NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN 4Q CHO HỆ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO. LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Trương Nhật Tiên NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN 4Q CHO HỆ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THÁI NGUYÊN 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Trương Nhật Tiên NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN 4Q CHO HỆ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số: 60520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA PHỊNG ĐÀO TẠO NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS Ngơ Đức Minh TRƯỞNG KHOA ĐIỆN THÁI NGUYÊN – 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi Trương Nhật Tiên, học viên lớp cao học Tự động hoá niên khoá 2011-2013, sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt Thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp tôi, Thầy giáo TS Ngô Đức Minh Tơi hồn thành chương trình học tập đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dụng biến tần 4Q cho hệ nguồn lượng tái tạo” Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn Thầy giáo TS Ngô Đức Minh sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Thái Nguyên, ngày tháng 10 năm 2014 Học viên Trương Nhật Tiên ii LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, từ cuối kỷ 20 đặc biệt 10 năm trở lại tình hình lượng thay đổi - có số lượng lớn nguồn cung cấp lượng dạng truyền thống thúc đẩy phát triển mạch mẽ riêng nước ta, mà phạm vi tồn cầu Đó dạng nguồn phát điện theo cơng nghệ Ví dụ như: phong điện, điện mặt trời, V.V Chúng khai thác loại hình mạng điện khác nhau: mạng điện cục bộ, mạng phân tán có kết nối với lưới quốc gia, mạng điện thơng minh Trước đây, loại hình mạng điện chưa quan tâm khai thác phát triển, lý đặc tính dạng nguồn có tính chất mềm (siêu mềm), khơng ổn định Tính kinh tế hệ thống cịn thấp, chất lượng điện cung cấp chưa đảm bảo Ngày nay, đứng trước phát triển mặt xã hội, hoạt động sản xuất ngày phong phú, đời sống văn hóa tinh thần người ngày nâng cao dẫn đến đòi hỏi lưới điện vận hành phải đảm bảo tiêu chất lượng điện quy định (mang lại lợi ích cho phía người tiêu dùng), giảm nhỏ tối thiểu tổn thất lượng mạng nâng cao hiệu khai thác hệ thống (mạng lại lợi ích cho phía sản xuất phân phối điện năng) Đặc biệt, bối cảnh giới khuyến khích phát triển nguồn lượng sạch, hệ nguồn phân tán, công suất nhỏ… cần thiết kết hợp với biến đổi kỹ thuật điều khiển đại nhằm phát huy hết công hệ nguồn Xuất phát từ phân tích tác giả mong muốn đóng góp phần nghiên cứu nhằm đảm bảo chất lượng hệ nguồn đồng thời nâng hiệu khai thác điều kiện làm việc thực tế có nhiều thay đổi Mục tiêu nghiên cứu luận văn phân tích, lựa chọn loại biến đổi điển tử cơng suất điển hình kiểu biến tần Q để áp dụng cho hệ nguồn iii điện sử dụng lượng tái tạo máy phát điện sức gió pin Mặt trời Xây dựng mơ hình hệ nguồn điện sưc gió pin Mặt trời Nội dung nghiên cứu bố cục thành chương: Chương 1: Tổng quan biến tần 4Q Chương 2: Nghiên sử dụng lượng tái tạo: - Năng lượng gió - Năng lượng Mặt trời Chương 3: Mơ hình hóa mơ hệ thống Trong trình nghiên cứu để thực luận văn, gặp nhiều khó khăn vấn đề chuyên môn Nhờ giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Ngơ Đức Minh giúp tơi hồn hồn thành luận văn với kết mong muốn đạt Tuy nhiên luận văn khơng thể tránh khỏi hạn chế, thiếu sót, tác giả kính mong nhận góp ý nhận xét thầy cô giáo bạn để hồn thiện Tơi xin bày tỏ biết ơn chân thành tới thầy hướng dẫn TS Ngô Đức Minh tập thể thầy cô giáo Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên tận tình hướng dẫn tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Thái Ngun, ngày tháng 10 năm 2014 Học viên Trương Nhật Tiên MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN GÓC PHẦN TƯ 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Biến tần góc phần tư 1.2.1 Chỉnh lưu PWM 1.2.1.1 Cấu trúc mạch lực chỉnh lưu PWM: 1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động chỉnh lưu PWM: 1.2.2 Các trạng thái chuyển mạch biến đổi PWM 11 1.3 Giới thiệu phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM 12 1.4 Mơ tả tốn học điều khiển chỉnh lưu PWM 14 1.4.1 Mơ tả dịng điện điện áp nguồn 14 1.4.2 Mô tả điện áp vào chỉnh lưu PWM 15 1.4.3 Mơ tả tốn học chỉnh lưu PWM hệ tọa độ tự nhiên abc 16 1.4.4 Mơ tốn học chỉnh lưu PWM hệ toạ độ tĩnh α-β 17 1.4.5 Mơ tả tốn học chỉnh lưu PWM hệ tọa độ quay d-q 18 1.4.6 Cấu trúc điều khiển theo phương pháp DPC 21 1.4.7 Cấu trúc điều khiển theo phương pháp VOC 24 1.3 Kết luận chương 27 Chương 28 NGUỒN ĐIỆN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 28 2.1 Tổng quan lượng tái tạo 28 2.2 Máy phát điện sức gió 29 2.2.1 Lịch sử phát triển lượng gió 29 2.2.2 Các loại turbine gió 32 2.2.3 Tính tốn cơng suất gió 35 2.2.4 Máy phát điện turbine gió 39 2.2.4.1 Các máy phát đồng 39 2.2.4.2 Máy phát không đồng cảm ứng 40 2.2.5 Cơng suất trung bình gió 47 2.2.5.1 Biểu đồ gió gián đoạn 48 2.2.6 Các dự đoán đơn giản lượng gió 52 2.2.6.1 Năng lượng hàng sử dụng hiệu suất turbine gió trung bình 53 2.2.6.2 Các cánh đồng gió 54 2.2.7 Một số cấu trúc điển hình hệ thống Wind Turbine 58 2.3 Pin lượng Mặt trời 61 2.3.1 Năng lương Mặt trời 61 2.3.2 Mơ hình nguồn điện pin Mặt trời 63 2.3.2.1 Bộ biến đổi DC/DC 64 2.3.3 Vấn đề tích trữ lượng 72 2.3.4 Hoạt động pin Mặt trời 75 2.3.5 Tìm điểm làm việc cực đại theo thuật toán P&O 80 2.4 Kết luận chương 86 Chương 87 MƠ HÌNH HĨA MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 87 3.1 Xây dựng cấu trúc hệ thống 87 3.2 Mơ hình hóa mơ hệ thống máy phát điện dị nguồn kép [6Q] 89 3.2.1 Giới thiệu chung 89 3.2.2 Mơ hình hóa mơ hệ DFIG 91 3.3 Kết luận chương 98 KẾT LUẬN CHUNG 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1 Hệ thống điều khiển lượng theo hai hướng Hình Hệ thống điều khiển lượng theo hai hướng Hình Chế độ hoạt động biến tần góc phần tư Hình Cấu trúc mạch chỉnh lưu PWM Hình Bộ biến đổi xoay chiều/một chiều/xoay chiều Hình Đồ thị véc tơ trạng thái làm việc chỉnh lưu tích cực PWM Hình Trạng thái chuyển mạch chỉnh lưu PWM 11 Hình Các phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM 13 Hình Mối quan hệ vector chỉnh lưu PWM 14 Hình 10 Sơ đồ khối chỉnh lưu PWM hệ tọa độ tự nhiên 17 Hình 11 Mơ hình chỉnh lưu PWM hệ tọa độ tĩnh α-β 18 Hình 12 Mơ hình chỉnh lưu PWM hệ tọa độ quay d-q 19 Hình 1.13 Đồ thị véctơ mơ tả dịng cơng suất biến đổi AC/DC hai chiều phụ thuộc vào hướng iL 20 Hình 14 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển DPC 21 Hình 15 Biểu diễn sector cho phương pháp điều khiển DPC 22 Hình 16 Sơ đồ khối ước lượng từ thông ảo với lọc đầu vào 23 Hình 17 Sơ đồ khối ước lượng cơng suất tức thời dựa từ thông ảo 24 Hình 18 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển VOC 24 Hình 19 Sơ đồ véc tơ VOC Biến đổi dòng, áp lưới điện áp đầu vào chỉnh lưu từ hệ trục toạ độ - sang hệ trục toạ độ d-q 25 Hình Biểu đồ phát triển điện gió lắp đặt tăng 25% năm 31 Hình 2 Tổng dung lượng lắp đặt quốc gia năm 2002 31 Hình Tổng dung lượng gió lắp đặt Mỹ năm 1999 2002 32 Hình Một số Turbine gió điển hình 33 Hình Cơng suất gió m2 diện tích mặt cắt 150 atm 37 Hình Xấp xỉ diện tích rotor Darrieus 38 Hình Máy phát đồng pha 40 Hình Cách đặt tên cho stator máy phát điện cảm 41 Hình Mơ hình máy phát điện cảm ứng 42 Hình 10 Rotor lồng sóc bao gồm dẫn dày nối đầu với bao quanh điện trường quay 43 Hình 11 Mô tả nguyên lý máy phát 44 Hình 12 Đường cong mooomen-độ trượt cho motor cảm kháng 45 Hình 13 Máy phát cảm kháng từ kích từ Các tục cộng hưởng với điện cảm stator tạo nên dao động tần số riêng 47 Hình 14 Một ví dụ liệu trường lịch sử liệu gió theo 50 Hình 15 Tác động khoảng cách tháp kích thước turbine gió 55 Hình 16 Khoảng cách tối ưu tháp 56 Hình 17 Cấu trúc hệ thống turbine gió 58 Hình 18 Hệ thống dùng máy phát cảm ứng (IG) khơng có điện tử công suất 59 Hình 19 Hệ thống DFIG với modul điện tử công suất 60 Hình 20 Cấu hình đồng điện tử công suất 61 Hình 21 Sự phát triển lượng điện Mặt trời 62 Hình 22 Mơ hình khai thác lượng từ nguồn PV 63 Hình 23 Sơ đồ nguyên lý giảm áp Buck 65 Hình 24 Dạng sóng điện áp dịng điện mạch Buck 66 Hình 25 Sơ đồ nguyên lý mạch Boost 68 Hình 26 Dạng sóng dòng điện mạch Boost 69 Hình 27 Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost 69 Hình 28 Bộ biến đổi DC/AC pha 71 Hình 29 Mơ hình nửa biến tần 4Q dùng cho nguồn PV 72 Hình 30 Tổ hợp nguồn pin Mặt trời 75 Hình 31 Hình vẽ sơ đồ mạch điện thay PV cell 76 Hình 32 Đặc tính V-I PV cell 76 Hình 33 Ghép nối tiếp PV cell 77 Hình 34 Ghép song song PV cell 77 Hình 35 Một Array pin Mặt trời 77 Hình 36 Mơ hình mạch điện nguồn PV Array 78 Hình 37 Đặc tính V-I P-V với điểm MPP 78 Hình 38 Đặc tính V-I thay đổi theo mức chiếu xạ 79 Hình 39 Đặc tính thực tế PV Array 79 Hình 40 Đường đặc tính I-V thay đổi cường độ xạ nhiệt độ 80 Hình 41 Đặc tính P-V cường độ xạ nhiệt độ thay đổi 80 Hình 42 Phương pháp tìm điểm làm việc cực đại P&O 83 Hình 43 Lưu đồ thuật toán Phương pháp P&O 84 Hình Sơ đồ máy phát điện xoay chiều pha 87 Hình Mơ hình DFIG với Biến tần Q 87 Hình 3 Cấu trúc hệ thống nguồn điện pin Mặt trời máy điện sức gió chiều 88 Hình Cấu trúc hệ thống nguồn pin Mặt trời 88 Hình Phạm vi hoạt động DFIG dòng chảy lượng chế độ MP 90 Hình Cấu trúc mô hệ DFIG-4Q 92 Hình Tốc độ rotor 93 Hình Công suất phát từ DFIG 94 Hình Điện áp Stator (điện áp lưới) 95 Hình 10 Dịng điện Stator phát vào lưới 95 Hình 11 Điều khiển tần số dịng điện rotor thay đổi tốc độ rotor thay đổi 96 Hình 12 Dịng điện pha lưới biến đổi B1 97 Hình 13 Tách riêng pha dịng điện lưới biến đổi B1 97 Bảng 1 Bảng chuyển mạch cho 12 sector dùng cho phương pháp điều khiển DPC 22 Bảng Tốc độ gió trung bình 51 Bảng 2 Bảng tổng kết đặc điểm thuật toán P&O 85 Chương TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN GÓC PHẦN TƯ 1.1 Giới thiệu chung Kể từ lý thuyết điều khiển/điều chỉnh phát triển khẳng định mạnh mạnh cách vững chắc, biến đổi đồng thời phát triển nhịp độ để đáp ứng nhu cầu thực tế Hơn kỹ thuật vi điện tử/vi xử lý phát triển vũ bão, công nghệ chế tạo thiết bị điện tử công suất đạt trị số ngày cao dòng áp với giá thành ngày hạ Việc ứng dụng biến đổi để điều chỉnh dòng lượng theo hai chiều thuận nghịch ứng dụng truyền động điện mà phát triển mạnh mẽ làm phần tử ghép nối nguồn điện với lưới, hình 1.1 hình 1.2 Để làm điều biến đổi tích cực khẳng định có nhiều phẩm chất tiến hẳn biến đổi truyền thống, thời kỳ đầu Đối tượng ta nói tới, biến đổi PWM [1],[2] PWMCON PWMCON U2 , f2 U1 , f1 Udc Cd U1 , f1 CL MC NL chế độ động U1 , f1 NL MC CL chế độ hÃm tái sinh Hỡnh 1 Hệ thống điều khiển lượng theo hai hướng Cơng suất Bộ biến đổi PWM đạt từ vài trăm W đến hàng MW ứng dụng điều khiển cho động không đồng pha hay động đồng pha Trong truyền động điện, xuất chế độ hãm tái sinh, lượng đổi chiều qua biến đổi trả lưới, trình ứng dụng rộng rãi số hệ truyền động có chế độ đảo chiều thường xuyên như: thang máy nhà cao tầng, dây chuyền đóng gói tự động, cầu trục hay truyền động giao thông vận tải chế độ hãm tái sinh, lượng thừa phát trả lưới, lớn điện áp dâng cao Để không gây hỏng thiết bị hay báo lỗi q trình biến đổi phải ln kịp thời chuyển lượng dư thừa lưới cách hoàn hảo PWMCON PWMCON U2 , f2 U1 , f1 Udc U1 , f1 NL Cd MC CL U2 , f2 Hình Hệ thống điều khiển lượng theo hai hướng Nghiên cứu trình đổi chiều dịng cơng suất qua biến đổi để thu hồi lượng từ đối tượng điều khiển (động cơ) trả nguồn chế độ hãm, tương tự ta đề xuất hướng nghiên cứu q trình trao đổi cơng suất hai nguồn công suất cục xác định chiến lược điều khiển Trong hệ thống điện nay, việc phát triển nhà máy điện công suất lớn có tính chất truyền thống làm cho nguồn lượng sơ cấp ngày cạn kiệt gây nhiều tác hại đến môi trường, môi sinh nhiều hình thức ảnh hưởng khác Để khắc phục điều này, nhiều tổ chức quốc tế đang khuyến khích sản xuất lượng điện theo công nghệ sạch, quy mô vừa nhỏ, không gây tác động làm thay đổi điều kiện tự nhiên thủy điện nhỏ, phong điện, điện Mặt trời vv Như vấn đề huy động công suất từ nguồn phát nhỏ, cục cho lưới điện chung toán đề cập tới hướng nghiên cứu Điều ta vừa nói tới biến đổi truyền đạt lượng xoay chiều theo hai hướng ứng dụng hai lĩnh vực khác nhau: Trong lĩnh vực thứ - truyền động điện, q trình hồn trả lượng lưới xảy hãm tái sinh, q trình khơng liên tục, có chu kỳ ngẫu nhiên, có q trình q độ, lượng trung bình lần hãm khơng lớn Tuy nhiên dịng cơng suất trả lưới địi hỏi chất lượng cao tốt để nâng cao hiệu cho việc thu hồi lượng, hình 1.1 Trong lĩnh vực thứ hai - trao đổi công suất nguồn cục hay với lưới, trình xảy với thời gian kéo dài, liên tục, hình 1.2 Dịng lượng qua biến đổi có cơng suất lớn phải đạt tiêu mong muốn đặt trước Hệ thống thể số ưu điểm sau:  Khả hãm tái sinh: Như ta biết, động hoạt động chế độ động máy phát Khi máy điện chuyển sang chế độ hãm tái sinh, tức hoạt động máy phát, lượng thừa phát trả làm dâng cao điện áp tụ điện chiều Trong số trường hợp, lượng nhỏ tự tiêu tán mạch điện chiều Trong q trình hãm này, khơng tiêu tán kịp thời, lượng gây áp mạch chiều khiến cho biến tần báo lỗi gây phá huỷ tụ điện chiều Nhất với ứng dụng yêu cầu đảo chiều, tăng tốc giảm tốc thường xuyên khả hãm cần thiết, ví dụ thang máy, máy điện công suất lớn, dây chuyền đóng gói, Thơng thường, lượng hãm lớn (khoảng 10% lượng làm việc định mức hệ thống) cần phải tính đến việc bổ sung mạch hãm cho hệ thống Năng lượng hãm phát trả lưới tiêu tán phương pháp khác nhau: điện trở hãm, Một biện pháp hiệu ứng dụng biến đổi PWM phía lưới để hệ thống làm việc góc phần tư cho phép phát trả lượng lưới  Đặc tính động học tốt hơn: Khả hoạt động góc phần tư cho phép hệ thống có đặc tính động học tốt so với hệ thống cũ trước Khả phát trả lượng hãm tái sinh lưới cho phép hệ thống có khả tăng tốc giảm tốc nhanh so với hệ thống cũ, cho phép tốc độ thay đổi với gia tốc lớn  Khả điều khiển điện áp chiều tốt hơn: Trong hoạt động biến tần, điện áp mạch chiều phải lớn tối thiểu phải biên độ đỉnh pha-pha điện áp cung cấp cho động Điều đảm bảo cho biến tần hoạt động bình thường cho đáp ứng mơ men đủ nhanh Ngồi cịn cho phép khai thác động điện áp định mức lớn Bằng việc điều khiển biến đổi PWM phía lưới, ta điều khiển điện áp mạch chiều đáp ứng yêu cầu (Udc>Uo) Lúc PWM phía lưới hoạt động biến đổi có khả tăng áp cho điện áp chiều (đó ưu điểm trội chỉnh lưu tích cực) Khả khiến cho hệ thống bị ảnh hưởng tải động trường hợp sụt giảm điện áp lưới Nếu điều khiển tốt điện áp chiều cho phép giảm dung lượng tụ điện mà đảm bảo chất lượng điện áp phẳng so với hệ thống cũ (phương pháp chỉnh lưu PWM)  Khả điều chỉnh hệ số cơng suất phía lưới: Bộ PWM phía lưới cho phép ta điêu chỉnh hệ số cơng suất phía lưới, hoạt động bù công suất phản kháng Thông thường, người ta mong muốn đạt hệ số công suất xấp xỉ Trong hệ thống cũ dùng mạch nắn điốt nghịch lưu PWM, người ta đạt hệ số cơng suất 1, nhiên có nhiều sóng hài bậc thấp nên giá trị hiệu dụng dịng điện hệ thống lớn so với hệ thống dùng hai biến đổi PWM  Giảm sóng hài bậc cao dịng điện phía lưới: Ta biết khơng thể có nghịch lưu cung cấp cho ta dịng điện hồn tồn hình sin, dịng điện lưới ln bị méo dạng định Dòng điện lưới gần giống hình sin chứa nhiều thành phần sóng hài bậc cao bội số tần số chuyển mạch Ngồi ra, sử dụng chỉnh lưu điốt cịn tạo sóng hài lẻ bậc thấp Các sóng hài lẻ bậc thấp gây tượng : làm phát nóng biến áp, lỗi cho động cơ, hỏng tụ điện Như hệ thống sử dụng hai biến đổi PWM cho chất lượng điện áp cao hơn, sóng hài bậc cao sinh lọc dễ dàng so với sóng hài bậc thấp lọc L LCL cỡ nhỏ Nhờ có ưu điểm bật kể trên, biến tần 4Q ứng dụng phổ biến cho hệ truyền động điện đại Đặc biệt năm gần biến tần 4Q trở thành đề tài nghiên cứu ứng dụng cho phân phối công suất nguồn điện cục 6 1.2 Biến tần góc phần tư Để thực q trình điều tiết lượng lưới phụ tải ta sử dụng nhiều phương pháp khác Ví dụ, sử dụng PWM tựa lưng vào việc điều chỉnh dịng cơng suất thực cách thay đổi tần số thay đổi điện áp Tuỳ thuộc vào trình điều chỉnh vai trò cụ thể PWM biến đổi lượng mà ta có phương pháp điều khiển khác Quá trình lượng mơ tả tải động hình 1.3 Bộ PWM phía lưới LV chế độ nghịch lưu Bộ PWM phía động LV chế độ chỉnh lưu Bộ PWM phía lưới LV chế độ chỉnh lưu Bộ PWM phía động LV chế độ nghịch lưu +M -M Máy điện LV chế độ máy phát Máy điện LV chế độ động +n Góc II Góc I Góc III Góc IV -M Máy điện LV chế độ động +n Bộ PWM phía động LV chế độ nghịch lưu +M Bộ PWM phía lưới LV chế độ nghịch lưu Máy điện LV chế độ máy phát -n Bộ PWM phía lưới LV chế độ chỉnh lưu -n Hình Chế độ hoạt động biến tần góc phần tư 1.2.1 Chỉnh lưu PWM 1.2.1.1 Cấu trúc mạch lực chỉnh lưu PWM: Cấu trúc chỉnh lưu PWM mơ tả hình 1.4 Bộ PWM phía động LV chế độ chỉnh lưu UA IA UB IB UC IC C Tải Hình Cấu trúc mạch chỉnh lưu PWM Cấu trúc phổ biến có ưu điểm sử dụng module ba pha số lượng van nhỏ nên giảm giá thành, lượng có khả chảy hai chiều Cấu trúc có triển vọng nên phát triển Trong hệ thống phân bố lượng chiều hay biến đổi AC/DC/AC, lượng xoay chiều biến đổi sang chiều nhờ vào chỉnh lưu ba pha PWM Nó cho hệ số cơng suất cos =1 dịng điện chứa thành phần sóng hài bậc cao Các biến đổi nối với đường truyền chiều mang lại cho tải chuyển đổi mong muốn thay đổi tốc độ truyền động động cảm ứng động đồng nam châm vĩnh cửu, biến đổi từ chiều sang chiều, hoạt động đa truyền động, v.v Hơn nữa, biến đổi AC/DC/AC mang lại số điểm sau: - Động hoạt động tốc độ cao mà không cần giảm từ trường (bởi trì điện áp đường truyền chiều điện áp đỉnh nguồn cấp) - Về lý thuyết, giảm 1/3 điện áp so sánh với cấu hình quy ước điều khiển đồng thời chỉnh lưu nghịch lưu - Phản ứng điều khiển điện áp cải tiến tín hiệu đưa đến từ tải dẫn đến giảm đến mức tối thiểu điện dung chiều, việc trì điện áp chiều giới hạn cho phép thay đổi tải UA IA UB IB UC IC C M Hình Bộ biến đổi xoay chiều/một chiều/xoay chiều 1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động chỉnh lưu PWM: Trên sơ đồ hình 1.4, chỉnh lưu PWM cấu tạo cầu chỉnh lưu pha chuyển mạch hoàn tồn dùng thiết bị bán dẫn cơng suất IGBT hay GTO, diode mắc song song ngược với van chuyển mạch, tụ chiều C, đầu vào chỉnh lưu (trong mạch nguồn cung cấp xoay chiều) có lắp thêm cuộn cảm L Giá trị cuộn cảm L tính chọn thích hợp kết hợp với tụ C phương thức điều chế PWM đóng ngắt van để dâng cao phần chiều lớn phần xoay chiều, nhờ có điện áp chiều lớn so với chỉnh lưu tự nhiên Để có chế độ làm việc bốn góc phần tư đảm bảo công suất trao đổi hai chiều lưới tải, dấu điện áp chiều cố định nên dòng điện chỉnh lưu Id phải thay đổi dấu Ta gọi Id có dấu (+) có chiều hướng tải ngược lại có dấu (-) chiều hướng lưới, cơng suất thay đổi hai chiều từ lưới tải P d = Ud.Id > từ tải lưới Pd = Ud.Id < Để thực nguyên lý làm việc trên, chỉnh lưu cần có điều kiện: - Bắt buộc phải có điện cảm đầu vào 9 - Do khóa đóng cắt hai chiều IGBT diode ngược kết hợp mạch vòng dao động L-C tạo nên điện áp chiều Udc > Ud0 Nguyên lý làm việc chỉnh lưu PWM giới thiệu dựa sơ đồ thay pha đồ thị véc tơ hình 1.6.a,b,c,d L.iL R.iL L  iL UL  UL US iL US jL.iL R.iL a) b) R.iL iL UL >0 US US jL.i j L iL jL.iL  0; Hình 1.6d: véc tơ dòng điện I L ngược với véctơ U L cos = -1 cơng suất Pd < (ứng với chế độ hãm tái sinh) Như vậy, sử dụng chỉnh lưu PWM biến tần gián tiếp cho phép