(Luận văn) nghiên cứu, thiết kế thiết bị bù hạ thế ổn định điện áp lưới điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN HUY KHƯƠNG lu an n va p ie gh tn to NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ THIẾT BỊ BÙ HẠ THẾ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN d oa nl w Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã ngành: 8520201 an lu u nf va LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ll NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN oi m z at nh z Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN DUY CƯƠNG m co l gm @ va Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu Thái Nguyên - 2019 http://lrc.tnu.edu.vn n ac th si LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận văn cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân tôi, thực sở nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu tham khảo khác Qua số liệu thu thập thực tế, tổng hợp Công ty Điện lực Bắc Kạn - nơi làm việc, không chép luận văn trước hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Duy Cương - giảng viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên lu Các số liệu kết luận văn trung thực, đánh giá, an kiến nghị đưa xuất phát từ thực tiễn kinh nghiệm làm việc Công ty va n Điện lực Bắc Kạn; kết nghiên cứu chưa cơng bố bất gh tn to hình thức trước trình, bảo vệ cơng nhận “Hội Đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật” p ie nl w Một lần nữa, xin khẳng định trung thực lời cam kết trên./ d oa Tác giả luận văn ll u nf va an lu oi m z at nh Nguyễn Huy Khương z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si LỜI CẢM ƠN lu Qua thời gian học tập, nghiên cứu chương trình cao học kỹ thuật điện trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, giúp tác giả nhận thức sâu sắc cách thức nghiên cứu, phương pháp tiếp cận đối tượng nghiên cứu lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp cao học; đồng thời góp phần nâng cao kiến thức chuyên môn vững vàng, nâng cao lực thực hành, khả thích ứng cao trước phát triển khoa học, kĩ thuật kinh tế; có khả phát hiện, giải độc lập vấn đề thuộc chuyên ngành đào tạo phục vụ cho công tác tốt Việc thực nhiều tập nhóm thời gian học giúp tác giả sớm tiếp cận cách làm, phương pháp nghiên cứu, tạo tiền đề cho việc độc lập nghiên cứu hoàn thành luận văn an va n Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: ie gh tn to PGS.TS Nguyễn Duy Cương giúp đỡ, hướng dẫn chu đáo, nhiệt tình trình thực để tác giả hồn thành luận văn thạc sĩ này; p Các CBCNV trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình tiến hành thực nghiệm đề tài bảo vệ luận văn thạc sĩ; oa nl w d Các đồng chí lãnh đạo tập thể cán công nhân viên Công ty Điện lực Bắc Kạn giúp đỡ tác giả thực việc nghiên cứu, thu thập số liệu để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này; đồng nghiệp người hồn thành chương trình cao học, dành thời gian đọc, đóng góp, chỉnh sửa cho luận văn thạc sĩ hoàn thiện tốt hơn; ll u nf va an lu m oi Gia đình, bạn bè tác giả giúp đỡ, tạo điều kiện thời gian, động viên tác giả trình thực hồn thành luận văn này; z at nh z Tác giả mong muốn tiếp tục nhận chia sẻ, hỗ trợ tạo điều kiện Hội đồng Chấm luận văn thạc sĩ, để luận văn hoàn thiện l gm @ Xin trân trọng cám ơn Bắc Kạn, ngày 15 tháng 04 năm 2019 m co an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG .vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU - Mục tiêu chung lu - Mục tiêu cụ thể an - Ý nghĩa khoa học va n - Ý nghĩa thực tiễn tn to - Nghiên cứu lý thuyết gh - Nghiên cứu thực tiễn p ie CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN CÁC TỒN TẠI TRONG VẬN HÀNH w oa nl 1.1 Nguồn điện cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn d Các nguồn thủy điện vừa nhỏ lu an 1.1.2 Nguồn trạm 110kV u nf va 1.2 Lưới điện ll 1.2.1 Thống kê lưới điện trạng oi m 1.2.2 Tình hình vận hành hệ thống lưới phân phối z at nh 1.2.3 Tình hình vận hành lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1 10 1.3 Một số tồn phương pháp nâng cao chất lượng điện cho z lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1 thực 11 @ gm 1.3.1 Các tồn việc nâng cao chất lượng điện 11 m co l 1.3.2 Các phương pháp bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất thực 11 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu Kết luận chương 16 http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17 2.1 Công suất & hệ số công suất 17 2.1.1 Giới thiệu loại công suất 17 2.1.2 Hệ số công suất 18 2.1.3 Ý nghĩa hệ số công suất 18 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số công suất 19 2.1.5 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất 20 2.1.6 Giảm tổn thất công suất mạng điện 21 lu 2.1.7 Giảm tổn thất điện áp mạng điện 21 an 2.1.8 Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp 21 va n 2.1.9 Hệ thống bù công suất phản kháng 22 tn to 2.1.10 Bù CSPK sử dụng cấu trúc FC-TCR 22 gh 2.1.11 Vị trí đặt thiết bị bù 24 p ie 2.1.12 Xác định dung lượng bù 25 w Kết luận chương 28 oa nl CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ CSPK 29 d 3.1 Hệ thống bù CSPK FC-TCR 29 lu an 3.1.1 Sơ đồ tổng quan 29 u nf va 3.1.2 Tính tốn giá trị tụ bù cố định FC 32 3.1.3 Tính tốn giá trị điện cảm (L) nhánh TCR 33 ll oi m 3.1.4 Mối liên hệ điện cảm (L) nhánh TCR, góc kích mở thyristor z at nh (α), việc bù CSPK 34 3.2 Hệ thống điều khiển 34 z 3.2.1 Bộ tạo xung điều khiển Thyristor 35 @ gm 3.2.2 Bộ điều khiển phản hồi 𝐜𝐨𝐬𝝋 (Khối TH-KĐTG) 39 m co l Kết luận chương 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT an n va Đồng CSPK : Công suất phản kháng CSTT : Công suất tiêu thụ CS : Công suất DVC : Dynamic Var Compensation DSVC : Dynamic – Static Var compensation SSSC : Static Synchronous Series Controllers SVC: : Static Var Compensation TSC: : Thyristor Switched Capacitor : Fixed Capacitor TCR: : Thyristor controller Reactor : Static Synchronous Compensator : Không đồng gh tn to : ie lu ĐB FC: p w d ll u nf va an lu KĐB oa nl STATCOM: oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Công suất NMTĐ có tỉnh Bắc Kạn Bảng 1.2 Hiện trạng mang tải trạm biến áp 110kV địa bàn tỉnh Bắc Kạn Bảng 1.3 Thống kê khối lượng lưới có địa bàn tỉnh Bắc Kạn Bảng 1.4 Mang tải tuyến đường dây trung áp Bảng 1.5 Tổng hợp khối lượng vận hành đường dây trung áp lộ 371, E26.1 10 Bảng 3.1 Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ 44 Bảng 3.2 Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ 45 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Bộ bù tĩnh sử dụng tụ điện mắc song song với đóng ngắt contactor, rơ le 15 Hình 2.1 Tam giác công suất 17 Hình 2.2 Cấu trúc FC-TCR 23 Hình 2.3 Sơ đồ mạng lưới bù CSPK 25 Hình 2.4 Dung lượng bù CSPK 25 Hình 2.5 Sơ đồ bù CSPK 27 lu an Hình 2.6 Xác định dung lượng bù 27 n va Hình 3.1 Hệ thống bù CSPK FC-TCR 29 tn to Hình 3.2 Sơ đồ mạch FC-TCR 30 gh Hình 3.3 Sơ đồ tương đương lưới tải mang tính chất dung 31 p ie Hình 3.4 Sơ đồ tương đương lưới tải mang tính chất cảm 32 w Hình 3.5 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển pha đứng 36 oa nl Hình 3.6 Sơ đồ cấu trúc điều khiển phản hồi cosφ 39 d Hình 3.7 Đáp ứng hệ thống thay đổi hệ số Kp 40 lu va an Hình 3.8 Đáp ứng hệ thống thay đổi hệ số Ki 41 u nf Hình 3.9 Đáp ứng hệ thống thay đổi hệ số Kd 43 ll Hình 3.10 Đáp ứng nấc hệ hở có dạng S 44 m oi Hình 3.11 Xác định số khuếch đại tới hạn 45 z at nh Hình 3.12 Đáp ứng nấc hệ kín k = kth 45 z Hình 3.13 Mắc song song Thyristor để phân dòng 47 @ gm Hình 3.14 Sử dụng BAX cho mạch khuếch đại truyền xung 48 l Hình 3.15 Sơ đồ mô hệ thống bù công suất phản kháng 48 m co Hình 3.16 Đường dây tải điện 49 an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si Hình 3.17 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn chưa tải non tải 50 Hình 3.18 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tải 51 Hình 3.19 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tụ bù 51 Hình 3.20 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tụ bù kháng bù 52 Hình 3.21 Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển Thyristor xây dựng Simulink 52 Hình 3.22 Điện áp cưa, điện áp điều khiển, điện áp sau khối so lu an sánh 53 n va Hình 3.23 Phân chia xung 54 tn to Hình 3.24 Xây dựng điều khiển PID điều khiển hệ số Cos Phi gh Matlab/Simulink 54 p ie Hình 3.25 Đo cơng suất tác dụng công suất phản kháng 55 Hình 3.26 Hệ số cos phi 56 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si MỞ ĐẦU Lý thực đề tài Sản xuất, truyền tải phân phối điện xác định nhiệm vụ trọng yếu có vai trị quan trọng đảm bảo an ninh lượng, thúc đẩy phát triển tăng trường kinh tế Hiện Công ty Điện lực Bắc Kạn quản lý vận hành 1.766,37 km đường dây trung 1.063 TBA phân phối Là tỉnh miền núi phụ tải thường không tập trung xuất tuyến đường dây trung sau trạm 110kV dài (có đường dây trục lên đến 180km không kể nhánh rẽ), việc đầu tư trạm 110kV đến gần trung tâm phụ tải tốn lu an Do đường dây truyền tải dài dẫn đến phát sinh lượng công suất phản kháng Q va n gọi công suất vô công gây Khi thành phần công suất vô công lớn làm cho tn to cơng suất tồn phần tăng, dẫn đến dịng điện đường dây truyền tải tăng, ie gh làm tăng tổn hao lượng đường dây Mặc dù thành phần công suất vô p công gây tổn thất điện khơng đáng có thành nhiệt dây dẫn phụ nl w tải truyền tải tiêu thụ, thành phần cần thiết trình oa biến đổi điện thành dạng lượng khác Tuy nhiên, thành phần d công suất vơ cơng mà nguồn cấp cho tải điều chỉnh cách thêm an lu u nf nơi tiêu thụ va bớt thành phần cảm kháng dung kháng khác lưới trung ll Như biết Công suất truyền từ nguồn đến tải tồn oi m z at nh thành phần: Công suất tác dụng công suất phản kháng Công suất tác dụng đặc trưng cho khả sinh cơng hữu ích thiết bị, đơn vị W kW z Công suất phản kháng không sinh cơng hữu ích lại cần thiết cho @ gm trình biến đổi lượng, đơn vị VAR kVAR Công suất tổng hợp m co l cho loại công suất gọi công suất biểu kiến, đơn vị VA KVA Tỷ lệ Công suất tác dụng Công suất biểu kiến gọi Hệ số Cơng suất Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu Cos phi (Cosφ) Chúng ta cần nâng cao hệ số Cos phi nhằm giảm tổn hao http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si Hình 3.11 Xác định số khuếch đại tới hạn Phương pháp thực sau: - Thay điều khiển PID hệ kín khuếch đại (hình 3.11) - Tăng hệ số khuếch đại tới giá trị tới hạn kth để hệ kín chế độ biên giới lu an ổn định, tức h(t) có dạng dao động điều hòa n va - Xác định chu kỳ Tth dao động p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 3.12 Đáp ứng nấc hệ kín k = kth Thơng số điều khiển chọn theo bảng sau: z Bảng Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ kp gm @ Thông số 0,5kth - TI TD P m co l BĐK an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si PI 0,45kth 0,85Tth - PID 0,6kth 0,5Tth 0,125Tth Trong luận văn này, tác giả sử dụng phương pháp thử sai để tìm giá trị điều khiển PID Khi hiểu rõ tham số PID, phương pháp thử lỗi trở nên tương đối đơn giản dễ dàng Các bước tiến hành sau: - Đặt số hạng tích phân đạo hàm trước tăng hệ số 𝐾𝑝 đầu vòng điều khiển dao động với tốc độ không đổi Sự gia tăng lu an 𝐾𝑝 phải cho đáp ứng hệ thống trở nên nhanh với điều kiện n va không làm cho hệ thống không ổn định tn to - Khi đáp ứng P đủ nhanh, tiến hành hiệu chỉnh thành phần tích phân ie gh cho dao động giảm dần Thay đổi giá trị I sai lệch trạng thái p ổn định giảm, không bị vượt lố nl w - Khi tham số P I đặt với giá trị mong muốn mà sai lệch oa trạng thái ổn định tối thiểu, ta tiến hành tăng hệ số đạo hàm hệ d thống đạt nhanh tới điểm đặt Việc tăng thành phần đạo hàm làm giảm độ vọt an lu lố đáp ứng điều khiển va u nf - Kết mô hệ thống điều khiển cos phi hình ll 3.26, với Kp = 7; Ki = 150; Kd=0 Từ kết ta thấy, hệ số cos phi đạt oi m z at nh giá trị cos phi đặt mong muốn 0.9, với thời gian xác lập khoảng 0.2s, sai lệch trạng thái ổn định nhỏ gần Như vậy, điều khiển PID thiết gm @ 3.3 Mắc song song Thyristor z kế đạt yêu cầu m co l Đối với bù hạ thế, thiết bị bù đặt sau cuộn thứ cấp máy biến áp hình 3.1 Khi đó, ưu điểm bù hạ so với bù trung điện Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN an Lu áp nhỏ Tuy nhiên, dịng điện chạy qua Thyristor lớn Do đó, ta cần sử http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si dụng Thyristor có cơng suất lớn mắc song song chúng với nhau, hình 3.13 Khi đó, dịng điện phân bố nhánh Thyristor kích mở đồng thời Trong nhánh, sử dụng điện trở công suất mắc song song với Thyristor để phân điện áp đặt Thyristor Mạch RC mắc song song với Thyristor để bảo vệ biến thiên điện áp lu an n va gh tn to p ie Hình 313 Mắc song song Thyristor để phân dòng w Khi mắc song song Thyristor trên, yêu cầu đặt làm oa nl để kích mở đồng thời Thyristor Vấn đề giải d cách sử dụng biến áp xung mắc song song với mạch tạo xung lu an điều khiển Các biến áp xung có dạng xung cấp tới cuộn sơ cấp, u nf va xung phát cuộn thứ cấp gửi tới Thyristor tương ll ứng Sơ đồ mạch sử dụng biến áp xung để gửi tới Thyristor oi m hình 3.14 z at nh z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si Hình 3.14 Sử dụng BAX cho mạch khuếch đại truyền xung lu 3.4 Kế mô an va Trong chương này, Matlab/Simulink sử dụng để mô hệ n thống bù cos 𝜑 ổn định điện áp thiết kế, hình 3.15 p ie gh tn to d oa nl w u nf va an lu ll Hình 3.15 Sơ đồ mô hệ thống bù công suất phản kháng m oi Hệ thống gốm có nguồn điện đầu vào 35KV (Source), đường dây tải điện z at nh (Line), tải (Load), thiết bị bù gồm có tụ điện bù với dung lượng cố định (C), cảm bù (L) với lượng cảm kháng điều khiển cầu Thyristor z gm @ Sơ đồ đưởng dây tải điện tỉnh Bắc Kạn xây dựng hình 5.2 Đường dây tải điện chia làm đoạn với điện trở dây 𝑅𝑖, điện kháng l cho bảng 3.1 m co dây 𝐿𝑖, điện dung đường dây 𝐶𝑖, với 𝑖 = 1,2,3,4 Giá trị tham số an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si Hình 3.16 Đường dây tải điện Bảng 3.3 Giá trị tham số đường dây tải điện lu an n va tn to ie gh Khi chưa có tải non tải (vào thấp điểm), điện áp cuối nguồn p vượt cao so với điện áp đầu nguồn, hình 3.17 Hiện tượng d oa nl w sinh tính chất dung ký sinh đường dây đường dây dài sinh ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w an lu ll u nf va Hình 3.17 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn chưa tải non tải m oi Khi có tải, đặc biệt vào cao điểm, điện áp cuối nguồn bị sụt thấp z at nh điện áp đầu nguồn, hình 3.18: z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si lu Hình 3.18 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tải an Tụ bù C với dung lượng cố định đưa vào để bù cos 𝜑 đồng thời va n nâng cao chất lượng điện áp Dạng điện áp hình 5.5 Kết cho gh tn to thấy xảy tượng bù, điện áp cuối nguồn lại cao điện áp đầu p ie nguồn, giống trường hợp không tải non tải d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z Hình 3.19 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tụ bù @ l gm Khi không tải non tải, xảy tượng bù Điện kháng L đưa vào Lượng điện kháng đưa vào để bù điều khiển m co cách điều khiển dòng điện chạy qua cuộn kháng, nghĩa sử dụng cầu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu Thyristor có điều khiển, trình bày phần 3.2 http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si Khi có tụ bù và điện kháng bù với giá trị phù hợp, điện áp đầu nguồn cuối nguồn có giá trị gần nhau, hình 5.6 lu an va n Hình 3.20 Điện áp đầu nguồn điện áp cuối nguồn có tụ bù kháng bù to tn Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển Thyristor xây dựng Simulink ie gh hình 3.21, gồm có khối tạo điện áp săng cưa, so sánh phân p chia xung d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z gm @ l Hình 3.21 Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển Thyristor xây dựng Simulink m co Khối tạo điện áp cưa tạo điện áp cưa hình 3.22 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu Điện áp so sánh với điện áp điều khiển Điện áp điều khiển là điện http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si áp khối điều khiển cos 𝜑 Khối điều khiển cos 𝜑 trình bày mục 3.2.2 Ở khối so sánh, điện áp cưa lớn điện áp điều khiển, ta điện áp sau khối so sánh mức (𝑉𝐷𝐷 ) Ngược lại, điện áp cưa nhỏ điện áp điều khiển, ta điện áp sau khối so sánh mức (GND), hình 3.22 lu an n va p ie gh tn to nl w Hình 3.22 Điện áp cưa, điện áp điều khiển, điện áp sau khối so sánh d oa Điện áp sau khối so sánh tạo thành xung Xung sửa xung an lu để có độ rộng nhỏ Để đơn giản, mô phỏng, tác giả không dùng khối u nf va sửa xung Xung sau phân chia thành hai nửa theo chu kỳ điện áp đồng (đồng với điện áp lưới), qua mạch khuếch đại gửi xung, ll z at nh hình 3.23 oi m để gửi xung tới Thyristor Dạng điện áp khối phân chia xung z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si lu an n va to tn Hình 3.23 Phân chia xung ie gh Bộ điều khiển PID xây dựng sơ đồ mô sử dụng p Matlab/Simulink hình 3.24 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z l gm @ Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu Matlab/Simulink m co Hình 3.24 Xây dựng điều khiển PID điều khiển hệ số Cos Phi http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si Trong đó, khối “Discrete Active & Reactive Power” nhận tín hiệu điện áp dòng điện từ thiết bị đo lường, đưa công suất tác dụng (P) công suất phản kháng (Q) Sơ đồ khối hình 3.25 lu an va n Hình 3.25 Đo công suất tác dụng công suất phản kháng to gh tn Sử dụng khối khải triển Fourier, ta giá trị điện áp V dòng điện I p ie góc pha chúng, với góc lệch pha 𝜑 Khi đó, P Q tính theo cơng thức: 𝑃 = 𝑈 𝐼 𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑄 = 𝑈 𝐼 𝑐𝑜𝑠𝜑 oa nl w Hệ số 𝑐𝑜𝑠𝜑 tính lại theo cơng thức (3.4), qua khâu lọc bậc nhất, d đưa điều khiển làm tín hiệu phản hồi an lu Sai lệch 𝑐𝑜𝑠𝜑 lượng đặt tín hiệu đo đưa tới điều u nf va khiển PID Để cho thuận với luật điều, ta lấy giá trị điện áp VDD = 12V trừ ll giá trị tính tốn từ điều khiển PID để đưa vào khối tạo xung điều khiển m oi Nghĩa là, 𝑢𝑑𝑘 giảm góc mở 𝛼 tăng, để giảm dòng điện qua Thyristor, z at nh ngược lại Kết mô hệ thống điều khiển cos phi hình z gm @ 3.26, với Kp = 7; Ki = 150; Kd=0 Từ kết ta thấy, hệ số cos phi đạt giá trị cos phi đặt mong muốn 0.9, với thời gian xác lập khoảng 0.2s, sai lệch l kế đạt yêu cầu m co trạng thái ổn định nhỏ gần Như vậy, điều khiển PID thiết an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w Hình 3.26 Hệ số cos phi an lu Kết luận chương va Chương xây dựng sơ đồ tổng quan hệ thống bù công suất phản kháng ll u nf FC-TCR tính tốn thơng số giá trị bù cố định FC (tụ điện cố định) tính oi m toán giá trị điện cảm (L) nhánh TCR; đưa mối liên hệ điện cảm (L) z at nh nhánh TCR, góc kích mở Thyristor (α), hệ thống điều khiển, tạo xung điều khiển Thyristor bao gồm sơ đồ khối nguyên lý làm việc mạch tạo xung; z Trên sở cấu trúc đề xuất tác giả xây dựng cấu trúc điều khiển @ l gm hệ thống đánh giá chất lượng bù công suất phản kháng (nâng cao hệ số công suất cos) thông qua mô phần mềm Matlab/Simulink, tính tốn m co tham số hệ thống đối tượng cụ thể, kết mơ đánh Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu giá hệ thống điều khiển http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Mục tiêu luận văn thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất cho lưới điện truyền tải cho tuyến đường dây trung tỉnh Bắc Kạn, sử dụng hệ thống bù CSPK sử cấu trúc FC-TCR Kết mô sử phần mềm Matlab/Simulink cho thấy hiệu phương pháp Dung kháng bù đưa vào hệ thống bù vượt lượng bù cần thiết, sau ta điều khiển điện cảm kháng bù cho đạt hiệu lu số cos phi mong muốn, sử dụng cầu Thyristor có điều khiển Bộ điều khiển PID an sử dụng đạt yêu cầu chất lượng điều khiển va n Kiến nghị to tn Luận văn đạt kết mô sử dụng phần ie gh mềm Matlab/Simulink Trong thời gian tới mong kết nghiên cứu p sử dụng làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên học tập, đồng thời xây dựng d oa nl w hệ thống để ứng dụng thực tiễn sản xuất ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng anh: [1] Dixon, J., Moran, L.,RAdriguez, J., Domke R;, "Reactive Power Compensation Technologies," in Proccedings of the IEEE Publication, 2005 [2] Dr Suhail.A Qureshi, Kh Nadeem Aslam, "Efficient Power Factor Improvement Techniques and Energy conservation of Power System," in International Conference on Energy Management & Power Delivery EMPD- 95, Singapore, 21-23-Nov.1995 [3] Dash, J K, "Control Strategy for Reactive Power Using FC-TCR by lu an Matlab Simulink," IJEEE, vol 2, no 4, pp 39-43, 2015 va [4] Vardar, T., Cam, E, Yalcin, E, "Energy Efficiency with Reactive n Institutions," International Journal of Engineering Research and ie gh tn to Power Compensation and Reactive Power Compensation in Public p Development, June, 2010 nl w [5] Shi, C., Chen., Liu, Z, "Study of Reactive Power in AC/DC Power oa System," in 2nd IEEE Conference on Industrial Electronics and d Applications, Harbin, 2007 an lu [6] Gonzalez, D A and Mccall, J C, "Design of filters to reduce harmonic va u nf distortion in industrial power systems," IEEE Trans on Industry ll Applications, Vols IA-23, pp 504-511, 1987 oi m z at nh [7] Duffey, C K and Stratfort, R P., "Update of harmonic standard IEEE519:IEEE recommended practices and requirements for harmonic control z in electric power systems," IEEE Trans on Industry Applications, vol 25, gm @ pp 1025-1034, 1989 m co l [8] Y and Ertem, S Baghzouz,, "Shunt capacitor sizing for radial distribution feeders with distorted substation voltage," IEEE Trans on Power Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu Delivery, vol 5, pp 650-657, 1990 http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si [9] Vijayakumar, T., Nirmalkumar, A, "Experimental Results of Microcontroller Based FC-TSR-TCR Systems," International Joural of Electrical and Electronic System Research, vol 3, pp 32-39, June, 2010 [10] Hartana, R K and Richards, "Comparing capacitive and LC compensates for power factor correction and voltage harmonic reduction," Electric Power System, vol 17, pp 57-64, 1989 [11] Dang Van Huyen, Phan Thanh Hien, Nguyen Duy Cuong, “Design of Dynamic-Static Var Compensation based on Microcontroller for Improving Power Factor”, IEEE International Conference on Systems lu an Science and Engineering 2017 va n [12] Phan Thanh Hien, Dang Van Huyen, Nguyen Duy Cuong, “Harmonic to Control Algorithm”, IEEE International Conference on Systems Science ie gh tn Elimination based on Fuzzy Logic in combination with Hysteresis p and Engineering 2017 nl w [13] Nguyen Thi Tuyet Hoa, Dang Van Huyen, Nguyen Duy Cuong, “Design d oa Control System For Static Reactive Power Compensators”, Journal of science u nf va Tài liệu tiếng việt: an lu and technology - Thainguyen University - Vol 157, No.12/1, 2016 [14] Schneider Electric S.A (2004), Điện công nghiệp, NXB thành phố Hồ Chí ll oi m Minh, TP Hồ Chí Minh z at nh [15] Đặng Văn Huyên, Nguyễn Duy An, Nguyễn Duy Cương, “Thiết kế hệ thống bù cơng suất phản kháng kết hợp lọc sóng hài cho hệ thống điện z 2017 m co l gm @ cơng nghiệp, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN qn sự, Đặc san ACMEC, 07- an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn n va ac th si