Nghiên cứu thiết kế mạch DSP cho bộ lọc tích cực APF

Hiện nay vấn đề bù công suất phản kháng nâng cao hiệu suất và chất lượng điện năng có ý nghĩa rất quan trọng trong truyền tải và tiêu thụ điện. Bài viết Nghiên cứu thiết kế mạch DSP cho bộ lọc tích cực APF tập trung thiết kế mạch DSP cho tủ điện bù trong mạch điện 3 pha có tính chất thuần trở R và tính chất cảm kháng RL.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH DSP CHO BỘ LỌC TÍCH CỰC APF Vũ Minh Quang Trường Đại học Thủy lợi, email: quang_vm@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Hiện vấn đề bù công suất phản kháng nâng cao hiệu suất chất lượng điện có ý nghĩa quan trọng truyền tải tiêu thụ điện Bộ lọc tích cực có nguồn APF( Active power filter) sử dụng rộng rãi mạch điện đại với điều chế độ rộng xung PWM với luật điều khiển lọc phong phú ITAE (tối thiểu tích phân sai lệch), PI kết hợp điều khiển mờ (fuzzy logic)… Đề thực thi điều chế PWM cần xây dựng mạch DSP (Digital Signal processing) điều khiển theo luật xác định sở phần mềm mô Đề tài tập trung thiết kế mạch DSP cho tủ điện bù mạch điện pha có tính chất trở R tính chất cảm kháng RL Hình Mơ hình mạng điện Mạch điều khiển DSP cho APF điều khiển lọc bù công suất nâng cao hệ số cosφ mạng mơ tả hình 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Căn vào kết mô Matlab phương pháp điều chế PWM lọc APF tiến hành xác định phần cứng phần mềm : mạch lực, mạch điều khiển, chương trình điều khiển theo phương pháp điều chế PWM Từ tiến hành xây dựng mạch thực thực nghiệm kiểm định kết nghiên cứu KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thiết kế mạch lực DSP[2] Mơ hình APF mạng điện làm việc mạng điện bù cơng suất phản kháng thể hiên hình Dịng điện tải IL dòng điện thành phần biến đổi IR Hình Mơ hình mạch DSP APF[3] - Chọn van Cơng suất lọc có nguồn: (1.1) SA =  E  Ifa Với E, Ifa tương ứng điện áp dòng điện pha A từ cơng suất u cầu thiết kế cho APF biết, ta xác định dòng điện pha: (1.2) Ifa = SA / (3 E) Đây đại lượng sở để chọn van IGBT, GTO… cho mạch lực Việc chọn van đóng cắt dựa khía cạnh: theo cơng suất APF theo u 236 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 cầu bù đảm bảo đóng cắt đủ cơng suất tần số đóng cắt nhanh Hiện van thường chọn dòng thiết bị IGBT GTO điện áp đến 6000V, dịng điện đến 3000A, tần số đóng cắt 200 - 500 kHz, công suất đến 200kVA [1] - Chọn điện cảm lọc dòng diện Điện cảm mạch lực chọn đảm bảo điều kiện dòng bù đặt trước hình Mạch tạo xung cho IGBT J12, K12 cầu trên, J19, K19 cho cầu RCE CCE error error error Roff  sc Ron Roff RCE CCE Roff  sc Roff Ron Dịng bù Hình Mạch SKHI 23 3.2 Thiết kế mạch điều khiển DSP [1] Lưu đồ điều khiển DSP mơ tả hình Dịng đặt Hình Dòng điện đặt dòng điện bù Hệ số ηa xác định tốc độ biến thiên dòng bù: dic  dic  | dt |t  kts , ( K a dt |t  kts   0) a    | dic |  , ( K dic |   0) a  dt t  kts dt t  kts ( 1.3) Với Ka hàm số đóng cắt van Khi lọc làm việc xác lập Ea > ηa tiến đến   = λ Ic max/ts Theo [1] λ= 0.3-0.4; với dic |   (ea  K aU dc ) dt t  kts L 4U ta có L  dc 9 (1.4) (1.5) (1.6) - Mạch điều khiển van Mạch drive cho van IGBT ( GTO) sử dụng theo module chuẩn, đề tài chọn module SKHI 23 mơ tả hình Các đầu vào chọn điện áp chuẩn VDC nửa cầu cho van khóa liên hợp Bảo vệ cố ngắn mạch áp J2, K2 Hình Lưu đồ điều khiển 3.3 Kết thực nghiệm Với số liệu đầu vào L = 3mH, tần số trích mẫu 12,8 kHz Các giá trị thay đổi dòng 0,2 A; 0,5 A; 1A 237 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 Các kết đo (hình 6) KẾT LUẬN Thực thi APF với mạch DSP đảm bảo tăng tính ổn định điện áp, dịng điện mạng điện xuất phụ tải phi tuyến Điệnáp sau bù mạch thực nghiệm cải thiện rõ rệt Hệ số THD méo sóng sin bị suy giảm đảm bảo nâng cao chất lượng điện áp cho mạng điện TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 6a Dịng phụ tải Hình 6b Thành phần sóng hài [1] Trần Trọng, Nghiên cứu biện pháp kĩ thuật thiết bị lọc sóng hài hệ thống điện., Đại học Triết Giang , Trung Quốc 2005 [2] H Akagi,Y Kanazawa，A Nabae． Generalized theory of the instantaneous reactive power in tree-phase circuits【C】．IEEE ＆JIEE Procecdings IPEC．Tokyo，1983：483 [3] Xu bin.Predictive direct power control strategy based on fuzzy logic for voltag source PWM rectifier[J] ELECTRIC MACHINES AND CONTROL,2010.8 [4] J Dixon．S Tepper，L Moran．Practical Evaluation of Different Modulation Techniques for Current-controlled Voltage Source Inverters【J】．IEE Proceedings Electric Power Applications，1996，143 (4) :30l-306． [5 ] XIE Men-xi Research on PWM rectifier with voltage oriented control strategy EAS-2009 Hình 6c Dịng điện mạng chưa bù Hình 6d Dịng điện mạng sau bù 238 ... hình Mạch tạo xung cho IGBT J12, K12 cầu trên, J19, K19 cho cầu RCE CCE error error error Roff  sc Ron Roff RCE CCE Roff  sc Roff Ron Dịng bù Hình Mạch SKHI 23 3.2 Thiết kế mạch điều khiển DSP. .. ISBN: 978-604-82-3869-8 Các kết đo (hình 6) KẾT LUẬN Thực thi APF với mạch DSP đảm bảo tăng tính ổn định điện áp, dịng điện mạng điện xuất phụ tải phi tuyến Điệnáp sau bù mạch thực nghiệm cải thiện... nâng cao chất lượng điện áp cho mạng điện TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 6a Dịng phụ tải Hình 6b Thành phần sóng hài [1] Trần Trọng, Nghiên cứu biện pháp kĩ thuật thiết bị lọc sóng hài hệ thống điện.,