MÔ PH NG H TH NG ĐI U KHI N CÁC THI T B BÙỎ Ệ Ố Ề Ể Ế Ị
TRONG H TH NG TRUY N T I ĐI N XOAY CHI UỆ Ố Ề Ả Ệ Ề
LINH HO TẠ
SIMULATION OF THE CONTROL SYSTEM IN THE COMPENSATORS
OF THE FLEXIBLE AC TRANSMISSION SYSTEM
NGUY N H NG ANH - NGUY N BÊỄ Ồ Ễ
Đ i h c Đà N ngạ ọ ẵ
TÓM T TẮ
Các linh ki n đi n t công su t l n đ c ng d ng r ng rãi trong các thi t b bù c a hệ ệ ử ấ ớ ượ ứ ụ ộ ế ị ủ ệ
th ng truy n t i đi n xoay chi u linh ho t (FACTS) các n c phát tri n trên th gi i. Bàiố ề ả ệ ề ạ ở ướ ể ế ớ
báo trình bày m t h th ng phát xung đ kích m cho các c p Thyristor n i song song ng cộ ệ ố ể ở ặ ố ượ
trong các thi t b FACTS.ế ị
ABSTRACT
The power electronics applied in the compensators of FACTS are widely used in the
developed countries. This article presents a system which springs up the pulse for opening
two thyristors connected parallel - opposite in the FACTS.
1. Đ t v n đặ ấ ề
K thu t truy n t i đi n hi n đ i đã s d ng các thi t b bù, d ch pha đ c đi uỹ ậ ề ả ệ ệ ạ ử ụ ế ị ị ượ ề
khi n b ng các linh ki n đi n t công su t đ cung c p ngu n năng l ng khi c n thi tể ằ ệ ệ ử ấ ể ấ ồ ượ ầ ế
đ b o đ m tính n đ nh c a h th ng đi n. Các thi t b này k t h p v i các b vi x lýể ả ả ổ ị ủ ệ ố ệ ế ị ế ợ ớ ộ ử
cho phép đi u khi n ngu n năng l ng m t cách linh ho t, kh năng t đ ng hoá cao đ mề ể ồ ượ ộ ạ ả ự ộ ả
b o đ tin c y và đ n đ nh c a h th ng, trong đó h th ng đi u khi n đóng m t vai tròả ộ ậ ộ ổ ị ủ ệ ố ệ ố ề ể ộ
r t quan tr ng. Vi c thi t k và tính toán chính xác h th ng đi u khi n s b o đ m sấ ọ ệ ế ế ệ ố ề ể ẽ ả ả ự
làm vi c tin c y c a h th ng bù, góp ph n nâng cao tính n đ nh c a h th ng đi n.ệ ậ ủ ệ ố ầ ổ ị ủ ệ ố ệ
2. Đi u khi n Thyristorề ể
Thyristor ch m cho dòng đi n ch y qua khi có đi n áp d ng đ t lên anôt và xungỉ ở ệ ạ ệ ươ ặ
đi n áp d ng đ t lên c c đi u khi n. Sau khi Thyristor đã m thì xung đi u khi n khôngệ ươ ặ ự ề ể ở ề ể
còn tác d ng, dòng đi n ch y qua Thyristor do thông s c a m ch đ ng l c quy t đ nh.ụ ệ ả ố ủ ạ ộ ự ế ị
2.1. S đ c u trúcơ ồ ấ
S đ kh i m ch đi u khi n Thyristor nh hình 1.ơ ồ ố ạ ề ể ư
M ch đi u khi n có các ch c năng sau:ạ ề ể ứ
- Đi u ch nh đ c v trí xung đi u khi n trong ph m vi n a chu kỳ d ng c a đi nề ỉ ượ ị ề ể ạ ử ươ ủ ệ
áp trên anôt- catôt c a Thyristor.ủ
- T o ra đ c các xung có đ đi u ki n m đ c Thyristor. Xung đi u khi nạ ượ ủ ề ệ ở ượ ề ể
th ng có biên đ t 2 đ n 10V, đ r ng xung tườ ộ ừ ế ộ ộ x= 20-100μs đ i v i thi t b ch nh l u ho cố ớ ế ị ỉ ư ặ
c p Thyristor đ u song song ng c.ặ ấ ượ
Đ r ng xung đ c xác đ nh theo bi u th c:ộ ộ ượ ị ể ứ
dt
di
I
tdt
x=
Trong đó:
Idt là dòng duy trì c a Thyristor;ủ
di/dt là t c đ tăng tr ng c a dòng t i.ố ộ ưở ủ ả
C u trúc c a m t m ch đi u khi n Thyristor g m 3 khâu chính sau đây:ấ ủ ộ ạ ề ể ồ
- Khâu đ ng b (ĐB): t o tín hi u đ ng b v i đi n áp anôt-catôt c a Thyristor c nồ ộ ạ ệ ồ ộ ớ ệ ủ ầ
m . Tín hi u này là đi n áp xoay chi u, th ng l y t bi n áp có s c p n i song song v iở ệ ệ ề ườ ấ ừ ế ơ ấ ố ớ
Thyristor c n m .ầ ở
- Khâu so sánh-t o xung (SS-TX): làm nhi m v so sánh gi a đi n áp đ ng bạ ệ ụ ữ ệ ồ ộ
th ng đã đ c bi n th v i tín hi u đi u khi n m t chi u đ t o ra xung kích mườ ượ ế ể ớ ệ ề ể ộ ề ể ạ ở
Thyristor.
- Khâu khu ch đ i xung (KĐ): t o ra xung m có đ đi u ki n đ m Thyristor.ế ạ ạ ở ủ ề ệ ể ở
Khi thay đ i giá tr đi n áp m t chi u Uổ ị ệ ộ ề đk thì góc m α s thay đ i.ở ẽ ổ
2.2. Nguyên t c đi u khi nắ ề ể
S d ng nguyên t c đi u khi n th ng đ ng “arccos” nh hình 2 đ th c hi n đi uử ụ ắ ề ể ẳ ứ ư ể ự ệ ề
ch nh v trí đ t xung trong n a chu kỳ d ng c a đi n áp đ t trên Thyristor.ỉ ị ặ ử ươ ủ ệ ặ
Theo nguyên t c này, khâu so sánh có hai đi n áp đ t vào:ắ ở ệ ặ
- Đi n áp đ ng b sin, sau khi ra kh i khâu ĐB đ c t o thành tín hi u cosệ ồ ộ ỏ ượ ạ ệ
- Đi n áp đi u khi n là áp m t chi u có th bi n đ i đ cệ ề ể ộ ề ể ế ổ ượ
Đi n áp uệđb= Um sinωt thì: Uc = Um cosωt
Giá tr α đ c tính theo ph ng trình sau: Uị ượ ươ mcosα = Uđk
Do đó: α = arccos(Udk/Um)
- khi Udk = Um thì α = 0
- khi Udk = 0 thì α =Л/2
- khi Udk = -Um thì α = Л
Nh v y, khi đi u ch nh Uư ậ ề ỉ dk t tr -Uừ ị m đ n +Uếm, ta có th đi u ch nh đ c góc α tể ề ỉ ượ ừ
0 đ n Л. ế
2.3. Khâu so sánh s d ng khu ch đ i thu t toán OAử ụ ế ạ ậ
S đ n i khu ch đ i thu t toán làm khâu so sánh đ c mô t trên hình 3.ơ ồ ố ế ạ ậ ượ ả
ĐB SS-TX KĐ
Uđk
Uđb
Hình 1. S đ kh i m ch đi u khi n Thyristorơ ồ ố ạ ề ể
α
Л
2Л
ωt
Uc
Udb
Udk
Udk
Uc
Udb
Hình 2. Nguyên t c đi u khi n th ng đ ng ắ ề ể ẳ ứ
“arccos”
3. Mô ph ng s đ phát xung đi u khi n Thyristor ỏ ơ ồ ề ể
3.1. S đ nguyên lýơ ồ
Trong ph n này trình bày m t s đ đi u khi n cho hai Thyristor n i song songầ ộ ơ ồ ề ể ố
ng c nh hình 4 đã đ c thi t k và l p ráp th c t .ượ ư ượ ế ế ắ ự ế
S đ làm vi c theo nguyên t c đi u khi n th ng đ ng “arccos”, trong đó khâu t oơ ồ ệ ắ ề ể ẳ ứ ạ
hàm cosωt và khâu so sánh s d ng OA lo i ử ụ ạ µA741, so sánh theo ki u hai tín hi u cùngể ệ
d u. Khâu khu ch đ i xung s d ng m t Transistor và bi n áp xung. Khâu khu ch đ i cóấ ế ạ ử ụ ộ ế ế ạ
th tính ch n khác nhau tuỳ thu c vào Thyristor đ c ch n. ể ọ ộ ượ ọ
S đ g m hai kênh kích m cho hai Thyristor T1 và T2 n i song song ng c. M iơ ồ ồ ở ố ượ ỗ
kênh g m có 3 khâu: khâu t o hàm cosồ ạ ωt, khâu so sánh và khâu khu ch đ i.ế ạ
+
-
M
U+
U-
Vp-
Vp+
+
-
M
U+
U-
SS
V1-V1+
UdUd
V2
Vsat ▪
▪ -Vsat
Hình 3. Khâu so sánh tín hi uệ
V2
Hình 4. S đ h th ng đi u khi n c p Thyristor n i song song ng cơ ồ ệ ố ề ể ặ ố ượ
- Khâu t o hàm kích m cho T1g m: OA1, R1, R2, R3, R4 và t C1. Khâu t o hàmạ ở ồ ụ ạ
kích m cho T2 g m: OA3, R11, R12, R13, R14 và t C2.ở ồ ụ
- Khâu so sánh cho kênh kích m T1 là OA2 và cho T2 là OA4.ở Tín hi u ra c aệ ủ
các khâu t o hàm s đ a vào c ng không đ o c a các OA và c ng đ o đ c c p b ngạ ẽ ư ổ ả ủ ổ ả ượ ấ ằ
ngu n áp [-V1ồ÷ +V1]. Thay đ i đi n áp đi u khi n b ng cách thay đ i bi n tr BT.ổ ệ ề ể ằ ổ ế ở
- Khâu khu ch đ i xung cho kênh T1 g m: Tr1, R5, R6, R7, R8, BAX1, D2, D3.ế ạ ồ
- Khâu khu ch đ i xung cho kênh T2 g m: Tr2, R15, R16, R17, R18, BAX2, D12,ế ạ ồ
D13.
3.2. S đ mô ph ng trên ch ng trình Workbenchơ ồ ỏ ươ
D a vào s đ m ch đ c thi t k , s đ mô ph ng đo các d ng sóng t i các đ uự ơ ồ ạ ượ ế ế ơ ồ ỏ ạ ạ ầ
ra c a các khâu nh các hình v 5, 7, 11. K t qu mô ph ng đ c th c hi n trên ch ngủ ư ẽ ế ả ỏ ượ ự ệ ươ
trình Workbench nh các hình v 6,8, 9, 10, 12, 13, 14.ư ẽ
Hình 5. S đ mô ph ng (đo d ng sóng khâu t o hàm)ơ ồ ỏ ạ ạ
D ng sóng đo t i đi m A là tín hi u c a đi n áp l i.ạ ạ ể ệ ủ ệ ướ
D ng sóng đo t i đi m B là tín hi u ra c a khâu t o hàm. (hình 6)ạ ạ ể ệ ủ ạ
Hình 6. D ng sóng vào-ra c a khâu t o hàmạ ủ ạ
Hình 7. S đ mô ph ng (đo d ng sóng trên khâu so sánh-t o xung)ơ ồ ỏ ạ ạ
Hình 8. D ng xung đo t i C khi Uạ ạ dk= 0
Hình 9. D ng xung đo t i C khi Uạ ạ dk>0
uAuB
uAuC