Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phương pháp biến điệu vector không gian cho bộ biến tần ba pha bốn dây

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Nghiên cứu phương pháp biến điệu vector không gian cho bộ biến tần ba pha bốn dây" đã đưa ra cấu trúc mạch lực mới, xây dựng phương pháp biến điệu vector không gian SVM-3D và cấu trúc điều khiển bảo đảm chất lượng điện áp, dòng điện đầu ra bộ biến đổi trong yêu cầu giải quyết các vấn đề bài toán tải phi tuyến và không cân bằng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phương pháp biến điệu vector không gian cho bộ biến tần ba pha bốn dây

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi ----------------------------------------- luËn v¨n th¹c sü khoa häc Nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p biÕn ®iÖu vector kh«ng gian cho bé biÕn tÇn ba pha bèn d©y ngµnh : Tù ®éng ho¸ Vò Hoµng Ph−¬ng Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: TS. trÇn träng minh hµ néi 2008
2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam oan lun vn tt nghip này là do tôi t hoàn thành di s hng dn ca thy giáo TS. Trn Trng Minh. Các s liu và kt qu trong lun vn là hoàn toàn trung thc.  hoàn thành lun vn này, tôi ch s dng nhng tài liu tham kho ã c ghi trong mc tài liu tham kho, không s dng các tài liu nào khác mà không c lit kê  phn tài liu tham kho. Hc viên V Hoàng Phng
3 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 2 MỤC LỤC........................................................................................................ 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................. 5 DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................. 6 DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................. 6 MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 9 CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA TẢI KHÔNG CÂN BẰNG - PHI TUYẾN ................................................................................................ 12 1.1. t vn ............................................................................................. 12 1.2. Khái nim v ti, ngun không cân bng............................................. 12 1.2.1. nh ngha ti, ngun không cân bng da vào s chênh lch công sut .......................................................................................................... 12 1.2.2. nh ngha ti, ngun không cân bng da vào các thành phn i xng......................................................................................................... 14 1.3. nh hng ca ti, ngun không cân bng.......................................... 17 1.4. Ti phi tuyn ........................................................................................ 19 1.4.1. Khái nim ti phi tuyn................................................................. 19 1.4.2. nh hng ca ti phi tuyn......................................................... 20 1.4.3. Biu din ti phi tuyn di dng mch in ............................... 27 1.5. Kt lun ................................................................................................ 29 CHƯƠNG II: BIẾN ĐIỆU VECTOR KHÔNG GIAN CHO BỘ BIẾN TẦN 3 PHA 4 DÂY ....................................................................................... 31 2.1. t vn ............................................................................................. 31 2.2. Bin iu vector không gian hai chiu SVM-2D................................. 31 2.2.1. Cu trúc b bin i 3 pha 3 nhánh van........................................ 31 2.2.2. Vector không gian hai chiu ......................................................... 32 2.2.3. Bin iu vector không gian SVM - 2D ...................................... 33 2.3. Bin iu vector không gian ba chiu SVM-3D.................................. 37 2.3.1. Cu trúc b bin i 3 pha 4 dây .................................................. 37 2.3.2. Vector không gian ba chiu .......................................................... 38 2.3.3. Bin iu vector không gian SVM - 3D ....................................... 39 2.4. Kt lun ................................................................................................ 54
4 CHƯƠNG III: MÔ HÌNH VÀ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN CỦA BỘ BIẾN TẦN 3 PHA 4 DÂY ............................................................................ 56 3.1. t vn ............................................................................................. 56 3.2. Mô hình b bin tn 3 pha 4 dây.......................................................... 56 3.2.1. Mô hình b bin tn 3 pha 4 dây trong h to  abc................... 56 3.2.2. Mô hình b bin tn 3 pha 4 dây trong h to  quay dqo ......... 58 3.2.2.1. Gii thiu v h to  quay dqo ........................................... 58 3.2.2.2. Mô hình b bin tn 3 pha 4 dây trong h to  quay dqo .. 60 3.2.2.3. Phân tích trng thái xác lp ca h bin tn 3 pha 4 dây trong h ta  quay dq0 .............................................................................. 62 3.3. Thit k b iu khin b bin tn 3 pha 4 dây ................................... 64 3.3.1. Mô hình i tng trên min tn s.............................................. 64 3.3.2. Thit k b iu khin trên min tn s........................................ 71 3.3.3. iu khin feedforward dòng in ti .......................................... 72 3.4. Kt lun ................................................................................................ 74 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM BỘ BIẾN TẦN 3 PHA 4 DÂY.................................................................................................... 75 4.1. Mô phng b bin tn 3 pha 4 dây....................................................... 75 4.1.1. Gii thiu v phn mm mô phng Matlab .................................. 75 4.1.2. Mô phng cu trúc b bin tn 3 pha 4 dây.................................. 75 4.1.2 Kt qu mô phng bin tn 3 pha 4 dây......................................... 80 4.2. Thc nghim vi b bin tn 3 pha 4 dây............................................ 96 4.2.1. Gii thiu v mô hình thc nghim .............................................. 96 4.2.1. Kt qu thc nghim ..................................................................... 99 4.3. Kt lun .............................................................................................. 102 KẾT LUẬN .................................................................................................. 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 104 PHỤ LỤC ..................................................................................................... 105
5 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ti không cân bng và dòng trung tính........................................... 13 Bảng 1.2. Ti không cân bng và các h s không cân bng ......................... 16 Bảng 1.3. So sánh ca t l gia  ln thành phn c bn........................... 24 và nhng sóng hài bc cao .............................................................................. 24 Bảng 2.1. Bng thi gian óng/ct cho các van bán dn trong mi sector .... 37 Bảng 2.2. Bng chuyn mch và in áp tng ng ...................................... 43 Bảng 2.3. Bng vector chun và in áp tng ng trong h ta   ...... 43 Bảng 2.4. S b trí ca các t din trong lng tr.......................................... 45 Bảng 2.5. c im phân loi các sector trong lng tr ................................. 47 Bảng 2.6. Bng lit kê ma trn A (3x3) phc v vic tính toán các t s iu bin d1, d2, d3 ................................................................................................... 50 Bảng 2.7. Bng lit kê thi gian óng ct trong mi sector ........................... 52 Bảng 3.1. Thông s b iu khin cho các kênh ............................................ 72
6 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Ví d phân tích ti, ngun không cân bng thành ba thành phn riêng bit: Th t thun, th t ngc và th t không ................................. 16 Hình 1.2. Bn kh nng có th ni gia ngun và ti .................................... 18 Hình 1.3. Chnh lu iôt ba pha không có b lc mt chiu ......................... 21 Hình 1.4. Chnh lu iôt ba pha có t lc mt chiu ..................................... 22 Hình 1.5. Chnh lu iôt ba pha vi b lc L/C mt chiu............................ 23 Hình 1.6. Dng sóng ca ba chnh lu iôt mt pha có t lc ....................... 26 Hình 1.7. Dòng trong trng hp ti phi tuyn có mô hình ging ngun dòng iu hòa ........................................................................................................... 28 Hình 1.8. in áp trong trng hp ti phi tuyncó mô hình ging ngun áp iu hòa ........................................................................................................... 28 Hinh 1.9. Các trng hp s dng b bin i 3 pha 4 dây ......................... 30 Hình 2.1. Cu trúc b bin i 3 pha 3 nhánh van......................................... 31 Hình 2.2. S  thay th ca b bin i 3 pha 3 nhánh van......................... 32 Hình 2.3. c tính ca van bán dn lý tng................................................. 32 Hình 2.4. Các kh nng chuyn mch trong b bin tn 3 pha 3 dây ........... 34 Hình 2.5. V trí các vector chun trên h to   ....................................... 35 Hình 2.6. Tng hp vector chun trong sector th nht................................. 36 Hình 2.7. Thi gian óng/ct mi van trong sector 1..................................... 36 Hình 2.8. Cu trúc b bin tn 3 pha 4 dây .................................................... 37 Hình 2.9. S  thay th ca b bin i 3 pha 4 dây.................................... 38 Hình 2.10. c tính ca van bán dn lý tng............................................... 38 Hình 2.11. Mi qua h gia h to  abc và .......................................... 39 Hình 2.12. Mi sáu kh nng chuyn mch................................................. 42 Hình 2.13. V trí 16 vector chun trong không gian ...................................... 42 Hình 2.14. Ví trí 6 lng tr trong h to   ............................................. 44 Hình 2.15. Các t din trong lng tr I .......................................................... 45 Hình 2.16. Lu  thut toán xác nh lng tr cha vector.......................... 46 Hình 2.17. T s iu bin cho các vector tích cc ....................................... 48 Hình 2.18. Biu  xung m van thuc t din 14 ........................................ 52 Hình 3.1. Mô hình b bin tn 3 pha 4 nhánh trên h to  abc .................. 57 Hình 3.2. Mi quan h gia h ta   và h ta  quay dq0................. 60 Hình 3.3. Mô hình b bin tn 3 pha 4 dây trong h ta  quay dqo........... 63
7 Hình 3.4. Mô hình b bin tn 3 pha 4 dây bng toán t laplace .................. 64 Hình 3.5. Mô hình tng ng 1 kênh ca b bin tn 3 pha 4 dây............ 65 Hình 3.6.  th bode cho hàm truyn t kênh d, q ..................................... 66 Hình 3.7.  th bode cho hàm truyn t kênh o ......................................... 67 Hình 3.8.  th bode cho hàm truyn t Vd/dd ............................................ 69 Hình 3.9.  th bode cho hàm truyn t Vd/dq ............................................ 69 Hình 3.10.  th bode cho hàm truyn t Vq/dd .......................................... 70 Hình 3.11.  th bode cho hàm truyn t Vq/dq .......................................... 70 Hình 3.12.  th bode khi có b iu khin kênh d,q................................... 71 Hình 3.13.  th bode khi có b iu khin kênh o...................................... 72 Hình 3.14. Cu trúc iu khin b bin tn 3 pha 4 dây vi b iu khin c thit k trên min tn s ......................................................................... 73 Hình 4.1. Cu trúc iu khin bin tn 3 pha 4 dây ....................................... 76 Hình 4.2. Cu trúc mch lc bin tn 3 pha 4 dây ......................................... 77 Hình 4.3. Cu trúc iu khin PWM bin tn 3 pha 4 dây ........................... 77 Hình 4.4. Chi tit khi phát xung tam giác .................................................... 78 Hình 4.5. Khi chuyn v to  abcdqo.................................................... 78 Hình 4.6. Khi chuyn v to  dqo ................................................... 79 Hình 4.7. Cu trúc b iu khin in áp kiu PI ......................................... 79 Hình 4.8. Lng t iu khin cho bin tn 3 pha 4 dây ............................ 80 Hình 4.9. c tính sóng bin iu u ra khi SVM .................................... 80 Hình 4.10. c tính in áp u ra bin tn sau lc LC ............................... 81 Hình 4.11. c tính in áp u ra bin tn .................................................. 81 Hình 4.12. Góc chuyn v ta ................................................................... 82 Hình 4.13. Phân tích ph in áp u ra sau lc LC ..................................... 83 Hình 4.14. c tính in áp u ra bin tn sau lc LC .............................. 84 Hình 4.15. Thành phn in áp trên h trc  ........................................... 84 Hình 4.16. Thành phn in áp trên h trc  ( 3 chiu)........................... 85 Hình 4.17. c tính dòng in ti và dòng trung tính u ra........................ 85 Hình 4.18. Thành phn dòng in ti trên h trc  ( 3 chiu) ................ 86 Hình 4.19. Phân tích ph in áp u ra sau lc LC ..................................... 87 Hình 4.20. c tính in áp u ra bin tn sau lc LC .............................. 88 Hình 4.21. Thành phn in áp trên h trc  ........................................... 88 Hình 4.22. c tính dòng in ti và dòng trung tính u ra........................ 89 Hình 4.23. Thành phn dòng in ti trên h trc  ( 3 chiu) ................ 89
8 Hình 4.24. c tính in áp u ra bin tn sau lc LC .............................. 90 Hình 4.25. Thành phn in áp trên h trc  ........................................... 90 Hình 4.26. c tính dòng in ti 3 pha u ra............................................. 91 Hình 4.27. Thành phn dòng in ti trên h trc  ( 3 chiu) ................ 91 Hình 4.28. c tính in áp u ra bin tn sau lc LC .............................. 92 Hình 4.29. Thành phn in áp trên h trc  ........................................... 92 Hình 4.30. Thành phn in áp trên h trc  (3 chiu)............................ 93 Hình 4.31. c tính dòng in ti và dòng trung tính u ra........................ 93 Hình 4.32. Thành phn dòng in ti trên h trc  ( 3 chiu) ................ 94 Hình 4.33. Phân tích ph in áp u ra sau lc LC ..................................... 95 Hình 4.34. Cu trúc thc nghim bin tn 3 pha 4 dây................................. 96 Hình 4.35. Cu trúc ca card ds1103. ........................................................... 97 Hình 4.36. Mi liên h gia các phn mm iu khin ................................ 99 Hình 4.37.Kt qu thí nghim vòng h khi Udc =423V và Upha = 150V..... 100 Hình 4.38.Kt qu thí nghim vòng kín khi Udc =460V và Upha = 150V.... 100 Hình 4.39.Kt qu thí nghim vòng kín khi Udc =495V và Upha = 200V.... 101 Hình 4.40.Kt qu thí nghim vòng kín khi Udc =495V và Upha = 250V.... 102
9 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay cùng vi vic phát trin mnh m các ng dng ca khoa hc k thut trong công nghip, c bit là trong công nghip in t thì các thit b in t có công sut cng c ch to ngày càng nhiu. Và c bit các ng dng ca nó vào các ngành kinh t quc dân và i sng hàng ngày ã và ang c phát trin ht sc mnh m. Hin nay, b bin i xoay chiu ba pha ã và ang c s dng trong các h thng công sut t nh n ln, t vài trm W n vài MW vi u im là iu chnh d dàng, tit kim nng lng. Các b bin i 3 pha 3 dây dùng cho ti 3 pha i xng c s dng rng rãi, giá thành gim do: + Mch lc chun, ã c compact. + Phng pháp iu khin: PWM, SVM. Tuy nhiên i vi các ti 3 pha không i xng, bin ng mnh, phi tuyn, ngun cung cp mt i xng, nhiu sóng hài bc cao thi b bin i 3 pha 3 dây không dùng c. T ó dn n phi nghiên cu b bin i mi có cu trúc và phng pháp iu khin phù hp  gii quyt vn  trên. ây là vn  có ý ngha thc tin cp bách. B bin i 3 pha 4 dây c s dng trong các b cp ngun liên tc UPS (có c im ph ti là mt i xng thay i ngu nhiên, phi tuyn). Ngoài ra b bin i 3 pha 4 dây dùng cho các h thng nng lng phân tán vi ngun pháp s cp là sc gió, pin nng lng mt tri, .. vi ph ti c lp nh mt tòa nhà, mt khu vc dân c bit lp... MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI  tài có mc tiêu nghiên cu a ra cu trúc mch lc mi, xây dng phng pháp bin iu vector không gian SVM - 3D và cu trúc iu khin (vòng kín) m bo cht lng in áp, dòng in u ra b bin i trong yêu cu gii quyt các vn  bài toán ti phi tuyn và không cân bng. Phân
10 tích và ánh giá các kt qu mô phng và thc nghim trong phòng thí nghim. VẤN ĐỀ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Về lý thuyết, Xây dng phng pháp bin iu vector không gian trên c s bin iu i xng, t lý thuyt xây dng mô hình a ra phng pháp iu khin vòng kín phù hp  m bo cht lng in áp và dòng in u ra b bin i. S dng phn mm Matlab/ Simulink/ Plecs  mô phng và kim nghim thut toán ã c xây dng . Về thực nghiệm, Trên c s nghiên cu v mt lý thuyt s card iu khin ds1103 th nghim ánh giá thut toán iu khin ã c xây dng T phng pháp nghiên cu trên, tác gi ã hoàn thành lun vn gm bn chng vi ni dung tóm tt nh sau: Chương 1, phân tích v ti, ngun không cân bng và ti phi tuyn và phân tích nhng tác ng ca chúng i vi nhng h thng có cha chúng. T ó a ra cu hình mch lc c th  gii quyt bài toán trên. Chương 2, phân tích các vn  liên quan n bin iu vect không gian hai chiu và ba chiu. ng thi trình bày chi tit thut toán bin iu vect không gian ba chiu. Chương 3, a ra mô hình ca b bin i ba pha ba dây và ba pha bn dây, trên c s ó a ra cu trúc iu khin phù hp. Nguyên lý phng pháp iu khin c xây dng trong h to  quay dqo thông qua ma trn chuyn i. Chương 4, Mô phng b bin tn 3 pha 4 dây bng phn mm Matlab/ Simulink/ Plecs xét vi trng hp ti cân bng, ti không cân bng và ti phi tuyn. Xây dng mô hình thc nghim trên card iu khin ds1103 trong phòng thí nghim. ánh giá, phân tích các kt qa mô phng và thc nghim.
11  có th hoàn thành  án này, em ã có s hng dn ch bo tn tình ca thy giáo TS. Trn Trng Minh và s giúp  ca các ng nghip ti Trung tâm Nghiên cu Trin khai Công ngh cao trng i Hc Bách Khoa Hà Ni. Em xin chân thành cm n thy giáo Trn Trng Minh và các bn ng nghip. Hà Ni, tháng 11-2008 Hc viên V Hoàng Phng
12 CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA TẢI KHÔNG CÂN BẰNG - PHI TUYẾN 1.1. Đặt vấn đề Trong các phng pháp iu khin b bin i in áp ba pha ba dây, nguyên lý hot ng ca chúng thng c xây dng da trên gi thit ban u là ti, ngun cân bng, khi ó dòng in trung tính bng không. Mc dù ti, ngun không cân bng hoc ti phi tuyn tng nh là trng hp c bit, nhng trên thc t chúng li là nhng trng hp in hình và ch yu, ngha là dòng trung tính khác không. Chính vì vy ta cn phi nghiên cu nhng tính cht và nh hng ca chúng i vi h thng  có th iu khin h thng mt cách chính xác hn, nâng cao cht lng in áp hoc dòng in u ra. Nhng ni dung trên c trình bày trong chng I, ti, ngun không cân bng c phân tích da trên các thành phn i xng. Nhng phân tích này s c s dng làm c s cho nhng thit k iu khin  các chng tip theo. Phng pháp phân tích di tn s c dùng  mô t ti phi tuyn, trong ó mô hình ti phi tuyn c biu din di dng nhng ngun dòng hoc ngun áp iu hòa. Nhng dòng ti iu hòa còn c kho sát thêm trong h ta  c nh  và h ta  quay dq0 trong chng III. 1.2. Khái niệm về tải, nguồn không cân bằng 1.2.1. Định nghĩa tải, nguồn không cân bằng dựa vào sự chênh lệch công suất Trong h thng ba pha, ti ba pha không cân bng có th do s phân phi không u v ti gia ba pha (tc là do ti không cân bng) hoc do ti ba pha cân bng làm vic trong iu kin h thng b s c nh mt pha hoc chm pha,... (tc là do ngun không cân bng). Hin nay có nhiu phng pháp xác nh t l không cân bng ca ti, ngun, tuy nhiên ta có th nhóm chúng li thành hai phng pháp chung.
13 Phng pháp th nht tính %UnBal da trên s chênh lch gia ti pha ln nht và ti pha nh nht [TL6]: loadmax − load min %UnBal = (1.1) ∑ load Trong ó: %UnBal - T l không cân bng ca ti/ngun. loadmax, loadmin - Ti ln nht và ti nh nht trong ba pha. load - Tng ca ba ti trên ba pha. Nhc im ca cách tính %U nBal này có th thy trong bng 1.1. Gi thit rng h s công sut ca ti thay i trong khong [–0,8;+0,8], ct trái ca bng lit kê bn trng hp khác nhau ca ti. Kt qu o dòng trung tính c ghi trong ct phi ca bng [TL6]. Bảng 1.1 Tải không cân bằng và dòng trung tính Trường hợp Dòng trung tính In 1) |ILA|= Im; ILB = I LC = 0 |In|= Im 2) |ILA|=|I LB|=|ILC|= Im |In|= 1,24 Im cosA = 1; cosB = 0,8; cos C = –0,8 3) |ILA|=|I LB|=|2ILC|= Im |In|=1,47 I m cosA = –0,8; cosB = cosC = 0,8 4) |ILA|=|I LB|= Im; IC = 0 |In|= 1,84 Im cosA = –0,8; cosB = 0,8 Trong ó: Im là biên  dòng và In là dòng chy trong dây trung tính. ILA, ILB, ILC là dòng pha A, dòng pha B và dòng pha C. cosA, cosB và cosC ln lt là h s công sut ca ti pha A, ti pha B và ti pha C T bng 1.1 ta thy: Ti trong trng hp 4 có t l không cân bng thp hn trong ti trng hp 1. Tuy nhiên, xét v mt dòng trung tính thì
14 trng hp 4 là trng hp ti không cân bng nht, trong ó dòng trung tính trng hp này có giá tr ln nht: In = 1,84.Im. Nh vy, cách tính ti/ngun không cân bng da vào s chênh lch công sut theo công thc (1.1) còn có im cha hp lý: S khác nhau gây ra bi biên  hoc s thay i góc pha ban u ca dòng ti không th c phân bit theo cách nh ngha này. Có mt cách tt hn, ó là nh ngha không cân bng da vào các thành phn i xng c trình bày  mc di. 1.2.2. Định nghĩa tải, nguồn không cân bằng dựa vào các thành phần đối xứng Biu din s mt cân bng ca ti/ngun không cân bng da trên các thành phn i xng c  xng u tiên bi C.L.Fortescue nm 1918 và ngày nay nó tr thành là mt phng pháp ph bin  phân tích s mt cân trong nhng h thng in. Phng pháp nh ngha này còn ý ngha c bit khác, ó là nó cung cp nguyên tc  có th thit k b bin i. Mt dòng in (hoc in áp) ba pha không cân bng tùy ý có th c biu din nh sau : ⎡ ⎡ I ⎤ ⎢ I LA sin (ωt +ϕ LA ) ⎤⎥ ⎢ LA ⎥ ⎢ ⎢ I LB ⎥ = ⎢ I LB sin (ω t +ϕ LB )⎥⎥ (1.2) ⎢I ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ LC ⎦ ⎢ I sin ⎣ LC (ω t +ϕ LC )⎥⎦ Hoc nó có th c biu din bi sáu bin |ILA | ∠ LA, |ILB| ∠ LB, |I LC| ∠  LC. Nu biu din theo các thành phn i xng, sáu bin trên li có th c phân tích thành ba dòng ba pha cân bng: Dòng th t thun Ip = |Ip| ∠ p, bao gm ILA _p, ILB_p và ILC_p . Dòng th t ngc In = |In| ∠ n , bao gm ILA_n, ILB_ n và ILC_ n. Dòng th t không I0 = |I0| ∠ 0 , bao gm ILA_0, ILB_ 0 và ILC_ 0. Phép bin i t các bin trong h ta  t nhiên abc sang nhng thành phn i xng c th hin trong công thc (1.3). Ta có th tính ngc li theo công thc (1.4) :
15 ⎡ I p ⎤ ⎡1 a a2 ⎤ ⎡ I L A ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎢ ⎥ ⎢ I n ⎥ = ⎢1 a 2 a ⎥ ⎢ ILB ⎥ (1.3) ⎢ I ⎥ ⎢1 1 1 ⎥⎥ ⎢⎣ IL C ⎥⎦ ⎣ o ⎦ ⎢⎣ ⎦ ⎡ I A⎤ ⎡1 1 1⎤ ⎡ I p ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ I B⎥ = ⎢⎢ a 2 ⎥⎢ ⎥ a 1⎥ ⎢ In ⎥ (1.4) ⎢⎣ IC ⎥⎦ ⎢⎣ a a 2 1⎥⎦ ⎢⎣ Io ⎥⎦ Trong ó: a = ej2/3. T (1.3) và (1.4), ta có: ⎡ I LA ⎤ ⎡ I LA_ p + I LA_ n + I LA_ o ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ I ⎢ LB ⎥ = ⎢ I LB _ p + I LB _ n + I LB _ o ⎥ (1.5) ⎢I ⎥ I ⎢ ⎥ ⎣ LC ⎦ ⎢⎣ LC _ p + I LC _ n + I LC _ o ⎥⎦ Da vào nh ngha trên, mt ti/ngun ba pha không cân bng có th c mô t bi hai thông s là Unbal_N% (t l không cân bng th t ngc) và Unbal_0 % (t l không cân bng th t không). Chúng c xác nh theo hai biu thc (1.6) và (1.7) [TL6] : TPTTnegative UnBal_N% = .100% (1.6) TPTTpositive TPTTzero UnBal_0% = .100% (1.7) TPTT positive Trong ó: TPTT positive, TPTT negative, TPTTzero là các thành phn th t thun, th t ngc và th t không ca ba pha. Bng 1.2 cho thy nhng kt qu áp dng hai t l không cân bng này  mô t bn trng hp không cân bng ca ti lit kê trong bng 1.1. Các t l không cân bng Unbal_N% và Unbal_0 % ca ba pha có th thay i ng vi nhng h s công sut khác nhau [TL6].
16 Bảng 1.2. Tải không cân bằng và các hệ số không cân bằng Trường hợp Unbal_N% Unbal_0% 1) |I LA|= Im; I LB = ILC = 0 100% 100% 2) |I LA|=|I LB|=|ILC|= Im 32,3% 47,7% cosA = 1; cosB = 0,8; cosC = - 0,8 3) |I LA|=|I LB|=|2ILC|= Im 35% 72,7% cosA = - 0,8; cosB = cosC = 0,8 4) |I LA|=|I LB|= Im; IC = 0 15% 115% cosA = - 0,8; cosB = 0,8 Hình 1.1. Ví dụ phân tích tải, nguồn không cân bằng thành ba thành phần riêng biệt: Thứ tự thuận, thứ tự ngược và thứ tự không
17 1.3. Ảnh hưởng của tải, nguồn không cân bằng C ti, ngun ba pha u có hai cách ni dây: ni dây hình  (ba dây) và ni dây hình Y (bn dây). Nh vy, ta có 22 = 4 kh nng  ni gia ngun và ti theo mt trong bn s : –, –Y, Y– và Y–Y. a) Sơ đồ ∆ - ∆ b) Sơ đồ ∆ - Y c) Sơ đồ Y - ∆
18 d) Sơ đồ Y - Y Hình 1.2. Bốn khả năng có thể nối giữa nguồn và tải Trong s  ni  - , c ngun và ti u có im trung tính trôi. Khi ti không cân bng, các dòng pha s không cân bng. Qua tr kháng ca ngun, các dòng pha không cân bng s ln lt làm in áp u ra mt cân. nh hng ca ti không cân bng trong trng hp này c biu din bng mt dòng th t ngc t ngun n ti. Nh vy, tn ti mt dòng rò s chy qun gia ngun và ti vi tn s bng hai ln tn s ngun. Khi im trung tính c ni t, in áp ca im trung tính s thay i theo s mt cân bng ca ti. c im này có th gây ra hin tng lch i n áp trung tính gia ngun - ti và iu này gây ra rt nhiu vn  phc tp trong h thng. Trong s  ni  - Y, ch  làm vic tng t nh s  ni  - , ngoi tr vic có mt im trung tính ti rõ ràng, hot ng ti có th b s c do s thay i ca in áp im trung tính. Trng hp này không có dòng th t không trong ti, tuy nhiên dòng th t không có th tn ti trong ngun và gây ra mt s nh hng xu n hot ng ca h thng. Trong s  ni Y -  tng t nh s  ni  - , tr vic không có dòng th t không trong ngun, tuy nhiên dòng th t không có th tn ti trong ti. Trong s  ni Y - Y, im trung tính ca ngun và im trung tính ca ti là b ràng buc vi nhau. Nh vy, không phi là duy nht dòng th t ngc chy qun gia ngun và ti vi tn s gp hai ln tn s ngun chy
19 qua các im ni A, B và C, mà còn có thêm dòng th t không chy qun gia ngun và ti chy qua im ni trung tính G. 1.4. Tải phi tuyến 1.4.1. Khái niệm tải phi tuyến Trong h thng in t công sut, nhng ti tuyn tính ví d nh in tr, cun cm, t in... và nhng ti phi tuyn ví d nh iôt chnh lu, thyristor, lò h quang,... Mt ti tuyn tính có th c nh ngha theo mt biu thc tuyn tính gia in áp trên ti và dòng qua ti hoc o hàm ca chúng. Mc dù không có mt biu thc toán hc rõ ràng mô t ti phi tuyn, tuy nhiên chúng có th c mô t nh "mt ti mà c tính dòng không sin khi nó c cung cp mt ngun in áp hình sin". Do ó, cho mt ngun in áp ba pha nh sau : ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ sin (ω t ) ⎥ ⎡ VAG ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎛ 2 ⎞ ⎢ VBG ⎥ = Vln_ pk .⎢ sin ⎜ωt − 3 π ⎢ ⎥ ⎟ (1.8) ⎝ ⎥ ⎠ ⎢V ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ CG ⎦ ⎢ sin ⎛ωt + 2 π ⎞ ⎥ ⎢ ⎜ ⎟ ⎥ ⎣ ⎝ 3 ⎠ ⎦ Trong ó: Vln_pk là biên  in áp. Ba dòng ca ba pha chy qua ti phi tuyn có th c biu din gn úng nh sau [TL6]: ⎡ ∞ ⎤ ( ) ∑ ⎢ I 1.sin ωt + ϕ 1 + ⎢ k =2 (( ) ) I 2 k ±1 sin 2k ±1 ω t +ϕ 2 k ±1_ A ⎥ ⎥ ⎡ I LA ⎤ ⎢ ⎥ 2 ⎞ ∞ ⎢ ⎥ ⎢ ⎛ ⎢ I LB ⎥ = ⎢ I1 .sin ⎜ωt + ϕ1 − 3 π ⎟ ⎝ ∑ (( ) + I 2 k ±1 sin 2k ±1 ω t +ϕ 2 k ±1_ B ⎠ k =2 ) ⎥ ⎥ (1.9) ⎢I ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ LC ⎦ 2 ⎞∞ ⎢ ⎢ 1I .sin ⎛ ⎜ ⎝ ωt + ϕ1 + 3 π ⎟∑ ⎠ (( ) + I2 k ±1 sin 2k ± 1 ω t +ϕ 2 k ±1_ C ) ⎥ ⎥ ⎣⎢ k =2 ⎦⎥ Trong trng hp lý tng, biu thc (1.9) s không cha thành phn sóng iu hòa bc chn, nh th ti phi tuyn có th c biu din theo nhng biên  ca sóng iu hòa bc l và tng  méo iu hòa [TL6]:
20 ∞ ∑ I 22k ±1 k =2 TDH = (1.10) I1 Mt cách khác  mô t c tính ca ti phi tuyn là s dng h s nh Kc. Trong ó: K c là t l v  ln gia giá tr cc i và giá tr hiu dng. Rõ ràng ti tuyn tính có Kc = 2 . Nu Kc ≠ 2 thì ti là phi tuyn. Ví d chnh lu iôt có h s Kc nm trong khong (1,5÷3), ph thuc vào b lc mt chiu. 1.4.2. Ảnh hưởng của tải phi tuyến  xét nh hng ca nhng ti phi tuyn ph bin và in hình, ta s phân tích mt s s  chnh lu iôt nh sau: s  chnh lu iôt ba pha không có lc mt chiu, chnh lu iôt ba pha có t lc mt chiu, chnh lu ba pha có b lc L/C mt chiu và s  ba chnh lu iôt mt pha. ây là nhng s  n gin, r tin và là nhng ví d in hình cho b bin i xoay chiu/mt chiu truyn thng và ph bin hin nay. Nhng ti phi tuyn khác, ví d nh b chnh lu thyristor có th gây ra nhng dòng cao tn ln, nh th ti phi tuyn gây ra nh hng thm chí còn xu hn. Tuy nhiên, chnh lu thyristor là có iu khin, dng sóng ca nó s ph thuc vào nhng yêu cu iu chnh, do ó vic phân tích òi hi s phc tp hn. Vì vy, lun vn này không  cp nhiu n chnh lu thyristor. Mt lý do quan trng na  ta không phân tích b chnh lu thyristor (ti phi tuyn phc tp) là vì nhng phân tích các s  chnh lu iôt (ti phi tuyn n gin) lit kê  trên cng   ch ra nhng nh hng in hình và ph bin ca ti phi tuyn tác ng lên h thng. Trường hợp 1: Chỉnh lưu điôt ba pha không có bộ lọc một chiều Xét ti phi tuyn là s  chnh lu iôt cu ba pha không có b lc mt chiu (hình 1.3).