Nghiên cứu thiết kế bộ bù lấp lõm điện áp dùng cấu trúc hai bộ biến đổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN HÀ BÌNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ BÙ LẤP LÕM ĐIỆN ÁP DÙNG CẤU TRÚC HAI BỘ BIẾN ĐỔI Chuyên ngành: Điều khiển Tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Điều khiển Tự động hóa NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Dương Minh Đức Hà Nội – Năm 2016 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ LÕM ĐIỆN ÁP VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 1.1 Lõm điện áp 1.1.1 Định nghĩa lõm điện áp 1.1.2 Ảnh hưởng lõm điện áp .9 1.1.3 Nguyên nhân lõm điện áp .10 1.1.4 Đặc điểm lõm điện áp 11 1.2 Các thiết bị giảm lõm điện áp 15 1.2.1 Bộ máy phát - động 15 1.2.2 Các thiết bị giảm thiểu dựa biến áp 16 1.2.3 Bộ chuyển mạch tĩnh (STS) 17 1.2.4 Nguồn cung cấp liên tục (UPS) .18 1.2.5 Bộ khôi phục điện áp động (DVR) 19 1.3 Phân tích ưu nhược điểm phương pháp kết luận 24 Chương BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG 25 2.1 Các cấu trúc cho hệ thống DVR 25 2.1.1 Cấu trúc DVR sử dụng lưu trữ lượng 25 2.1.2 Cấu trúc DVR hai biến đổi không sử dụng lưu trữ lượng .27 2.1.3 So sánh cấu trúc 30 2.2 Bộ biến đổi cho DVR 31 2.2.1 Bộ biến đổi chỉnh lưu AC/DC 31 2.2.2 Bộ biến đổi nghịch lưu DC/AC 32 2.2.3 So sánh cấu trúc kết luận .34 2.3 Phương pháp kết nối DVR với lưới điện 35 2.3.1 Cấu trúc DVR có biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp 35 i 2.3.2 Cấu trúc DVR có biến đổi nối lưới trực tiếp .36 2.4 Hệ thống bảo vệ cho DVR số thiết bị khác hệ thống DVR 37 2.4.1 Bảo vệ ngắn mạch 37 2.4.2 Bảo vệ hở mạch lưới 38 2.4.3 Bộ lọc tần số chuyển mạch .39 2.4.4 Các phương pháp tích trữ lượng 41 2.5 Tóm tắt kết luận 43 Chương THIẾT KẾ PHẦN MẠCH LỰC CHO HỆ THỐNG DVR 44 3.1 Các thơng số đầu vào ban đầu để tính toán DVR 44 3.2 Cấu trúc mạch lực DVR tính tốn tham số cần thiết 45 3.2.1 Thiết kế biến đổi nguồn áp (VSC) sử dụng DVR 46 3.2.2 Thiết kế tụ điện DC-link 48 3.2.3 Thiết kế máy biến áp nối tiếp 50 3.2.4 Thiết kế lọc LC .51 3.2.5 Tính tốn cơng suất DVR 53 3.3 Tổng hợp thông số mạch lực hệ thống DVR 54 Chương ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG DVR 56 4.1 Quá trình khởi động, chế độ hoạt động hạn chế DVR 56 4.1.1 Các chế độ hoạt động DVR 56 4.1.2 Quá trình khởi động DVR .57 4.1.3 Những hạn chế DVR trình hoạt động 57 4.2 Phương pháp tạo điện áp chèn 58 4.2.1 Phương pháp tạo điện áp chèn với lõm điện áp cân 58 4.2.2 Phương pháp tạo điện áp chèn với lõm điện áp không cân 63 4.2.3 Phương pháp tạo điện áp chèn loại tải khác .65 4.2.4 Tổng kết nhận xét phương pháp điều khiển .67 4.3 Thiết kế cấu trúc điều khiển DVR 67 4.3.1 Xây dựng mơ hình tốn học DVR 67 4.3.2 Cấu trúc điều khiển DVR 71 4.3.3 Thuật toán điều khiển DVR 74 ii 4.3.4 Cấu trúc điều khiển cho hệ thống DVR .76 4.3.5 Xây dựng điều khiển cho hệ thống DVR .77 4.4 Điều khiển phát lõm điện áp 80 4.5 Điều khiển đồng lưới 83 Chương MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DVR 87 5.1 Xây dựng mơ hình mơ 87 5.1.1 Tham số hệ thống 87 5.1.2 Mơ hình hệ thống DVR lưới 89 5.1.3 Mơ hình hệ thống điều khiển DVR 89 5.1.4 Tổng hợp sơ đồ mô Matlab – Simulink .90 5.2 Kết mô nhận xét 92 5.2.1 Trường hợp cố lõm điện áp ba pha chạm đất .92 5.2.3 Trường hợp cố lõm điện áp hai pha chạm đất 93 5.2.4 Trường hợp cố lõm điện áp pha chạm đất .95 5.3 Nhận xét chung 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 iii Danh mục bảng số liệu DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 3.1: Các thông số đầu vào nguồn tải hệ thống 44 Bảng 3.2: Bảng tham số hệ thống DVR sau tính tốn 54 Bảng 5.1: Bảng thông số mô 88 Danh mục từ viết tắt DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DVR Dynamic Voltage Restorer Bộ khôi phục điện áp động UPS Uninterruptible Power Supply Nguồn cung cấp liên tục RMS Root Mean Square Điện áp hiệu dụng LV Low Voltage Cấp điện áp thấp MV MediumVoltage Cấp trung áp AC Alternating Current Dòng điện xoay chiều DC Direct Current Dòng điện chiều STS Static Transfer Switch Bộ chuyển đổi mạch tĩnh VSC Voltage Source Converters Bộ chuyển đổi nguồn điện áp IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor Transistor có cực điều khiển cách ly PWM Pulse-Width Modulation Phương pháp điều chế độ rộng xung PLL Phase-Locked Loop Vịng khóa pha Danh mục hình vẽ, đồ thị DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các cố điện áp định nghĩa theo IEEE Std 1159-1995; [27] Hình 1.2 Lõm điện áp pha 60% xảy chu kỳ [27] Hình 1.3 Điện áp điểm O1,O2 O3 ngắn mạch điểm SC nguồn tương đương 12 Hình 1.4 Bộ máy phát- động pha 15 Hình 1.5 Sơ đồ thiết bị giảm lõm điện áp sử dụng máy biến áp ferro - resonant 16 Hình 1.6 Sơ đồ thiết bị giảm lõm điện áp sử dụng máy biến áp với khóa chuyển đổi bán dẫn 17 Hình 1.7 Sơ đồ chuyển mạch tĩnh 18 Hình 1.8 Sơ đồ UPS ba pha 19 Hình 1.9 Bộ khôi phục điện áp động DVR 19 Hình 1.10: a) Sơ đồ miêu tả nguyên hoạt động DVR; b) Sơ đồ đơn giản hóa hoạt động DVR 20 Hình 1.11 Đồ thị vectơ thể nguyên lý bù lõm, [14] 21 Hình 1.12: Cấu trúc chung khôi phục điện áp động 21 Hình 1.13: DVR kết nối cấp trung áp hệ phân phối, [13] 23 Hình 1.14: DVR kết nối cấp hạ áp hệ phân phối, [13] 23 Hình 2.1: Cấu trúc DVR có lưu trữ lượng với điện áp DC biến đổi, [13] 26 Hình 2.2: Cấu trúc DVR có điện áp DC-link không đổi, [13] 27 Hình 2.3: Cấu trúc DVR có biến đổi AC/DC mắc phía nguồn, [13] 28 Hình 2.4: Cấu trúc DVR có biến đổi AC/DC mắc phía tải, [13] 29 Hình 2.5: Bộ biến đổi chỉnh lưu cầu ba pha sử dụng cho DVR 31 Hình 2.6: Bộ biến đổi nghịch lưu cầu ba pha kết nối với máy biến áp kiểu sao/sao hở 32 Hình 2.7: Bộ biến đổi nghịch lưu cầu ba pha kết nối với máy biến áp kiểu tam giác/sao hở, [13] 33 Hình 2.8 Bộ biến đổi dùng ba biến đổi cầu pha kết nối với máy biến áp kiểu sao/sao hở, [13] 33 Hình 2.9 Bộ biến đổi đa mức (diode kẹp điểm trung tính) nối máy biến áp kiểu tam giác/sao hở, [13] 34 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 2.10: Ví dụ cấu trúc DVR có biến đổi nối lưới thơng qua máy biến áp, [13] 35 Hình 2.11: Ví dụ cấu trúc DVR có biến đổi nối lưới trực tiếp, [13] 36 Hình 2.12: Sơ đồ bảo vệ thụ động hệ thống ngắn mạch biến áp nối tiếp 37 Hình 2.13: Sơ đồ bảo vệ hệ thống biến đổi 37 Hình 2.14: Đường dịng điện trạng thái ngắn mạch: a) Trạng thái OFF ngắt mạch tất chuyển mạch BBĐ, b) Trạng thái NULL chuyển mạch ngắn mạch phía AC BBĐ 38 Hình 2.15: Các tình trạng hỏng hóc với có mặt hệ thống DVR: (a) hở mạch phía nguồn, (b) ngắn mạch phía nguồn, k hệ số chia điện áp phụ thuộc vào trở kháng tải 39 Hình 2.16: Bộ lọc LC phía biến đổi 40 Hình 2.17: Bộ lọc LC phía nguồn 41 Hình 3.1: Sơ đồ mạch nguồn tải 44 Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc mạch lực cho DVR sử dụng ba biến đổi pha, có biến đổi AC/DC mắc phía tải 45 Hình 3.3 Cấu trúc pha biến đổi DC/AC DVR 46 Hình 3.4: Sơ đồ tương đương pha hệ thống sử dụng lọc LC 51 Hình 4.1 Đồ thị vector phương pháp trước lõm 59 Hình 4.2 Đồ thị vector phương pháp đồng pha 61 Hình 4.3 Đồ thị vector phương pháp tối ưu hóa lượng 62 Hình 4.4: Sơ đồ vector mơ tả a phương pháp tạo điện áp chèn vào lưới điện ba pha.a) Phương pháp “Trước lõm”; b) Phương pháp “Đồng pha; c)Phương pháp “Tối ưu lượng” 64 Hình 4.5: Sơ đồ đơn giản hóa biến đổi VSC lọc LC 68 Hình 4.6 Mơ hình tương đương biến đổi VSC lọc LC 68 Hình 4.7 Mơ hình đơn giản biến đổi VCS lọc LC 69 Hình 4.8: Sơ đồ cấu trúc mạch tương đương biến đổi VCS lọc LC 69 Hình 4.9: Mơ hình DVR hệ trục tọa độ dq 70 Hình 4.10: Cấu trúc điều khiển truyền thẳng cho DVR 71 Hình 4.11: Điều khiển phản hồi cho DVR 72 Hình 4.12: Cấu trúc điều khiển hai mạch vịng cho DVR 73 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 4.13: Minh họa cấu trúc điều khiển hệ thống DVR hệ tọa độ cực 75 Hình 4.14: Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống DVR 76 Hình 4.15: Mạch vịng điều khiển dòng điện 78 Hình 4.16: Sơ đồ cấu trúc mơ hình điều khiển dịng điện 78 Hình 4.17: Mạch vịng điều khiển điện áp 79 Hình 4.18: Cấu trúc điều khiển điện áp 80 Hình 4.19: Phát lõm điện áp không đối xứng: a) Điện áp nguồn ba pha với lỗi nét liền) không lỗi (nét chấm gạch); b) Phương pháp Độ lớn vector không gian; c) Phương pháp ước tính thành phần d q; d) Phương pháp 3, độ lớn sai lệch vector, [13] 82 Hình 4.20 Nguyên tắc hoạt động mạch phát có khả ngăn ngừa xung ngắn tín hiệu rơle on off, [13] 83 Hình 4.21: Sơ đồ cấu trúc vịng khóa pha PLL 84 Hình 4.22: Mơ hình hóa cấu PLL để đồng DVR vào lưới, [13] 84 Hình 5.1: Sơ đồ mô phần mềm Matlab – Simulink 91 Hình 5.2: Điện áp nguồn trình xảy lõm ba pha chạm đất 92 Hình 5.3: Điện áp nghịch lưu cầu H Va, Vb, Vc 92 Hình 5.4: Điện áp DVR bù vào lưới trường hợp xảy lõm ba pha chạm đất 93 Hình 5.5: Điện áp tải sau khôi phục trường hợp xảy lõm ba pha chạm đất 93 Hình 5.6: Điện áp nguồn trình xảy lõm hai pha chạm đất 94 Hình 5.7 Điện áp nghịch lưu cầu H Va, Vb 94 Hình 5.8 Điện áp DVR chèn vào lướ trường hợp lõm hai pha chạm đất 94 Hình 5.9 Điện áp tải sau bù lõm trường hợp xảy lõm hai pha chạm đất 95 Hình 5.10: Điện áp lõm pha chạm đất 95 Hình 5.11: Điện áp nghịch lưu cầu H Va 96 Hình 5.12: Điện áp bù DVR trường hợp xảy lõm pha chạm đất 96 Hình 5.13: Điện áp tải sau khôi phục trường hợp lõm pha chạm đất 96 Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Lõm điện áp tượng suy giảm điện áp tức thời đột ngột hệ thống lưới điện, xảy khoảng thời gian ngắn lõm điện áp mối quan tâm hàng đầu vấn đề chất lượng điện Nó nguyên nhân gây vấn đề điện áp cho số phụ tải nhạy cảm cuộn dây rơle Trong số trường hợp thiết bị đóng vai trị chủ chốt tồn dây chuyền hoạt động nhà máy, hệ thống điều khiển xử lý số liệu dẫn tới gián đoạn thông tin, dẫn đến hậu nghiêm trọng Một giải pháp hiệu để khắc phục lõm điện áp sử dụng khôi phục điện áp động DVR, giải pháp tiết kiệm áp dụng hệ thống thực việc cải tạo Một cấu trúc DVR truyền thống chủ yếu bao gồm biến đổi nối liên tiếp với thông qua tụ điện dc, sử dụng lưu trữ lượng, sử dụng lưu trữ lượng riêng cuộn cảm siêu dẫn, acquy, tụ điện hai lớp… để cung cấp lượng cho hệ thống DVR Khi so sánh với hệ thống cấp nguồn liên tục UPS, DVR có ưu hiệu suất giá thành, kích thước vật lý biến đổi, lưu trữ lượng máy biến áp nối tiếp lại hạn chế để DVR ứng dụng rộng rãi Gần đây, tiến đáng kể công nghệ bán dẫn đặc biệt đời van IGBT hệ làm giảm đáng kể kích thước giá thành biến đổi nhiên yếu tố lưu trữ lượng biến áp nối tiếp chưa khắc phục Do luận văn trình bày cấu trúc DVR sử dụng hai biến đổi biến đổi AC/DC kết nối phía tải biến đổi DC/AC bù điện áp kết nối phía nguồn Hai biến đổi kết nối thông qua tụ điện dc nhỏ, tụ điện khơng đóng vai trị việc cung cấp lượng cho hệ thống mà có tác dụng làm mịn điện áp biến đổi nghịch lưu Mặt khác cấu trúc không sử dụng lưu trữ lượng mà lấy lượng trực tiếp từ nguồn để bù lõm điện áp giảm đáng kể kích thước giá thành cho hệ thống Đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu thiết kế bù lấp lõm điện áp dùng cấu trúc hai biến đổi” tập trung nghiên cứu thiết kế DVR khơng sử dụng kho tích trữ Chương 5: Mơ hệ thống DVR Chương MƠ PHỎNG HỆ THỐNG DVR Sau tính tốn tham số cần thiết hệ thống DVR, ta cần mô để kiểm tra lại khả hoạt động DVR điều kiện xảy cố lõm điện áp yếu tố khác xảy lưới điện Từ kết mô đạt ta xây dựng mơ hình thực nghiệm ứng dụng hệ thống vào thực tế Mô hình mơ xây dựng phần mềm mơ xây dựng dựa phần mềm Matlab – Simulink Các tham số cài đặt cho phần mạch lực mơ hình hệ thống DVR, lưới tải lấy từ kết tính tốn chương 3, thuật toán cấu trúc điều khiển hệ thống xây dựng dựa đề xuất từ chương Các trường hợp cố lõm điện áp tạo để kiểm tra khả hoạt động DVR là: - Lõm điện áp ba pha chạm đất - Lõm điện áp hai pha chạm đất - Lõm điện áp pha chạm đất 5.1 Xây dựng mơ hình mơ Trong luận văn này, mơi trường để mô hệ thống sử dụng phần mềm Matlab – Simulink phiên 2016a Simulink phần chương trình mở rộng Matlab nhằm mục đích mơ hình hóa, mơ khảo sát hệ thống động học Giao diện đồ họa hình Simulink cho phép thể hệ thống dạng sơ đồ tín hiệu khối chức quen thuộc Simulink cung cấp cho người sử dụng thư viện phong phú, có sẵn với số lượng lớn khối chức cho hệ thống tuyến tính, phi tuyến, liên tục gián đoạn Hơn thế, người sử dụng cịn tạo khối cho riêng Đây phần mềm tương đối phù hợp với ứng dụng u cầu độ xác cao, địi hỏi mức độ tính tốn phức tạp 5.1.1 Tham số hệ thống Như xây dựng chương chương 4, ta tổng hợp bảng tham số mô hệ thống DVR 87 Chương 5: Mô hệ thống DVR Bảng 5.1: Bảng thông số mô Thông số nguồn Điện áp pha VS 380V Tần số f 50Hz Công suất tải PL kW Điện cảm tải AC LL mH Tụ điện chiều CL mF Điện trở tải RL 15 Ω Điện cảm AC trước chỉnh lưu LR 0.6 mH Tụ điện chiều Cdc mF Tần số đóng cắt PWM fsw 10 kHz Bộ lọc LC Lf 0.1 mH Tụ điện Cf 20 µF fcut-off 3,56 kHz Điện trở Rf 0.01 Ω Tỉ số máy biến áp n Thông số tải: Thông số hệ thống DVR Tần số cát lọc LC Thông số điều khiển : Bộ điều khiển dịng điện kpi 88 3.5 Chương 5: Mơ hệ thống DVR Bộ điều khiển điên áp kii 100 kpv 1.65 kiv 4125 5.1.2 Mơ hình hệ thống DVR lưới Mơ hình hệ thống phần mềm mơ bao gồm thành phần sau: • Mơ hình lưới nguồn cung cấp hệ thống điện áp xoay chiều ba pha điện áp 220/380V tần số 50Hz • Mơ hình khối tạo lõm điện áp : Để tạo lõm điện áp sử dụng khối tạo lõm điện áp Voltage-sag generator thực mơ trường hợp lõm điện áp pha, pha pha • Mơ hình khơi phục điện áp động DVR : Bộ khôi phục điện áp động DVR mơ hình theo thành phần cấu tạo trình bày chương chương Tất tham số DVR lấy từ kết tính tốn thiết kế bảng 5.1 • Mơ hình tải nhạy cảm bảo vệ bao gồm phần tử R,L,C với tham số tính tốn chương 5.1.3 Mơ hình hệ thống điều khiển DVR Hệ thống điều khiển bao gồm thành phần trình bày chương 4, để thực mô cần thực điều khiển thành phần sau : • Điều khiển phát lõm : Mục tiêu phát lõm điện áp dựa việc đo điện áp tức thời để so sánh với điện áp tải đặt đưa lượng sai lệch điện áp tải điện áp nguồn Nếu lượng sai lệch vượt giá trị ngưỡng kích hoạt cho hệ thống DVR hoạt động ngược lại điện áp trở lại bình thường có nhiệm vụ đưa hệ thống phục hồi chế độ chờ Việc phát điện áp tải đặt điều khiển việc đo mức độ lõm điện áp, góc pha nhảy điều kiện lượng tích lũy để đưa vector điện áp tải đặt tối ưu cho hệ thống 89 Chương 5: Mô hệ thống DVR • Điều khiển chuyển mạch biến đổi : Các xung điều khiển chuyển mạch biến đổi tạo hệ thống điều chế PWM với phương pháp điều chế vector không gian • Điều khiển đồng lưới : Điều khiển đồng lưới thực mơ hình vịng khóa pha PLL 5.1.4 Tổng hợp sơ đồ mô Matlab – Simulink Chương trình nhập vào phần mềm Matlab: % tham so cua mo hinh R=15; L=2e-3; C=2e-3; Cdc=1e-3; %Tham so cua bo loc LC Rf=0.01; Lf=0.1e-3; Cf=20e-6; fsw=10e3; Ts=1/fsw; %Tinh tham so bo dieu khien dong dien kpi=Lf/Ts; kii=Rf/Ts; %Tinh tham so bo dieu khien dien ap a=4; Ti=a*Ts; kpv=1/((sqrt(a))*Ti/Cf); kiv=kpv/Ti; 90 Chương 5: Mô cho hệ thống DVR Hình 5.1: Sơ đồ mơ phần mềm Matlab – Simulink 91 Chương 5: Mô cho hệ thống DVR 5.2 Kết mô nhận xét 5.2.1 Trường hợp cố lõm điện áp ba pha chạm đất Giả sử hệ thống nguồn cấp xảy cố lõm điện áp pha chạm đất với thời gian diễn t = 0,1s, giá trị điện áp xảy cố lõm 50% giá trị ban đầu Kết mô điện áp nguồn xảy cố lõm điện áp pha chạm đất: Hình 5.2: Điện áp nguồn trình xảy lõm ba pha chạm đất Kết mô điện áp nghịch lưu cầu H thể hình 5.3: Hình 5.3: Điện áp nghịch lưu cầu H Va, Vb, Vc Khi hệ thống DVR bơm điện áp vào lưới để bù lõm, điện áp thể hình 5.4: 92 Chương 5: Mơ cho hệ thống DVR Hình 5.4: Điện áp DVR bù vào lưới trường hợp xảy lõm ba pha chạm đất Điện áp tải sau khôi phục: Hình 5.5: Điện áp tải sau khơi phục trường hợp xảy lõm ba pha chạm đất Nhận xét: Đây lõm điện áp cân Ở trường hợp DVR phát sụt giảm điện áp lưới, đồng thời sau khoảng nửa chu kì điện áp lưới DVR tự động bơm vào cơng suất bù thích hợp để khơi phục lại dạng ban đầu điện áp lưới Mặc dù xuất biến động điện áp thời điểm xảy lõm gây méo điện áp độ thời gian khôi phục lại điện áp tương đối ngắn, thời gian khôi phục điện áp khoảng nửa chu kỳ 5.2.3 Trường hợp cố lõm điện áp hai pha chạm đất Giả sử hệ thống nguồn cấp xảy cố lõm điện áp với thời gian diễn t = 0,1s, giá trị điện áp xảy cố lõm điện áp 50% giá trị ban đầu Kết mô điện áp nguồn xảy lõm thể hình 5.6 đây: 93 Chương 5: Mơ cho hệ thống DVR Hình 5.6: Điện áp nguồn trình xảy lõm hai pha chạm đất Kết mô điện áp nghịch lưu cầu H thể hình 5.7 Hình 5.7 Điện áp nghịch lưu cầu H Va, Vb Khi hệ thống DVR đưa điện áp vào lưới để bù lại giá trị điện áp lõm, điện áp thể hình 5.8 đây: Hình 5.8 Điện áp DVR chèn vào lướ trường hợp lõm hai pha chạm đất 94 Chương 5: Mô cho hệ thống DVR Điện áp tải sau khôi phục lại hệ thống DVR thể hình 5.9 đây: Hình 5.9 Điện áp tải sau bù lõm trường hợp xảy lõm hai pha chạm đất Nhận xét: Ở trường hợp DVR phát sụt giảm điện áp lưới, đồng thời sau khoảng nửa chu kì điện áp lưới DVR tự động bơm vào cơng suất bù thích hợp để khơi phục lại dạng ban đầu điện áp lưới Mặc dù xuất biến động điện áp thời điểm xảy lõm gây méo điện áp độ điều khiển kết cải thiện đáng kể so với trường hợp lõm ba pha điện áp nguồn 5.2.4 Trường hợp cố lõm điện áp pha chạm đất Giả sử hệ thống nguồn cấp xảy cố lõm điện áp pha chạm đất với thời gian diễn t = 0,1s, giá trị điện áp xảy cố lõm điện áp 50% giá trị ban đầu Kết mô điện áp nguồn xảy lõm thể hình 5.10 đây: Hình 5.10: Điện áp lõm pha chạm đất 95 Chương 5: Mô cho hệ thống DVR Hình 5.11: Điện áp nghịch lưu cầu H Va Hình 5.12: Điện áp bù DVR trường hợp xảy lõm pha chạm đất Hình 5.13: Điện áp tải sau khôi phục trường hợp lõm pha chạm đất Nhận xét: Trường hợp lõm pha chạm đất lõm điện áp không cân bằng, Hệ thống bù lõm nhanh chóng khơng xảy biến động điện áp tải 5.3 Nhận xét chung Từ kết mơ trên, ta thấy hệ thống khơi phục điện áp động có khả bù lõm tốt trường hợp xảy lõm điện áp cân lõm điện áp không cân Điện áp sau khôi phục đảm bảo xác giá trị độ lớn góc pha theo yêu cầu đặt ra, đảm bảo hoạt động bình thường tải 96 Chương 5: Mơ cho hệ thống DVR nhạy cảm Khi có lõm điện áp xảy ra, điện áp bơm vào hệ thống đảm bảo tính xác tác động nhanh thời gian chu kỳ điện áp Tuy nhiên, xuất số thành phần độ trình phát lõm bù lõm điện áp DVR đặt yêu cầu cải tiến điều khiển để đảm bảo chất lượng bù lõm điện áp DVR Bộ khôi phục điện áp DVR đáp ứng yêu cầu đặt luận văn cho thấy việc lựa chọn cấu trúc, thành phần cấu tạo DVR việc thiết kế điều khiển cho DVR phù hợp xác 97 Kết luận kiến nghị KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết đạt được, luận văn hoàn thành việc lựa chọn, tính tốn, thiết kế thành phần lực cho khôi phục điện áp động DVR Các kết mô cho thấy khôi phục điện áp động hoạt động tốt, việc lựa chọn cấu hình cho DVR hồn tồn phù hợp, đáp ứng yêu cầu đề Đồng thời kết làm tiền đề cho việc triển khai xây dựng DVR thực nghiệm ứng dụng vào thực tế Qua thời gian thực luận văn kiến thức thực tế thân cải thiện mà em áp dụng điều học trường học vào thực tiễn Dù gặp khó khăn việc tìm kiếm tài liệu hạn chế kiến thức chuyên môn giúp đỡ tận tình thầy Dương Minh Đức thầy Phạm Việt Phương thầy mơn Tự động hóa cơng nghiệp bạn nhóm, em hồn thành luận văn yêu cầu Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 22 tháng 11 năm 2016 Học viên thực Trần Hà Bình 98 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Minh Chính (Chủ biên), Phạm Quốc Hải-Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi, Phân tích giải mạch điện tử công suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội,1997 [3] Trần Trọng Minh,Vũ Hoàng Phương, Thiết kế hệ thống điều khiển điện tử công suất [4] Nguyễn Dỗn Phước, Lý Thuyết Điều Khiển Tuyến Tính, NXB KH&KT 2009 [5] Nguyễn Phùng Quang (2006), Truyền động điện thông minh NXB Khoa học & Kỹ thuật [6] Nguyễn Phùng Quang (2007) MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động NXB Khoa học & Kỹ thuật [7] Nguyễn Dỗn Phước, Lý Thuyết Điều Khiển Tuyến Tính, NXB KH&KT 2009 [8] Trần Duy Trinh, Nguyễn Văn Liễn, Trần Trọng Minh; “Những ảnh hưởng lõm điện áp xí nghiệp cơng nghiệp giải pháp giảm thiểu”; Hội nghị điều khiển tự động hóa tồn quốc lần thứ 2, 11- 2013 [9] Trần Duy Trinh, Trần Trọng Minh, Nguyễn Văn Liễn, Ngô Đức Minh, “Giảm thiểu ảnh hưởng lõm điện áp hệ thống điện công nghiệp khôi phục điện áp động DVR”; Tập 122, số 08, 2014 - Đại học Thái Nguyên [10] Lã Văn Út (2012), Ngắn mạch hệ thống điện NXB Khoa học kỹ thuật [11] Angelo Baggini (2008), Handbook of Power Quality John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England [12] M.H.J.Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and Interruptions, IEEE Press Series on Power Engineering, New York 2000 [13] Nielsen, John Godsk, Design and Control of a Dynamic Voltage Restorer, Aalborg: Institut for Energiteknik, Aalborg Universitet, 2002 [14] Krischonme Bhumkittipich and Nadarajah Mithulananthan (2011), Performance Enhancement of DVR for Mitigating Voltage Sag/Swell using Vector Control Strategy, Energy Procedia ( 2011 ) 366 – 379 [15] JovicaV.Milanović (2006), Voltage Sags School of Electrical & Electronic Engineering 99 Tài liệu tham khảo [16] Takushi Jimichi, Student Member, IEEE, Hideaki Fujita, Member, IEEE, and Hirofumi Akagi, Fellow, IEEE, An Approach to Eliminating DC Magnetic Flux From the Series Transformer of a Dynamic Voltage Restorer, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL 44, NO 3, MAY/JUNE 2008 [17] John Godsk Nielsen and Frede Blaabjerg, Fellow, IEEE, A Detailed Comparison of System Topologies for Dynamic Voltage Restorers, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL 41, NO 5, SEPTEMBER/OCTOBER 2005 [18] MASSIMO BONGIORNO, Control of Voltage Source Converters for Voltage Dip Mitigation in Shunt and Series Configurations, Department of Electric Power Engineering CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Gotebor, Sweden 2004 [19] Takushi Jimichi, Student Member, IEEE, Hideaki Fujita, Member, IEEE, and Hirofumi Akagi, Fellow, IEEE, Design and Experimentation of a Dynamic Voltage Restorer Capable of Significantly Reducing an Energy-Storage Element, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL 44, NO 3, MAY/JUNE 2008 [20] M Galassi; A R Giaretta; M A.Oliveira; F O Martinz; M Masuda; S U Ahn; J A Jardini, Fellow, IEEE; L Matakas Jr; W Komatsu, Member, IEEE; J Camargo, Reference Generation and PLL in a Dynamic Voltage Restorer Prototype: Implementation and Tests [21] W Komatsu, Member, IEEE, A R Giaretta, M A Oliveira, T C Monteiro, M Galassi, S U Ahn, L Matakas Jr., E Bormio Jr., J Camargo, J A Jardini, Fellow, IEEE, Micro-DVR – A Development Platform for DVR and FACDS [22] Fernando O.Martinz, Mauricio Galassi, Antonio R Giaretta, Marco A.Oliveira, Fabiana A.T Silva, Mario Masuda, Simão Copeliovitch, Eric R Zanetti, Eduardo G Lima, Josuộ Camargo, Se Un Ahn, Lourenỗo Matakas Jr., Wilson Komatsu, José A Jardini, A LOW POWER VOLTAGE SAG COMPENSATOR, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – Departamento de Energia e 100 Ti liu tham kho Automaỗóo Elộtricas Av Prof Luciano Gualberto, tr.3, no.158, Sala A2-10, CEP 05505-900 [23] S S Choi, Member, IEEE, B H Li, and D M Vilathgamuwa, Design and Analysis of the Inverter-Side Filter Used in the Dynamic Voltage Restorer, IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL 17, NO 3, JULY 2002 [24] Massimo Bongirno (2004), Control of Voltage Source Converters for Voltage Dip Mitigation in Shunt and Series Configurations thesis for the degree of licentiate of engineering, Department of Electric Power Engineering Chalmers University of Technology [25] B.H Li ; S.S Choi ; D.W Vilathgamuwa, Design considerations on the line-side filter used in the dynamic voltage restorer, IEE Proceedings - Generation, Transmission and Distribution ( Volume: 148, Issue: 1, Jan 2001 ) [26] Guodong Chen, Miao Zhu, and Xu Cai, Parameter Optimization of the LC filters Based on Multiple Impact Factors for Cascaded H-bridge Dynamic Voltage Restorers, Journal of Power Electronics, Vol 14, No 1, pp 165-174, January 2014 [27] IEEE Std 1159-1995 101 ... nguồn để bù lõm điện áp giảm đáng kể kích thước giá thành cho hệ thống Đề tài tốt nghiệp ? ?Nghiên cứu thiết kế bù lấp lõm điện áp dùng cấu trúc hai biến đổi? ?? tập trung nghiên cứu thiết kế DVR không... lượng biến áp nối tiếp chưa khắc phục Do luận văn trình bày cấu trúc DVR sử dụng hai biến đổi biến đổi AC/DC kết nối phía tải biến đổi DC/AC bù điện áp kết nối phía nguồn Hai biến đổi kết nối... đây, uDC,rated: điện áp DC định mức cho biến đổi DVR Điện áp giảm theo cấp số nhân trình bù điện áp trình xảy cố lõm điện áp, xảy cố lõm điện áp nghiêm trọng, khả bù điện áp cấu trúc bị sụt giảm