0 � �

�� v � a � � � v � � b � � � v � � � c �

1 2 3 2

3 2

ứ ệ ổ Công th c quy đ i dòng đi n:

- -

1 2

(3.4)

2 3

i � � a =� � i � � b

� 1 � � � 0 � �

�� i � a �� i �� b � �� i �� c �

1 2 3 2

3 2

ứ Công su t t ấ ả ượ i đ c tính theo công th c:

v b

(3.5)

v b

v � p ��= � a �� - v q �� b

i �� a �� i ��

ể ấ ầ Công su t p, q có th tách ra làm hai thành ph n:

ề ầ ộ ươ ơ ả ủ ứ ớ Thành ph n m t chi u , t ầ ng ng v i thành ph n c b n c a dòng

t i.ả

ầ ậ ề Thành ph n đi u hòa b c cao , .

[p] = +

[q] = +

ở ả ổ ờ ị ấ ứ Khi đó, t ng công su t t c th i xác đ nh b i t i:

P = p + q = + + +

Trong đó:

ụ ủ ầ ấ p: là thành ph n công su t tác d ng c a P.

ủ ầ ả ấ q: là thành ph n công su t ph n kháng c a P.

ủ ả ề ấ ấ ồ ộ ỉ ầ Ngu n ch cung c p thành ph n công su t m t chi u c a t i và công

ấ ổ ư ị ủ ộ su t t n hao c a b ngh ch l u.

ụ ự ệ ạ ấ ầ ấ ọ M ch l c tích c c có nhi m v cung c p thành ph n công su t xoay

ề ấ ả ầ chi u và thành ph n công su t ph n kháng q.

ấ ạ ấ ọ ở Khi đó ta có công su t cung c p b i m ch l c:

ầ Và dòng c n bù:

v b

(3.6) - -

1 +

v b

2 v a

v b

v � a � v �

% �� p �� q � � �

* � � i a =� � c * i � � � � b c

ệ ụ ể ả ệ ả ổ ị Tuy nhiên do đi n áp trên t không n đ nh, do đó đ đ m b o đi n áp

ụ ồ ầ ể ả ấ ả ấ ổ ộ trên t không đ i thì ngu n c n cung c p m t công su t p đ đ m b o duy trì

ệ ụ ở ậ ứ ầ ổ ế đi n áp trên t không đ i. B i v y, công th c tính dòng bù c n thi t trong h ệ

(cid:0) (cid:0) ế ợ ả ứ ề ấ ả ọ khi k t h p c ch c năng l c sóng đi u hòa và bù công su t ph n kháng:

v b

- + % p

p 0

(3.7) - -

1 +

v b

q

2 v a

v b

] � � �

v � a � v � b

�� [ ��

* � � i a =� � c * i � � � � b c

ừ ứ ượ ệ ọ ộ T công th c này, ta tính đ c dòng bù trong h t a đ abc.

0

- (3.8)

2 3

3 2

- -

� � 1 v � � � a � � � = v � � � b � � � v � � c � � �

� � � v � � � a � � � v � � b � � � �

1 2 1 2

3 2

ừ ể ế ậ ề T đó ta có thu t toán đi u khi n theo thuy t pq:

Udc

Udcref

Udc

Tính Ua, Uß

Tính ia* iß*

Tính p q

Tính ica* icb* icc*

Tính ia, iß

ể ự ề ế ậ Hình 3.11. Thu t toán đi u khi n d a trên lý thuy t pq.

ử ụ ư ậ ế ằ ị ượ Nh v y b ng cách s d ng thuy t pq ta đã xác đ nh đ c dòng bù

ộ ọ ự ể ề ấ ầ c n thi ế ừ t t đó xây d ng c u trúc đi u khi n cho b l c song song.

ươ ử ụ ể ế ầ Theo ph ng pháp s d ng thuy t pq đ tính toán dòng bù c n thi ế t

ứ ề ả ấ ọ ậ cho cho ch c năng l c sóng đi u hòa b c cao và bù công su t ph n kháng có

ề ế ế ệ ả ầ ằ ạ h n ch là đi n áp tính toán yêu c u ph i sin và cân b ng. N u đi u này

ượ ữ ả ỏ ả không đ ế c th a mãn thì b n thân thuy t pq không còn đúng n a. Gi i pháp

ệ ượ ụ ắ ướ ằ ặ ể đ kh c ph c hi n t ệ ng đi n áp l ấ i không sin ho c m t cân b ng có hai

cách là:

ứ ệ ề ấ ọ ỏ ầ Cách th nh t là l c b thành ph n sóng đi u hòa trong đi n áp l ướ i

ướ ư ả ườ ượ ử ụ tr c khi đ a vào tính toán. Gi i pháp này th ng đ c s d ng khi sóng

ầ ố ệ ề ề ầ ọ đi u hòa đi n áp có t n s cao và khi l c thành ph n đi u hòa không làm thay

ữ ủ ơ ả ụ ỉ ệ ổ đ i góc pha c a đi n áp. H n n a gi i pháp này ch áp d ng khi không có

ứ ự ế ủ ạ ị ả ầ thành ph n th t ngh ch. Đây là h n ch c a gi i pháp này.

ườ ườ ử ụ ạ Cách hai ng i ta th ng s d ng đó là m ch PLL (PhaseLocked

ầ ơ ả ủ ệ ể ị ạ ế ố ể Loop) đ xác đ nh thành ph n c b n c a đi n áp t i đi m k t n i.

ể ự ử ụ ế ệ ề ậ ể Ngoài ra khi s d ng thuy t pq đ th c hi n thu t toán đi u khi n

ế ị ọ ề ậ ấ ấ ả thi ệ t b l c sóng đi u hòa b c cao và bù công su t ph n kháng còn su t hi n

ể ị ệ ệ ả ệ ả ấ ầ dòng đi n o. T t nhiên là thành ph n dòng đi n o có th b tri ế t tiêu n u

ư ọ ớ ặ ứ ệ ấ ầ ố ỉ nh l c v i đ c tính gi ng nhau t c là thành ph n này ch xu t hi n khi trong

ặ ẩ ặ ỉ ỉ quá trình tính toán dòng bù chu n ta ch bù ho c ho c ch bù q.

ẽ ệ ượ ả Khi tính toán dòng bù cho c và thì s tri t tiêu đ ầ c thành ph n

ả dòng o này.

Ọ Ự Ạ Ấ Ử Ụ 3.3. C U TRÚC M CH L C TÍCH C C SONG SONG S D NG

Ỉ Ư CH NH L U PWM

ể ề 3.3.1. Nguyên lý đi u khi n

ự ư ứ ệ ấ ả ọ ỉ Trong c u trúc này ch nh l u PWM th c hi n c ch c năng l c sóng

ơ ồ ấ ề ể ề ậ ấ ả đi u hòa b c cao và bù công su t ph n kháng. S đ c u trúc đi u khi n nh ư

hình 3.12.

ể ấ ế ừ ư ự ề ấ ộ ồ ị Ngu n m t chi u c p cho ngh ch l u có th c p tr c ti p t ồ ngu n

ự ế ộ ườ ườ ề m t chi u ho c t ặ ừ ụ ệ t đi n. Trong th c t ng i ta th ử ụ ng s d ng t ụ ệ đi n

ề ấ ư ệ ộ ộ ị ể ạ đ t o đi n áp m t chi u c p cho b ngh ch l u.

ể ả ị ổ ư ề ả ồ ộ ị ị ấ Đ đ m b o ngu n m t chi u c p cho ngh ch l u có giá tr n đ nh

ộ ộ ề ệ ỉ ượ ử ệ m t b đi u ch nh đi n áp đ c s dung. Đi n áp trên t ụ ượ đ c đo và so sánh

ị ệ ủ ệ ệ ẩ ượ ư ớ v i giá tr đi n áp chu n. Sai l ch c a hai tín hi u này đ ộ ề c đ a vào b đi u

ủ ộ ề ệ ể ể ượ ử ụ ể khi n, tín hi u ra c a b đi u khi n đ ầ c s d ng đ tính toán dòng bù c n

ế ể ạ ỏ ề ậ ấ ả thi t đ lo i b sóng đi u hòa b c cao và bù công su t ph n kháng. Dòng bù

ượ ở ộ ư ư ệ ẩ ị này đ ả c coi nh là tín hi u chu n và dòng phát ra b i b ngh ch l u ph i

ể ự ệ ề ể ề ả ả đ m b o bám theo dòng này. Đ th c hi n đi u này có th có nhi u cách

ư ươ ề ươ ệ ỉ khác nhau nh : ph ể ng pháp đi u khi n Hysteresis, ph ng pháp hi u ch nh

ươ ề ế PI, ph ng pháp đi u ch vector không gian,…

ộ ọ ự ư ể ề ấ ỉ Hình 3.12. C u trúc đi u khi n ch nh l u PWM làm b l c tích c c.

ươ ệ ề 3.3.2. Ph ể ng pháp đi u khi n PWM dòng đi n

ơ ả ắ ượ ả ồ Nguyên lý c b n: Gi n đ kích đóng các công t c đ ị c xác đ nh trên

ầ ủ ả ệ ự ế ệ ượ ơ ở c s so sánh dòng đi n yêu c u c a t i và dòng đi n th c t đo đ c.

ự ế ể ự ể ệ ệ ề ỹ Trong th c t ậ , đi u khi n dòng đi n có th th c hi n theo k thu t

ễ ề ặ ỉ ạ dùng m ch kích tr (Hysteresis Current Control) ho c dùng khâu đi u ch nh

ề ể ệ ấ dòng đi n (Ramp Comparision Curent Control). Các c u trúc đi u khi n đòi

ự ế ề ệ ề ể ằ ị ỏ h i thông tin v dòng đi n th c t ả . Đi u này có th xác đ nh b ng ba c m

ế ệ ế ặ ả ị bi n dòng ho c xác đ nh hai dòng đi n ba pha qua hai c m bi n dòng và xác

ứ ệ ề ệ ằ ị đ nh dòng đi n th ba theo đi u ki n dòng cân b ng.

a.) b.)

ề ể ệ ấ Hình 3.13. C u trúc đi u khi n dòng đi n

ươ ươ ỉ a.) Ph ng pháp Hysteresis b.) Ph ệ ng pháp hi u ch nh PI.

ươ ễ ạ ạ Ph ng pháp dùng m ch t o tr (Hysteresis Current Control) :

ư ể ề ạ ấ ộ ị Trên hình 3.13a trình bày c u trúc m ch đi u khi n b ngh ch l u áp

ơ ở ủ ử ụ ễ ệ ươ ề ạ theo dòng đi n, s d ng m ch kích tr . C s c a ph ề ng pháp đi u khi n

ươ ự ự ể ệ ề ề ệ ể này là ph ng pháp đi u khi n d a trên vi c đi u khi n dòng đi n th c bám

ệ ẩ theo dòng đi n chu n.

ơ ồ Hình 3.14. S đ mô t ả ươ ph ng pháp Hysteresis.

ẽ ượ ệ ộ ế ậ ệ ệ ặ ớ Theo đó m t băng sai l ch s đ c thi t l p v i vi c đ t sai l c gi ớ i

ệ ớ ướ ủ ụ ươ ạ h n trên và sai l ch gi i han d i và m c đích c a ph ng pháp này là làm

ự ả ằ ẩ sáo cho dòng th c bám theo dòng chu n và n m trong cùng kho ng dung sai

này.

ẽ ằ ộ ộ ữ ệ ệ ệ ầ Đ r ng băng s b ng hai l n sai l ch, sai l ch là hi u gi a dòng gi ớ i

ữ ệ ẩ ẩ ặ ớ ớ ạ h n trên v i dòng chu n ho c là hi u gi a dòng chu n v i dòng gi ớ ạ i h n

ướ ư ủ ự ể ạ ắ d i. S chuy n m ch c a các van theo nguyên t c nh sau:

ủ ệ ệ ằ ả Khi sai l ch n m trong kho ng c a băng sai l ch thì không có s ự

ể ạ chuy n m ch nào.

ượ ớ ạ ư ẽ ể ộ ị Khi dòng v t quá gi ạ i h n trên thì b ngh ch l u s chuy n m ch

ể ả ằ ố ệ sao cho dòng gi m xu ng đ sai l ch n m trong vùng cho phép và ng ượ ạ i c l

ố ướ ớ ạ ướ ể ộ ị ả khi dòng gi m xu ng d i gi i h n d ạ ư ẽ i thì b ngh ch l u s chuy n m ch

ể đ cho dòng tăng lên.

ư ớ ủ ộ ự ể ể ơ ị ạ Đ rõ h n, ta phân tích s chuy n m ch c a b ngh ch l u v i dòng pha A:

ủ ộ ọ ự ể ề Hình 3.15. Đi u khi n phát xung cho pha A c a b l c tích c c.

Trong đó:

ự i: là dòng th c pha A.

ặ

ữ ệ ự ặ i*: là dòng đ t pha A (cid:0) i*: là sai l ch gi a dòng th c và dòng đ t.

ơ ồ ả ề ệ ể Hình 3.16. S đ mô t đi u khi n dòng đi n pha A.

ầ ớ ớ ạ ự Khi dòng th c i tăng d n t i dòng gi ẫ i h n trên thì v = 1 do đó T d n

ả ờ Ở ờ ế ớ ể trong kho ng th i gian t khi đó dòng i tăng. th i đi m t thì i ti n t i gi ớ i

(cid:0) ạ ả ẫ ờ ờ ạ h n trên ể v = 0, v = 1 do đó T d n trong kho ng th i gian t. T i th i đi m

ế ớ ớ ạ ẫ ạ t thì i ti n t i gi i h n d ướ (cid:0) i v = 1, v = 0 do đó T d n dòng i l i tăng lên

ứ ặ ạ ắ ể ư ầ và quá trình c l p l ự ụ i nh ban đ u, T và T liên t c đóng c t đ dòng th c i

ớ ạ ướ ằ n m trong băng gi i h n trên và d i.

ươ ể ề Theo ph ng pháp đi u khi n này thì:

ầ ố ẽ ề ề ặ ỉ ỉ ượ ầ ố ự Đi u ch nh t n s dòng đ t thì s đi u ch nh đ c t n s dòng th c.

ộ ủ ự ượ ộ ủ ề ỉ Biên đ c a dòng th c đ c đi u ch nh thông qua biên đ c a dòng

đ t.ặ

ộ ộ ủ ả ượ ẽ ề ỉ Khi đ r ng c a băng gi m thì dòng đ c đi u ch nh s bám theo

ầ ố ắ ẽ ặ ơ ị dòng đ t m n h n tuy nhiên khi đó t n s đóng c t s tăng lên.

ự ư ệ ặ ấ Khi dòng đ t là sin thì dòng th c cũng là sin nh ng xu t hi n m t s ộ ố

ệ ử ụ ạ ỏ ằ ể ễ ậ sóng hài b c cao tuy nhiên có th d dàng lo i b b ng vi c s d ng các b ộ

ở ầ ủ ộ ư ị ọ l c LC đ u ra c a b ngh ch l u.

ươ ễ ự ứ ư ể ệ ơ Ph ả ng pháp này có u đi m là đ n gi n, d th c hi n, đáp ng nhanh.

ượ ầ ố ủ ủ ể ạ ẫ Tuy nhiên, nh ể c đi m c a nó là t n s chuy n m ch c a van bán d n không

ổ ị ả ể ạ ị ớ ố ộ xác đ nh và thay đ i theo t i và sai s trong quá đ có th đ t giá tr l n. Sai

ể ạ ễ ệ ầ ạ ạ ở ố ị ố s dòng đi n có th đ t 2 l n giá tr sai s cho b i m ch t o tr . Các nh ượ c

ụ ứ ủ ử ể ả ươ ị ạ đi m v a nêu trên làm cho kh năng ng d ng c a ph ng pháp b h n ch ế

ả ấ ớ ố ớ đ i v i các t i công su t l n.

ươ ử ụ ệ ệ ề ể ỉ Ph ng pháp đi u khi n dòng đi n s d ng hi u ch nh PI (Ramp

ự ắ ệ Comparision Current Control): th c hi n đóng ng t các công t c v i t n s c ắ ớ ầ ố ố

ả ệ ọ ể ề ị đ nh. Trên hình 3.13b, mô t ộ ứ nguyên lý đi u khi n dòng trong h t a đ đ ng

ộ ệ ữ ệ ệ ặ yên (stationary frame) đ sai bi ệ t gi a tín hi u dòng đi n đ t i và tín hi u

ượ ệ ệ ệ ộ ỉ ệ dòng đi n đo đ ề c tác đ ng lên khâu hi u ch nh dòng đi n. Tín hi u áp đi u

ể ở ủ ượ ầ ố ệ ớ khi n ngõ ra c a nó đ c so sánh v i tín hi u sóng mang t n s cao, và t ừ

ắ ị đó xác đ nh lên xung kích cho các công t c.

ử ụ ế ớ ề ạ ầ ố ổ Do s d ng m ch đi u ch v i sóng mang có t n s không đ i nên

ươ ạ ỏ ộ ố ủ ế ể ươ ề ph ng pháp đã lo i b m t s khuy t đi m c a ph ể ng pháp đi u khi n

ạ ạ ễ dùng m ch t o tr .

ở ồ ạ ự ậ ệ ự ậ ệ Tuy nhiên xác l p, luôn t n t i s sai bi t dòng đi n và s ch m pha

ứ ệ ể ệ ặ ớ ị ỉ ộ ủ c a đáp ng so v i tín hi u đ t vì khâu hi u ch nh PI không th theo k p m t

ạ ượ ế ề ặ cách chính xác các đ i l ng xoay chi u bi n thiên theo hình sin, đ c bi ệ ở t

ầ ố t n s cao (xem hình 3.17).

ả ồ ươ ể ề Hình 3.17. Gi n đ xung kích ph ệ ử ụ ng pháp đi u khi n dòng đi n s d ng

ệ ỉ hi u ch nh PI.

ượ ệ ề ể ạ ạ Nh ố ể c đi m hai d ng m ch đi u khi n dòng đi n trên là không có ph i

ệ ủ ữ ể ề ợ h p gi a các quá trình đi u khi n dòng đi n c a các pha. Do đó, không có kh ả

ỉ ố ề ắ ớ ể ề ổ năng đi u khi n vector không và t n hao do đóng c t l n khi ch s đi u ch ế

ề ể ệ ẫ ấ ươ ề ể ế th p. Đi u này d n đ n vi c phát tri n các ph ng pháp đi u khi n vector

dòng đi n.ệ

ư ệ ể ề ệ ộ ị ượ B ngh ch l u đi n áp đi u khi n theo dòng đi n, còn đ ọ c g i là b ộ

ư ệ ồ ị ượ ứ ụ ề ể ngh ch l u dòng đi n ngu n áp, đ ộ ề c ng d ng trong đi u khi n truy n đ ng

ệ ố ự ề ề ệ ể ấ ọ ả đi n xoay chi u, đi u khi n h th ng l c tích c c và bù công su t ph n

ặ ấ ồ ả ớ ệ ố ấ kháng ho c làm ngu n cung c p cho t i v i h s công su t cao.

Ự Ử Ụ Ế Ạ Ọ Ư Ế Ỉ 3.3. THI T K M CH L C TÍCH C C S D NG CH NH L U PWM

ự ỏ 3.3.1. Xây d ng mô hình mô ph ng

ố ồ a. Kh i ngu n

ệ ố ấ ồ ả ế ồ H th ng ngu n 3 pha 3 dây cung c p cho t i phi tuy n. Ngu n xoay

ầ ố ị ệ ụ ề ị ủ chi u 3 pha có giá tr hi u d ng U=220(V), t n s 50Hz, giá tr góc pha c a

Discrete, Ts = 1e-006 s.

A a Phase A

pow ergui

Non-Linear Load

Iabc, Uabc --> p~, q

Phase B C c

3 phase source

B2 Phase C

p, q --> Iab

ệ ồ các pha A, B, C l ch nhau 120. Mô hình ngu n ba pha:

Iab --> Iabc

ề ồ Hình 3.18. Mô hình ngu n xoay chi u ba pha. a A

b. Mô hình t iả

C đó thi

PWM control

ố ượ ẽ ả ừ ế ế ộ ọ ự Đây là đ i t ể ọ t k b l c tích c c đ l c

c ng ta s kh o sát t B3 ế i phi tuy n gây ra, t

IGBT Bridge1 đó c i thi n đ

ệ ả ừ ượ ấ ượ ề ả c ch t l ệ ng đi n sóng đi u hòa do t

năng.

Iabc_in

Iabc_out

Discrete,

Ts = 1e-006 s.

Dong vao

pow ergui

Tai phi tuyen

Iabc, Uabc --> p~, q

3 phase source

p, q --> Iab

ả ế Mô hình t i phi tuy n:

ả ế Hình 3.19. Mô hình t i phi tuy n.

Iab --> Iabc

ư ồ ỉ ả ư ở ỉ Mô hình g m các khâu: Khâu ch nh l u và t i RL. Khâu ch nh l u đây

ư ầ ụ ấ ồ ộ ỉ ề ta dùng ch nh l u c u diode, khâu này có tác d ng cung c p ngu n m t chi u

IGBT Bridge1

PWM control

(cid:0) ả ở ố ư ọ ấ cung c p cho t ả i RL. T i RL đây ta ch n có thông s nh sau: R = 2( ), L =

1 (mH).

Iabc_in

Iabc_out

Dong vao

a 4

A 1

A 2

b 5

Iabc_in

A B 3

a 4

B 3

c 6

B C 5

b 6

i+ i+

Do dong

Do ap

c. Khâu đo dòng

Hình 3.20. Khâu đo dòng.

A 3

a 4

B 5

b 6

4 b

A 2

Vabc_in

5 c 6

B 3

d. Khâu đo áp

ề ệ Hình 3.21. Khâu đo đi n áp xoay chi u ba pha.

ị ệ ư ộ ấ ạ ị ị ề e. Xác đ nh giá tr đi n áp m t chi u cung c p cho m ch ngh ch l u

ị ự ể ủ ệ ề ộ Giá tr c c ti u c a đi n áp m t chi u:

U > U = 2.45U (3.1)

ườ ề ở ệ ọ ộ Thông th ng ch n đi n áp m t chi u ị giá tr :

U = (1.2 (cid:0) 1.3)U (3.2)

ừ ượ ề ấ ệ ộ ộ ị T (3.1) và (3.2), ta tính đ ư c đi n áp m t chi u c p cho b ngh ch l u

là U = 700 (V).

Discrete, Ts = 1e-006 s.

pow ergui

Tai phi tuyen

Do luong

Do luong1

3 phase source

Iabc, Uabc --> Iab, Uab

---->

Tính toan P, Q

Bo loc thong thap

p, q --> Iab

<----

Do luong2

IGBT Bridge1

Iab --> Iabc

---->

Hysteresis

Iabc_in

Iabc_out

Dong vao

ộ ề ể ạ f. Khâu tính toán t o xung cho b đi u khi n.

ộ ề ể ạ Hình 3.22. Khâu tính toán, t o xung cho b đi u khi n.

ồ Trong khâu bao g m các khâu:

(cid:0) (cid:0) ệ ụ ọ ộ ể ể ừ Khâu chuy n h tr c t a đ abc : chuy n dòng và áp t ọ khung t a (cid:0)

(cid:0) ọ ụ ụ ụ ể ấ ộ (cid:0) ộ đ abc sang khung t a đ đ ph c v cho tính toán công su t tác d ng và

IQmath

-C-

IQNmpy

IQmath

Convert

Vabc_in

-C-

VaC

IQNmpy

IQmath

-C-

IQNmpy

IQmath

Dong vao2

-C-

IQNmpy

IQmath

VbC

-C-

IQNmpy

ấ ứ ế ả ấ ờ công su t ph n kháng theo thuy t công su t t c th i pq.

ệ ể ừ ọ ọ ọ Hình 3.23. Khâu chuy n đi n áp t ộ (cid:0)(cid:0) khung t a đ abc sang khung t a đ

IQmath

-C-

IQNmpy

IQmath

Convert

Iabc_in

-C-

iaC

IQNmpy

IQmath

-C-

IQNmpy

IQmath

Dong vao2

-C-

IQNmpy

IQmath

ibC

-C-

IQNmpy

ệ ừ ể ộ ọ ọ Hình 3.24. Khâu chuy n dòng đi n t khung t a đ abc sang khung t a đ ộ

(cid:0)(cid:0) .

V_a

V_b

VaC

Convert

In_Va

VbC

Convert

In_Vb

P_in

IaC

Convert

In_Ia

IbC

In_Ib

Convert

Subsystem

In_Va

In_Vb

Q_in

In_Ia

In_Ib

Subsystem1

ấ ố Kh i tính toán công su t P, Q:

IQmath

In_Va 4

In_Va 3

IQNmpy

IQmath

IQNmpy IQmath

In_Ib 2

In_Ia 2

In_Vb 3

In_Vb 4

IQNmpy

In_Ia

In_Ib

ấ Hình 3.25. Khôi tính toán công su t P, Q.

ấ ố ấ ố a. Kh i tính công su t P b.Kh i tính công su t Q

ấ ấ ố Hình 3.26. C u trúc kh i tính công su t.

-K-

z-1

Subtract1

Gain

Discrete Transfer Fcn

-300 Z

Integer Delay

ấ ố Kh i tính công su t bù:

ấ ấ ạ ố ở ọ Hình 3.27. Kh i tính toán công su t bù cung c p b i m ch l c

ứ ủ ử ạ ấ ố ọ ọ Trong kh i này s dung m ch l c thông th p, ch c năng c a nó là l c

ề ề ề ầ ộ ầ ỏ b các thành ph n xoay chi u, gi ữ ạ l ư ậ i thành ph n m t chi u chi u. Nh v y

ẽ ạ ỏ ượ ấ ố ộ khi đi qua kh i tính công su t bù ta s lo i b đ ề ầ c thành ph n m t chi u

ệ ơ ả ầ ề ầ (thành ph n dòng đi n c b n) và gi ữ ạ l ầ i thành ph n xoay chi u (thành ph n

ề ậ sóng đi u hòa b c cao).

(cid:0) (cid:0) ầ ặ ố ầ ế ệ (cid:0) Kh i tính toán dòng c n đ t trong h : dòng bù c n thi ệ (cid:0) t trong h

Out1

1/(Ua^2+Ub^2)

V_a

Convert

V_b

Convert

Out1

IQmath A B Y IQNmpy

Convert

Ica

Dong vao

Out1

IQmath A B Y IQNmpy

icb

Ual

Out1

Ube

1/(Ual2+Ube2)

V_a

Ual

double

V_b

Ube

double

-1

I_ca

Out1

Gain

double

-1

Product

double

-1

ica

Dong vao1

Ual

I_cb

Ube

Out1

Product1

icb1

ượ ứ đ c tính theo công th c (3.6).

ầ ố ế Hình 3.28. Kh i tính toán dòng bù c n thi ệ (cid:0)(cid:0) t trong h .

ệ ặ ặ ố ượ ệ Kh i tính toán dòng đ t trong h abc: Dòng đ t trong h abc đ c tính

(cid:0) ặ ượ ể ằ b ng cách chuy n dòng đ t đã đ ệ (cid:0) c tính toán trong h ệ sang h abc.

IQmath

-C-

I_ca

Convert

IQNmpy

IQmath

-C-

IQNmpy

IQmath

-C-

I_cb

Convert

IQNmpy

Iabc_REF

IQmath

-C-

IQNmpy

IQmath

-C-

IQNmpy

ệ ố Hình 3.29. Kh i tính toán dòng bù trong h abc.

Iabc_AF

NOT

f eedback

Out1

Out2

Gate

Iabc_REF

double

NOT

Out3

Hysteresis

NOT

2e-4

boolean

z-0.9998

Out1

2e-4

boolean

z-0.9998

feedback

Out2

2e-4

boolean

z-0.9998

Out3

ể ố ề Kh i phát xung đi u khi n cho IGBT

ể ề ố Hình 3.30. Kh i phát xung đi u khi n cho IGBT.

ủ ộ ọ ụ ả ệ ệ ả ố Kh i phát xung này có nhi m v đ m b o dòng đi n ra c a b l c tích

ộ ề ể ả ề ệ ả ả ặ ể ự c c ph i bám theo dòng đi n đ t. Đ đ m b o đi u đó thì b đi u khi n

ượ ở ộ ề ể ượ ề ươ đ c dùng đây là b đi u khi n dòng đ ể c đi u khi n theo ph ng pháp

ễ ạ ạ dùng m ch t o tr (Hysteresis Current Control).

Gate

Demux

g C

ố ạ ư ố ấ ị g. Kh i công su t (Kh i m ch ngh ch l u)

ạ ấ ố Hình 3.31. Kh i m ch công su t.

ộ ả ẫ ấ ồ ố ộ Kh i này bao g m các van bán d n công su t IGBT và cu n c m. Cu n

ữ ụ ượ ệ ạ ư ộ ả c m có tác d ng nh m t kho tích tr năng l ng, khi có dòng đi n ch y qua

ẽ ữ ộ ượ ị ố ệ ả ớ nó s tích tr m t năng l ng t ừ ườ tr ng. Khi tr s đi n c m quá l n, năng

ượ ự ẽ ổ ớ l ng t ừ ườ tr ệ ng này này càng l n và nó s làm cho s thay đ i dòng đi n

ạ ượ ự ổ ủ ẩ ở ầ ậ ch m l i và không bám theo đ c s thay đ i c a dòng bù chu n t n s ố

ượ ạ ế ệ ả ỏ ẽ ị ố ự cao. Ng ổ ủ i n u tr s dòng đi n c m quá nh s làm cho s thay đ i c a c l

ủ ộ ể ế ệ ế ả ạ ố ị dòng đi n bi n thiên nhanh, k t qu làm cho s chuy n m ch c a b ngh ch

ấ ẫ ẫ ổ ượ ư l u tăng và gây t n th t trong van bán d n tăng. Các van bán d n đ ọ c ch n

ầ ố ắ ớ ị ượ ả ệ sao cho ph i có t n s đóng c t l n và ch u đ c dòng đi n cao.

ồ ệ ả ưở ớ 3.3.2. Kh o sát v i ngu n đi n lý t ng

ệ ố ự ấ ọ C u trúc h th ng l c tích c c:

Discrete, Ts = 1e-006 s.

pow ergui

Tai phi tuyen

Do luong

Do luong1

3 phase source

Iabc, Uabc --> Iab, Uab

---->

T ính toan P, Q

Bo loc thong thap

p, q --> Iab

<----

Do luong2

IGBT Bridge1

Iab --> Iabc

---->

Hysteresis

Iabc_in

Iabc_out

Dong vao

ự ớ ơ ồ ộ ọ ầ ỏ ồ ồ Hình 3.32. S đ mô ph ng b l c tích c c v i ngu n đ u vào là ngu n lý

t ngưở

ườ ệ ẽ ả ợ ồ ớ ưở Trong tr ng h p này ta s kh o sát v i ngu n đi n lý t ng (sin và

ằ cân b ng).

400

300

200

100

)

(

-100

-200

-300

-400

0.01

0.02

0.03

0.04

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.05 Time (s)

ưở ấ ả ế ồ Ngu n lý t ng c p cho t i phi tuy n:

ồ ưở ấ ả ế Hình 3.33. Ngu n lý t ng c p cho t i phi tuy n.

ư ầ ả ạ ồ ọ ệ Đ u tiên chúng ta kh o sát dòng đi n ngu n khi ch a có m ch l c tích

ư ệ ạ ạ ộ ọ ự c c. Ta có hình d ng dòng đi n pha A khi ch a có m ch l c tác đ ng:

200

150

100

)

( I

-50

-100

-150

-200

0.01

0.02

0.06

0.08

0.04

0.07

0.03

0.1

0.05 Time (s)

0.09 Selected signal: 10 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

100

ư ệ ạ ộ ọ Hình 3.34. Dòng đi n pha A khi ch a có m ch l c tác đ ng.

0.05

0.15

0.2

ấ ầ Phân tích ph pha A chúng ta th y đ ượ ỷ ệ c t l các thành ph n sóng hài ổ -100

0.1 Time (s)

Fundamental (50Hz) = 140.9 , THD= 30.09%

) l a

n e m a d n u F

o %

(

g a M

Harmonic order

ớ khá cao v i THD = 30.09%.

ư ạ ọ ộ Hình 3.35. Phân tích dòng pha A khi ch a có m ch l c tác đ ng

ỷ ệ ả ệ ề ầ B ng 3.1. T l các thành ph n sóng đi u hòa trong dòng đi n pha A khi

ạ ộ ọ ư m ch l c ch a tác đ ng

ậ ề ỷ ệ ề T l các thành ph n sóng đi u hòa

B c sóng đi u hòa 0 Hz (DC): 50 Hz (Fnd): 100 Hz (h2): 150 Hz (h3): 200 Hz (h4): ầ 0.01% 100.00% 0.06% 0.02% 0.06%

250 Hz (h5): 300 Hz (h6): 350 Hz (h7): 400 Hz (h8): 450 Hz (h9): 500 Hz (h10): 550 Hz (h11): 600 Hz (h12): 650 Hz (h13): 700 Hz (h14): 750 Hz (h15): 800 Hz (h16): 850 Hz (h17): 900 Hz (h18): 950 Hz (h19): 22.61% 0.03% 11.30% 0.06% 0.02% 0.06% 9.01% 0.03% 6.43% 0.06% 0.02% 0.06% 5.61% 0.03% 4.47%

ệ ạ ọ ộ ồ ướ Khi có m ch l c tác đ ng, quan sát dòng đi n ngu n phía tr ạ c m ch

ệ ấ ầ ậ ọ l c ta th y dòng đi n đã có hình sin, các thành ph n sóng b c cao đã đ ượ c

200

150

100

)

( I

-50

-100

-150

-200

0.01

0.02

0.03

0.04

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.05 Time (s)

ả ể gi m đáng k

ệ ạ ồ ọ ộ Hình 3.36. Dòng đi n ngu n sau khi m ch l c tác đ ng.

ượ ấ ượ ố ớ ộ ọ ủ ệ ể Tuy nhiên đ đánh giá đ c ch t l ng c a b l c đ i v i vi c tri ệ t

ề ề ầ ậ ầ tiêu các thành ph n đi u hòa xoay chi u b c cao ta c n đánh giá qua h s ệ ố

ả ằ ệ ố ế ệ ạ ẩ bi n d ng dòng đi n THD, h s này ph i n m trong tiêu chu n cho phép.

ệ ượ ự ệ ề ệ ậ Vi c này đ c th c hi n thông qua phân tích dòng đi n đi u hòa b c cao. Ta

ớ phân tích v i dòng pha A.

200

Tröôùc khi loïc

Sau khi loïc

150

100

( I

-50

-100

-150

-200

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

Selected signal: 10 cycles. FFT window (in red): 1 cycles Time (s)

100

ồ ướ ọ ộ ệ Hình 3.37. Dòng đi n ngu n pha A tr ạ c và sau khi m ch l c tác đ ng.

-100 ọ

ệ ế ổ ạ ờ Ti p theo ta phân tích ph dòng đi n pha A t ể i các th i đi m khác nhau

0.05

0.15 ề

ạ ộ ượ ộ ạ ọ sau khi m ch l c tác đ ng qua đó s th y đ

0 ự ố ớ ự ế c c đ i v i s bi n thiên c a các thành ph n sóng đi u hòa b c cao.

Fundamental (50Hz) = 148.3 , THD= 5.39%

) l a

1.5

n e m a d n u F

o %

(

0.5

g a M

15 Harmonic order

ủ ẽ ấ 0.1 ầ Time (s) ủ c tác đ ng c a m ch l c tích 0.2 ậ

ệ ạ ọ ộ Hình 3.38. Phân tích dòng đi n pha A khi m ch l c tác đ ng.

ừ ở ệ ố ệ ậ ấ ạ T phân tích trên ta nh n th y h s méo d ng dòng đi n THD là

ệ ố ế ẩ ấ ầ ố ớ ỏ 5,39%. Đ i chi u v i tiêu chu n IEEE std 519 ta th y h s THD đã g n th a

ư ậ ẩ ườ ộ ọ ặ ợ mãn theo tiêu chu n (<5%) nh v y trong tr ư ng h p này m c dù b l c ch a

ượ ả ươ ề ầ ả ố ố ớ ứ đáp ng đ c yêu c u đ ra xong cũng đã đ m b o t ng đ i t ấ t v i ch t

ượ ệ ướ l ng dòng đi n trên l ệ i đi n.

ư ả ậ ầ B ng sau đ a ra t ỷ ệ l ề các thành ph n sóng đi u hòa b c cao trong dòng

ệ ạ ọ ồ ộ đi n ngu n sau khi m ch l c tác đ ng.

ỷ ệ ả ộ ọ ề ầ ộ B ng 3.2. T l các thành ph n sóng đi u hòa pha A khi có b l c tác đ ng:

ậ ỷ ệ ề ầ ề B c sóng đi u T l các thành ph n sóng đi u hòa

hòa 0 Hz (DC): 50 Hz (Fnd): 100 Hz (h2): 150 Hz (h3): 200 Hz (h4): 250 Hz (h5): 300 Hz (h6): 350 Hz (h7): 400 Hz (h8): 450 Hz (h9): 500 Hz (h10): 550 Hz (h11): 600 Hz (h12): 650 Hz (h13): 700 Hz (h14): 750 Hz (h15): 800 Hz (h16): 850 Hz (h17): 900 Hz (h18): 950 Hz (h19): 0.11% 100.00% 0.15% 1.77% 0.07% 1.47% 0.09% 0.88% 0.05% 0.02% 0.07% 0.78% 0.11% 1.16% 0.08% 0.07% 0.06% 1.12% 0.09% 1.05%

ớ ả ộ ố ệ ế ấ ấ ố ặ Đ i chi u v i b ng 3.1 ta th y m c dù xu t hi n thêm m t s thành

ư ề ầ ớ ỷ ệ ủ ầ ấ ớ ỏ ph n sóng đi u hòa m i nh ng t c a chúng r t nh so v i thành ph n c l ơ

ệ ề ầ ả ớ ậ ả b n, các thành ph n sóng đi u hòa b c 5, 7, 11 đã gi m đi rõ r t so v i khi

ư ạ ộ ọ ch a có m ch l c tác đ ng.

ề ẩ ầ ậ Theo tiêu chu n IEC 100034 thì các thành ph n sóng đi u hòa b c cao

ệ ướ ỏ ơ ứ ế ả ộ ị trong dòng đi n l i ph i nh h n m t giá tr cho phép. Căn c vào k t qu ả

ệ ướ ề ầ ậ phân tích các thành ph n đi u hòa b c cao trong dòng đi n l ả i theo b ng 3.2

ấ ỷ ệ ế ố ớ ầ ẩ và đ i chi u v i tiêu chu n IEC 100034 ta th y t l ề các thành ph n đi u

ư ậ ộ ọ ứ ề ằ ậ ẩ ượ hòa b c cao đ u n m trong tiêu chu n. Nh v y b l c đáp ng đ c yêu

c u.ầ

ế ế ọ ạ 3.3.3. Thi ự t k thi công mô hình m ch l c tích c c

IGBT 1

IGBT 3

IGBT 5

A B C

IGBT 2

IGBT 6

IGBT 4

ố ạ ư ị a. Kh i m ch ngh ch l u

ơ ồ ư ố ị Hình 3.39. S đ nguyên lý kh i ngh ch l u.

ự ế ạ ư ả ị Hình 3.40. Hình nh th c t m ch ngh ch l u.

ể ạ ứ ề ể ắ ậ ố Kh i này làm ch c năng đóng c t theo thu t toán đi u khi n đ t o ra

ầ ế dòng bù c n thi t.

ố b. Kh i Driver cho IGBT

ơ ồ ạ S đ nguyên lý m ch driver cho IGBT.

B X _ A 1

D A 1 1 _ 1

V C A 1 1

C A 1 1

V C A 1 1

H C P L _ 3 1 6 J _ A 1

C A 1 1 _ 4

C A 1 1 _ 5

C A 1 1 _ 6

E A 1 1

I N A 1 1

C A 1 1 _ 1

R A 1 1 _ 1

1 6

V i n +

V e

P r 1

D A 1 1 _ 2

R e s e t 1

Q u p 1 1

1 5

V i n -

V l e d 2 +

R A 1 1 _ 4

V c c

1 4

V c c 1

D e S a t

P r 1

P r 2

R A 1 1 _ 6

R A 1 1 _ 3

E A 1 1

V C A 1 1

1 3

G N D 1

V c c 2

V 3 3

G A 1 1

C A 1 1 _ 7

1 2

R E S E T

V c

G A 1 1 E A 1 1 C A 1 1

3 2 1

D A 1 1 _ 3

P r 2

F a u l t _ A 1 1

R A 1 1 _ 7

1 1

F A U L T

V o u t

C A 1 1 _ 2

R A 1 1 _ 2

J A 1 _ C O N T R O L

1 0

V l e d 1 +

V e e

R A 1 1 _ 5

C E 1 1

D A 1 1 _ 4

C A 1 1 _ 3

V E E A 1 1

G N D

1 0

V l e d 1 -

V e e

Q d n 1 1

V E E A 1 1

I N A 1 1 I N A 2 1 R e s e t 1

1 2 3 4

F a u l t _ A 2

R F a u lt _ A 2

F a u l t _ A 2 1

J A _ S I G N A L

F a u l t _ A 1

R F a u lt _ A 1

V 3 3

F a u l t _ A 1 1

D A 2 1 _ 1

G N D

B X _ A 2

V C A 2 1

F a u l t _ A 1 1 F a u l t _ A 2 1

C A 2 1

V C A 2 1

H C P L _ 3 1 6 J _ A 2

C A 2 1 _ 4

C A 2 1 _ 5

C A 2 1 _ 6

1 2 3

E A 2 1

I N A 2 1

C A 2 1 _ 1

R A 2 1 _ 1

1 6

V i n +

V e

D A 2 1 _ 2

P r 1

R e s e t 1

Q u p 2 1

J A _ F A U L T

1 5

V i n -

V l e d 2 +

R A 2 1 _ 4

V c c

1 4

V c c 1

D e S a t

P r 1

P r 2

R A 2 1 _ 6

R A 2 1 _ 3

E A 2 1

V C A 2 1

1 3

G N D 1

V c c 2

V 3 3

G A 2 1

C A 2 1 _ 7

1 2

R E S E T

V c

D A 2 1 _ 3

G A 2 1 E A 2 1 C A 2 1

3 2 1

P r 2

F a u l t _ A 2 1

R A 2 1 _ 7

1 1

F A U L T

V o u t

C A 2 1 _ 2

R A 2 1 _ 2

J A 2 _ C O N T R O L

D A 2 1 _ 4

1 0

V l e d 1 +

V e e

R A 2 1 _ 5

C E 2 1

C A 2 1 _ 3

V E E A 2 1

1 0

V l e d 1 -

V e e

Q d n 2 1

V E E A 2 1

B X _ B 1

D A 1 2 _ 1S F 5 8

V C A 1 2

C A 1 2

V C A 1 2

H C P L _ 3 1 6 J _ A 4

C A 1 2 _ 4

C A 1 2 _ 5

C A 1 2 _ 6

E A 1 2

I N A 1 2

C A 1 2 _ 1

R A 1 2 _ 1

1 6

V in +

V e

D A 1 2 _ 2S F 5 8

R e s e t 2

Q u p 1 2

1 5

V in -

V l e d 2 +

R A 1 2 _ 4

V c c

1 4

V c c 1

D e S a t

P r 1

R A 1 2 _ 6

R A 1 2 _ 3

E A 1 2

V C A 1 2

1 3

G N D 1

V c c 2

V 3 3

G A 1 2

C A 1 2 _ 7

1 2

R E S E T

V c

G A 1 2 E A 1 2 C A 1 2

3 2 1

D A 1 2 _ 3S F 5 8

P r 2

F a u l t _ A 1 2

R A 1 2 _ 7

1 1

F A U L T

V o u t

C A 1 2 _ 2

R A 1 2 _ 2

J B 1 _ C O N T R O L

1 0

V le d 1 +

V e e

D A 1 2 _ 4S F 5 8

R A 1 2 _ 5

C E 1 2

C A 1 2 _ 3

V E E A 1 2

G N D

1 0

V le d 1 -

V e e

Q d n 1 2

V E E A 1 2

I N A 1 2 I N A 2 2 R e s e t 2

1 2 3 4

F a u l t _ B 2

R F a u l t _ B 2

F a u l t _ A 2 2

J B _ S I G N A L

F a u l t _ B 1

R F a u l t _ B 1

V 3 3

F a u l t _ A 1 2

D A 2 2 _ 1

B X _ B 2

V C A 2 2

G N D

C A 2 2

V C A 2 2

H C P L _ 3 1 6 J _ A 3

C A 2 2 _ 4

C A 2 2 _ 5

C A 2 2 _ 6

F a u l t _ A 1 2 F a u l t _ A 2 2

I N A 2 2

E A 2 2

C A 2 2 _ 1

R A 2 2 _ 1

1 2 3

1 6

V in +

V e

D A 2 2 _ 2

R e s e t 2

1 5

Q u p 2 2

V in -

V l e d 2 +

J B _ F A U L T

R A 2 2 _ 4

V c c

1 4

V c c 1

D e S a t

P r 1

R A 2 2 _ 6

R A 2 2 _ 3

E A 2 2

V C A 2 2

1 3

G N D 1

V c c 2

V 3 3

G A 2 2

1 2

C A 2 2 _ 7

R E S E T

V c

D A 2 2 _ 3

G A 2 2 E A 2 2 C A 2 2

3 2 1

P r 2

F a u l t _ A 2 2

1 1

R A 2 2 _ 7

F A U L T

V o u t

C A 2 2 _ 2

R A 2 2 _ 2

D A 2 2 _ 4

1 0

J B 2 _ C O N T R O L

V le d 1 +

V e e

C A 2 2 _ 3

R A 2 2 _ 5

C E 2 2

V E E A 2 2

1 0

V le d 1 -

V e e

Q d n 2 2

V E E A 2 2

B X _ C 1

D A 1 3 _ 1

V C A 1 3

C A 1 3

V C A 1 3

H C P L _ 3 1 6 J _ A 6

C A 1 3 _ 4

C A 1 3 _ 5

C A 1 3 _ 6

I N A 1 3

E A 1 3

1 6

C A 1 3 _ 1

R A 1 3 _ 1

V in +

V e

D A 1 3 _ 2

R e s e t 3

1 5

Q u p 1 3

V in -

V l e d 2 +

R A 1 3 _ 4

V c c

1 4

V c c 1

D e S a t

P r 1

R A 1 3 _ 6

R A 1 3 _ 3

E A 1 3

V C A 1 3

1 3

1 0 0

G N D 1

V c c 2

V 3 3

G A 1 3

1 2

C A 1 3 _ 7

R E S E T

V c

G A 1 3 E A 1 3 C A 1 3

3 2 1

D A 1 3 _ 3

P r 2

F a u l t _ A 1 3

1 1

R A 1 3 _ 7

F A U L T

V o u t

C A 1 3 _ 2

R A 1 3 _ 2

J C 1 _ C O N T R O L

1 0

V le d 1 +

V e e

D A 1 3 _ 4

C A 1 3 _ 3

R A 1 3 _ 5

C E 1 3

V E E A 1 3

1 0

V le d 1 -

V e e

Q d n 1 3

V E E A 1 3

F a u l t _ C 2

R F a u l t _ C 2

F a u l t _ A 2 3

F a u l t _ C 1

R F a u l t _ C 1

V 3 3

F a u l t _ A 1 3

D A 2 3 _ 1

B X _ C 2

G N D

V C A 2 3

C A 2 3

V C A 2 3

H C P L _ 3 1 6 J _ A 5

C A 2 3 _ 4

C A 2 3 _ 5

C A 2 3 _ 6

I N A 2 3

E A 2 3

1 6

C A 2 3 _ 1

R A 2 3 _ 1

V in +

V e

D A 2 3 _ 2

I N A 1 3 I N A 2 3 R e s e t 3

1 2 3 4

R e s e t 3

Q u p 2 3

1 5

V in -

V l e d 2 +

R A 2 3 _ 4

V c c

J C _ S I G N A L

1 4

V c c 1

D e S a t

P r 1

R A 2 3 _ 6

R A 2 3 _ 3

E A 2 3

V C A 2 3

1 3

G N D 1

V c c 2

V 3 3

G A 2 3

1 2

C A 2 3 _ 7

R E S E T

V c

D A 2 3 _ 3

G A 2 3 E A 2 3 C A 2 3

3 2 1

P r 2

G N D

F a u l t _ A 2 3

R A 2 3 _ 7

1 1

F A U L T

V o u t

C A 2 3 _ 2

R A 2 3 _ 2

F a u l t _ A 1 3 F a u l t _ A 2 3

J C 2 _ C O N T R O L

D A 2 3 _ 4

1 2 3

1 0

V le d 1 +

V e e

C A 2 3 _ 3

R A 2 3 _ 5

C E 2 3

V E E A 2 3

1 0

V le d 1 -

V e e

J C _ F A U L T

Q d n 2 3

V E E A 2 3

U 3

V C C

R _ C H A R G E 1

D _ 1 2 V

+ 1 2 V

R _ P o w e r

V I N

V O U T

+ 1 2 V

G N D

H 1 1 1 7 - 5 V

C P _ V C C

C _ N P V C C

D _ c h a r g e

D _ 5 V

R _ P o w e r 1

I R Q 1

+ 1 2 V

V C C

C 3

V C C

V B

C 2

V R T 1

D _ 3 , 3 V

C A P _ P 1

C _ N P 1

R _ P o w e r 2

C 1

R G _ 1

Q 1

R T

U 4

V 3 3

H O

1 2 3

P r 1

P r 2

I R 2 1 5 3 1

V I N

V O U T

V S

R T 1

G N D

P O W E R

C T

R G _ 2

Q 2

H 1 1 1 7 - 3 . 3 V

C P _ 3 3

C _ N P 3 3

C T 1

L O

C 4

- 1 2 V

ơ ồ ạ Hình 3.41. S đ nguyên lý m ch driver IGBT.

ề ể ồ ồ ừ Trong đó bao g m các module ngu n, module đi u khi n cho t ng

ạ IGBT, module t o xung áp.

Module ngu n:ồ

U 3

V C C

D _ 1 2 V

R _ P o w e r

V I N

V O U T

+ 1 2 V

G N D

H 1 1 1 7 - 5 V

C P _ V C C

C _ N P V C C

D _ 5 V

R _ P o w e r 1

+ 1 2 V

V C C

D _ 3 , 3 V

C A P _ P 1

C _ N P 1

R _ P o w e r 2

U 4

V 3 3

V I N

V O U T

G N D

H 1 1 1 7 - 3 . 3 V

C P _ 3 3

C _ N P 3 3

ơ ồ ồ Hình 3.42. S đ nguyên lý module ngu n nuôi.

ề ể ấ ồ Module này cung c p ngu n 5V và 3.3V cho các IC đi u khi n IGBT.

ử ụ ụ Trong module s d ng 2 IC H11175V và H11173V, hai IC này có tác d ng

ầ ượ ệ ổ ị ấ ồ ạ t o ra đi n áp n đ nh l n l t là 5 (V) và 3 (V) cung c p ngu n nuôi cho IC

ể ề đi u khi n.

B X _ C 1

D A 1 3 _ 1

V C A 1 3

C A 1 3

V C A 1 3

ề ể Module đi u khi n IGBT:

H C P L _ 3 1 6 J _ A 6

C A 1 3 _ 4

C A 1 3 _ 5

C A 1 3 _ 6

I N A 1 3

E A 1 3

C A 1 3 _ 1

R A 1 3 _ 1

1 6

V i n +

V e

D A 1 3 _ 2

R e s e t 3

1 5

Q u p 1 3

V i n -

V l e d 2 +

R A 1 3 _ 4

V c c

1 4

V c c 1

D e S a t

P r 1

R A 1 3 _ 6

R A 1 3 _ 3

E A 1 3

V C A 1 3

1 3

1 0 0

G N D 1

V c c 2

V 3 3

G A 1 3

1 2

C A 1 3 _ 7

R E S E T

V c

G A 1 3 E A 1 3 C A 1 3

D A 1 3 _ 3

3 2 1

P r 2

F a u l t _ A 1 3

1 1

R A 1 3 _ 7

F A U L T

V o u t

C A 1 3 _ 2

R A 1 3 _ 2

1 0

J C 1 _ C O N T R O L

V l e d 1 +

V e e

D A 1 3 _ 4

C A 1 3 _ 3

R A 1 3 _ 5

C E 1 3

V E E A 1 3

1 0

V l e d 1 -

V e e

Q d n 1 3

G N D

V E E A 1 3

F a u l t _ C 2

I N A 1 3 I N A 2 3 R e s e t 3

1 2 3 4

R F a u l t _ C 2

F a u l t _ A 2 3

J C _ S I G N A L

F a u l t _ C 1

R F a u l t _ C 1

V 3 3

F a u l t _ A 1 3

D A 2 3 _ 1

B X _ C 2

V C A 2 3

C A 2 3

V C A 2 3

H C P L _ 3 1 6 J _ A 5

C A 2 3 _ 4

C A 2 3 _ 5

C A 2 3 _ 6

G N D

I N A 2 3

E A 2 3

1 6

C A 2 3 _ 1

R A 2 3 _ 1

V i n +

V e

D A 2 3 _ 2

F a u l t _ A 1 3 F a u l t _ A 2 3

R e s e t 3

1 2 3

1 5

Q u p 2 3

V i n -

V l e d 2 +

R A 2 3 _ 4

V c c

1 4

V c c 1

D e S a t

P r 1

J C _ F A U L T

R A 2 3 _ 6

R A 2 3 _ 3

E A 2 3

V C A 2 3

1 3

G N D 1

V c c 2

V 3 3

G A 2 3

1 2

C A 2 3 _ 7

R E S E T

V c

D A 2 3 _ 3

G A 2 3 E A 2 3 C A 2 3

3 2 1

P r 2

F a u l t _ A 2 3

1 1

R A 2 3 _ 7

F A U L T

V o u t

C A 2 3 _ 2

R A 2 3 _ 2

D A 2 3 _ 4

1 0

J C 2 _ C O N T R O L

V l e d 1 +

V e e

C A 2 3 _ 3

R A 2 3 _ 5

C E 2 3

V E E A 2 3

1 0

V l e d 1 -

V e e

Q d n 2 3

V E E A 2 3

ơ ồ ề ể Hình 3.43. S đ nguyên lý module đi u khi n IGBT.

ứ ề ệ ở ể Module này có ch c năng đi u khi n vi c đóng m IGBT, ngoài ra nó

ứ ệ ể ả ượ ề còn có ch c năng b o v cho IGBT. Đ làm đ ử ụ c đi u đó thì module s d ng

ộ ế ị ề ấ ượ IC HCPL 316J. HCPL 316J là m t thi ể t b đi u khi n công su t đ ợ c tích h p

ế ợ ẽ ấ ả ặ ầ ầ ế ủ ộ cao k t h p ch t ch t t c các thành ph n c n thi ầ t m t cách đ y đ , cách

ớ ả ệ ỗ ự ề ể ể ả ồ ly c c đi u khi n IGBT cùng v i b o v l i và ph n h i trong 1 IC ki u SO

ự ứ ế ế ầ ẩ ớ ề 16. M c logic đ u vào chu n TTL cho phép giao ti p tr c ti p v i vi đi u

ớ ầ ấ ố ề ể ể ớ khi n, và cách ly quang v i đ u ra đi u khi n IGBTs v i công su t t i đa lên

ớ ộ ể ố ả ố ộ ế đ n 150A và 1200V. V i b cách ly quang t c đ cao gi m thi u t i đa s ự

ễ ữ ệ ề ề ể ẫ ậ ch m tr trong vi c chuy n d n gi a vi đi u khi n và IGBT trong khi cho

ệ ố ạ ộ ể ở ấ ế ộ ệ ề phép hai h th ng đ ho t đ ng r t nhi u ch đ đi n áp khác nhau đ ượ c

ổ ế ụ ứ ể ệ ộ ơ ổ ph bi n trong đ ng c công nghi p và các ng d ng chuy n đ i năng l ượ ng

ể ệ ạ ầ ấ ộ ỏ ả khác. M t vi m ch đ u ra cung c p b o v cho IGBT đ tránh h ng hóc khi

ứ ạ ả ộ ồ ỗ quá dòng, và m t cách ly quang th 2 ph n h i tr ng thái l ả ệ i tín hi u ph n

ề ể ệ ệ ạ ấ ồ h i cho vi đi u khi n. M ch giám sát đi n áp cung c p đi n áp làm đóng

ể ở ự ủ ự ệ ề ể ề ề IGBT khi đi n áp đi u khi n ể c c đi u khi n không đ . C c đi u khi n

ợ ượ ế ế ể ậ ủ ệ ấ IGBT tích h p đ c thi ộ ộ ề ộ t k đ tăng hi u su t và đ tin c y c a m t b đi u

ể ố ướ ộ ộ ề ứ ạ ộ khi n mà t n ít chi phí, kích th ể ơ c và đ ph c t p h n m t b đi u khi n

ế ế ờ ạ thi t k r i r c.

R _ C H A R G E 1

+ 1 2 V

D _ c h a r g e

ạ Module t o xung áp:

I R Q 1

C 3

V C C

V B

C 2

V R T 1

C 1

R G _ 1

Q 1

R T

H O

1 2 3

P r 1

P r 2

I R 2 1 5 3 1

V S

R T 1

P O W E R

C T

R G _ 2

Q 2

C T 1

L O

C 4

- 1 2 V

ơ ồ ủ ạ Hình 3.44. S đ nguyên lý c a module t o xung áp

ử ụ ể ạ ể ề ắ Trong module s d ng IC IR2151 đ t o xung đi u khi n đóng c t cho

ệ ộ ố ự 2 mosfet IRF640. IR2151 là IC có đi n áp cao, t c đ cao, t ộ dao đ ng đ ể

ớ ả ể ề ấ ớ đi u khi n MOSFET và IGBT v i c hai kênh cao và th p. V i công ngh ệ

ả ố ị HVIC (HighVoltage Integrated Circuit) và ch t CMOS cho kh năng ch u

ấ ố ộ ề ể ệ ầ ộ ớ ự đ ng r t t t. Đ u ra b đi u khi n có m t xung đ m dòng l n và bên trong

ượ ế ế ộ ề ự ể ề ẫ ộ ộ b deadtime đ c thi t k tăng đ truy n d n cho b đi u khi n. S tác

ễ ữ ượ ế ợ ử ụ ể ơ ả ộ đ ng tr gi a hai kênh đ ứ c k t h p đ đ n gi n hóa s d ng trong các ng

ể ượ ử ụ ể ề ể ỗ ỳ ụ d ng có chu k 50%. M i kênh có th đ c s d ng đ đi u khi n MOSFET

ạ ộ ặ ở ệ ế kênh N ho c IGBT phía cao ho t đ ng đi n áp cao lên đ n 600 volts.

ả ớ ượ ứ ụ ạ ư ậ V i kh năng nh v y, nên IR2151 đ c ng d ng trong m ch làm

ớ ầ ố ể ấ ủ ứ ế ạ ầ ch c năng t o ra xung áp v i t n s cao đ c p cho đ u vào c a bi n áp xung

ệ ở ạ t o đi n áp đóng hay m IGBT.

ơ ồ ứ ế ủ ạ S đ th c t c a m ch driver cho IGBT:

ự ế ạ ả Hình 3.45. Hình nh th c t m ch driver cho IGBT

ố ạ ề ể c. Kh i m ch vi đi u khi n.

ể ượ ề ở Vi đi u khi n đ c dùng đây là DSP TMS320F2812. DSP F2812 là vi

ư ấ ả ể ề ầ ế ị ạ ầ ế ể đi u khi n có h u nh t t c các thi t b ngo i ngoài vi c n thi t đ xây

ộ ệ ố ể ề ế ị ạ ợ ự d ng m t h th ng đi u khi n. Các thi t b ngo i vi tích h p trên F2812 có

ộ ư ế ề ể ạ ớ ộ ơ m t u th quan trong so v i các dòng vi đi u khi n khác, m t ngo i vi đ n

ấ ả ố ề ấ ả ầ ượ ạ gi n nh t là GPIO. T t c các đ u vào ra s đ u đ c nhóm l i thành các

ọ ượ ổ c ng g i là GPIO ( General Purpose Input Output). F2812 đ ị ấ c trang b r t

ả ấ ả ề ề nhi u tính năng bên trong, tuy nhiên không ph i t t c các tính năng đ u có

ể ế ố ế ủ ế ị ộ ả th k t n i đ n các chân chuyên dùng c a thi t b cùng m t lúc. Gi i pháp

ử ụ ộ ồ ệ ộ cho vi c này là s d ng b d n kênh (Mutiplex MUX). Có nghĩa là m t chân

ể ử ụ ứ ặ ượ ự ọ có th s d ng cho hai ho c ba ch c năng khác nhau và nó đ ở c l a ch n b i

ườ ậ ng i l p trình.

ủ ữ ạ ộ ạ ọ M t trong nh ng ngo i vi quan tr ng c a DSP F2812 là ADC. Nó t o

ữ ộ ề ố ự ụ ệ ọ ủ ể giao di n quan tr ng gi a b đi u khi n và các thông s th c. M c đích c a

ệ ươ ổ ự ệ ố ố ể ộ b ADC là chuy n đ i tín hi u t ng t ệ ữ sang tín hi u s . M i quan h gi a

ệ ầ ươ ự ố ượ ầ ứ ở đi n áp đ u vào t ng t và đ u ra s đ c cho b i công th c:

V = + V

ế ệ ượ ử ụ ể ớ ạ ệ V và V là đi n áp tham chi u đ c s d ng đ gi ả i h n d i đi n áp

ươ ự ấ ỳ ệ ầ ượ ẽ ạ ệ t ng t . B t k đi n áp đ u vào nào v t quá đi n áp cho phép thì s t o ra

ộ ố ọ ườ ợ ủ ừ m t s digital bão hòa. Tr ng tr ng h p c a F2812 là t ế 0 (V) đ n 3 (V). B ộ

ủ ADC c a F2812 là 12bit (n=12) do đó:

V =

ệ ứ ỉ ộ ệ ươ ụ ế ầ ỏ H u h t các tín hi u ng d ng đòi h i không ch m t tín hi u t ng t ự

ệ ố ể ể ổ ượ ị ớ ầ đ u vào đ chuy n đ i thành tín hi u s , do đó F2812 đ c trang b v i 16

ệ ươ ụ ể ầ chân ADC đ u vào chuyên d ng đ đo các tín hi u t ng t ự .

ư ế ề ạ ợ Ngoài ra F2812 cũng tích h p nhi u ngo i vi khác nh : giao ti p RS232,

CAN, SPI, …

ỉ ớ ụ ề ả ạ ợ Không ch v i kh năng tích h p nhi u ngo i vi thông d ng, DSP

ớ ộ ử ả ộ ớ F2812 còn có kh năng x lý nhanh v i b dao đ ng lên t i 150MHz, không

ế ớ ỗ ợ ậ ủ ữ ả nh ng th v i kh năng h tr ệ ậ l p trình c a Matlab và CCS, công vi c l p

ự ỳ ơ ố ớ ữ ễ ả ở trình cho DSP F2812 tr lên c c k đ n gi n và d dàng d i v i nh ng ng ườ i

ể ề ớ ớ ố ộ m i làm quen v i dòng vi đi u khi n này. Đó cũng là m t trong s lý do làm

ộ ọ ự ề ể ể ệ ề ợ cho vi đi u khi n này là thích h p trong vi c đi u khi n b l c tích c c.

ơ ồ ủ ể ề ạ Sau đây là s đ nguyên lý c a m ch vi đi u khi n TMS320F2812:

C O M 1

3 . 3 V A

U 2

U 3

3 . 3 V A

V C C

T X B _ 2 3 2

R X B

R X B _ 2 3 2

1 3 8

1 2 9

U 2 3 A

R 1 I N R 2 I N

R 1 O U T R 2 O U T

V I N

V O U T

R 2 3 _ 1

T X B _ 2 3 2

T X B

R X B _ 2 3 2

i n A D C I N A 0

G N D

R 2 6 _ 1

i n A D C I N B 0

A D C I N A 0

1 1 1 0

1 4 7

H 1 1 1 7 - 3 . 3 V

C P _ V C C

C _ N P V C C

T 1 I N T 2 I N

T 1 O U T T 2 O U T

A D C I N B 0 A D C I N B 0

C M A X _ 1

U 2 6 A 1

C 2 3 _ 1

1 6 2 7 3 8 4 9 5

J 1 3

C 2 6 _ 1

R 2 3 _ 2

C M A X _ 2

+ 5 V

U 4

3 . 3 V A

F B

R 2 6 _ 2

R S 2 3 2

V I N

V O U T

1 3 4 5 2 6

C 1 + C 1 - C 2 + C 2 - V + V -

1 2 3

R _ L 1

G N D

M A X 2 3 2

3 . 3 V A

H 1 1 1 7 - 3 . 3 V

C P _ 3 3

C _ N P 3 3

3 . 3 V A

C M A X _ 3

C M A X _ 4

C _ N P 1

P o w e r

C A P _ P 1

U 2 3 B

V C C

1 . 8 V

R 2 3 _ 3

U 5

i n A D C I N A 1

+ 5 V

R 2 6 _ 3

D 1 P O W E R

i n A D C I N B 1

A D C I N A 1

A D C I N B 1

U 2 6 B 7

V I N

V O U T

C 1 8

C 2 3 _ 2

G N D

C 2 6 _ 2

R 2 3 _ 4

1 0 4

H 1 1 1 7 - 1 . 8 V

C P _ 1 8

C _ N P 1 8

R 2 6 _ 4

3 . 3 V A

V C C

3 . 3 V A

1 . 8 V

U 2 4 A

R 2 4 _ 1

i n A D C I N A 2

R 2 7 _ 1

i n A D C I N B 2

A D C I N A 2

C _ 5 1

C _ 5 2

C _ 5 3

C _ 5 4

C _ 5 5

C _ 5 6

C _ 3 1

C _ 3 2

C _ 3 3

C _ 3 4

C _ 3 5

C _ 3 6

C _ 1 , 8 1

C _ 1 , 8 2

C _ 1 , 8 3

C _ 1 , 8 4

C _ 1 , 8 5

A D C I N B 2 A D C I N B 2

U 2 7 A 1

C 2 4 _ 1

C 2 7 _ 1

R 2 4 _ 2

R 2 7 _ 2

V C C

1 . 8 V

3 . 3 V A

U 2 4 B

U 2 7 B

R 2 4 _ 3

U 1

i n A D C I N A 3

R 2 7 _ 3

i n A D C I N B 3

A D C I N A 3

A D C I N B 3

C 2 4 _ 2

R 2 4 _ 4

C 2 7 _ 2

R 2 7 _ 4

3 . 3 V A

A D C I N B 0 A D C I N B 1 A D C I N B 2 A D C I N B 3 A D C I N B 4 A D C I N B 5 A D C I N B 6 A D C I N B 7

2 3 4 5 6 7 8 9

A D C I N B 0 A D C I N B 1 A D C I N B 2 A D C I N B 3 A D C I N B 4 A D C I N B 5 A D C I N B 6 A D C I N B 7

3 . 3 V A

U 2 5 A

R 2 5 _ 1

i n A D C I N A 4

G N D F 3 . 3 V A

U 2 5 B

1 6 5 1 6 6

V S S A 2 V D D A 2

A D C I N A 4

R 2 5 _ 3

i n A D C I N A 5

A D C I N A 5

C 2 5 _ 1

R 2 5 _ 2

C 2 5 _ 2

R 2 5 _ 4

X A _ 0 X A _ 1 X A _ 2 X A _ 3 X A _ 4 X A _ 5 X A _ 6 X A _ 7 X A _ 8 X A _ 9 X A _ 1 0 X A _ 1 1 X A _ 1 2 X A _ 1 3 X A _ 1 4 X A _ 1 5 X A _ 1 6 X A _ 1 7 X A _ 1 8

1 8 4 3 8 0 8 5 1 0 3 1 0 8 1 1 1 1 1 8 1 2 1 1 2 5 1 3 0 1 3 2 1 3 8 1 4 1 1 4 4 1 4 8 1 5 2 1 5 6 1 5 8

X A [ 0 ] X A [ 1 ] X A [ 2 ] X A [ 3 ] X A [ 4 ] X A [ 5 ] X A [ 6 ] X A [ 7 ] X A [ 8 ] X A [ 9 ] X A [ 1 0 ] X A [ 1 1 ] X A [ 1 2 ] X A [ 1 3 ] X A [ 1 4 ] X A [ 1 5 ] X A [ 1 6 ] X A [ 1 7 ] X A [ 1 8 ]

A D C I N A 0 A D C I N A 1 A D C I N A 2 A D C I N A 3 A D C I N A 4 A D C I N A 5 A D C I N A 6 A D C I N A 7

1 6 7 1 6 8 1 6 9 1 7 0 1 7 1 1 7 2 1 7 3 1 7 4

A D C I N A 7 A D C I N A 6 A D C I N A 5 A D C I N A 4 A D C I N A 3 A D C I N A 2 A D C I N A 1 A D C I N A 0

O A 1

3 . 3 V A G N D F

1 4 1 5

V D D A 1 V S S A 1

i n A D C I N A 0

J 1 8

1 . 8 V

3 . 3 V A

O A 2

i n A D C I N A 1

I N 1 0 I N 1 1 1 N 1 6

C A P _ 1 , 8

C A P _ 3 , 3

O A 3

i n A D C I N A 2

C 3

C 4

R 1

)

O A 4

3 . 3 V A A D C L O 1 . 8 V

i n A D C I N A 3

3 . 3 V A

O A 5

i n A D C I N A 0 i n A D C I N A 1 i n A D C I N A 2 i n A D C I N A 3 i n A D C I N A 4 i n A D C I N A 5 i n A D C I N B 0 i n A D C I N B 1 i n A D C I N B 2 i n A D C I N B 3

1 0 1 1 1 6 1 2 1 3 1 7 5 1 6 2 1 6 3 1 1 7 6

A D C R E F M A D C R E F P A D C R E S E X T A V S S R E F B G A V D D R E F B G A D C L O V D D 1 V S S 1 V D D A I O V S S A I O

i n A D C I N A 4

X D _ 0 X D _ 1 X D _ 2 X D _ 3 X D _ 4 X D _ 5 X D _ 6 X D _ 7 X D _ 8 X D _ 9 X D _ 1 0 X D _ 1 1 X D _ 1 2 X D _ 1 3 X D _ 1 4 X D _ 1 5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1

2 1 2 4 2 7 3 0 3 3 3 6 3 9 5 4 6 5 6 8 7 3 7 4 9 6 9 7 1 3 9 1 4 7

X D [ 0 ] X D [ 1 ] X D [ 2 ] X D [ 3 ] X D [ 4 ] X D [ 5 ] X D [ 6 ] X D [ 7 ] X D [ 8 ] X D [ 9 ] X D [ 1 0 ] X D [ 1 1 ] X D [ 1 2 ] X D [ 1 3 ] X D [ 1 4 ] X D [ 1 5 ]

J 4

O A 6

(

i n A D C I N A 5

A D C L O G N D F

1 2

O A 7

C O N N E C T O R E D G E 1 0

i n A D C I N B 0

A D C L O

O A 8

I N 4 4 I N 8 8 I N 1 3 3 I N 8 4 I N 4 2 I N 5 1

4 4 8 8 1 3 3 8 4 4 2 5 1

X Z C S 0 A N D 1 X Z C S 2 X Z C S 6 A N D 7 X W E X R D X R / W

i n A D C I N B 1

R _ 1 5 9

V C C

O A 9

i n A D C I N B 2

I N 1 5 9 I N 8 2 I N 1 6 1

1 5 9 8 2 1 6 1

X H O L D X H O L D A X R E A D Y

R _ 1 7

V C C

O A 1 0

i n A D C I N B 3

I N 1 7 I N 1 6 0

J 1 M P / M C

1 7 1 6 0

X M P / M C X R S

P W M 1 P W M 2 P W M 3 P W M 4 P W M 5 P W M 6 G P I O A 6 G P I O A 7 G P I O A 8 G P I O A 9 G P I O A 1 0 G P I O A 1 1 G P I O A 1 2 G P I O A 1 3 G P I O A 1 4 G P I O A 1 5

9 2 9 3 9 4 9 5 9 8 1 0 1 1 0 2 1 0 4 1 0 6 1 0 7 1 0 9 1 1 6 1 1 7 1 2 2 1 2 3 1 2 4

G P I O A 0 - P W M 1 G P I O A 1 - P W M 2 G P I O A 2 - P W M 3 G P I O A 3 - P W M 4 G P I O A 4 - P W M 5 G P I O A 5 - P W M 6 G P I O A 6 - T 1 P W M _ T 1 C M P G P I O A 7 - T 2 P W M _ T 2 C M P G P I O A 8 - C A P 1 _ Q E P 1 G P I O A 9 - C A P 2 _ Q E P 2 G P I O A 1 0 - C A P 3 _ Q E P I 1 G P I O A 1 1 - T D I R A G P I O A 1 2 - T C L K I N A G P I O A 1 3 - C 1 T R I P G P I O A 1 4 - C 2 T R I P G P I O A 1 5 - C 3 T R I P

V C C

J 3

S I M O S O M I S C L K S T E A

T R S T

V C C

4 0 4 1 3 4 3 5

V C C

G P I O F 0 - S P I S I M O A G P I O F 1 - S P I S O M I A G P I O F 2 - S P I C L K A G P I O F 3 - S P I S T E A

C A P _ V 1

C A P _ V 2

C A P _ V 3

C A P _ V 4

T M S T D I V C C T D O

R 1 _ J T A G

R 2 _ J T A G

T X A R X A

1 5 5 1 5 7

G P I O F 4 - S C I T X D A G P I O F 5 - S C I R X D A

T C K

E M U 0

E M U 1

1 3 5 7 9 1 1 1 3

2 4 6 8 1 0 1 2 1 4

C A N T X C A N R X

8 7 8 9

G P I O F 6 - C A N T X A G P I O F 7 - C A N R X A

J T A G

V C C

F 8

J 2 M C L K

B C L K

R _ S I P 9 1

P W M 7 P W M 8 P W M 9 P W M 1 0 P W M 1 1 P W M 1 2 G P I O B 6 G P I O B 7 G P I O B 8 G P I O B 9 G P I O B 1 0 G P I O B 1 1 G P I O B 1 2 G P I O B 1 3 G P I O B 1 4 G P I O B 1 5

4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 5 0 5 3 5 5 5 7 5 9 6 0 7 1 7 2 6 1 6 2 6 3

G P I O B 0 - P W M 7 G P I O B 1 - P W M 8 G P I O B 2 - P W M 9 G P I O B 3 - P W M 1 0 G P I O B 4 - P W M 1 1 G P I O B 5 - P W M 1 2 G P I O B 6 - T 3 P W M _ T 3 C M P G P I O B 7 - T 4 P W M _ T 4 C M P G P I O B 8 - C A P 4 _ Q E P 3 G P I O B 9 - C A P 5 _ Q E P 4 G P I O B 1 0 - C A P 6 _ Q E P I 2 G P I O B 1 1 - T D I R B G P I O B 1 2 - T C L K I N B G P I O B 1 3 - C 4 T R I P G P I O B 1 4 - C 5 T R I P G P I O B 1 5 - C 6 T R I P

F S O U T F S I N D O U T D I N

2 8 2 5 2 6 2 9 2 2 2 0

G P I O F 8 - M C L K X A G P I O F 9 - M C L K R A G P I O F 1 0 - M F S X A G P I O F 1 1 - M F S R A G P I O F 1 2 - M D X A G P I O F 1 3 - M D R A

R _ 1 4 0

I N 1 4 0

1 4 0

V C C

G P I O F 1 4 - X F _ X P L L D I S

23456789

T X B R X B

9 0 9 1

S W 1

G P I O G 4 - S C I T X D B G P I O G 5 - S C I R X D B

T R S T T C K T M S T D I T D O E M U 0 E M U 1

P W M 7

1 3 5 1 3 6 1 2 6 1 3 1 1 2 7 1 3 7 1 4 6

T R S T T C K T M S T D I T D O E M U 0 E M U 1

S W 2

P W M 8

T M S 3 2 0 F 2 8 1 2 _ V 2

S W 3

P W M 9

S W 4

C L K _ O U T

P W M 1 0

Y 1

S W 5

P W M 1 1

C 1 _ C R Y T A L

C 2 _ C R Y T A L

S W 6

P W M 1 2

J 5

S W 7

G P I O B 6

J 1 9

J 6

J 7

S W 8

G P I O B 7

C A N T X C A N R X G N D

V C C S I M O S T E A G N D T X A G N D

V C C S O M I S C L K G N D R X A G N D

G P I O A 8

R 3 9

D 2

G P I O A 9

R 4 0

D 3

V C C P W M 7 P W M 9 P W M 1 1 G N D G P I O B 6 G P I O B 8 G P I O B 1 0 G P I O B 1 2 G P I O B 1 4 G N D G P I O D 0 G P I O D 5

V C C G P I O E 0 G P I O E 1 G P I O E 2 G N D A D C I N A 0 A D C I N A 1 A D C I N A 2 A D C I N A 3 A D C I N A 4 A D C I N A 5 A D C I N A 6 A D C I N A 7 G N D F G N D F

V C C V C C T X B R X B G N D P W M 1 P W M 3 P W M 5 G N D G P I O A 6 G P I O A 8 G P I O A 1 0 G P I O A 1 2 G P I O A 1 4 G N D

G N D P W M 2 P W M 4 P W M 6 G N D G P I O A 7 G P I O A 9 G P I O A 1 1 G P I O A 1 3 G P I O A 1 5 G N D

V C C P W M 8 P W M 1 0 P W M 1 2 G N D G P I O B 7 G P I O B 9 G P I O B 1 1 G P I O B 1 3 G P I O B 1 5 G N D G P I O D 1 G P I O D 6 G N D G N D

F 8 F S O U T D O U T I N 1 4 0 G N D A D C I N B 7 A D C I N B 5 A D C I N B 3 A D C I N B 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

1 3 5 7 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 5 2 7 2 9

2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0

3 0 2 8 2 6 2 4 2 2 2 0 1 8 1 6 1 4 1 2 1 0 8 6 4 2

2 9 2 7 2 5 2 3 2 1 1 9 1 7 1 5 1 3 1 1 9 7 5 3 1

B C L K F S I N D I N G N D G N D A D C I N B 6 A D C I N B 4 A D C I N B 2 A D C I N B 0 A D C L O

G P I O A 1 0

3 4 3 2 3 0 2 8 2 6 2 4 2 2 2 0 1 8 1 6 1 4 1 2 1 0 8 6 4 2

3 3 3 1 2 9 2 7 2 5 2 3 2 1 1 9 1 7 1 5 1 3 1 1 9 7 5 3 1

R 4 1

D 4

J U M P E R 1 5 x 2

G P I O A 1 1

R 4 2

D 5

G P I O A 1 2

R 4 3

D 6

G P I O A 1 3

R 4 4

D 7

G P I O A 1 4

R 4 5

D 8

G P I O A 1 5

R 4 6

D 9

ơ ồ ề ể ạ Hình 3.46. S đ nguyên lý m ch vi đi u khi n

ự ả ạ Hình nh m ch th c:

ự ủ ề ể ả ạ ạ Hình 3.47. Hình nh m ch th c c a m ch vi đi u khi n.

ố ạ ế ả d. Kh i m ch c m bi n dòng và áp.

Vcc

Vout

1 2

IP+ IP+

8 7 6

VCC VIOUT FILTER

2 1

C_byp

3 4

IP- IP-

GND

I_s ense

ACS712

Vcc

Vout

1 2 3

LED

s ignal

ơ ồ ủ ệ ạ S đ nguyên lý c a m ch đo dòng đi n.

ơ ồ ủ ệ ạ Hình 3.48. S đ nguyên lý c a m ch đo dòng đi n

ử ụ ụ ạ Trong m ch đo dòng ta s d ng IC đo dòng chuyên d ng ACS71220 đo

ớ ệ ứ ả ớ dòng lên t i 20 (A) v i nguyên lý hi u ng Hall do đó nó có kh năng cách ly

ự ớ ề ể ể ệ ạ ạ ộ ồ ờ ổ m ch đ ng l c v i m ch đi u khi n, đ ng th i nó chuy n đ i tín hi u dòng

ấ ệ ướ ụ ệ ả ạ ệ thành tín hi u áp r t ti n d ng cho vi c tính toán. D i đây là hình nh m ch

ự ủ ệ ạ th c c a m ch đo dòng đi n

ệ ả ạ ự ủ Hình 3.49. Hình nh th c c a m ch đo dòng đi n

2 s V 2 1 +

s V 2 1 -

U13B

U13A

U3_B

J_3.3

R2_B

R6_B

Pha_b

LM358

R5_B

b_signal

VIN

OUT

+3.3V

R11_B

D2_B

D3_B

1 2 3

R1_B

+12Vs1 +12Vs2 -12Vs1 -12Vs2

1 9 2 10

D N G

V1+ V2+ V1- V2-

R12_B

HEADER 3

+3.3V

6 1

2 s V 2 1 +

2 s V 2 1 -

ISO122

+3.3V

J_12

R3_B

Pha_n

VR8_B

+12Vs2 -12Vs 2

1 2 3

2 s V 2 1 +

LM7805/TO

+12Vs1

-12Vs1

VIN

VOUT

HEADER 3

D N G

C2_C

C2_B

C2_A

J_BA

J4_B

Pha_b

1 2 3

Pha_n

1 2 3

LED

C10

U10

12V

-12Vs1

220V

D N G

VIN

VOUT

DIODE BRIDGE

LM7905/TO3

ơ ồ ệ ạ S đ nguyên lý m ch đo đi n áp:

ơ ồ ủ ệ ạ Hình 3.50. S đ nguyên lý c a m ch đo đi n áp.

ụ ạ ữ ượ ệ ạ M ch đo áp có tác d ng gi nguyên đ c hình d ng đi n áp l ướ ớ i v i

ộ ệ ỏ ơ ụ ủ ờ ộ ồ ả biên đ nh h n, đ ng th i nâng toàn b đi n áp lên phía trên c a tr c ho nh

ể ả ử ề ể ả ạ ề ể ư ề đ đ a v vi đi u khi n x lý tính toán. Đ đ m b o an toàn cho m ch đi u

ử ụ ể ạ ả khi n, trong m ch có s d ng IC ISO122P, đây là IC có kh năng cách ly

ể ữ ệ ờ ồ ượ ủ ệ ạ ầ đi n áp đ ng th i có th gi nguyên đ c hình d ng c a đi n áp đ u vào.

ả ạ ự ủ Sau đây là hình nh th c c a m ch đo áp ba pha.

ự ủ ệ ả ạ Hình 3.51. Hình nh th c c a m ch đo đi n áp.

ự ự ọ ạ f. Mô hình th c m ch l c tích c c song song

ướ ứ ế ả ố ả Hình nh d ủ ế ố i đây là k t qu sau khi k t n i các kh i ch c năng c a

ự ạ ọ ộ toàn b mô hình m ch l c tích c c.

ự ự ọ ạ Hình 3.52. Mô hình th c m ch l c tích c c song song.

ả ự ớ ế ỏ ệ ế ả 3.3.4. So sánh k t qu th c nghi m v i k t qu mô ph ng.

ị ệ ệ ế ả ượ Hình 3.52. K t qu giá tr đi n áp và dòng đi n ADC đo đ c.

ừ ế ả ọ ề ể T k t qu đ c đ ượ ừ c t ủ các thanh ghi ADC c a vi đi u khi n ta tính

ượ ị ự ủ ể ệ ệ ệ ả toán đ ế c giá tr th c c a đi n áp và dòng đi n. Hình nh sau th hi n k t

-5

-10

-15

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

ả ự ủ ệ ệ qu th c c a đi n áp và dòng đi n.

ủ ệ ệ ỏ ị Hình 3.53. Giá tr mô ph ng c a đi n áp và dòng đi n

ị ự ủ ệ ệ Hình 3.54. Giá tr th c c a đi n áp và dòng đi n

ừ ả ấ ắ ả ệ ế T hình nh trên ta th y khi l p thêm t i phi tuy n thì tín hi u dòng

ứ ệ ề ệ ầ ị đi n b méo, đi u đó có nghĩa là dòng đi n có ch a các thành ph n sóng hài

ậ b c cao.

)

(

-5

-10

-15

-20

0.01

0.02

0.03

0.04

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.05 Time (s)

ả ủ ế ượ ể ệ ả Các k t qu c a các phép tính đ c th hi n qua các hình nh sau:

ủ ệ ế ả ỏ ệ (cid:0)(cid:0) Hình 3.55. K t qu mô ph ng c a đi n áp trên h

-5

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

ệ ụ (cid:0)(cid:0) ị ệ Hình 3.56. Giá tr đi n áp trên h tr c khi tính toán trên DSP

-2

-4

-6

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

ế ả ỏ Hình 3.57. K t qu mô ph ng dòng đi n I ệ (cid:0) trên h ệ (cid:0)(cid:0)

ế ả ỏ Hình 3.58. K t qu mô ph ng dòng đi n I ệ (cid:0) trên h ệ (cid:0)(cid:0)

100

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

ệ ị ệ ụ (cid:0)(cid:0) Hình 3.59. Giá tr dòng đi n trên h tr c khi tính toán trên DSP

-10

-20

-30

-40

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

ủ ế ả ấ ệ(cid:0)(cid:0) ỏ Hình 3.60. K t qu mô ph ng c a công su t P trong h

ủ ế ả ấ ệ(cid:0)(cid:0) ỏ Hình 3.61. K t qu mô ph ng c a công su t Q trong h

)

( I

-1

-2

-3

0.01

0.02

0.03

0.04

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.05 Time (s)

ị ủ ấ ệ (cid:0)(cid:0) Hình 3.62. Giá tr c a công su t P, Q trên h khi tính toán trên DSP

ệ ế ả ặ ỏ ủ Hình 3.63. K t qu mô ph ng c a dòng đ t pha A trong h abc

ị ủ ệ ệ ặ Hình 3.64. Giá tr c a dòng đi n đ t pha A trong h abc khi tính toán trên

DSP

ể ể ả ủ ế ế ấ ặ ị ệ Đ ki m tra k t qu c a dòng đi n đ t ta ti n hành l y giá tr dòng

ệ ượ ừ ặ ượ ị ưở ệ đi n đo đ ị ủ c tr đi giá tr c a dòng đ t ta đ c giá tr lý t ng dòng đi n sau

Ở ự ệ ấ ị ượ ủ bù. ặ đây ta l y giá tr dòng đ t và dòng đi n th c đo đ ế c c a pha A, k t

)

( I

-1

-2

-3

-4

-5

0.01

0.02

0.03

0.04

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.05 Time (s)

ả ượ ị ở qu đ ể c bi u th hình sau:

ị ưở ủ ệ ỏ Hình 3.65. Giá tr lý t ng c a dòng đi n sau bù khi mô ph ng.

ị ưở ủ ệ Hình 3.66. Giá tr lý t ng c a dòng đi n sau bù khi tính toán trên DSP

ấ ằ ừ ế ả ậ ầ ị ượ T k t qu trên ta nh n th y r ng giá tr dòng c n bù đ c tính toán

ế theo thuy t pq là chính xác.

Ậ

Ế

K T LU N

ề ố ứ ổ ự ự ề ệ ọ Đ tài t t nghi p v nghiên c u t ng quan l c tích c c, xây d ng b ộ

ộ ề ộ ọ ự ề ể ớ ị ẻ đi u khi n cho b l c tích c c song song là m t đ tài khá thú v và m i m ,

ứ ươ ạ ố ộ ự ể ả ầ ph m vi nghiên c u t ng đ i r ng và đ hoàn thành nó c n ph i có s tìm

ỗ ự ấ ề ề ệ ấ ả ỏ ơ ế ữ tòi r t nhi u tài li u và đòi h i chúng em ph i n l c r t nhi u. H n th n a

ạ ự ế ứ ề ế ư ề đ tài này đã đem l i cho em nhi u ki n th c th c t nh cách thi công thi ế t

ấ ươ ẻ ề ể ậ ớ ế ạ k m ch công su t, các ph ướ ng pháp l p trình đi u khi n m i m ,… D i

ả ạ ượ ủ ồ ữ ữ ế đây là nh ng đánh giá nh ng k t qu đ t đ c c a đ án.

ồ ố ề ệ ả Đ án t ứ t nghi p đã đi vào nghiên c u v sóng hài và các nh h ưở ng

ớ ấ ượ ệ ươ ế ạ ủ c a sóng hài t i ch t l ng đi n năng và các ph ng pháp h n ch sóng hài

ư ệ ế ế ộ ọ ự ế cũng nh vi c thi t k b l c tích c c cho các thi ế ị ả t b t i phi tuy n.

ộ ọ ỉ ố ế ắ ả ấ ả Khi đã l p thêm b l c thì k t qu là ch s THD đã gi m đi r t đáng

ư ư ế ả ượ ỉ ố ư ả ố ể k . Nh ng k t qu này ch a đ c nh mong mu n là gi m ch s THD

ướ ẩ ố xu ng d i 5% theo tiêu chu n IEEE 519.

ể ủ ề ướ ể ư ạ ế ụ H ng phát tri n c a đ tài là ti p t c tìm hi u nguyên nhân ch a đ t

ụ ứ ế ệ ầ ả ỉ ả yêu c u, hi u ch nh nó và ng d ng k t qu này cho các t ế i phi tuy n khác.

ể ế ợ ộ ớ ọ ụ ạ ượ Ngoài ra có th k t h p cu n kháng l c v i các t ằ bù nh m đ t đ ệ c hi u

ấ ả qu cao nh t.

ự ạ ủ ẹ ồ ộ ờ Do s h n h p c a th i gian và trình đ chuyên môn nên đ án không

ữ ể ế ỏ ượ ầ ạ th tránh kh i nh ng thi u sót, em mong đ c các th y cô và các b n giúp đ ỡ

ệ ơ ể ồ đ đ án hoàn thi n h n.

ả ơ Em xin chân thành c m n!

Ả

Ệ

TÀI LI U THAM KH O

ế ệ Ti ng Vi t.

ệ ử ấ ả ọ ỹ “Đi n t công su t” ễ [1]. Nguy n Bính, ậ ấ , Nhà xu t b n khoa h c và k thu t

ộ Hà N i 2000.

ễ ấ ả ọ [2]. Nguy n Phùng Quang, “Matlab & Simulink”, Nhà xu t b n khoa h c và

ậ ộ ỹ k thu t Hà N i 2005.

ữ ễ ử ụ ề ầ ướ “S d ng ph n m m phân tích và tính toán l ệ i đi n [3]. Nguy n H u Phúc,

ườ ạ ọ ố ồ PSS/ADEPT”, Tr ng đ i h c Bách khoa thành ph H Chí Minh 2007.

ế Ti ng Anh.

[4]. Hirofumi Akagi, Edson Hirokazu Wantanabe, Mauricio Aredes,

“Instantaneous Power Theory And Applications to Power Conditioning”, IEEE

Book and Information Services 2007.

ộ ố M t s bài báo.

[5]. Kamalakanta Mahapatra, P.Karuppanan, “PLL Synchronization with PID

Controller Based Shunt Active Power Line Conditioners”. International Journal

of Computer and Electrical Engineering, Vol.3, No.1, February 2011, 1793

8163.

[6]. Luis A. Morán, Juan W. Dixon, Rogel R, Wallace, “A ThreePhase Active

Power Filter Operating with Fixed Switching Frequency for Reacyive Power

and Current Harmonic Compensation”, IEEE TRANSACTIONS ON

ố INDUSTRIAL ELECTRONIC, s 4, năm 1995, 402407.

[7]. Thomas M. Blooming, Daniel J. Carnovale, “Application of IEEE std 519

1992 Harmonic Limits”.

Đồ án ngành Mạch lọc tích cực: Nghiên cứu tổng quan lọc tích cực, xây dựng bộ điều khiển cho bộ lọc tích cực song song

Nội dung đồ án gồm 3 chương: Chương 1 - Tổng quan về sóng điều hòa, chương 2 - Các bộ lọc sóng điều hòa và chương 3 - Thiết kế bộ lọc tích cực song song. Mời các bạn tham khảo!

Ụ

Ụ

M C L C

Ở Ầ M Đ U

ƯƠ

Ổ

Ề

Ề

CH

NG 1. T NG QUAN V SÓNG ĐI U HÒA

ƯƠ

Ộ Ọ

Ề

CH

NG 2. CÁC B L C SÓNG ĐI U HÒA

19

alpha (deg.)

19

alpha (deg.)

Capacitor (150 Mvar)

3C (150 Mvar)

11th / 13th (150 Mvar)

24th HP 150 Mvar)

ƯƠ

Ế Ộ Ọ

Ự

Ế

CH

NG 3. THI T K B L C TÍCH C C SONG SONG

2 3

1 2 1 2 3 2

1 2 1 2 3 2

1 � � 2 � � � v 0 � � � = v 1 � � � a � � � v � � � 0 � �

� � v �� � a �� � v �� � b �� �� � v c � � �

2 3

1 2 1 2 3 2

1 2 1 2 3 2

1 � � 2 � � � i 0 � � � = i 1 � � � a � � � i � � � b 0 � �

� � i ��� a ��� i ��� b ����� i c � � �

1 2

2 3

v � � a =� � v � � b

� 1 � � � 0 � �

�� � v � a � � � v � � b � � � v � � � c �

1 2 3 2

3 2

1 2

2 3

i � � a =� � i � � b

� 1 � � � 0 � �

��� i � a �� � i �� b � �� i �� � c �

1 2 3 2

3 2

v b

v b

v � p ��= � a �� - v q �� � b

i �� � a �� � i �� �

v b

1 +

v b

v b

v � a � v �

% �� � p �� � q � � �

v b

- + % p

p 0

1 +

v b

q

v b

] � � �

v � a � v � b

�� [ �� � �

0

2 3

3 2

� � 1 v � � � a � � � = v � � � b � � � v � � c � � �

� � � v � � � a � � � v � � b � � � �

� � v �� a �� v �� b �� v c � � �

� � i �� a �� i �� b �� i c � � �

�� v � a � � � v � � b � � � v � � � c �

�� i � a �� i �� b � �� i �� c �

v � p ��= � a �� - v q �� b

i �� a �� i ��

% �� p �� q � � �

�� [ ��