Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật trong hệ thống cung cấp điện công nghiệp theo nguyên lý véc tơ điện áp lưới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VŨ THỊ NGỌC VÂN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG

TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRONG CÔNG NGHIỆP

THEO NGUYÊN LÝ DỰA TRÊN VÉC TƠ ĐIỆN ÁP LƯỚI

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số: 9520216

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội - 2023

Công trình được hoàn thành tại:

Đại học Bách khoa Hà Nội

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS Nguyễn Huy Phương

2. TS Phạm Quang Đăng

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án

tiến sĩ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học

Bách khoa Hà Nội

Vào hồi …… giờ, ngày …... tháng …... năm …..

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

Thư viện Tạ Quang Bửu - Đại học Bách khoa Hà Nội

Thư viện Quốc gia Việt Nam

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

[1] Vu Hoang Phuong, Tran Trong Minh, Vu Thi Ngoc Van, Nguyen

Huy Phuong and Nguyen Quang Dich (2017), “A Linear Control

for Active Voltage Conditioner”, Page 185-190, The 3rd ASEAN

Smart Grid Congress & The 5th International Conference on

Sustainable Energy.

[2] Van Vu Thi Ngoc, Ngoc Nguyen Dinh, Thành Nam, Minh Tran

Trong, Dang Pham Quang and Phuong Nguyen Huy (2019), “Xây

dựng hệ thống thử nghiệm cho bộ Điều áp liên tục”, Hội nghị-

Triển lãm quốc tế lần thứ 5 về điều khiển và tự động hóa VCCA-

2019, Page 11.1-11.7, 6-7/9/2019, Cung Văn hóa Hữu nghị Hà

Nội, 91 Trần Hưng Đạo, Hoàn Kiếm, Hà Nội.

[3] Phuong Vu, Vu Thi Ngoc Van, Quan Nguyen, Nguyen Quang

Dich, Minh Tran (2020), “Design and Implementation of Active

Voltage Conditioner in Low-Voltage Distribution System”, J.

Electrical Systems 16-4 (2020): 569-581,

http://journal.esrgroups.org/jes/paper/16-9.pdf (ISI-Q3).

[4] Vu Thi Ngoc Van, Nguyen Dinh Ngoc, Nguyen Huy Phương, Vu

Hoang Phuong, Nguyen Quang Dich, Tran Trong Minh (2021),

“Fully DSP-Based Control of an Active Voltage Conditioner”,

Journal of Science and Technology (JST): Smart Systems and

Devices (hust.edu.vn), Volume 31, Issue 1, May 2021, Page 116-

123, https://jst.hust.edu.vn/journals/jst.150.ssad.2021.31.1.15.

[5] Vũ Thị Ngọc Vân, Vũ Hoàng Phương*, Phạm Quang Đăng,

Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Quang Địch (2023), “Nghiên cứu

thuật toán phát hiện sự cố điện áp lưới trong hệ điều khiển bộ điều

áp liên tục”, Measurement, Control, and Automation, Vol 4 (2)

(2023), ISSN 1859-0551, https://mca-journal.org.

Mở đầu

Sự cần thiết của đề tài

Chất lượng điện năng ảnh hưởng lớn đến hoạt động của các nhà máy và dây

chuyền sản xuất trong công nghiệp. Sự gián đoạn trong khoảng thời gian vô cùng

ngắn cũng có thể gây ra những thiệt hại lớn đối với mỗi nhà máy. Thiệt hại ở mức

độ nhẹ có thể là tăng chi phí sản xuất do việc suy giảm chất lượng sản phẩm, tăng

lượng phế phẩm, tăng suất tiêu hao nguyên vật liệu và nhiên liệu, ở mức độ nặng

hơn có thể gây gián đoạn sản xuất do phải khởi động lại dây chuyền sản xuất hoặc

do sự cố đối với các thiết bị sản xuất. Vì vậy, việc đảm bảo chất lượng điện áp

cho các phụ tải trong các nhà máy công nghiệp luôn là nhiệm vụ có tính ưu tiên

cao, nhất là với các phụ tải quan trọng.

Trước yêu cầu về chất lượng điện năng, trên thế giới nhiều phương án sản

xuất và truyền tải điện năng đã được xây dựng nhằm giảm thiểu các sự cố đối với

nguồn điện. Các nghiên cứu đã chỉ ra sự cố thăng giáng điện áp ngắn hạn có thời

gian kéo dài từ khoảng nửa chu kỳ điện áp lưới (0,01 giây) đến cỡ dưới 60 giây có

tần suất xảy ra lớn nhất trong các loại sự cố về nguồn điện. Hiện tượng lồi lõm

điện áp là dạng nhiễu loạn xuất hiện không biết trước và tồn tại trong thời gian

ngắn, bao gồm cả biến động về biên độ điện áp cũng như góc pha. Mặc dù, lõm

điện áp xảy ra trong một thời gian rất ngắn, một số phụ tải như các hệ thống điều

khiển, các loại biến tần điều khiển động cơ,... có thể bị dừng và trong trường hợp

các thiết bị này có vai trò quan trọng với hoạt động của dây chuyền sản xuất thì

khi nó bị dừng sẽ phải dừng toàn bộ dây chuyền và sự khởi động trở lại sẽ rất tốn

kém về cả kinh tế và thời gian. Nếu là hệ thống điều khiển hoặc xử lý số liệu có thể

dẫn tới gián đoạn hoặc mất thông tin có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng.

Hiện tượng lồi, lõm điện áp có thể được hạn chế nếu nó được tính tới trong quá

trình quy hoạch, thiết kế và vận hành hệ thống điện và điều này thường dẫn tới

chi phí lớn cho việc xây dựng hệ thống điện và chỉ có thể thực hiện được ở những

nước công nghiệp phát triển khi hệ thống điện đã ổn định và tiềm lực tài chính

mạnh. Với hệ thống điện còn đang liên tục mở rộng nhưng lại thiếu quy hoạch và

nguồn lực tài chính hạn hẹp như Việt Nam thì trong tương lai gần chưa thể thực

hiện được mà giải pháp khắc phục vẫn là bảo vệ có chọn lọc các phụ tải nhạy cảm

quan trọng.

Để bảo vệ các phụ tải nhạy cảm với hiện tượng lồi lõm điện áp lưới trong hầu

hết các ứng dụng công nghiệp thường là sử dụng bộ khôi phục điện áp động

(Dynamic Voltage Restorer–DVR) để thực hiện việc khôi phục điện áp cho các

phụ tải nhạy cảm quan trọng khi có sự lồi lõm điện áp ngắn hạn.

Việc bảo vệ được các phụ tải quan trọng trước ảnh hưởng của lồi lõm điện áp

lưới có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo sản xuất, tiết kiệm chi phí và góp

phần nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm của các nhà máy công nghiệp

tạo nên nhu cầu lớn đối với thiết bị khôi phục điện áp động DVR và đặt ra tính

cấp thiết trong việc nâng cao chất lượng hoạt động cũng như giảm giá thành đối

với DVR.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng cấu trúc mạch động lực nghịch

lưu ba pha bốn nhánh, mô hình hóa và xây dựng cấu trúc điều khiển véc-tơ trên

hệ tọa độ d-q-0 tựa theo điện áp lưới cho bộ biến đổi phía tải DVR kiểu điều áp

tích cực (AVC) ứng dụng trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp hoạt

động trong trường hợp nguồn điện và/hoặc tải không đối xứng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là:

- Xây dựng cấu trúc mạch lực của bộ biến đổi phía tải AVC sử dụng nghịch

lưu 3 pha bốn nhánh van;

- Mô hình hóa bộ biến đổi phía tải AVC sử dụng nghịch lưu ba pha bốn nhánh

van trên hệ tọa độ d-q-0 tựa theo điện áp lưới;

- Xây dựng cấu trúc điều khiển véc-tơ trên hệ tọa độ d-q-0 tựa theo điện áp

lưới cho bộ biến đổi phía tải sử dụng nghịch lưu 3 pha bốn nhánh van có thể điều

khiển được cả thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không khi điện áp

lưới và/hoặc tải không đối xứng nhằm nâng cao chất lượng điều khiển.

Phạm vi nghiên cứu của luận án là bộ biến đổi phía tải của AVC với mạch

nghịch lưu 3 pha 4 nhánh van sử dụng điều chế véc-tơ không gian ba chiều và các

cấu trúc điều khiển véc-tơ trên hệ tọa độ d-q-0 bao gồm: cấu trúc điều khiển nối

tầng hai mạch vòng dòng điện và điện áp; cấu trúc điều khiển song song hai mạch

vòng dòng điện và điện áp, điều khiển cả thành phần thứ tự thuận thứ tự nghịch

và thứ tự không kết hợp với điều khiển tách kênh và điều khiển feetback-

feetforward. Điều kiện hoạt động của AVC trong nghiên cứu của luận án là điện

áp lưới với lõm điện áp còn 45%, lồi điện áp tới 115% và trong điều kiện tải

và/hoặc nguồn không đối xứng.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận án là kết hợp của nghiên cứu lý

thuyết với thực nghiệm trên mô hình bao gồm cả mô hình mô phỏng và mô hình

thí nghiệm. Theo đó, nghiên cứu lý thuyết mạch điện và lý thuyết điều khiển

nhằm mục tiêu mô hình hóa AVC sử dụng nghịch lưu ba pha bốn nhánh van để từ

đó phát triển cấu trúc điều khiển phù hợp. Kết quả của nghiên cứu lý thuyết sẽ

được kiểm chứng và hiệu chỉnh bằng thực nghiệm trên mô hình mô phỏng và

cuối cùng là trên mô hình thí nghiệm.

Cách tiếp cận sử dụng xuyên suốt quá trình nghiên cứu là kết hợp cách tiếp

cận Phân tích/Tổng hợp cho quá trình mô hình hóa AVC với cách tiếp cận Hệ

thống/Cấu trúc cho quá trình xây dựng và phát triển cấu trúc điều khiển.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

Luận án đề xuất và xây dựng cấu trúc mạch động lực kiểu cầu nghịch lưu ba

pha bốn nhánh van cùng với phương pháp điều khiển véc-tơ sử dụng cấu trúc

Feedback – Feedforward ứng dụng cho AVC hoạt động trong điều kiện nguồn và

tải không đối xứng.

Ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả nghiên cứu của luận án có thể làm cơ sở ứng dụng cho việc thiết kế

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi