Báo cáo điều khiển hệ thống điện công nghiệp chương 8 điều khiển nghịch lưu nối lưới ba pha sử dụng bộ điều khiển dòng pr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP NHĨM 5: NHĨM 5: Nguyễn Tấn Bảo 20142466 Lị Hữu Nam 20142534 Trần Tiếp Phúc Nguyên 20142541 Dương Công Nghĩa 20142539 Trần Văn Ngà 20142131 GVHD: TS Trần Quang Thọ Tp Hồ Chí Minh, 02/2023 MỤC LỤC MỤC LỤC ii LIỆT KÊ HÌNH iii CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI BA PHA SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN DÒNG PR 8.1 Tính cần thiết 8.2 Ứng dụng 8.3 Yêu cầu kĩ thuật .1 8.4 Cơ sở tính tốn 8.5 Xây dựng mơ hình 8.5.1 Mơ hình mơ Matlab .2 8.5.2 Dạng sóng khảo sát 8.6 Kết nhận xét LIỆT KÊ HÌNH Hình Mơ hình điều khiển nghịch lưu nối lưới pha sử dụng điều khiển dòng PR Hình Dạng sóng điện áp Vg, dịng điện Ig, cơng suất Pg, Pref, Qg, Qref .3 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI BA PHA SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN DÒNG PR 8.1 Tính cần thiết Với nhu cầu sử dụng điện ngày nhiều mà nguồn lượng cũ(TĐ, NĐ, ) phát triển nên việc phát triển lượng MT, gió điều tất yếu nguồn lượng không ổn định phụ thuộc nhiều thời tiết nên cần phải nối lưới để tối ưu lượng Trong điều kiện vận hành bình thường, nghịch lưu nối lưới chủ yếu phát công suất vào lưới điện Tuy nhiên, điện áp nguồn thấp, giữ nguyên công suất định mức làm tăng dòng điện gây hư hỏng linh kiện công suất.Với phương pháp điều khiển thông thường khả giới hạn dịng điện làm cho nghịch lưu bị dòng điện định mức cho phép, cần có phương pháp điều khiển để cân dòng điện để giảm dao động công suất tác dụng Đồng thời để tối ưu công suất phát lên lưới, hệ thống nghịch lưu cần phải có điều chỉnh dịng điện hợp lý bơm vào lưới để thỏa mãn tiêu chuẩn nối lưới đáp ứng động nhanh nhiễu hài dòng điện thấp 8.2 Lợi ích - Phân bố điện phụ tải, giảm tổn hao đường dây, không cần đầu tư đường dây truyền tải Giúp ổn định anh ninh lượng điện đất nước phụ thuộc vào nước khác, - Với công nghệ ngày phát triển có nhiều doanh nghiệp sản xuất PV nên giá thành ngày thấp mà hiệu suất cao 8.3 Yêu cầu kĩ thuật Điện áp, dòng điện phát lên lưới phải phù hợp với TCVN phải khống chế sóng hài nhỏ để khơng làm ảnh hưởng tới nguồn lưới, Đặt biệt phải tần số hệ thống điện VN 50±0,5% Trang-4 8.4 Cơ sở tính toán Điện áp DC: Điện áp ngõ nghịch lưu pha nối lưới phải với điện áp lưới điện áp vận hành thiết bị chế độ bình thường (thường 380V) Để xác định điện áp DC cung cấp cho nghịch lưu, ta áp dụng công thức sau: V DC = U d × √ ×(1+ ∆ V %) m Dịng điện: Dòng điện bơm vào lưới điều khiển phương pháp PR(proportional resonance): GC ( s )=K P + K I S S + ω0 Điện áp lưới: Tần số lấy từ vịng khóa pha đưa điều khiển cộng hưởng PR, lưới gặp cố điều khiển phải điều khiển phát công suất Q để hỗ trợ lưới, để làm việc đó, cần chuyển điện áp pha abc từ phần thực sang phần ảo: [] V V α −1 /2 −1/2 sa = V sb V β − √ /2 √ /2 V sc [ ] [ ] V max =√ V α 2+ V β ∆ V %= [ ] V max n −V max ×100 % V max [ ][ ] iα V α V β Pref = 2 iβ V α +V β V β −V α Qref ref ref 8.5 Nguyên lý điều khiển Điện áp lưới biến đổi Clark chuyển từ hệ tọa độ pha abc sang hệ tọa độ pha αβ Phép biến đổi thực theo công thức Công suất tiêu thụ công suất biểu kiến tham chiếu biến đổi sang miền αβ dạng dòng tham chiếu Iα* Iβ* cơng thức sau Trang-5 Dịng tham chiếu sau tính tốn xong qua khối điều khiển dòng PR để so sánh với dòng điện từ inverter tạo điện áp tham chiếu dựa khác sau giá trị Điện áp tham chiếu vα* vβ* qua điều chế SVPWM để tạo xung kích cho IGBT Ngồi ra, vịng khóa pha(PLL) sử dụng để lấy thông số tần số điện áp từ lưới, để việc phát điện hòa đồng bộ, giúp đảm bảo chất lượng điện 8.5.1 Mơ hình mơ Matlab Hình Mơ hình điều khiển nghịch lưu nối lưới pha sử dụng điều khiển dòng PR Khối lọc LCL: Lọc tần số cao, nên tín hiệu định hình lại với dạng sóng chuẩn sóng sin chuẩn(bậc 1) độ méo sóng hài thấp nhiều so với trước lọc Trang-6 Hình 1.Bộ lọc LCL Khối nguồn lưới: Khối nguồn lưới tạo pha tín hiệu dạng sin có lệch góc 120 độ Nguồn lưới giả lập sụt áp pha(311→ 0.7*311)và tần số thay đổi (50→ 48) thời gian 0.5s Hình 2.Khối nguồn lưới Khối tính tốn dịng đặt: Tính tốn dòng đặt Iref kết hợp với điều khiển dòng PR để tạo xung kích cho IGBT Trang-7 Hình 3.Khối tính tốn dịng đặt Khối điều khiển dịng PR: Tạo điện áp tham chiếu dựa độ chênh lệch dòng điện từ INVERTER dòng điện đặt, sau điều chế để tạo xung kích cho IGBT Hình 4.Khối điều khiển dịng PR Khối biến đổi Clark: Thực hiến biến đổi Clark chuyển hệ tọa độ pha abc sang hệ tọa độ pha αβ Hình 5.Khối biến đổi Clark Khối tạo cơng suất đặt: Giả lập thay đổi công suất, theo khoảng thời gian khác Trang-8 Hình 6.Khối tạo cơng suất đặt 8.5.2 Dạng sóng khảo sát Hình Dạng sóng điện áp Vg, dịng điện Ig, cơng suất Pg, Pref, Qg, Qref Trường hợp Thời gian khảo sát 0.18-0.2s 0.28-0.3s 0.38-0.4s 0.48-0.5s 0.57-0.6s 0.67-0.7s I1(A) 48.3 30.62 38.51 38.39 37.3 46.69 Trang-9 THD (%) 1.31 1.79 1.92 2.09 2.38 11.86 P(kW) 20 10 10 10 10 10 Q(kVar) 10 10 20 20 20 20 F(Hz) 50 50 50 50 48 48 Công suất 25 20 15 10 Series1 6 Series2 Hình 7.Công suất Fund I(A) 60 50 40 30 20 10 Hình 8.Biên độ dịng điện Trang-10 THD(%) 14 12 10 2 Series1 Series2 Hình 9.Sóng hài NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ Ở khoảng thời gian khảo sát 0.18-0.2 công suất lớn nên dịng điện lớn sóng hài nhỏ Ở khoảng thời gian khảo sát từ 0.28-0.3, công suất lúc giảm xuống nên dòng điện giảm, sóng hài tăng lên từ 1.19% lên 2.06% mức tiêu chuẩn cho phép Ở ba khoảng thời gian khảo sát cơng suất nhau, dịng điện gần có chênh lệch khơng đáng kể, sóng hài khơng khác biệt đáng kể không vượt mức cho phép Tuy nhiên, khoảng thời gian khảo sát cuối công suất khơng đổi, dịng điện tăng nhiều ảnh hưởng sụt áp lưới, dẫn đến sóng hài tăng cao đáng kể lên tới 12.35% vượt qua tiêu chuẩn cho phép Trang-11