Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu lọc tích cực trong mạng điện phân phối có xét đến điều kiện điện áp không đối xứng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGHIÊN CỨU LỌC TÍCH CỰC TRONG MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN ĐIỀU KIỆN ĐIỆN ÁP KHÔNG ĐỐI XỨNG

Họ và tên học viên: Đỗ Văn Bảy

Chuyên ngành: Kỹ Thuật điều khiển và Tự động hóa

Người hướng dẫn khoa học:PGS- TS. Ngô Đức Minh

THÁI NGUYÊN, NĂM 2017

LUẬN VĂN THẠC SỸ

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG ............................................................................... 3

Chương 1 ......................................................................................................................... 8

TỔNG QUAN VỀ SÓNG ĐIỀU HÒA VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ................ 8

1.1 Tổng quan về sóng hài ............................................................................................... 8

1.1.1 Giới thiệu chung ................................................................................................. 8

1.1.2 Các nguồn phát sinh sóng hài trong mạng điện ................................................ 12

1.1.3 Ảnh hưởng của sóng hài bậc cao .......................................................................... 18

1.2 Tổng quan về công suất phản kháng ....................................................................... 21

1.2.1 Giới thiệu chung ............................................................................................... 21

1.2.2 Hiệu quả của việc bù công suất phản kháng .................................................... 22

1.3 Kết luận chương 1 ................................................................................................... 23

Chương 2 ....................................................................................................................... 24

CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC SÓNG HÀI ..................................................................... 24

2.1 Khái niệm lọc sóng hài ............................................................................................ 24

2.2 Các phương pháp lọc sóng hài ................................................................................ 24

2.2.1 Bộ lọc thụ động ................................................................................................ 24

2.2.2 Bộ lọc chủ động ................................................................................................ 26

2.3 Kết luận.................................................................................................................... 31

Chương 3 ....................................................................................................................... 32

LỌC TÍCH CỰC TRONG MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP ................... 32

3.1 Mô hình hệ thống ..................................................................................................... 32

3.2 Tải phi tuyến ............................................................................................................ 33

3.3 Lọc tích cực AF ....................................................................................................... 36

3.4 Các phương pháp điều khiển lọc AF ....................................................................... 39

3.4.1 Cấu trúc hệ điều khiển ...................................................................................... 39

3.4.2 Các phương pháp điều khiển bộ lọc tích cực ................................................... 41

3.5 Kết luận.................................................................................................................... 50

Chương 4 ....................................................................................................................... 51

THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO TẢI PHI TUYẾN ........................................... 51

4.1 Phân tích ảnh hưởng đến lưới điện của tải phi tuyến dạng bể mạ ........................... 51

4.1.1 Giới thiệu chung ............................................................................................... 51

4.1.2 Phân tích ảnh hưởng đến lưới của phụ tải bể mạ. ............................................ 54

LUẬN VĂN THẠC SỸ

4.1.3 Kết quả mô phỏng ......................................................................................... 60

4.2 Xây dựng cấu trúc mạch lọc cho nguồn bể mạ ....................................................... 64

4.2.1 Xác định giá trị điện áp một chiều của nghịch lưu ........................................... 65

4.2.2 Xác định giá trị tụ điện C ................................................................................. 65

4.2.3 Xác định giá trị điện cảm L ............................................................................. 66

4.2.4 Xác định và lựa chọn thông số van điều khiển ................................................. 68

4.2.5 Khâu tạo xung cho bộ nghịch lưu ..................................................................... 68

4.3 Mô phỏng hoạt động của bộ AF lọc với nguồn bể mạ ............................................ 72

4.3.1 Trường hợp điện áp lưới tại điểm kết nối là đối xứng.................................. 72

4.3.2 Trường hợp điện áp tại điểm nối giữa mạch lọc và lưới là không đối xứng .... 79

4.3.3 Nhận xét ............................................................................................................ 83

4.4. Kết luận................................................................................................................... 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 84

LUẬN VĂN THẠC SỸ

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG Hình 1. 1 Dạng sóng sin chuẩn và sin bị méo dạng ........................................................ 8 Hình 1. 2 Sóng cơ bản và các sóng hài h1, h2, h3 .......................................................... 8 Hình 1. 3 Phân tích Fn thành an và bn ........................................................................... 10 Hình 1. 4 Phân tích phổ của sóng hài dòng điện sau chỉnh lưu cầu 3 pha ................... 11 Hình 1. 5 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu một pha ........................................................ 13 Hình 1. 6 Dòng điện lưới gây bởi bộ chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển .......... 13 Hình 1. 7 Phổ dòng điện chỉnh lưu cầu một pha ........................................................... 14 Hình 1. 8 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển .............................. 14 Hình 1. 9 Dòng điện lưới gây bởi bộ chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển ............ 14 Hình 1. 10 Phổ dòng điện chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển .............................. 15 Hình 1. 11 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển ................................. 15 Hình 1. 12 Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi  = 300 .................................... 16 Hình 1. 13 Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi  = 500 .................................... 16 Hình 1. 14 Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi  = 700 .................................... 17 Hình 1. 15 Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi  = 900 .................................... 18 Hình 1. 16 Quan hệ giưa các thành phần công suất trên đồ thị vectơ .......................... 21 Bảng 1. 1 Giới hạn nhiễu điện áp (Voltage Distortion Limit) ...................................... 20 Bảng 1. 2 Giới hạn nhiễu dòng điện cho hệ thống phân phối chung(Current Distortion Limits for General Distribution System) (120V tới 69KV) ........................................... 20 Bảng 1. 3 IEC 1000-3-4 (quy phạm, có tính chất bắt buộc)……………………………..20 Hình 2. 1 Bộ lọc RC ....................................................................................................... 25 Hình 2. 2 Bộ lọc LC ....................................................................................................... 25 Hình 2. 3 Sơ đồ nguyên lý AF kết nối lưới kiểu song song ........................................... 27 Hình 2. 4 Mô tả nguyên lý hoạt động của AF song song .............................................. 28 Hình 2. 5 Sơ đồ nguyên lý AFs kết nối lưới kiểu nối tiếp .............................................. 29 Hình 2. 6 Nguyên lý hoạt động của AFs ........................................................................ 29 Hình 2. 7 Bộ lọc kiểu lai ................................................................................................ 30 Hình 2. 8 Bộ lọc UPQC ................................................................................................. 30 Hình 3. 1 Sơ đồ thay thế mạng điện xí nghiệp có tải phi tuyến ..................................... 32 Hình 3. 2 Cầu chỉnh lưu 3 pha có điều khiển ................................................................ 33 Hình 3. 3 Cấu trúc mô phỏng tải chỉnh lưu cầu 3 pha .................................................. 33 Hình 3. 4 Trị hiệu dụng điện áp lưới trước chỉnh lưu khi  = 150 ............................... 34 Hình 3. 5 Trị hiệu dụng dòng điện lưới trước chỉnh lưu khi  = 15độ ......................... 34 Hình 3. 6 Phân tích sóng hài dòng điện lưới trước chỉnh lưu khi  = 150 ................... 35 Hình 3. 7 Trị hiệu dụng dòng điện lưới trước chỉnh lưu khi  = 50độ ......................... 35 Hình 3. 8 Phân tích sóng hài dòng điện lưới trước chỉnh lưu khi  = 50độ ................ 36 Hình 3. 9 Cấu trúc các khối chính của lọc tích cực ...................................................... 36 Hình 3. 10 Sơ đồ mạch lực chỉnh lưu PWM .................................................................. 37 Hình 3. 11 Sơ đồ thay thế một pha chỉnh lưu PWM ...................................................... 38 Hình 3. 12 Giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM ................................................................... 38 Hình 3. 13 Giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM ................................................................... 39 Hình 3. 14 Cấu trúc điêu khiển vòng hở chỉnh lưu PWM với chức năng mạch lọc tích cực.................................................................................................................................. 40

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 3. 15 Cấu trúc điêu khiển vòng kín chỉnh lưu PWM với chức năng mạch lọc tích cực.................................................................................................................................. 40 Hình 3. 16 Phương pháp FFT ....................................................................................... 42 Hình 3. 17 Thuật toán xác định dòng bù trong khung tọa độ dq .................................. 43 Hình 3. 18 Thuật toán lựa chọn các sóng hài cần bù trong hệ dq ................................ 44 Hình 3. 19 Thuật toán điều khiển dựa trên thuyết p-q tức thời ..................................... 47 Hình 3. 20 Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM làm bộ lọc tích cực ........................... 49 Hình 4. 1 Sơ đồ hệ thống bể mạ .................................................................................... 52 Hình 4. 2 Giải pháp lọc sử dụng bộ bù tổng ................................................................. 52 Hình 4. 3 Giải pháp bù sát cục bộ phụ tải..................................................................... 53 Hình 4. 4 Hệ thống cấp nguồn cho bể mạ ..................................................................... 54 Hình 4. 5 Mô hình hệ thống điêu khiển bể mạ .............................................................. 55 Hình 4. 6 Nguồn xoay chiều 3 pha ................................................................................ 55 Hình 4. 7 Mô hình mạch lực của tải phi tuyến .............................................................. 56 Hình 4. 8 Mô hình khâu điều áp xoay chiều 3 pha ........................................................ 56 Hình 4. 9 Mô hình tải bể mạ .......................................................................................... 57 Hình 4. 10 Đặc tính biến thiên của sức điện động bể mạ ............................................. 57 Hình 4. 11 Sơ đồ khâu điều khiển dòng điện tải .......................................................... 58 Hình 4. 12 Khối tính toán công suất.............................................................................. 58 Hình 4. 13 Mô hình khâu đo dòng điện xoay chiều 3 pha ............................................. 59 Hình 4. 14 Mô hình khâu đo điện áp xoay chiều 3 pha ................................................. 59 Hình 4. 15 Mô hình khối hiển thi tham số ..................................................................... 59 Hình 4. 16 Đồ thị điện áp nguồn cấp cho tải ................................................................ 60 Hình 4. 17 Dòng điện phía nguồn cấp cho tải .............................................................. 60 Hình 4. 18 Dòng điện nguồn pha A ............................................................................... 60 Hình 4. 19 Phân tích sóng hài dòng điện nguồn pha A tại E=8 (V) ............................. 61 Hình 4. 20 Phân tích sóng hài dòng điện nguồn pha A tại E=16 (V) .......................... 61 Hình 4. 21 Phân tích sóng hài dòng điện nguồn pha A tại E=22 (V) .......................... 61 Hình 4. 22 Thành phần điều hòa bậc 5 của dòng điện nguồn pha A ............................ 63 Hình 4. 23 Thành phần điều hòa bậc 7 của dòng điện nguồn pha A ............................ 63 Hình 4. 24 Hệ số công suất khi chưa có mạch lọc ........................................................ 64 Hình 4. 25 Dòng điện và điện áp nguồn pha A ............................................................. 64 Hình 4. 26 Sơ đồ nguyên lý mạch lực có sử dụng bù .................................................... 64 Hình 4. 27 Mô hình khối tính toán dòng bù chuẩn ........................................................ 68 Hình 4. 28 Khối chuyển điện áp trong hệ abc sang αβ ................................................. 69 Hình 4. 29 Khối chuyển dòng trong hệ abc sang αβ ..................................................... 69 Hình 4. 30 Khối tính toán công suất p,q........................................................................ 69 Hình 4. 31 Khối tính toán công suất ổn định điện áp trên tụ ........................................ 70 Hình 4. 32 Khối tính toán công suất bù cung cáp bởi mạch lọc ................................... 70 Hình 4. 33 Khối tính toán dòng bù trong hệ αβ ............................................................ 70 Hình 4. 34 Khối tính toán dòng bù trong hệ abc ........................................................... 71 Hình 4. 35 Khối phát xung cho bộ nghịch lưu .............................................................. 71 Hình 4. 36 Mô hình mô phỏng AF cho tải bể mạ .......................................................... 72 Hình 4. 37 Điện áp nguồn ............................................................................................. 73 Hình 4. 38 Dòng điện nguồn sau khi mạch lọc tác động .............................................. 73 Hình 4. 39 Dòng điện nguồn pha A sau khi mạch lọc tác động .................................... 73 5

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 40 Phân tích sóng hài dòng điện pha A tại E=8 (V) khi mạch lọc tác động ... 74 Hình 4. 41 Phân tích sóng hài dòng điện pha A tại E=16 (V) khi mạch lọc tác động .. 74 Hình 4. 42 Phân tích sóng hài dòng điện pha A tại E=22 (V) khi mạch lọc tác động . 74 Hình 4. 43 Thành phần sóng hài bậc 5 trước và sau khi mạch lọc tác động ................ 76 Hình 4. 44 Thành phần sóng hài bậc 7 trước và sau khi mạch lọc tác động ................ 76 Hình 4. 45 Công suất nguồn trước và sau khi mạch lọc tác động ................................ 76 Hình 4. 46 Công suất mạch lọc trước và sau khi tác động ........................................... 77 Hình 4. 47 Hệ số công suất sau khi mạch lọc tác động ................................................ 77 Hình 4. 48 Dòng điện, điện áp nguồn pha A sau khi mạch lọc tác động ..................... 77 Hình 4. 49 Phân tích FFT Dòng điện nguồn pha A sau khi mạch lọc tác động .......... 78 Hình 4. 50 Dòng điện, điện áp nguồn pha A sau khi mạch lọc tác động ..................... 78 Hình 4. 51 Điện áp nguồn không đối xứng .................................................................. 79 Hình 4. 52 Dòng điện nguồn trong trường hợp điện áp nguồn không đối xứng ........... 79 Hình 4. 53 Sóng điều hòa dòng điện nguồn pha A ........................................................ 79 Hình 4. 54 Cấu trúc mạch PLL ..................................................................................... 80 Hình 4. 55 Sơ đồ hệ thống điều khiển bể mạ có bù ....................................................... 80 Hình 4. 56 Dòng điện nguồn sau khi lọc dùng PLL ...................................................... 81 Hình 4. 57 Sóng điều hòa dòng điện nguồn pha A ........................................................ 81 Hình 4. 58 Nối ghép tụ của mạch lọc ............................................................................ 83 Bảng 4. 1 Tỷ lệ các thành phần dòng điều hòa trong dòng điện nguồn ....................... 62 Bảng 4. 2 Biến thiên dòng điện với các thành phần sóng hài ....................................... 67 Bảng 4. 3 Giá trị các thành phần sóng hài trong dòng điện nguồn……………………..75

LUẬN VĂN THẠC SỸ

LỜI NÓI ĐẦU

Trong hệ thống điện, các nhà máy, xí nghiệp, liên doanh công nghiệp đã trở thành những khách hàng chính (gọi là phụ tải công nghiệp) tiêu thụ phần lớn lượng điện năng trong hệ thống điện. Các hoạt động sản xuất của phụ tải công nghiệp đòi hỏi chất lượng điện năng cung cấp cao và đạt các chuẩn quốc tế. Đặc biệt, trong đó một chỉ tiêu quan trọng là tiêu chuẩn về sóng hài – Được đề cập lần đầu tiên tại Việt Nam năm 2010 [1] Trước đó, các tài liệu giảngdạy ở Việt nam chưa đề cập tiêu chuẩn sóng hài trong các chỉ tiêu đánh giá điện năng. Có rất nhiều nguyên nhân phát sinh sóng hài trong hệ thống điện, trong khi đó sóng hài trên lưới điện phân phối lại phần lớn do các thiết bị sản xuất công nghiệp gây nên. Trong số đó phải kể đến các loại lò điện, các bể mạ điện, bể mạ…Mục tiêu đề ra nhằm đạt được hiệu quả cao nhất là lọc bỏ sóng hài ngay tại nơi phát sinh, để thực hiện điều này lại có nhiều giải pháp và phương thức thực hiện khác nhau [2-12]: Dùng các bộ lọc thụ động kiểu LC có ưu điểm là đơn giản rễ lắp đạt và vận hành nhưng kết quả không hoàn hảo: tần số lọc được là cố định phụ thuộc vào thông số thiết bị đã thiết kế lắp đặt, tổn hao mất mát năng lượng nội bộ lớn. Thông thường các bộ lọc LC được thiết kế cho lọc các hài bậc thấp 3, 5, 7 để lại trên lưới các các hài bậc cao mà trong nhiều trường hợp các hài bậc cao trên 7 lại chiếm tỷ lệ đáng kể và tác hại của hài bậc cao đó cũng ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của hệ thống điện gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng như gây sai số cho các thiết bị đo đếm trong các hệ thống bảo vệ, đo lường tự động hóa... Giải pháp khác được đề xuất đó là sử dụng bộ lọc tích cực. Bộ lọc tích cực (AF), thực chất là một máy phát bù sóng hài (thiết bị bù) có cấu trúc cơ bản như một nghịch lưu PWM (đôi khi cũng gọi là chỉnh lưu tích cực) [3]. Đối với các sóng hài bậc cao AF thực hiện bù không, nghĩa là phổ của các sóng hài có trên lưới và phổ của sóng hài do AF phát vào lưới có phép cộng bằng không. Theo nguyên tắc này AF có thể được thiết kế lọc cho một số hài cố định hoặc có thể lọc cho cả phổ sóng hài rất rộng và từ đây hình thành rất nhiều ý tưởng khoa học cho mỗi hướng nghiên cứu về AF. Một cách hiểu thứ hai về chức năng bù của AF là bù thiếu, bù thiếu được áp dụng cho việc bù công suất phản kháng thành phần sóng hài cơ bản. Nghĩa là AF sẽ thực hiện chức năng phát công suất phản kháng vào lưới nhằm mục đích nâng cao điện áp tại điểm kết nối. Tất nhiên, AF cũng có thể hấp thụ công suất phản kháng để tránh quá áp khi cần thiết nhưng việc phân tích vấn đề này sẽ vượt quá phạm vi nghiên cứu của đề tài. Trong khuôn khổ luận văn sẽ nghiên cứu bộ lọc tích cực với hai chức năng đó là lọc sóng hài bậc cao và bù công suất phản kháng. Nội dung được trình bày trong bốn chương:

Với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Ngô Đức Minh cùng với sự cố gắng của bản thân em đã hoàn thành luận văn này. Tuy nhiên, không tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý và nhận xét của các thầy cô giáo và đồng nghiệp.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ SÓNG ĐIỀU HÒA VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

1.1 Tổng quan về sóng hài

1.1.1 Giới thiệu chung

Hoạt động của hệ thống điện đó là một quá trình cân bằng giữa tổng công suất phát

và công suất thu. Trong đó, phát công suất thuộc về phía nguồn mà chủ đạo là các nhà

máy điện phát ra công suất 3 pha xoay chiều hình sin tần số cơ bản 50Hz (hoặc (60) Hz

đối với một số nước như Mỹ, Nhật...). Ngược lại, thu công suất thuộc về phía hộ tiêu thụ hay còn gọi là tải với nhiều loại hình khác nhau là nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện các

thành phần không sin trong hệ thống điện. Nói một cách khác là các sóng hài bậc cao (bội số của tần số cơ bản) được sinh ra ngoài mong muốn.

Theo phân tích Fourier, một sóng dòng điện hay điện áp hình sin khi bị méo dạng

tương đương với một phổ sóng hài gồm một sóng tần số cơ bản, còn lại là các thành phần

sóng hài bậc cao. Tỷ lệ các thành phần sóng hài này phụ thuộc vào độ méo dạng so với

ban đầu. Hiện nay các sóng hài bậc cao được nhiều người đặt cho tên gọi là sóng hài.

Hình 1. 1 Dạng sóng sin chuẩn và sin bị méo dạng

Hình 1. 2 Sóng cơ bản và các sóng hài h1, h2, h3

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Trong hệ thống ba pha đối xứng, dòng điện hay điện áp các pha bị méo dạng và các sóng hài bậc lẻ có thể phân biệt thành các thành thành phần thứ tự thuận, nghịch, không:

 Thành phần thứ tự thuận gồm: các sóng hài bậc h1, h7, h10…

 Thành phần thứ tự nghịch gồm: các sóng hài bậc h2, h8, h11

 Thành phần thứ tự không gồm: các sóng hài bậc h3, 9, 12

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Một sóng hài với chu kỳ T(s), tần số cơ bản f=1/T(Hz) hay (rad/s) có thể

phân tích chuỗi Furier được như sau:

(1.1)

Trong đó:

: giá trị trung bình

: biên độ của sóng hài bậc n trong chuỗi Fourier

: thành phần sóng cơ bản

: thành phần sóng hài bậc n

: góc pha của sóng hài bậc n

Từ (1.1) có thể viết thành:

Nếu quy ước:

Hình 1. 3 Phân tích Fn thành an và bn

Từ đó có thể viết được như sau:

(1.2)

Hay có thể viết (1.2) dưới dạng sau:

LUẬN VĂN THẠC SỸ

(1.3)

Ví dụ: Dòng điện sau chỉnh lưu cầu 3 pha có thể được phân tích thành phổ các

thành phần sóng hài bằng FFT trong Matlab như hình 1.4

Hình 1. 4 Phân tích phổ của sóng hài dòng điện sau chỉnh lưu cầu 3 pha

Theo thông tư 32 /2010/TT-BCT Của Bộ Công thương đã áp dụng tiêu chuẩn sóng hài 519 của IEEE cho tiêu chuẩn đánh giá chất lượng điện năng của Việt nam. Đó là hệ

số méo dạng THD:

(1.4)

Trong đó:

X1 là biên độ thành phần cơ bản

Xn là biên độ thành phần điều hòa bậc n

Từ (1.4) được triển khai áp dụng để đánh giá độ méo dòng điện và điện áp:

 Hệ số méo dạng dòng điện

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Trong đó :

I1 là biên độ thành phần dòng cơ bản

In là biên độ thành phần dòng điều hòa bậc n

 Hệ số méo dạng điện áp

Trong đó :

U1 là biên độ thành phần điện áp cơ bản

Un là biên độ thành phần áp điều hòa bậc n

1.1.2 Các nguồn phát sinh sóng hài trong mạng điện

Các sóng hài trong công nghiệp chủ yếu được tạo ra bởi tất cả các tải phi tuyến.

Các phần tử phi tuyến điển hình là quộn dây của máy biến áp, động cơ làm việc ở chế

độ bão hòa mạch từ, các dụng cụ bán dẫn công suất như thyristor, diode của các bộ biến

đổi (chỉnh lưu, nghịch lưu, điều áp xoay chiều…), các đèn điện tử, máy hàn, các hệ

truyền động điện…

1. Máy biến áp

Hiện tượng bão hòa mạch từ của máy biến áp lực có thể sinh ra sóng hài bậc cao. Khi biên độ điện áp và từ thông đủ lớn để rơi vào vùng không tuyến tính trong đường cong B-H sẽ dẫn đến dòng điện từ bị méo và có chứa các sóng hài bậc cao.

2. Động cơ

Các sóng hài bậc cao được phát sinh bởi máy điện quay liên quan chủ yếu tới các biến thiên của từ trở gây ra bởi các khe hở giữa roto và stato. Các máy điện đồng bộ có

thể sản sinh ra sóng hài bậc cao bởi biến dạng từ trường, sự bão hòa trong các mạch chính và do các dây quấn dùng để giảm dao động đặt không đối xứng.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

3. Thiết bị điện tử công suất

Bản thân các bộ biến đổi điện tử công suất (chỉnh lưu, nghịch lưu, điều áp xoay chiều…) đều được cấu thành từ các thiết bị bán dẫn như diode, thyristor, MOSFET,

IGBT, GTO… là những phần tử phi tuyến gây sóng hài bậc cao.

Tùy thuộc vào cấu trúc của các bộ biến đổi mà sóng hài sinh ra khác nhau. Các

mạch chỉnh lưu trong biến tần thường là chỉnh lưu cầu ba pha có ưu điểm là đơn giản, rẻ, chắc chắn nhưng sản sinh nhiều sóng hài. Để giảm bớt sóng hài có thể dùng hai mạch

chỉnh lưu cầu ba pha ghép lai với nhau tạo thành chỉnh lưu 12 xung hoặc ghép 4 bộ chỉnh

lưu cầu ba pha vào tạo thành bộ chỉnh lưu 24 xung.

Ví dụ sóng hài gây ra bởi một số bộ biến đổi công suất:

- Chỉnh lưu cầu một pha: Giả sử xét với tải có tính cảm

Hình 1. 5 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu một pha

Dòng điện trên đường dây cấp nguồn cho bộ chỉnh lưu:

Hình 1. 6Dòng điện lưới gây bởi bộ chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 1. 7 Phổ dòng điện chỉnh lưu cầu một pha

Chỉnh lưu cầu ba pha: các van bán dẫn có thể là GTO, diode, thyristor… -

Trường hợp chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển:

Hình 1. 8 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển

Dạng sóng dòng điện trên pha A của nguồn cấp cho chỉnh lưu:

Hình 1. 9 Dòng điện lưới gây bởi bộ chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 1. 10 Phổ dòng điện chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển

Ta thấy dòng điện đầu vào bộ chỉnh lưu cầu ba pha có độ méo rất lớn THD=28,52

%. Các thành phần sóng hài này là do tính phi tuyến của bộ chỉnh lưu cầu gây ra. Trong

đó các thành phần sóng hài bậc 5, 7, 11 là chủ yếu.

Đối với bộ chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển, Sơ đồ nguyên lý của chỉnh lưu cầu

ba pha có điều khiển như hình 1.11. Các kết quả mô phỏng cho ảnh hưởng đến dòng phía

nguồn (đầu vào chỉnh lưu) như sau:

Hình 1. 11 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển

Ứng ứng góc điều khiển là  = 300 dòng điện phía lưới được mô phỏng kèm theo

phân tích FFT bằng Matlab như hình 1.12

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 1. 12 Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi  = 300

Ứng ứng góc điều khiển là  = 500 dòng điện phía lưới được mô phỏng kèm theo

phân tích FFT bằng Matlab như hình 1.13

Hình 1. 13 Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi  = 500

Ứng ứng góc điều khiển là  = 700 dòng điện phía lưới được mô phỏng kèm theo

phân tích FFT bằng Matlab như hình 1.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 1. 14 Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi  = 700

Ứng ứng góc điều khiển là  = 900 dòng điện phía lưới được mô phỏng kèm theo

phân tích FFT bằng Matlab như hình 1.15

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 1. 15 Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi  = 900

Từ phân tích ở trên với chỉnh lưu cầu ba pha ta thấy khi thay đổi, góc góc điều

khiển tăng thì các thành phần sóng hài bậc cao sinh ra càng lớn làm độ méo dòng điện

càng tăng.

Các đèn huỳnh quang. -

Ngày nay các đèn huỳnh quang được sử dụng rộng rãi do có ưu điểm là tiết kiệm

được chi phí. Tuy nhiên sóng hài bậc cao sinh ra bởi đèn huỳnh quang cũng rất lớn.

Các thiết bị hồ quang. -

Các thiết bị thường gặp trong hệ thống điện là các lò hồ quang công nghiệp. Theo thống kê thì điện áp lò hồ quang cho thấy sóng hài bậc cao đầu ra biến thiên rất lớn ví dụ như sóng hài bậc 5 là 8% khi bắt đầu nóng chảy, 6% ở cuối gian đoạn nóng chảy và 2% của giai đoạn cơ bản trong suốt thời gian tinh luyện.

1.1.3 Ảnh hưởng của sóng hài bậc cao

Sự tồn tại sóng hài bậc cao gây ảnh hưởng tới tất cả các thiết bị và đường dây truyền tải điện. Chúng gây ra quá áp, méo điện áp lưới làm giảm chất lượng điện năng. Nói

chung chúng gây ra tăng nhiệt độ trong các thiết bị và ảnh hưởng tới cách điện, làm tăng

LUẬN VĂN THẠC SỸ

tổn hao điện năng, làm giảm tuổi thọ của thiết bị, trong nhiều trường hợp thậm chí còn

gây hỏng thiết bị.

Ảnh hưởng quan trọng nhất của sóng hài bậc cao đó là việc làm tăng giá trị hiệu

dụng cũng như giá trị đỉnh của dòng điện và điện áp. Có thể thấy rõ qua công thức sau:

Khi giá trị hiệu dụng và giá trị biên độ của tín hiệu dòng điện hay điện áp tăng do

sóng hài bậc cao sẽ gây ra một số vấn đề:

- Tăng phát nóng của dây dẫn điện, thiết bị điện. Gây ảnh hưởng đến độ bền cách

điện của vật liệu

- Giảm khả năng mang tải của dây dẫn điện.

- Các sóng hài bậc cao gây ra tổn thất đồng, tổn thất từ thông tản và tổn thất sắt làm

tăng nhiệt độ máy biến áp và tăng tổn thất điện năng.

- Tổn hao trên cuộn dây và lõi thép động cơ tăng, làm méo momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng ồn, các sóng hài bậc cao còn có thể sinh ra momen xoắn trục động cơ

hoặc gây ra dao động cộng hưởng cơ khí làm hỏng các bộ phận cơ khí trong động cơ.

- Gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị bảo vệ ( tác động sai): các sóng hài bậc cao có thể làm momen tác động của rơle biến dạng gây ra hiện tượng nháy, tác động

ngược, có thể làm méo dạng điện áp, dòng điện dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch.

- Với các thiết bị đo: ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo, làm cho kết quả đo

bị sai lệch.

- Với tụ điện: làm cho tụ bị quá nhiệt và trong nhiều trường hợp có thể dẫn tới phá

hủy chất điện môi.

- Các sóng hài bậc cao còn làm các thiết bị sử dụng điện và đèn chiếu sáng bị chập

chờn.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

- Gây ảnh hưởng tới các thiết bị viễn thông : các sóng hài bậc cao có thể gây sóng

điện từ lan truyền trong không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng.

Với những tác hại như vậy việc quy định một tiêu chuẩn thống nhất về các thành

phần sóng hài bậc cao trên lưới cần được đưa ra để hạn chế ảnh hưởng của chúng tới các

thiết bị tiêu dùng điện khác và đảm bảo chất lượng điện năng. Vì vậy, Việt Nam đã áp

dụng tiêu chuẩn 519 của IEEE và 1000-4-3 của IEC về giới hạn thành phần sóng hài bậc cao trên lưới. Cụ thể như sau:

Bảng 1. 1 Giới hạn nhiễu điện áp (Voltage Distortion Limit)

(IEEE std 519, Recommend Practices for Utilities) Nhiễu điện áp từng

loại sóng hài (%)= Điện áp tại điểm nối chung (Point Common Couping PCC) Nhiễu điện áp tổng cộng các loại sóng hài THD (%)

69 KV và thấp hơn Trên 69 KV tới 161 KV Trên 161 KV 3,0 1,5 1,0 5,0 2,5 1,5

Bảng 1. 2 Giới hạn nhiễu dòng điện cho hệ thống phân phối chung(Current Distortion Limits for General Distribution System) (120V tới 69KV)

(IEEE std 519, Recommend Practices for Individual Comsumer)

Nhiễu dòng điện tối đa(% của Itải )(max.Harmonic Current Distortion)

Tỷ số ngắn mạch (SCR=I 35<=h THD h<11 / Itải )

11<=h<1 7 2,0 3,5 4,5 5,5 7,0 17<=h<2 3 1,5 2,5 4,0 5,0 6,0 23<=h<3 5 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 <20 20 tới 50 50 tới 100 100 tới 1000 Trên 1000 4,0 7,0 10,0 12,0 15,0 5,0 8,0 12,0 15,0 20,0

0,3 0,5 0,7 1,0 1,4 Hài bậc chẵn được giới hạn tới 25% của giới hạn bậc lẻ ở trên h : bậc của sóng hài

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Bảng 1. 3 IEC 1000-3-4 (quy phạm, có tính chất bắt buộc)

(Cho thiết bị trên 75A dòng đầu vào mỗi pha)

Dòng điều hoà có thể Dòng điều hoà có thể Bậc sóng hài (n) chấp nhận được (%) chấp nhận được (%) Bậc sóng hài (n)

3 5 7 9 11 13 15 19 9,5 6,5 3,8 3,1 2,0 0,7 19 21 23 25 27 29 31 1,1 <=0,6 0,9 0,8 <=0,6 0,7 0,7

1.2 Tổng quan về công suất phản kháng

1.2.1 Giới thiệu chung

Công suất biểu kiến S trong mạng điện xoay chiều gồm hai thành phần có liên hệ

với nhau qua biểu thức (1.2) và đồ thị vectơ biểu diễn trên hình 1.16:

S = P + jQ

hay

Hình 1. 16 Quan hệ giưa các thành phần công suất trên đồ thị vectơ

Trong đó:

- P là công suất tác dụng được biến thành công hữu ích như cơ năng, quang năng,

nhiệt năng…

- Q là công suất để từ hoá và tạo ra từ thông tản trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh công. Quá trình chao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và hộ dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kì của dòng điện, Q đổi chiều 4 lần, cho nên việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng

của động cơ sơ cấp kéo máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp

cho các hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn điện. Vì vậy, để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn, người ta đặt gần hộ tiêu thụ điện các thiết bị phát

ra công suất phản kháng (tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho

phụ tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi có bù công suất phản

LUẬN VĂN THẠC SỸ

kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch nhỏ đi tương ứng cos của

mạng được nâng lên.

Giữa P, Q, cos có quan hệ với nhau theo biểu thức tính góc :

hay . (1.1)

Khi lượng P không thay đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải

trong mạng điện được bù sẽ giảm xuống do đó góc  giảm xuống, tức là cos tăng lên.

1.2.2 Hiệu quả của việc bù công suất phản kháng

 Giảm tổn thất công suất P trong mạng điện:

Khi giảm được Q truyền tải trên đường dây thì sẽ giảm được thành phần tổn thất

công suất do công suất phản kháng gây ra, P(Q).

 Giảm được tổn thất điện áp U trong mạng:

Biểu thức tính tổn thất điện áp được tính như sau:

khi giảm được Q truyền tải trên đường dây (trong mạng) sẽ giảm được thành

phần tổn thất điện áp do công suất phản kháng gây nên, U(Q).

 Tăng được khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp

Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Trong khi đó dòng điện chạy trên đường dây và máy biến áp được tính như sau:

chứng tỏ rằng, với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây hay máy biến áp, ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P của mạng bằng cách

LUẬN VĂN THẠC SỸ

giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải truyền tải. Vì thế khi vẫn giữ nguyên

đường dây hay máy biến áp, nếu cos của mạng được nâng cao thì khả năng truyền tải

của đường dây hay máy biến áp sẽ được tăng lên.

1.3 Kết luận chương 1

Như vậy để cải thiện chất lượng điện năng, đề tài chọn hướng nghiên cứu nhằm

loại trừ các sóng hài và bù công suất phản kháng trong mạng điện phân phối, ngay tại các xí nghiệp công nghiệp là nơi xa nguồn cung cấp đồng thời cũng là nơi có nhiều

nguồn phát sinh sóng hài sẽ mang lại hiệu quả cao nhất cho giải pháp. Trong phần tiếp

theo sẽ nghiên cứu xây dựng một cấu trúc thực hiện được cả hai chức năng: lọc sóng hài

và bù công suất phản kháng tại điểm kết nối.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Chương 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC SÓNG HÀI

2.1 Khái niệm lọc sóng hài

Nguyên tắc làm việc của một bộ lọc sóng hài lý tưởng đó là là tạo ra được một tổng

trở có giá trị vô cùng nhỏ đối với tần số cần lọc, đồng thời lại có giá trị vô cùng lớn với

tần số hữu ích. Tuy nhiên trong thực tế bộ lọc có thể được thiết kế có dải thông hẹp hay

rộng khác nhau tùy theo yêu cầu cụ thể. Có nhiều cấu trúc và nguyên lý làm việc hay điều khiển để đạt được mục tiêu này.

2.2 Các phương pháp lọc sóng hài

Theo nguyên lý làm việc, có hai loại bộ lọc cơ bản là:

1- Bộ lọc chủ động (ative filters)

2- Bộ lọc thụ động (passive filters)

3- Kết hợp ưu điểm của hai loại trên ta có bộ lọc hỗn hợp

2.2.1 Bộ lọc thụ động

Các phần tử chính tham gia cấu tạo nên bộ lọc thụ động bao gồm các phần tử tĩnh

R, L, C. Tùy theo số phần tử và cách đấu nối sẽ có được các cấu trúc bộ lọc khác nhau,

dải thông theo yêu cầu.

Trong sơ đồ lọc ba pha có hai loại bộ lọc là bộ lọc RC và bộ lọc LC. Trong cả hai

loại bộ lọc này đều có tụ điện, tụ điện có thể mắc hình tam giác hoặc hình sao.

- Khi tụ điện hình đấu sao có ưu điểm là tiết kiệm dung lượng tụ, nhưng không lọc

được hết sóng hài điện áp dây.

- Khi tụ điện đấu hình tam giác có dung lượng tăng lên 3 lần, lọc được sóng hài cả điện áp dây và điện áp pha và đặc biệt trong mạng có trung tính thì có thể lọc được cả thành phần thứ tự không do chuyển mạch van bán dẫn sinh ra.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

1. Bộ lọc RC

Cấu trúc của bộ lọc RC như hình 2.1

Hình 2. 1 Bộ lọc RC

 Ưu điểm:

- Bộ lọc RC là loại bộ lọc đơn giản nhất, giá thành rẻ

- Vận hành ổn định

 Nhược điểm:

- Có tổn hao trên điện trở, tổn hao này càng lớn khi công suất lớn

- Khả năng chọn lọc tần số kém

2. Bộ lọc LC

Cấu trúc của bộ lọc LC như hình 2.2

Hình 2. 2 Bộ lọc LC

LUẬN VĂN THẠC SỸ

 Ưu điểm:

- Tổn thất công suất nhỏ,

- có khả năng thiết kế lọc được nhiều tần số theo ý muốn.

 Nhược điểm

- Giá thành đắt, sự vận hành của mạch kém tin cậy hơn mạch lọc RC do trong mạch có cuộn cảm.

- Gây nhiễu cho các thiết bị thông tin.

- Có thể xuất hiện hiện tượng cộng hưởng không mong muốn làm tăng dòng và áp dẫn đến hỏng thiết bị.

- Tần số lọc có ảnh hưởng đến hệ số phẩm chất và đáp tuyến lọc.

- khi điện cảm cuộn dây lớn thì làm tăng kích thước của chúng dẫn đến làm tăng kích thước bộ lọc đồng thời làm tăng giá thành bộ lọc.

2.2.2 Bộ lọc chủ động

Nguyên lý hoạt động của một bộ lọc chủ động hay còn gọi là lọc tích cực, (tiếng

Anh là Active filter – viết tắt là AF) tương đương như một máy phát sóng hài, phát vào

lưới những sóng hài có hình dạng giống hệt các sóng hài cần lọc nhưng ngược pha sao

cho xếp chồng sóng hài cần lọc và sóng hài do bộ lọc phát ra đạt được giá trị tổng bằng

không (zero). Đối với lọc thụ động chỉ lọc được sóng hài có tần số cố định theo tính toán

tần số lọc, thì lọc tích cực lại có thể lọc được đồng thời nhiều sóng hài, thậm chí lọc cả

phổ rộng gồm nhiều sóng hài không cố định tùy theo thiết kế cấu trúc bộ lọc. Đến nay,

Lọc tích cực được nghiên cứu và phát triển rất rộng rãi, về cơ bản có thể được phân loại

như sau:

LUẬN VĂN THẠC SỸ

2.2.2.1. Phân loại lọc tích cực theo cách kết nối lưới

 AF song song:

AF song song có sơ đồ kết nối như hình 2.2. Về cấu trúc cơ bản như một bộ biến đổi nguồn áp (VSC) gồm những phần tử chính: Tụ điện Cdc đại diện cho khối một; một bộ biến đổi công suất 3 pha có điện cảm lọc Lf .

Hình 2. 3 Sơ đồ nguyên lý AF kết nối lưới kiểu song song

Nguyên lý hoạt động của sơ đồ: AF hoạt động như một nguồn ba pha bơm lên

đường dây dòng iAF ngược pha với dòng sóng hài tổng iload do tải gây nên và sẽ triệt tiêu các sóng hài này, đảm bảo cho dòng điện lưới iline có dạng sin chuẩn (không bị méo dạng).

Ví dụ: Xét mạng điện có tải công nghiệp sử dụng bộ biến đổi làm việc với các van

thyristor:

- Dòng tải iload có dạng sóng điều hòa vuông góc, hình 2.3a

- AF sẽ đo và tính toán rồi phát lên lưới dòng điều hòa iAF, hình 2.3b

- Kết quả dòng iline trên lưới phía nguồn có dạng sin chuẩn, hình 2.3c

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 2. 4 Mô tả nguyên lý hoạt động của AF song song

Dòng điện tải có thể được khai triển thành tổng của một thành phần dòng điện cơ

bản và một thành phần sóng điều hòa (chứa các hài bậc cao) theo biểu thức sau:

AF đo được và bơm lên lưới một sóng điều hòa tương ứng:

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Kết quả, các sóng hài do tải gây nên đã được AF loại khử hết. Hay hiểu một cách

khác là: tại điểm kết nối lưới, các sóng hài do tải phát sinh được đáp ứng hoàn toàn bởi phía AF, còn lại thành phần sóng dòng điện cơ bản được đáp ứng bở phía nguồn (lưới).

 AF nối tiếp (AFs)

AFs có cấu hình cũng giống như AF. Sự khác nhau ở cách đấu nối với đường dây.

AFs đấu nối tiếp vào đường dây qua máy biến áp như sơ đồ hình 2.4. Trong đó, cuộn

dây thứ cấp máy biến đóng vai trò cuộn cảm của bộ biến đổi 3 pha. Đó là lưu ý rất quan trọng cho việc tính toán thiết kế máy biến áp trong trường hợp này.

Hình 2. 5 Sơ đồ nguyên lý AFs kết nối lưới kiểu nối tiếp

Nguyên lý hoạt động của sơ đồ: AFs đóng vai trò tương tực như AF, điều khác

nhau ở chỗ là điểm kết nối không liên hệ trực tiếp về điện mà thông qua liên hệ điện từ

bởi máy biến áp đã mở rộng phạm vi áp dụng lọc tích cực cho các lưới điện áp cao. Tại điểm kết nối VAF, AFs tạo ra tổng trở đường dây tương đương. Nếu nhìn từ phía tải, tổng

trở này bằng không với sóng cơ bản và bằng vô cùng với các sóng hài. Như vậy, giữa

nguồn và tải có sự cách ly về sóng hài. Điều này có thể được mính họa bằng các sơ đồ

thay thến trên hình 2.5

Hình 2. 6 Nguyên lý hoạt động của AFs

a)Mạch điên thay thế 1 pha, b) Mạch điện với sóng cơ bản,c) Mạch điện tần cao

LUẬN VĂN THẠC SỸ

 bộ lọc kiểu lai (Hybrid Filter)

Bộ lọc kiểu lai là sự kết hợp của AF hoặc AFs với bộ lọc thụ động nhằm giảm chi phí đầu tư ban đầu và cải thiện hiệu quả của các bộ lọc động. Khi đó, lọc thụ động được

thiết kế cho lọc các sóng hài cố định, bậc thấp (công suất lớn), lọc tích cực được thiết

kế cho lọc các sóng hài động. Mô hình này rất thích hợp cho các tải phi tuyến công suất

lớn có điều khiển. Sơ đồ nguyên lý như hình 2.6

Hình 2. 7 Bộ lọc kiểu lai

 Bộ lọc hỗn hợp (UPQC)

Bộ lọc hỗn hợp UPQC được tổ hợp từ AF và AFs

Hình 2. 8 Bộ lọc UPQC

Mô hình UPQC khai thác được các tính năng riêng biệt và ưu điểm của mỗi thành phần: AFs có chức năng cách ly song hài giữa tải và nguồn, điều chỉnh điện áp, giảm dao động, giữ điện áp cân bằng. AF Được xem như nguồn cấp sóng hài cho tải phi tuyến. Trong khi đó AFs lại cố gắng cô lập và cach ly sóng hài giữa tải với phía lưới, hạn chế giao động ổn định điện áp cho lưới.

Nhận xét

Như vậy chất lượng điện năng, tổn thất công suất, hệ số công suất cosφ trong mạng

điện truyền tải và trong mạng điện phân phối đã được cải thiện đáng kể nhờ các giải

pháp nêu trên. Tuy nhiên nhờ sự phát triển ngành điện tử công suất và các thế hệ vi xử

LUẬN VĂN THẠC SỸ

lý tốc độ cao nên giải pháp triệt tiêu sóng hài và bù công suất phản kháng mang lại hiệu

quả cao nhất và đặc biệt bộ lọc động song song (AF) cho chất lượng dòng lưới chỉ có thành phần cơ bản do đó sẽ là đối tượng chính được nghiên cứu trong các phần tiếp theo.

Dựa trên nền tảng là các bộ biến đổi điện tử công suất lớn do đó bộ lọc chủ động

có nguyên lý làm việc khác bộ lọc thụ động cũng như có nhiều ưu điểm và tính năng

hơn. Ngày nay, lọc tích cực là phương pháp hiện đại và đang được áp dụng nhiều nhất trong lĩnh vực lọc sóng hài bậc cao.

2.3 Kết luận

Phần trên đã phân tích về nguyên nhân phát sinh và tác hại của sóng hài trong hoạt

động của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện; Mô tả khái quát các mô hình lọc sóng hài.

Đặc biệt chỉ ra các ưu điểm của bộ lọc tích cực và tiềm năng của nó. Trong tương lai, lọc tích cực sẽ được phát triển và ứng dụng rộng rãi bởi một số lý do chính sau đây:

- Các nguồn phát sinh sóng hài là không thể tránh khỏi, thậm chí ngày càng nhiều

ít nhất là trong nhiều năm nữa, khi mà các tiến bộ về bộ biến đổi công suất trong công

nghiệp chưa được áp dụng (hoặc thay thế) một cách triệt để những tiến bộ mới về cấu

trúc, linh kiện bán dẫn và kỹ thuật điều khiển.

- Các mô hình lọc tích cực được áp dụng nhanh những tiến bộ về kỹ thuật và linh

kiện điện tử công suất.

- Cùng một mục tiêu làm sạch lưới điện không bị ô nhiễm sóng hài thì việc đầu tư

cho lọc có hiệu quả cao hơn là thay thế hoặc áp dụng các bộ biến đổi công suất chất

lượng cao (thế hệ mới).

- Từ một lọc tích cực, có thể phát triển thêm chức năng bù công suất phản kháng

mà không hề phải bổ sung thiết bị mạch lực (đắt tiền) trong khi chỉ cần tích hợp thêm

cho hệ điều khiển khối bù CSPK (rẻ tiền) là có được tổ hợp thiết bị lọc và bù CSPK. Hai

chức năng trên cùng một thiết bị có thể hoạt động đồng thời và độc lập nhau sẽ mạng lại một hiệu quả kinh tế và kỹ thuật rất lớn có thể áp dụng rộng rãi cho nhiều hình thức mạng điện khác nhau trong hệ thống điện.

Nhiệm vụ tiếp theo nghiên cứu xây dựng một mô hình lọc tích cực áp dụng cho

một đối tượng cụ thể trong mạng điện phân phối mà nguồn phát sinh sóng hài là các tải phi tuyến công suất lớn trong xí nghiệp công nghiệp.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Chương 3

LỌC TÍCH CỰC TRONG MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP

3.1 Mô hình hệ thống

Trong hoạt động sản xuất của xí nghiệp công nghiệp có thể chia thành hai loại phụ

tải tiêu thụ điện là tải tuyến tính và tải phi tuyến. Mô hình có thể được biểu diễn thông

qua sơ đồ thay thế đơn giản hình 3.1

Hình 3. 1 Sơ đồ thay thế mạng điện xí nghiệp có tải phi tuyến

- Tải tuyến tính được xem là loại tải mà chỉ tiêu thụ năng lượng điện thông qua

dòng và áp có dạng sin chuẩn. Ví dụ: các lò điện trở, các động cơ xoay chiều 3 pha làm

việc tự nhiên không có điều khiển.

- Tải phi tuyến là loại tải mà năng lượng điện tiêu thụ có dạng không sin hoặc tiêu

thụ gián tiếp thông qua bộ biến đổi làm cho dòng và áp phía lưới không sin. Ví dụ: các

động cơ có điều khiển qua bộ biến đổi, các thiết bị chỉnh lưu công suất cho bể mạ, các

lò tần số, lò hồ quang, máy hàn, máy biến áp có mạch tử bão hòa cục bộ, các đèn huỳnh

quang, đèn cáo áp…

Ngày nay, trong mọi hoạt động đời sống của con người nói chung và trong sản xuất công nghiệp nói riêng hầu hết thiết bị làm việc đều qua bộ biến đổi. Vì thế, lưới

điện luôn bị ô nhiễm sóng hài. Trong đó, gây ô nhiễm mạnh nhất phải kể đến các tải

chỉnh lưu công suất lớn.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

3.2 Tải phi tuyến

Điển hình cho tải phi tuyến ta nghiên cứu một bộ chỉnh lưu cầu 3 pha có điều

khiển. Trong hình 3.1, tải phi tuyến được xem như một cầu chỉnh lưu có điều khiển, sơ đồ như hình 3.2

Hình 3. 2 Cầu chỉnh lưu 3 pha có điều khiển

Đối với bộ cầu chỉnh lưu 3 pha ta không bàn luận thêm nữa, vì được coi như đã

quá quen thuộc cả trong thực tế cũng như lý thuyết. Tuy nhiên, để minh họa trong trường

hợp này ta có thể mô phỏng hình ảnh của dòng điện chỉnh lưu ứng với các góc mở 

khác nhau và phân tích sóng hài gây ô nhiễm dòng điện lưới phía trước chỉnh lưu. Cấu trúc mô phỏng bằng Matlab như hình 3.3

Hình 3. 3 Cấu trúc mô phỏng tải chỉnh lưu cầu 3 pha

Việc điều chỉnh công suất hay dòng điện tải thông qua điều chỉnh góc mở  (anfa)

điều khiển các van T. Ví dụ:

Ứng với góc mở  = 150 , trị hiệu dụng điện áp và dòng điện lưới trước chỉnh lưu

như hình 3.4, hình 3.5 và phân tích sóng hài như hình 3.6

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 3. 4 Trị hiệu dụng điện áp lưới trước chỉnh lưu khi  = 150

Hình 3. 5 Trị hiệu dụng dòng điện lưới trước chỉnh lưu khi  = 15độ

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 3. 6 Phân tích sóng hài dòng điện lưới trước chỉnh lưu khi  = 150

Ứng với góc mở  = 500 , trị hiệu dụng dòng điện lưới trước chỉnh lưu như hình

3.7 và phân tích sóng hài như hình 3.8

Hình 3. 7 Trị hiệu dụng dòng điện lưới trước chỉnh lưu khi  = 50độ

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 3. 8 Phân tích sóng hài dòng điện lưới trước chỉnh lưu khi  = 500

Qua phân tích và các kết quả mô phỏng cho thấy, các tải chỉnh lưu có thê gây mức

độ ô nhiễm sóng hài rất lớn, hơn nữa phổ sóng hài không cố định do tính của chất tải có

điều khiển. Như vậy, lọc thụ động sẽ tỏ ra bất lực mà chỉ có lọc động mới có thể khắc

phục được giải quyết được việc loại khử được hoàn toàn sóng hài.

3.3 Lọc tích cực AF

Cấu trúc của một bộ lọc tích cực gồm hai khối chính là khối mạch lực và khối điều

khiển được mô tả trên hình 3.8 [tl]:

Hình 3. 9 Cấu trúc các khối chính của lọc tích cực

LUẬN VĂN THẠC SỸ

- Phần mạch lực, hiểu theo nghĩa đã phát biểu ở trên rằng AF là một máy phát sóng

hài ngược thì đương nhiên AF có chức năng của một nghịch lưu 3 pha.

- Phần điều khiển có khả năng phát hiện tức thời sự xuất hiện của sóng hài phát

sinh trên lưới để tính toán và điều khiển nghịch lưu phát sóng hài ngược.

Lịch sử ra đời các bộ nghịch lưu đã trải qua một chặng đường dài và ngày càng

được ứng dụng rộng rãi nhờ sự tiến bộ của công nghệ bán dẫn công suất và kỹ thuật điều khiển. Đặc biệt, kể từ khi công nghệ FACTS (ra đời từ thập kỷ 70 của thế kỷ 20) lên

ngôi điều khiển hệ thống điện, các thiết bị chỉnh lưu, nghịch lưu đóng vai trò chính trong

các thiết bị bù trên lưới. Với nguyên lý chỉnh lưu PWM (Pulse Width Modulation) một

cầu 3 pha có thể thực hiện được cả hai chức năng chỉnh lưu và nghịch lưu đã được chọn làm cấu hình mạch lực chính cho các bộ biến đổi công suất lớn. Chính vậy, người ta

thường gọi theo các tên khác nhau là chỉnh lưu PWM hay bộ biến đổi PWM... để đơn

giản ta gọi tắt là CL.

Tiếp theo ta nghiên cứu nguyên lý làm việc của chỉnh lưu PWM, cấu trúc mạch lực

được mô tả trên hình 3.9

Hình 3. 10 Sơ đồ mạch lực chỉnh lưu PWM

Trong đó:

- Cầu 3 pha gồm 6 van từ S1 đến S6 bán dẫn công suất, thường dùng loại IGBT,

- Tụ điện một chiều đại diện cho khối một chiều,

- L là điện cảm tính toán, R là điện trở của điện cảm và dây nối,

- uLa uLb uLc là giá trị điện áp pha tính tại điểm kết nối PCC.

Từ hình 3.9, có thể chuyển sang sơ đồ thay thế một pha như hình 3.10

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 3. 11 Sơ đồ thay thế một pha chỉnh lưu PWM

Trong đó:

- L, R như trên,

- uL là điện áp lưới tại điểm kết nối,

- uS là điện áp của bộ biến đổi được điều khiển từ DC-side.

Rễ nhận thấy rằng chỉnh lưu PWM có cấu trúc phần cứng giống như bộ nghịch lưu nguồn áp VSC, uS phụ thuộc vào hệ số điều chế của VSC và điện áp trên tụ. Điện cảm L là một phần không thể thiếu của chỉnh lưu PWM, nó đóng vai trò như thành phần tích

phân của hệ và một nguồn dòng để tạo đặc tính nâng của chỉnh lưu PWM. Đây là điểm khác biệt căn bản với các chỉnh lưu thông thường. Điện áp rơi trên điện cảm L là u1 chính là hiệu giữa điện áp nguồn uL và điện áp của bộ biến đổi uS :

(3.1) u1 = uL - uS

Với uL không đổi, do đó sẽ điều khiển được u1 thông qua điều khiển uS. Từ việc điều khiển được u1 ta sẽ điều khiển được dòng điện iL chạy trên đường dây. Biẻu thứ (3.10) có thể được diễn tả bằng đồ thị vector như hình 3.11

Hình 3. 12 Giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM

=1 thể hiện dưới đồ thị vecto Khi điều khiển iL trùng uL hoặc ngược với uL thì

như hình 3.12a,b:

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 3. 13 Giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM

a) Khi iL trùng uL ; b) Khi iL ngược với uL

Khi iL trùng với uL thì công suất truyền từ lưới qua chỉnh lưu về phía một chiều; Khi iL ngược với uL thì công suất truyền từ phía một chiều qua nghịch lưu về lưới. Như vậy, điều khiển vector dòng điện sẽ điều khiển được dòng công suất qua bộ biến đổi theo hai chiều ngược nhau. Vấn đề điều khiển dòng điện iL thuộc về nhiệm vụ của khối điều khiển, thiết kế thuật toán.

3.4 Các phương pháp điều khiển lọc AF

3.4.1 Cấu trúc hệ điều khiển

Có hai cấu trúc điều khiển khác nhau tùy thuộc vào cách mà dòng điện được đo.

a) Phương pháp vòng hở

Phương pháp này dựa trên việc đo thành phần dòng điện phía tải từ đó tách ra thành phần sóng hài chứa trong dòng tải. Cấu trúc điều khiển vòng hở cho chinh lưu PWM

thực hiện chức năng mạch lọc tích cực:

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 3. 14 Cấu trúc điêu khiển vòng hở chỉnh lưu PWM với chức năng mạch lọc tích cực

Theo phương pháp này thì không có thông tin phản hồi về dòng điên trên lưới. Tất

cả sai lệch trong hệ thống cả trong quá trình đo và điều khiển sẽ gây ra các sóng hài trên

dòng điện lưới, các thành phần này là không xác định. Cấu trúc điều khiển này có ưu

điểm là ổn định nhưng yêu cầu số cảm biến đo dòng nhiều (4 cảm biến).

b) Phương pháp vòng kín

Phuơng pháp này dựa trên việc đo dòng điện trên lưới từ đó xác định được dòng

bù cần thiết.

Theo phương pháp điều khiển vòng kín sẽ có thêm một mạch vòng điều chỉnh dòng

điện lưới bên ngoài mạch vòng điều chỉnh dòng tải. Phương pháp này có ưu điểm là

thuật toán điều khiển đơn giản hơn so với cấu trúc vòng hở và yêu cầu số cảm biến đo

dòng ít hơn (2 cảm biến).

Cấu trúc điều khiển vòng kín cho chỉnh lưu PWM thực hiện chức năng mạch lọc

tích cực:

Hình 3. 15 Cấu trúc điêu khiển vòng kín chỉnh lưu PWM với chức năng mạch lọc tích cực

LUẬN VĂN THẠC SỸ

3.4.2 Các phương pháp điều khiển bộ lọc tích cực

3.4.2.1 Cơ sở của phương pháp điều khiển

Theo nguyên lý chung để lọc sóng hài thì vấn đề cơ bản của cấu trúc điều khiển là ta phải xác nhận dạng được rõ các thành phần sóng hài xuất hiện trên lưới để xác định

được dòng cần bù được tạo ra bởi mạch lọc nhằm loại bỏ hoàn toàn các dòng điều hòa

bậc cao. Việc xác định dòng bù cần thiết có nhiều phương pháp khác nhau. Có thể chia

ra làm hai phương pháp chính để xác định dòng điều hòa bậc cao cần bù là phương pháp trong miền thời gian và phương pháp trong miền tần số, [7]. Cụ thể ta xét một số phương

pháp sau:

1- Phương pháp dựa trên miền tần số:

Phương pháp này dựa trên phân tích Furier. Trong lớp phương pháp này xin giới thiệu hai phương pháp điển hình là: phương pháp DFT (Discrete Fourier Transform) và phương pháp FFT (Fast Fourier Transform).

 Phương pháp DFT (Discrete Fourier Transform): là thuật toán biến đổi cho các

tín hiệu rời rạc, kết quả của phép phân tích đưa ra cả biên độ và pha của thành phần sóng

hài mong muốn theo công thức sau:

(3.2)

Hay có thể viết dưới dạng sau:

(3.3)

(3.4)

Trong đó:

- n là số mẫu trong một chu kỳ tần số cơ bản

- x(n) là tín hiệu đầu vào ( dòng hoặc áp ) ở thời điểm n

LUẬN VĂN THẠC SỸ

là biên độ của vecto - Xh là vecto Fourier của sóng hài bậc h của tín hiệu vào,

Xh, là góc pha của vecto Xh

- Xhr là phần thực của Xh

- Xhi là phần ảo của Xh

Khi mỗi thành phần điều hòa đã được xác định, từ đó tổng hợp lại trong miền thời

gian để tạo tín hiệu bù cho bộ điều khiển thực hiện.

 Phương pháp Fast Fourier Transform (FFT)

a) b)

Hình 3. 16 Phương pháp FFT

a) Lấy mẫu; b) Phân tích sóng hài

Các bước thực hiện phương pháp FFT:

- Lấy mẫu dòng điện tải và tính toán biên độ và pha của từng thành phần sóng hài

(ứng với mỗi tần số khác nhau).

- Số lượng mẫu trong một chu kỳ càng lớn thì giá trị fmax càng lớn.

- Tách thành phần dòng cơ bản từ dòng đầu vào. Dễ dàng thực hiện việc này bằng cách thiết lập tần số từ 0 đến 50 Hz sau đó thực hiện FFT-1 (IFFT) để có tín hiệu trong miền thời gian bao gồm biên độ và pha của mỗi thành phần sóng hài. Việc tính toán này thực hiện trong mỗi chu kỳ của dòng chính để đảm bảo rằng FFT tính toán hoàn tất trong

một chu kỳ để tránh méo do phổ tần số.

Tổng hợp dòng bù từ các thành phần sóng hài. -

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Ưu điểm của phương pháp FFT là có thể tác động tới từng thành phần sóng hài

theo ý muốn nhưng có khối lượng tính toán rất lớn.

2- Phương pháp dựa trên miền thời gian

Phương pháp trên miền thời gian có ưu điểm hơn hẳn là khối lượng tính toán ít hơn

so với phương pháp trên miền tần số. Theo lớp phương pháp này có hai phương pháp

điển hình là: phương pháp xá định dòng bù trên khung tọa độ dq và phương pháp dựa trên thuyết công suất tức thời p-q của Akagi…

3- Phương pháp trên khung tọa độ dq:

Theo phương pháp này có thể xác định toàn bộ dòng bù hoặc có thể lựa chọn từng

thành phần sóng hài cần bù.

- Phương pháp xác định toàn bộ dòng bù: phương pháp này dựa trên khung tọa độ

dq để tách thành phần sóng hài bậc cao ra khỏi thành phần sóng cơ bản. Thuật toán của

phương pháp này có thể được mô tả trên hình 3.15:

Hình 3. 17 Thuật toán xác định dòng bù trong khung tọa độ dq

Thực hiện phép quay khung tọa độ dq với tốc đọ của tần số cơ bản. Khi đó trong khung tọa độ dq thành phần dòng tần số cơ bản coi như thành phần dòng một chiều còn

lại thành phần sóng hài như thành phần dòng xoay chiều. Sau đó sử dụng bộ lọc thông

cao tách ra được thành phần xoay chiều, đó chính là thành phần của các sóng hài bậc cao

cần bù.

Sau khi tính được dòng bù cần thiết trong hệ dq ta thực hiện phép hệ tọa độ sang

hệ tọa độ chuẩn abc. Phép chuyển được thực hiện như sau như sau:

(3-5)

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Phương pháp xác định từng thành phần sóng hài cần bù: phương pháp này dựa trên

cơ sở phép quay khung tọa độ. Điểm khác biệt so với phương pháp trên là từ dòng cần tách ra sóng hài sẽ chuyển sang khung tọa độ dq với góc quay bằng bội số lần của góc

quay thành phần cơ bản, khi đó trong khung tọa độ mới dq thành phần một chiều tương

ứng với thành phần sóng hài cần tách và bằng cách sử dụng bộ lọc thông thấp ta có thể

tách ra được thành phần một chiều này. Sau đó chuyển sang khung tọa độ abc theo công thức (3-5) sẽ xác định được thành phần sóng hài tương ứng. Như vậy bằng phép quay

khung tọa độ với góc quay ứng với mỗi thành phần sóng hài. Ưu điểm của phương pháp

này là có thể tác động tới từng thành phần sóng hài bậc cao muốn lọc. Thuật toán của

phương pháp được diễn tả trên hình 3.16.

Hình 3. 18 Thuật toán lựa chọn các sóng hài cần bù trong hệ dq

4- Phương pháp lý thuyết pq tức thời:

Thuyết p-q hay thuyết công suất tức thời được đưa ra bởi Akagi vào năm 1983 với

mục đích là để điều khiển mạch lọc tích cực.

Các bước để xác định dòng bù cần thiết theo phương pháp này được tiến hành như

1- Trước hết tính toán dòng điện và điện áp trong hệ tọa độ từ hệ tọa độ abc theo

các công thức (3.6) và (3.7):

LUẬN VĂN THẠC SỸ

(3.6)

(3.7)

Với hệ thống 3 pha không có dây trung tính thì thành phần io không tồn tại

(ia+ib+ic=0) do đó (3.6), (3.7) có thể viết như sau:

(3.8)

(3.9)

Từ (3.8) và (3.9) tính được công suất tải theo (3.10):

(3.10)

Công suất p, q có thể tách thành hai thành phần như (3.11):

, tương ứng với thành phần cơ bản của dòng tải, - thành phần một chiều

, tương ứng với thành phần điều hòa bậc cao - thành phần xoay chiều

LUẬN VĂN THẠC SỸ

(3.11)

Trong đó :

là tổng công suất tức thời xác định bởi tải

p là thành phần CSTD của

q là thành phần CSPK của

Từ đây, một nguyên tắc được đề xuất là: Nguồn (lưới) chỉ cung cấp thành phần một

chiều p và một phần nhỏ cho công suất tổn hao của bộ nghịch lưu. Còn lại bộ lọc tích

cực có nhiệm vụ cung cấp thành phần xoay chiều và nếu có tích hợp chức năng bù

CSPK thì cấp thêm thành phần q.

Khi đó ta có công suất cung cấp bởi mạch lọc:

(3.12)

Từ dây ta có dòng cần bù:

(3.13)

Tuy nhiên do điện áp trên tụ là không ổn định do đó để đảm bảo điện áp trên tụ là không đổi thì nguồn cần cung cấp một công suất p0 để duy trì điện áp trên tụ không đổi. Khi đó từ (3.13) ta có:

(3.14)

Đây là công thức tính dòng bù cần thiết trong hệ khi kết hợp cả chức năng lọc

sóng hài và bù CSPK.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Từ dòng bù tính được trong hệ tọa độ ta tính được dòng cần bù trong hệ abc.

Từ (3.14) ta thu được:

(3.15)

Trên cơ sở các phân tích ở trên ta có thuật toán điều khiển theo thuyết p-q:

Hình 3. 19 Thuật toán điều khiển dựa trên thuyết p-q tức thời

Như vậy bằng cách sử dụng thuyết p-q ta đã xác định được dòng bù cần thiết từ đó

xây dựng cấu trúc điều khiển cho bộ lọc song song.

Tuy nhiên, phương pháp sử dụng thuyết p-q để tính toán dòng bù cần thiết cho chức

năng lọc sóng hài và bù CSPK có hạn chế chưa được nhắc đến về điều kiện áp dụng là

điện áp trong tính toán yêu cầu phải sin và cân bằng. Khi điều kiện này không được thỏa

mãn thì bản thân thuyết p-q không còn đúng nữa [3]. Giải pháp để khắc phục hiện tượng điện áp lưới không sin hoặc mất cân bằng có hai cách là:

- Thứ nhất là lọc bỏ thành phần sóng hài trong điện áp lưới trước khi đưa vào tính toán. Giải pháp này thường được sử dụng khi sóng hài điện áp có tần số cao và khi lọc

thành phần điều hòa không làm thay đổi góc pha của điện áp. Hơn nữa giải pháp này chỉ

đáp ứng tốt khi không có thành phần thứ tự nghịch. Đây là hạn chế của giải pháp này.

- Một cách thứ hai người ta thường sử dụng đó là dùng mạch PLL (Phase-locked-

loop) để xác định thành phần cơ bản của điện áp tại điểm kết nối.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Ngoài ra khi sử dụng thuyết p-q để thực hiện thuật toán điều khiển thiết bị lọc sóng

hài bậc cao còn xuất hiện thành phần dòng điện ảo [3]. Tất nhiên thành phần dòng ảo có thể bị triệt tiêu nếu như lọc với đặc tính giống nhau tức là thành phần này chỉ xuất hiện

khi trong quá trình tính toán dòng bù chuẩn ta chỉ bù p hoặc q hoặc chỉ bù q. Khi tính

toán dòng bù cho cả 𝒑̃ và 𝒒̃ thì sẽ triệt tiêu được thành phần dòng ảo này.

3.4.2.2 Điều khiển chỉnh lưu PWM làm chức năng mạch lọc sóng hài và bù công

suất phản kháng

 Nguyên lý điều khiển

Trong phân tích Fourier, một sóng điều hòa bất kỳ tương đương với một sóng hài

cơ bản và còn lại một phổ các sóng hài bậc cao, trong đó các sóng hài lẻ là thành phần

hình thành công suất phản kháng, việc lọc sóng hài có ý nghĩa tích cực loại trừ thành

phần công suất phản kháng. Vì vậy, trong thuyết pq tức thời của Akagi đề xuất cho lọc

tích cực luôn đi kèm chức năng bù công suất phản kháng. Thực chất, ta có thể hiểu lọc

tích cực như một thiết bị bù, vấn đề là bù âm hay bù dương theo tùy theo đối tượng mà

người thiết kế lựa chọn thuật toán cho hệ điều khiển.

Nhân đây, đề tài thực hiện nghiên cứu đồng thời cả chức năng lọc sóng hài và bù

công suất phản kháng cho cùng một cấu hình của lọc tích cực. Mô hình lọc tích cực với

cấu trúc mạch lực kiểu PWM được diễn tả như hình 3.18

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 3. 20 Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM làm bộ lọc tích cực

Để đảm bảo khối một chiều của nghịch lưu có giá trị điện áp ổn định, thường người ta sử dụng tụ điện có điện dung thích hợp, điện áp trên tụ có được giữ ổn định nhờ thiết

lập một kối DC/DC (ổn định điện áp một chiều). Điện áp trên tụ được đo và so sánh với

giá trị điện áp chuẩn. Sai lệch của hai tín hiệu này được đưa vào bộ điều khiển, tín hiệu

ra của bộ điều khiển được sử dụng để tính toán dòng bù cần thiết để loại bỏ sóng hài bậc

cao và bù CSPK. Dòng bù này được coi như là tín hiệu chuẩn và dòng điện phát ra bởi

bộ nghịch lưu phải đảm bảo bám theo dòng này.

Ngoài ra, để thực hiện việc này có thể có nhiều cách nhưng phương pháp điều khiển

bang-bang (hysteresis current control) là phương pháp điều khiển được sử dụng phổ biến

bởi những ưu điểm của nó như đáp ứng dòng điện nhanh, đơn giản và dễ thực hiện.

Đầu vào của bộ điều khiển này được lấy từ sai lệch khi so sánh dòng thực và dòng chuẩn từ đó tạo ra xung đóng cắt bộ nghịch lưu để đảm bảo dòng bù cấp từ bộ nghịch lưu bám theo dòng bù chuẩn được tính từ thuyết p-q tức thời.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

3.5 Kết luận

Kết thúc chương 3, ta đã tìm hiểu chung về nguyên lý hoạt động của lọc tích cực

với chức năng lọc sóng hài và bù CSPK. Đưa ra cấu trúc điều khiển cho chỉnh lưu PWM và sử dụng thuyết p-q để thực hiện chức năng mạch lọc song song. Chương tiếp theo ta

sẽ xây dựng cấu trúc mạch lọc dùng chỉnh lưu PWM và ứng dụng trong một hoàn cảnh

cụ thể với phi tuyến có dạng bể mạ.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Chương 4

THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO TẢI PHI TUYẾN

Dạng tải phi tuyến được nghiên cứu trong đề tài này là hệ thống bể mạ, với nguồn

cấp cho bể mạ nhôm với yêu cầu điện áp cấp cho bể mạ là 24(V), với dòng mạ cực đại

đến 10.000(A).

4.1 Phân tích ảnh hưởng đến lưới điện của tải phi tuyến dạng bể mạ

4.1.1 Giới thiệu chung

Ra đời và phát triển từ khá sớm, mạ điện được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh

vực khác nhau như làm đồ trang sức, chống ăn mòn, tăng tính thẩm mỹ trên các dụng

cụ…Mạ điện thực chất là quá trình kết tủa kim loại lên bề mặt một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hóa…đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật đề ra. Để có một lớp mạ đạt chất

lượng tốt thì ngoài các yếu tố như quá trình gia công bề mặt kim loại trước khi mạ, dung

dịch chất điện phân… thì nguồn cấp cho bể mạ cũng là một yếu tố quan trọng để nâng

cao chất lượng lớp mạ.

Nguồn cấp cho bể mạ phải là nguồn một chiều với yêu cầu điện áp nhỏ và dòng

điện lớn. Nguồn một chiều có thể là acquy, máy phát điện một chiều, bộ biến đổi…Ngày

nay, do sự phát triển của công nghiệp bán dẫn đã chế tạo được các van bán dẫn chịu được

dòng và áp cao do đó nguồn một chiều sử dụng bộ biến đổi ngày càng được sử dụng

rộng rãi trong công nghiệp. Bộ biến đổi cho quá trình mạ có điện áp ra thấp 6(V), 12(V),

24(V), 36(V)…Tùy theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn điện áp ra phù hợp. Ví dụ mạ Niken

thường dùng điện áp ra 6(V) hay 12(V), để mạ Crom thường dùng nguồn 12(V), để đánh

bóng điện hóa nhôm thường dùng nguồn 12- 24(V).

Trong phần này ta sẽ khảo sát đối với hệ thống bể cụ thể gồm 5 bể với yêu cầu cho mỗi bể mạ là điện áp cấp cho bể mạ là 24(V), dòng mạ cực đại là 10.000(A). Trong phạm vi luận văn, ta chỉ nghiên cứu trường hợp đơn giản với giả thiết trong quá trình mạ dòng điện được giữ không đổi.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 1 Sơ đồ hệ thống bể mạ

Để thực hiện bù cho hệ thống 5 bể mạ có hai giải pháp có thể áp dụng:

- Giải pháp thứ nhất là bù theo phương pháp điều khiển tập trung

Hình 4. 2 Giải pháp lọc sử dụng bộ bù tổng

Theo phương pháp này các bộ AF được lắp đặt riêng cho mỗi bể mạ nhưng tín hiệu

điều khiển xuất phát từ một bộ điều khiển trung tâm qua cáp truyền thông. Bộ điều khiển

trung tâm tính toán lượng bù tổng từ đó phân phối tới AF của từng bể mạ tương ứng tùy

theo chế độ hoạt động của bể mạ. Khi một bể mạ không làm việc thì bộ điều khiển sẽ ra

LUẬN VĂN THẠC SỸ

lệnh cho bộ lọc của bể mạ đó không làm việc. Phương pháp này có ưu điểm là tiết kiệm

chi phí tuy nhiên vấn đề điều khiển lượng bù thích hợp tới từng bể mạ rất phức tạp.

- Giải pháp thứ hai là bù tại chỗ riêng, tức là với mỗi bể mạ sẽ có một AF riêng rẽ

không liên quan tới bể mạ khác.

Hình 4. 3 Giải pháp bù sát cục bộ phụ tải

Theo phương án này thì đối với bể mạ sẽ sử dụng một AF hoạt động riêng rẽ, không liên quan tới nhau. Phương án này có ưu điểm là có thể mở rộng ra cho nhiều bể mạ,

điều khiển đơn giản hơn so với giải pháp bù tổng tuy nhiên chi phí sẽ tăng.

Trong khuôn khổ luận văn nghiên cứu theo giải pháp bù riêng rẽ. Do các bể mạ là

giống nhau nên theo giải pháp này ta chỉ cần xét đại diện đối với một bể mạ từ đó có thể

mở rộng ra cho các bể mạ còn lại hoặc có thể thêm ứng dụng khi mở rộng số bể mạ thì khi đó chỉ cần đưa thêm mạch lọc khác.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

4.1.2 Phân tích ảnh hưởng đến lưới của phụ tải bể mạ.

Mô hình hệ thống được diễn tả trên hình 4.4 với các thông số chính:

- Điện áp nguồn 380(V), tần số 50(Hz)

- Điện áp một chiều cấp cho bể mạ 24(V), dòng điện mạ 10.000(A)

- Thông số bộ điều chỉnh dòng điện: Kp=0,011; Ki=110

Hình 4. 4 Hệ thống cấp nguồn cho bể mạ

Hệ thống gồm các khối chính: nguồn cấp xoay chiều qua AT, bộ điều áp xoay chiều

ba pha (ĐAXC), máy biến áp chỉnh lưu, bộ chỉnh lưu cầu ba pha (CL), bộ điều chỉnh ổn

định dòng mạ.

Điện áp xoay chiều ba pha được lấy từ lưới qua bộ điều áp xoay chiều sau đó qua

máy biến áp cấp cho bộ chỉnh lưu để tạo nguồn một chiều cấp cho bể mạ. Bộ chỉnh lưu

được sử dụng ở đây là bộ chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển. Việc thay đổi dòng mạ

được thưc hiện thông qua bộ điều áp xoay chiều ba pha. Bằng việc thay đổi góc mở của

bộ điều áp xoay chiều ba pha sẽ thay đổi được điện áp ra của bộ điều áp qua đó thay đổi

được dòng mạ. Trong hệ thống này dòng mạ được giữ ổn định ở 10.000(A) bằng bộ điều

chỉnh dòng điện RI.

Trong trường hợp giả thiết nguồn cấp cho hệ thống bể mạ là nguồn lý tưởng (sin

và đối xứng). Sử dụng phần mền Matlab/Simulink để mô phỏng đánh giá thành phần dòng điều hòa bậc cao lẫn trong dòng điện nguồn do tính phi tuyến của phụ tải bể mạ nhôm gây ra.

Cấu trúc mô phỏng được thiết lập như hình:

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 5 Mô hình hệ thống điêu khiển bể mạ

Các khối chính trong hệ thống điều khiển bể mạ bao gồm:

- Khối nguồn:

Hệ thống nguồn 3 pha 3 dây cung cấp cho tải phi tuyến với các thông số đặc trưng:

Điện áp định mức Uđm = 220(V), tần số fđm= 50(Hz), giá trị góc pha của các pha A, B, C lệch pha nhau 1200. Trong Simulink chọn được mô hình nguồn 3 pha:

Hình 4. 6 Nguồn xoay chiều 3 pha

- Khối tải:

Đây là đối tượng ta sẽ khảo sát từ đó thiết kế bộ lọc để lọc thành phần sóng hài gây

ra do tải phi tuyến từ đó cải thiện được chất lượng điện năng.

- Khối mạch lực:

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 7 Mô hình mạch lực của tải phi tuyến

Mô hình gồm các khâu: điều áp xoay chiều 3 pha, máy biến áp, chỉnh lưu cầu ba

pha không điều khiển.

- Khối điều áp xoay chiều:

Khối này để điều chỉnh điện áp phía xoay chiều từ đó điều chỉnh dòng tải.

Hình 4. 8 Mô hình khâu điều áp xoay chiều 3 pha

- Máy biến áp: trong sơ đồ này sử dụng máy biến áp 3 pha loại

do đó thành phần dòng điều hòa bậc 3 do tải phi tuyến gây nên sẽ chạy quẩn trong cuộc tam giác, không xâm nhập về phía nguồn. Cách chọn máy biến áp đã làm giảm nhẹ công năng cho AF.

- Bộ chỉnh lưu: sử dụng chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển thực hiện chức

năng AC/DC cung cấp cho bể mạ.

- Tải bể mạ: do đặc tính bể mạ, trong quá trình mạ có sức điện động ngược tăng dần do sự tăng lên của các Cation và Anion trong dung dịch điện phân làm tăng sức điện

LUẬN VĂN THẠC SỸ

động đến một giá trị không đổi cho đến khi kết thúc quá trình mạ. Chính sự biến thiên

sức điện động này gây thay đổi phổ và biên độ các thành phần dòng điều hòa bậc cao.

Để tạo đặc tích cho sự biến động của sức điện động trong quá trình mạ ta sử dụng

một khối tạo đặc tính theo sự biến động của sức điện động. Mô hình tải có thể biểu diễn

như sau:

Hình 4. 9 Mô hình tải bể mạ

trong đó: R= 2.10-4 ( )

Sức điện động E biến thiên theo đặc tính trên hình 4.10

Hình 4. 10 Đặc tính biến thiên của sức điện động bể mạ

Trong thực tế thì quá trình tăng sức điện động E thường kéo dài khoảng 5 đến 10 phút trong thời gian thực, khi đó khối lượng tính toán của máy tính sẽ lớn. Về lý thuyết, chỉ cần định hình sự biến thiên sức điện động trên tải để đánh giá sự biến thiên của dòng điều hòa bậc cao khi sức điện động thay đổi và để giảm bớt khối lượng tính toán trong mô phỏng ta giả sử quá trình này chỉ kéo dài trong 2(s) sau đó sức điện động ổn định.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

- Khối điều khiển:

Cấu trúc khối điều khiển được thiết lập như hình 4.11

Hình 4. 11 Sơ đồ khâu điều khiển dòng điện tải

Khối điều chỉnh ổn định dòng điện tải được thực hiện bằng cách dùng một bộ điều

chỉnh kiểu PI. Tín hiệu vào của khâu PI là sai lệch của hai tín hiệu: tín hiệu dòng đặt

(dòng mong muốn ở tải) và tín hiệu dòng thực đo trên tải. Để cho tín hiệu đặt dòng điện

không biến thiên đột biến ở đầu vào dòng đặt ta cho thêm một khâu Ramp để dòng tăng từ từ.

Tham số này được lấy từ thông số thực tế của bộ điều khiển dòng điện mạ. Đầu ra

của bộ điều chỉnh dòng điện là tín hiệu được đưa vào khâu phát xung của bộ điều áp

xoay chiều ba pha để thay đổi điện áp từ đó ổn định dòng phía tải.

- Khối tính toán công suất:

Khối này tính toán công suất tiêu thụ của tải và công suất nguồn, đánh giá hiệu suất

sử dụng điện năng thông qua việc đánh giá hệ số công suất. Tín hiệu từ khối này được

đưa đến khối hiển thị để xử lý kết quả và đánh giá.

Hình 4. 12 Khối tính toán công suất

LUẬN VĂN THẠC SỸ

- Khối đo lường:

Gồm các khối đo dòng và áp trên đường dây và trên tải. Tín hiệu từ khối này được sử dụng để làm tín hiệu cho các khối điều khiển, cho mục đích hiển thị và xử lý dữ liệu.

- Khâu đo dòng:

Hình 4. 13 Mô hình khâu đo dòng điện xoay chiều 3 pha

- Khâu đo áp:

Hình 4. 14 Mô hình khâu đo điện áp xoay chiều 3 pha

- Khối hiển thị:

Để hiển thị thông tin về quá trình để thuận tiện cho khảo sát và phân tích.

Hình 4. 15 Mô hình khối hiển thi tham số

LUẬN VĂN THẠC SỸ

4.1.3 Kết quả mô phỏng

- Điện áp nguồn cấp cho phụ tải bể mạ:

Hình 4. 16 Đồ thị điện áp nguồn cấp cho tải

- Dòng điện trên đường dây phía nguồn:

Hình 4. 17 Dòng điện phía nguồn cấp cho tải

Ta nhận thấy dòng tải đã bị méo dạng so với dạng sin chuẩn do chứa nhiều thành

phần sóng hài bậc cao.

Tiếp theo ta phân tích dòng trên pha A, từ đó đánh giá các thành phần sóng hài bậc cao. Việc phân tích này sẽ được tiến hành tại một số thời điểm khác nhau theo sự biến thiên của sức điện động E.

- Dòng điện trên pha A của nguồn cấp cho tải bể mạ

Hình 4. 18 Dòng điện nguồn pha A

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Phân tích phổ dòng điện pha A tại các giá trị khác nhau của E cho kết quả:

Hình 4. 19 Phân tích sóng hài dòng điện nguồn pha A tại E=8 (V)

Hình 4. 20 Phân tích sóng hài dòng điện nguồn pha A tại E=16 (V)

Hình 4. 21 Phân tích sóng hài dòng điện nguồn pha A tại E=22 (V)

Các kết quả được bảng kê trong bảng 4.1

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Bảng 4. 1 Tỷ lệ các thành phần dòng điều hòa trong dòng điện nguồn

Bậc sóng hài Tỷ lệ các thành phần sóng hài (%)

DC Fund 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 E=8(V) 0,10 100 0,05 0,02 0,17 47,68 0,45 22,70 0,22 0,18 0,25 17,02 0,32 11,80 0,19 0,13 0,18 9,16 0,33 7,32 E=16(V) 0,06 100 0,15 0,10 0,20 40,43 0,48 16,88 0,12 0,08 0,17 14,42 0,42 8,68 0,13 0,09 0,16 7,98 0,35 5,24 E=22(V) 0,01 100 0,02 0,01 0,02 24,08 0,03 14,48 0,02 0,01 0,01 5,97 0,02 7,86 0,02 0,01 0,01 4,44 0,02 3,96

Ta thấy rằng do có sự biến thiên các thành phần sóng hài bậc cao nên hệ số méo dạng dòng điện THD cũng thay đổi. So với tiêu chuẩn 519 của IEEE ta thấy hệ số méo

dạng dòng điện thấp nhất THD = 30,37% vượt xa trị số số quy định trong tiêu chuẩn là

hệ số THD ≤ 5%.

Quan sát bảng 4.1, ta thấy các thành phần sóng hài bậc chẵn và bậc 3, 9,15 gần

như không có trong khi đó các thành phần điều hòa bậc 5, 7, 11, 13, 17, 19 chiếm tỷ lệ

khá lớn. Trong đó thì thành phần sóng hài bậc 5 và bậc 7 là chiếm tỷ lệ lớn hơn cả. Căn

cứ theo tiêu chuẩn IEC 1000-3-4 ta nhận thấy các thành phần sóng hài trong dòng điện lưới đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép được quy định theo tiêu chuẩn. Do đó cần có biện pháp để đảm bảo hạn chế được các thành phần dòng điều hòa bậc cao trên lưới. Biện pháp được sử dụng là sử dụng mạch lọc tích cực.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Quan sát sự biến thiên thành phần sóng hài bậc 5 và bậc 7:

Hình 4. 22 Thành phần điều hòa bậc 5 của dòng điện nguồn pha A

Hình 4. 23 Thành phần điều hòa bậc 7 của dòng điện nguồn pha A

Lúc đầu do sức điện động E còn nhỏ, dòng được điều khiển giữ ở 10000(A) nên

vùng điều chỉnh điện áp nhỏ, có điều chỉnh điện áp một chiều sinh ra các thành phần

điều hòa bậc cao lớn, biên độ các thành phần điều hòa bậc cao thay đổi. Ta nhận thấy

trong khoảng thời gian từ 0 đến 2(s) các thành phần sóng hài bậc 5, bậc 7 biến thiên do

sự biến thiên của sức điện động E. Sau thời gian 2(s) khi sức điện động E đã ổn định thì

thành phần sóng hài bậc 5 và 7 không đổi.

- Đánh giá hệ số công suất: hệ số công suất nguồn thấp, chỉ vào khoảng 0,66 do trong dòng điện chứa nhiều thành phần dòng điều hòa bậc cao. Thực tế chỉ có thành phần

dòng cơ bản là tạo nên công suất tác dụng mạch điện, các thành phần dòng điều hòa khác chỉ tạo nên tải cho dòng điện mà không đóng góp gì vào công suất tác dụng. Do đó với việc hạn chế sóng hài bậc cao góp phần cải thiện hệ số công suất.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 24 Hệ số công suất khi chưa có mạch lọc

- Trên hình 4.25 ta nhận thấy dòng chậm sau điện áp trên pha A.

Hình 4. 25 Dòng điện và điện áp nguồn pha A

4.2 Xây dựng cấu trúc mạch lọc cho nguồn bể mạ

Từ phân tích ở trên ta thấy các thành phần sóng hài bậc cao chiếm tỷ lệ khá lớn

làm méo điện áp lưới, giảm hệ số công suất. Mặt khác, do đặc tính của bể mạ có thể coi

như gồm một điện trở R và một sức điện động E. Thời kỳ đầu quá trình mạ có sự biến

thiên E làm cho các thành phần sóng hài bậc cao cũng thay đổi. Do đó giải pháp tốt nhất

trong trường hợp này là sử dụng mạch lọc tích cưc (Active Filter).

PCC

Cấu trúc hệ thống khi trang bị lọc tích cực được mô tả như sơ đồ trên hình 4.26

Hình 4. 26 Sơ đồ nguyên lý mạch lực có sử dụng bù

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Bộ điều áp xoay chiều là nguyên nhân phát sinh sóng hài, nên chọn điểm kết AF với hệ thống tại điểm PCC ngay đầu vào của bộ ĐAXC theo nguyên tác bù tại chỗ là giải pháp tốt nhất cho lọc và hạn chế tối đa ảnh hưởng của sóng hài đến các thiết bị trên

lưới.

4.2.1 Xác định giá trị điện áp một chiều của nghịch lưu

Giá trị cực tiểu của điện áp một chiều được xác định theo biểu thức (4.1), [13]:

(4.1)

Theo kinh nghiệm thiết kế, thường chọn điện áp một chiều ở giá trị :

(4.2)

Từ (4-1) và (4.2) ta tính được điện áp một chiều cấp cho mạch nghịch lưu là

Udc=700(V).

4.2.2 Xác định giá trị tụ điện C

Công thức tính toán C [9] như sau:

(4.3)

Trong đó :

là công suất biểu kiến của bộ lọc

Udc là giá trị điện áp một chiều cấp cho mạch nghịch lưu

biến thiên điện áp trên tụ ( lấy khoảng 5% nên =35V)

Trước hết ta tính toán công suất biểu kiến của bộ lọc. Công suất của bộ lọc phải thỏa mãn không nhỏ hơn tổng công suất gây ra do các thành phần sóng hài bậc cao. Tuy nhiên, chỉ có các thành phần bậc 5, 7, 11, 13, 17, 19 là chiếm tỷ lệ lớn do đó sẽ tính toán công suất bộ lọc dựa trên các thành phần điều hòa bậc cao này.

Công suất bộ lọc:

Sn = S5 + S7 + S11 + S13 + S17 + S19

= 3.( Uf.I5f + Uf.I7f + Uf.I11f + Uf.I13f + Uf.I17f + Uf.I19f)

LUẬN VĂN THẠC SỸ

= 3.(220.234,35 + 220.140,89 + 220.58,16 + 220.76,39 + 220.43,23 +220.38,44)

= 390363 (VA)

Thay số vào (4.3) ta có :

Chọn C= 0,03 (F)

4.2.3 Xác định giá trị điện cảm L

Bộ lọc tích cực được thiết kế để loại bỏ các thành phần sóng hài bậc cao khỏi thành phần cơ bản của dòng điện. Bộ lọc tích cực nên được tính toán sao cho lọc được ít nhất

20 thành phần điều hòa bậc cao [4]). Khi lọc bỏ các thành phần sóng hài bậc cao thì khi

đó giá trị tần số cao của các sóng hài sẽ hạn chế kích thước của cuộn cảm.

Cuộn cảm có tác dụng như một kho, khi có dòng điện chạy qua nó sẽ tích trữ một

năng lượng từ trường. Khi trị số điện cảm lớn, năng lượng từ trường này càng lớn và nó

sẽ làm cho sự thay đổi dòng điện chậm lại và không bám theo được sự thay đổi của dòng

bù chuẩn ở tần số cao. Ngược lại, khi trị số điện cảm của cuộn dây quá nhỏ sẽ làm cho

sự thay đổi của dòng biến thiên nhanh, kết quả làm cho tần số chuyển mạch của bộ

nghịch lưu tăng và gây ra tổn thất trong các van bán dẫn tăng. Do đó giá trị điện cảm của

cuộn dây cần được chọn thích hợp sao cho tần số đóng cắt của các van bán dẫn không

quá cao để giảm được tổn thất do chuyển mạch giữa các van bán dẫn của bộ nghịch lưu.

Xét một thành phần điều hòa có tần số f có dạng:

khi đó biến thiên dòng điện là:

(4-4)

Với bộ lọc tích cực cần bù các thành phần sóng hài bậc cao do đó để xác định trị

số từ (4-4). Ta cần xét với từng thành phần sóng hài từ đó chọn được giá trị lớn nhất

của .

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Bảng 4.2 đưa ra kết quả tính giá trị ứng với các thành phần điều hòa xoay chiều

bậc cao:

Bảng 4. 2 Biến thiên dòng điện với các thành phần sóng hài

Bậc sóng hài Giá trị (A)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0,01 0,02 0,05 234,35 0,06 140,89 0,03 0,01 0,02 58,16 0,05 76,39 0,03 0,01 0,02 43,23 0,04 38,44 6,28 18,85 78,54 368116,12 130,09 309833,29 75,39 28,27 62,83 200986,53 188,49 311982,14 131,94 47,12 100,53 230878,78 226,19 229449,36

Từ bảng trên ta có =368116,12 ứng với thành phần sóng hài bậc 5.

Công thức tính giá trị điện cảm là [4]):

(4-5)

Thay số vào (4.5) ta có:

= (H) Chọn L = 5.10-5 (H)

LUẬN VĂN THẠC SỸ

4.2.4 Xác định và lựa chọn thông số van điều khiển

Do van có tần số đóng cắt cao nên ta chọn van loại IGBT. Việc lựa chọn van là sự

kết hợp của nhiều yếu tố như dòng cực đại qua van, điện áp ngược cực đại đặt lên van, tần số đóng ngắt, tổn thất do đóng ngắt, điều kiện làm mát…Việc tính toán lựa chọn van

rất phúc tạp đòi hỏi nhiều yếu tố. Trong khuôn khổ luận văn ta chọn sơ bộ van theo dòng

điện cực đại qua van.

Dòng điện cực đại qua van bằng tổng các thành phần sóng hài. Do chỉ có các thành phần sóng hài bậc 5, 7, 11, 17, 19 chiếm tỷ lệ chủ yếu do đó ta sẽ tính dòng qua van

theo các thành phần điều hòa bậc cao này:

Imax=I5+I7+I11+I13+I17+I19=234,35+140,89+58,16+76,38+43,23+38,44 =591 (A)

Trong điều kiện bỏ qua tổn thất và điều kiện làm mát lý tưởng ta có thể chọn van

với dòng qua van là:

I=2Imax=2.591=1182 (A)

Như vậy sơ bộ ta có thể chọn van với dòng 1200 (A).

4.2.5 Khâu tạo xung cho bộ nghịch lưu

1) Khối tính toán dòng bù chuẩn:

Hình 4. 27 Mô hình khối tính toán dòng bù chuẩn

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Các khâu trong khối gồm:

- Khâu chuyển hệ trục tọa độ : chuyển dòng và áp trong khung tọa độ

abc sang khung tọa độ αβ để phục vụ cho tính toán CSTD và CSPK theo thuyết p-q tức

thời.

Hình 4. 28 Khối chuyển điện áp trong hệ abc sang αβ

Hình 4. 29 Khối chuyển dòng trong hệ abc sang αβ

- Khối tính toán công suất pq : khối này cho phép ta tính toán công suất p, q của tải

trong hệ tọa độ .

Hình 4. 30 Khối tính toán công suất p,q

Ngoài ra để ổn định điện áp trên tụ nguồn cần cung cấp một công suất p0 được tính

toán thông qua dòng và áp trên tụ theo công thức sau:

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 31 Khối tính toán công suất ổn định điện áp trên tụ

- Khối tính toán công suất bù : từ CSTD và CSPK của tải đã tính được ở trên kết

hợp với yêu cầu lọc sóng hài và bù CSPK mạch lọc cần cung cấp công suất để bù.

Hình 4. 32 Khối tính toán công suất bù cung cáp bởi mạch lọc

Trong khối này sử dụng mạch lọc thông thấp. Chức năng của nó là lọc bỏ thành

phần xoay chiều, chỉ giữ lại thành phần một chiều.

- Khối tính toán dòng đặt trong hệ :dòng bù cần thiết tạo ra từ mạch lọc được

tính toán theo (3-8).

Hình 4. 33 Khối tính toán dòng bù trong hệ αβ

- Khối tính toán dòng đặt trong hệ abc: dòng yêu cầu trong hệ abc được chuyển từ

dòng đặt đã được tính toán trong hệ theo công thức (3-9).

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 34 Khối tính toán dòng bù trong hệ abc

2) Cấu trúc của khâu phát xung:

Hình 4. 35 Khối phát xung cho bộ nghịch lưu

Dòng bù chuẩn đã được tính toán ở trên được so sánh với tín hiệu thực được đo từ

đầu ra bộ lọc. Sai lệch của hai tín hiệu này được đưa vào bộ điều chỉnh dòng. Trong sơ

đồ này sử dụng bộ điều chỉnh theo sai lệch dòng nghĩa là khi dòng tăng vượt quá ngưỡng trên của bộ điều chỉnh thì nó phát xung đóng cắt các van bán dẫn để dòng giảm xuống và ngược lại khi dòng giảm xuống dưới ngưỡng đặt thì bộ điều chỉnh phát xung để tăng dòng.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

4.3 Mô phỏng hoạt động của bộ AF lọc với nguồn bể mạ

4.3.1 Trường hợp điện áp lưới tại điểm kết nối là đối xứng

Các thông số mô phỏng:

Nguồn cấp 380(V), tần số 50(Hz) và đối xứng hoàn toàn Thông số bộ điều chỉnh dòng

Kp=0,011 ; Ki=110

Cuộn kháng L= 5.10-5 (H)

Tụ điện C= 3000 ( )

Thông số bộ điều chỉnh điện áp trên tụ

Kp=2,64 Ki=114,8

Sai số của khâu điều chỉnh dòng ta đặt khoảng100(A) tương ứng với sai số khoảng 10%.

Quá trình mô phỏng được thực hiện với chế độ dòng mạ là 10000 (A).

Cấu trúc mô phỏng bằng matlab được xây dựng như hình 4.36

Hình 4. 36 Mô hình mô phỏng AF cho tải bể mạ

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Các kết quả mô phỏng như sau:

 Điện áp nguồn đối xứng và có dạng sin chuẩn:

Hình 4. 37 Điện áp nguồn

Dòng điện nguồn phía trước mạch lọc ta thấy dòng điện đã có hình sin, các thành

 phần dòng điều hòa bậc cao đã được giảm.

Hình 4. 38 Dòng điện nguồn sau khi mạch lọc tác động

Tuy nhiên để đánh giá được chất lượng của bộ lọc đối với việc triệt tiêu các thành phần điều hòa xoay chiều bậc cao ta cần đánh giá qua hệ số biến dạng dòng điện THD, hệ số này phải nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Việc này được thực hiện thông qua phân tích điều hòa dòng điện bậc cao. Ta phân tích với dòng pha A.

 Dòng điện nguồn pha A:

Hình 4. 39 Dòng điện nguồn pha A sau khi mạch lọc tác động

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Tiếp theo ta phân tích phổ dòng điện pha A tại các thời điểm khác nhau sau khi mạch lọc tác động qua đó sẽ thấy được tác động của mạch lọc tích cực đối với sự biến thiên của các thành phần sóng hài bậc cao khi sức điện động E thay đổi trong quá trình

mạ.

Hình 4. 40 Phân tích sóng hài dòng điện pha A tại E=8 (V) khi mạch lọc tác động

Hình 4. 41 Phân tích sóng hài dòng điện pha A tại E=16 (V) khi mạch lọc tác động

Hình 4. 42 Phân tích sóng hài dòng điện pha A tại E=22 (V) khi mạch lọc tác động

Từ phân tích trên ta nhận thấy khi sức điện động E đã ổn định, hệ số méo dạng dòng điện THD là 4,74%. Đối chiếu với tiêu chuẩn IEEE std 519 ta thấy hệ số THD thỏa mãn tiêu chuẩn (<5%) như vậy trong trường hợp này bộ lọc làm việc đáp ứng được yêu

cầu. Chất lượng dòng điện trên lưới được bảo đảm.

Một tiêu chuẩn khác để đánh giá là tiêu chuẩn IEC 1000-3-4 quy định tỷ lệ sóng

hài bậc cao được phép trong dòng điện lưới.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Bảng sau đưa ra tỷ lệ các thành phần sóng hài bậc cao trong dòng điện nguồn sau

khi mạch lọc tác động.

Bảng 4. 3 Giá trị các thành phần sóng hài trong dòng điện nguồn

Bậc sóng hài

Tỷ lệ các thành phần sóng hài (%) E=16(V) 0,15 100 0,78 0,62 0,76 11,44 0,59 10,19 0,85 0,81 0,37 10,36 0,30 9,68 0,77 0,39 0,21 7,86 0,34 7,63 E=22(V) 0,14 100 0,53 0,28 0,61 2,08 0,34 1,47 0,43 0,22 0,48 1,56 0,36 1,99 0,35 0,33 0,49 1,88 0,28 2,01 E=8(V) 0,07 100 0,64 0,57 0,61 13,18 0,43 13,17 0,54 0,61 0,51 14,27 0,46 13,31 0,44 0,45 0,55 11,83 0,42 11,04 DC Fund 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Khi sức điện động E đã ổn định. Đối chiếu với bẳng 4.1 ta nhận thấy mặc dù xuất

hiện thêm một số thành phần sóng hài mới nhưng tỷ lệ của chúng rất nhỏ so với thành

phần cơ bản, các thành phần sóng hài bậc 5, 7, 11… đã giảm đi rõ rệt so với khi chưa có

mạch lọc tác động.

Theo tiêu chuẩn IEC 1000-3-4 thì các thành phần sóng hài bậc cao trong dòng điện

lưới phải nhỏ hơn một giá trị cho phép. Căn cứ vào kết quả phân tích các thành phần điều hòa bậc cao trong dòng điện lưới theo bảng 4.3 và đối chiếu với tiêu chuẩn IEC 1000-3-4 ta thấy tỷ lệ các thành phần điều hòa bậc cao đều nằm trong tiêu chuẩn. Như vậy bộ lọc đáp ứng được yêu cầu.

Quan sát sự biến thiên thành phần sóng hài bậc 5, 7 qua đồ thị hình 4.43, 4.44 ta nhận thấy rõ tác động của mạch lọc đối với sự biến thiên của các thành phần sóng hài

bậc cao. Trong khoảng thời gian từ 0,6 đến 2(s) các thành phần sóng hài bậc cao biến

thiên do sự biến thiên của sức điện động E mạch lọc vẫn tác động tốt, làm giảm bớt các

LUẬN VĂN THẠC SỸ

thành phần sóng hài bậc cao. Có thể thấy rõ được sự biến thiên của các thành phần sóng

hài bậc cao trong khoảng thời gian từ 0,6 đến 2(s) sau khi mạch lọc tác động như hình dưới.

Hình 4. 43 Thành phần sóng hài bậc 5 trước và sau khi mạch lọc tác động

Hình 4. 44 Thành phần sóng hài bậc 7 trước và sau khi mạch lọc tác động

 Công suất nguồn và công suất mạch lọc: mạch lọc thực hiện chức năng bù CSPK do đó sau khi mạch lọc tác động thì lượng CSPK mà nguồn cần cấp cho tải được cấp từ

mạch lọc do đó lượng CSPK từ nguồn giảm xuống. Sau khi mạch lọc tác động tại thời

điểm 0,6(s) CSPK được cấp từ nguồn giảm xuống, lúc này nguồn chỉ truyền tải một

lượng CSPK rất nhỏ.

Hình 4. 45 Công suất nguồn trước và sau khi mạch lọc tác động

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 46 Công suất mạch lọc trước và sau khi tác động

 Hệ số công suất: ta thấy khi mạch lọc tác động thì dòng và áp phía lưới trùng pha,

hệ số = 1 nhưng hệ số công suất của nguồn chỉ xấp xỉ 1 do vẫn còn tồn tại các

thành phần dòng điều hòa bậc cao.

Hình 4. 47 Hệ số công suất sau khi mạch lọc tác động

Hình 4. 48 Dòng điện, điện áp nguồn pha A sau khi mạch lọc tác động

Phân tích FFT có được kết quả như trên hình 4.49.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hình 4. 49 Phân tích FFT Dòng điện nguồn pha A sau khi mạch lọc tác động

So sánh với dòng và áp khi mạch lọc chưa tác động, hình 4.50

Hình 4. 50 Dòng điện, điện áp nguồn pha A sau khi mạch lọc tác động

Quan sát hai hình 4.49 và 4.50 cho thấy tác dung của AF đã sửa độ méo dạng cho

đòng điện nguồn và dịch pha sớm lên để cos tiến về giá trị 1.

Nhận xét:

Qua những phân tích ở trên ta thấy mạch lọc làm việc khá tốt đảm bảo chức năng là lọc sóng điều hòa bậc cao và bù CSPK. Tuy nhiên việc phân tích ở trên mới chỉ xét với điều kiện nguồn cấp là lý tưởng. Tiếp theo ta sẽ phân tích trong trường hợp điện áp nguồn không lý tưởng (không sin hoặc không đối xứng).

LUẬN VĂN THẠC SỸ

4.3.2 Trường hợp điện áp tại điểm nối giữa mạch lọc và lưới là không đối xứng

 Khảo sát trong trường hợp nguồn không đối xứng:

Hình 4. 51 Điện áp nguồn không đối xứng

Khi đó ta có kết quả mô phỏng:

 Dòng điện nguồn phía trước mạch lọc:

Hình 4. 52 Dòng điện nguồn trong trường hợp điện áp nguồn không đối xứng

 Phân tích phổ dòng điện nguồn pha A cho ta kết quả:

Hình 4. 53 Sóng điều hòa dòng điện nguồn pha A

Từ kết quả trên ta nhận thấy dòng điện phía trước mạch lọc không còn có dạng hình

sin nữa mà bị méo đi, hệ số méo dạng dòng điện lớn vượt quá tiêu chuẩn cho phép Kết

quả này là do thuyết p-q chỉ đúng trong trường hợp điện áp nguồn sin và cân bằng. Trong 79

LUẬN VĂN THẠC SỸ

trường hợp này ta khảo sát với điện áp nguồn không đối xứng do đó kết quả ra không

còn đúng nữa bởi bản thân thuyết p-q mà ta sử dụng trong thuật toán điều khiển sai.

Để khắc phục nhược điểm này một mạch PLL (phase-locked loop) được sử dụng.

Mục đích của việc áp dụng mạch PLL là để xác định thành phần sơ bản của điện áp tại

điểm kết nối giữa mạch lọc và lưới từ đó sẽ được dùng để tính toán dòng bù cần thiết

theo thuyết p-q. Cấu trúc của mạch PLL:

Hình 4. 54 Cấu trúc mạch PLL

Sơ đồ hệ thống bể mạ khi sử dụng mạch lọc trong trường hợp có sử dụng mạch

PLL để khắc phục nhược điểm của thuyết p-q:

Hình 4. 55 Sơ đồ hệ thống điều khiển bể mạ có bù

LUẬN VĂN THẠC SỸ

 Dòng điện nguồn phía trước mạch lọc:

Hình 4. 56 Dòng điện nguồn sau khi lọc dùng PLL

 Trong trường hợp điện áp nguồn không đối xứng

 Phân tích phổ dòng điện nguồn pha A được kết quả như sau:

Hình 4. 57 Sóng điều hòa dòng điện nguồn pha A

Có thể thấy rằng chất lượng dòng điện đã được cải thiện đáng kể trong trường hợp

điện áp nguồn không đối xứng, dòng không còn bị méo nữa mà có dạng hình sin, hệ số

méo dạng dòng điện đã giảm so với trước khi sử dụng mạch PLL. Trước khi sử dụng

mạch PLL thì hệ số méo dòng THD=13,95%, sau khi sử dụng mạch PLL trong trường

hợp điện áp nguồn không đối xứng thì hệ số THD=6,42%.

Như vậy hạn chế của thuyết p-q có thể khắc phục bằng cách sử dụng một mạch PLL. Tuy nhiên theo phương pháp này chỉ lấy thành phần điện áp nguồn cơ bản để tính toán theo thuyết p-q mà bỏ qua các thành phần điều hòa bậc cao của điện áp nguồn do đó chất lượng mạch lọc kém hơn so với trường hợp điện áp nguồn lý tưởng.

Việc sử dụng phương pháp điều khiển bang-bang có ưu điểm là dễ dàng thực hiện,

đáp ứng quá độ nhanh tuy nhiên có nhược điểm là sai số trong quá trình quá độ có thể

đạt giá trị lớn và tần số đóng ngắt thay đổi nhiều.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Tần số chuyển mạch phụ thuộc vào giá trị điện cảm L và độ rộng băng trễ do đó

để thay đổi tần số chuyển mạch có thể tác động vào hai thông số này tuy nhiên khi độ rộng băng trễ quá nhỏ dòng điện sin hơn, các thành phần sóng điều hòa bậc cao còn rất

nhỏ nhưng khi đó tần số chuyển mạch lớn .

Giá trị điện cảm L cũng không được quá lớn vì khi đó sẽ làm tăng dòng peak còn

nếu quá nhỏ thì chất lượng lọc sẽ tốt hơn, làm giảm được dòng peak nhưng khi đó làm tăng tần số chuyển mạch. Do đó điện cảm L cần phải được tính toán để đảm bảo hài hòa

cả hai yếu tố trên.

Tần số chuyển mạch của các van bán dẫn có thể tính toán qua công thức sau (Theo

[TL-6]):

Với h là giới hạn sai lệch

Với trường hợp ta chọn sai lệch là 100(A) thì tần số chuyển mạch là:

Với trường hợp chọn sai lệch là 50(A) thì tần số chuyển mạch là:

Như khi sai lệch là 50(A) tương ứng với sai số khoảng 5% thì tần số đóng cắt của

các van là rất lớn. Nên dùng độ rộng băng trễ với sai số của khâu điều chỉnh dòng là

810% (Theo [TL-6]) so với giá trị dòng chuẩn.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

4.3.3 Nhận xét

1. Hiệu quả của mạch lọc.

Qua khảo sát ở trên ta thấy mạch lọc làm việc khá tốt, chất lượng dòng điện được cải thiện đáng kể. Đặc biệt mạch lọc tác động khá tốt trong trường hợp các thành phần

sóng điều hòa bậc cao thay đổi.

2. Tính khả thi.

 Do tần số chuyển mạch của các van bán dẫn cao do đó sử dụng IGBT có thể đáp ứng được do IGBT có tần số đóng cắt cao có thể đạt đến gần 100(kHz) và có khả năng đóng cắt dòng điện lớn tới 2000(A) và điện áp tới 2000(V).

 Ta chọn tụ loại 2000( ) /450(V) khi đó để thỏa mãn tụ điện theo tính toán ở

trên với C=3000( ), điện áp trên tụ là 700(V) ta có thể ghép tụ như sau:

Hình 4. 58 Nối ghép tụ của mạch lọc

Trên một nhánh gồm 2 tụ ghép nối tiếp với nhau do đó điện dung một nhánh là

2000/2=1000( ). Do đó điện dung tổng gồm 3 nhánh ghép song song với nhau là

1000.3=3000( ).

 Do thuật toán điều khiển đòi hỏi khả năng tính toán lớn do đó việc lựa chọn thiết bị điều khiển đòi hỏi phải có khả năng tính toán mạnh để đảm bảo tính thời gian thực nên có thể sử dụng DSP để đảm bảo khả năng tính toán.

3. Những vấn đề tồn tại và hướng giải quyết.

Sử dụng thuật toán điều khiển mạch lọc tích cực dùng thuyết p-q tức thời đòi hỏi

điện áp nguồn phải sin và cân bằng. Khi điều kiện này không thỏa mãn thì khi đó thuyết p-q sẽ không đúng nữa và mạch điều khiển dùng thuyết p-q sẽ cho kết quả không đúng. Giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng thêm mạch PLL và vấn đề này đã được giải quyết trong luận văn.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Một hướng giải quyết khác để không bị ảnh hưởng bởi điện áp nguồn là sử dụng

phép quay khung tọa độ, chuyển sang khung tọa độ dq. Bằng cách này có thể tách được từng thành phần sóng điều hòa bậc cao. Phương pháp này có ưu điểm là có thể chọn lọc

từng thành phần sóng điều hòa bậc cao cần bù. Tuy nhiên khối lượng tính toán sẽ rất lớn

so với phương pháp sử dụng thuyết p-q.

4.4. Kết luận

Mạch lọc tích cực thực hiện chức năng lọc sóng điều hòa bậc cao và bù CSPK ứng dụng cho nguồn mạ nhôm 10.000(A) cho được kết quả tốt, các thành phần sóng điều hòa

bậc cao được giảm bớt, chất lượng dòng điện phía nguồn được cải thiện, hệ số công suất

được nâng cao.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. KẾT LUẬN

Nhiệm vụ chính của luận văn là thiết kế mạch lọc tích cực song song 3 pha 3 dây ứng

dụng đối tải phi tuyến trong công nghiệp. Các kết quả đã đạt được :

 Ứng dụng thuyết công suất tức thời để xây dựng thuật toán điều khiển cho mạch

lọc tích cực song song 3 pha 3 dây.

 Trên cơ sở xác định được cấu trúc điều khiển, đã tiến hành mô phỏng trong môi

trường phần mềm Matlab/Simulink. Phân tích được tác dụng của mạch lọc đối với nguồn

mạ nhôm trong trường hợp có sự biến thiên của các thành phần sóng hài bậc cao trong

dòng điện nguồn.

 Đưa ra giải pháp khắc phục hạn chế của thuật toán điều khiển mạch lọc tích cực

dùng thuyết công suất tức thời đó là sử dụng mạch PLL để khắc phục trong trường hợp

điện áp nguồn không sin hoặc không đối xứng.

Việc thực hiện bộ lọc tích cực có tính khả thi cao do tính đơn giản, dễ thực hiện.

Hơn nữa, ứng dụng thuyết p-q tức thời trong điều khiển mạch lọc yêu cầu khối lượng

tính toán không lớn so với phương pháp xác định dòng bù khác là đồng bộ trong khung

tọa độ dq, phương pháp FFT, V.V.

LUẬN VĂN THẠC SỸ

II. KIẾN NGHỊ

Từ kết quả nghiên cứu của luận văn cho thấy: Lọc tích cực AF là một giải pháp

hiệu quả khắc phục vấn đề ô nhiễm sóng hài phổ biến trong mạng điện công nghiệp.

Trong hệ thống điện, vấn đề sóng hài cũng xuất hiện và ảnh hưởng mạnh đến vận hành

và chất lượng điện năng. Tuy nhiên, việc lọc tích cực áp dụng đối với cấp điện áp cao

còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu tiếp. Ví dụ như: cấu hình mạch lực của bộ lọc,

thông số của linh kiện bán dẫn, hệ điều khiển,V.V.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh

Điện tử công suất – NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội - 2005

2. Mehmet Ucar and Engin Ozdemir

Control of a 3-phase 4-leg active power filter under non-ideal mains voltage conditions

- KocaeliUniversity, Technical Education Faculty, Electrical Education Department,

41380 Umuttepe, Turkey

3. Edson H. Watanabe, Mauricio Aredes, Hirofumi Akagi

The p-q Theory for Active Filter control : Some problems and soluitons - Department

of Electrical and Electronic Engineering, Tokyo Institute of Technology 2-12-1

Ookayama, Meguro-ku. Tokyo, Japan.

4. Emilio F.Couto, Juslio S. Martins, Joao L. Afonso

Simulation Results of a Shunt Active Filter with Control Base on p-q Theory

5. M. Lafoz and I.J. Iglesias, C. Veganzones

Three –Level Voltage Source Inverter with Hysteresis-Band Current Control

6. David M.E. Ingram and Simon D. Round

A Fully Digital Hysteresis Current Controller for an Active Power Filter

7. Lucian Asiminoaei, Frede Blaabjerg, Steffan Hansen

Evaluation of Harmonic Detection Methods for Active Power Filters Application –

Danfoss Drives A/S. DK-6300, Graasten, Denmark.

8. Engin , Murat Kale, Sule

Active Power Filter for Power Compensation Under-Non Ideal Main Voltages - IEEE

9. Park ki-won

A Review of Active Power Filters

LUẬN VĂN THẠC SỸ

10. Marian GAICEANU

Active Power Compensator of the Current Harmonics based on the Instantaneous Power

Theory.

11. Josep Balcells, Manel Lamich, Gabriel Capella

LC Coupled Shunt Active Power Filter (APF)

12. Constantin Pawtrascu, Dan Popescu, Ana Iacob

Electrical Power Quality Improvement using a DSP Controlled Active Power Filter

13. Adam Dabrowski, Krzysztof Sozanski

Control Circuit for Active Power-Harmonic-Compensation Filter in Power Systems-

Realized with Digital Signal Processor TMS320C50.

14. M. Sc. Mariusz Cichowlas

PWM Rectifier with Active Filtering – Warsaw, Poland-2001

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu lọc tích cực trong mạng điện phân phối có xét đến điều kiện điện áp không đối xứng

(IEEE std 519, Recommend Practices for Utilities) Nhiễu điện áp từng

(IEEE std 519, Recommend Practices for Individual Comsumer)

Hình 3. 14 Cấu trúc điêu khiển vòng hở chỉnh lưu PWM với chức năng mạch lọc tích cực

Hình 3. 15 Cấu trúc điêu khiển vòng kín chỉnh lưu PWM với chức năng mạch lọc tích cực

a) Lấy mẫu; b) Phân tích sóng hài

= 3.(220.234,35 + 220.140,89 + 220.58,16 + 220.76,39 + 220.43,23 +220.38,44)

Imax=I5+I7+I11+I13+I17+I19=234,35+140,89+58,16+76,38+43,23+38,44 =591 (A)

 Trong trường hợp điện áp nguồn không đối xứng

Có thể bạn quan tâm

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Bài giảng môn học Lý thuyết PLC

Bài tập lớn: Nhập và tra cứu thông tin trận đấu bóng đá

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và tính toán động lực học robot công nghiệp ba bậc tự do

Đồ án môn học: Nghiên cứu, thiết kế hệ xe hai bánh tự cân bằng

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu, thiết kế rô bốt Scara 3 bậc tự do

Đồ án tốt nghiệp: Hệ thống đỗ xe thông minh

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế Multimeter giao tiếp với máy tính đo đếm thông số điện một pha

Báo cáo đồ án: Robot di động 2 bánh dạng non-holonomic bám quỹ đạo

Báo cáo Thị trường RTLS cho ứng dụng công nghiệp tại Việt Nam (2025-2030)

Thiết kế bộ điều khiển trượt không dao động cho xe tự hành chịu tác động của nhiễu và ma sát trượt bánh không biết trước

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ BMS trong quản lý, vận hành tòa nhà tại trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh

Thiết kế bộ điều khiển trượt không dao động cho xe tự hành chịu tác động của nhiễu và ma sát trượt bánh không biết trước

Giáo trình PLC Mitsubishi programmable controllers

Tài liệu Điều khiển lập trình

Tài liệu Hướng dẫn tự học PLC Omron

Hệ thống gửi thông báo nhanh trong quản lý hoạt động

Bài giảng PLC nâng cao: Chương 1 - Bộ PID và các khối năng nâng cao trong PLC

Bài giảng PLC nâng cao: Chương 2 - Thiết bị đo và cơ cấu chấp hành

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok