Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới

Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.Nghiên cứu điều khiển thiết bị khôi phục điện áp động trong hệ thống cung cấp điện trong công nghiệp theo nguyên lý dựa trên véc tơ điện áp lưới.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THỊ NGỌC VÂN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRONG CÔNG NGHIỆP THEO NGUYÊN LÝ DỰA TRÊN VÉC TƠ ĐIỆN ÁP LƯỚI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THỊ NGỌC VÂN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRONG CÔNG NGHIỆP THEO NGUYÊN LÝ DỰA TRÊN VÉC TƠ ĐIỆN ÁP LƯỚI Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số:9 2 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOAHỌC: PGS.TS Nguyễn HuyPhương TS Phạm QuangĐăng Hà Nội –2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi hướng dẫn tập thể hướng dẫn Tài liệu tham khảo luận án trích dẫn đầyđủ Cáckếtquảnghiêncứucủaluậnánlàtrungthựcvàchưatừngđượccáctácgiảkháccơngbố Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2023 Tập thểhướng dẫn PGS.TS NguyễnHuyPhương Nghiên cứusinh TS PhạmQuangĐăng Vũ Thị NgọcVân LỜI CẢM ƠN Trongqtrìnhnghiêncứuluậnán,tácgiảđãgặpnhiềukhókhăn,thửthách.Chủ quan khả nghiên cứu cịn hạn chế Khách quan thơng tin tư liệu tàiliệuthamkhảokhơngthậtđầyđủ,đặcbiệtlàsựảnhhưởngcủađạidịchCovid-19 giới nói chung lan tới Việt Nam từ 22/01/2020 đến nay, dẫn đến Chính phủ Việt Nam phải thực nhiều đợt cách ly toàn xã hội giãn cách xã hội, làmchoqtrìnhnghiêncứu,traođổihọcthuật,xâydựngmơhìnhthựcnghiệm,mơ chạy thử nghiệm kết nghiên cứu luận án gặp nhiều khó khăn.Tuynhiên, nhờ cố gắng thân giúp đỡ tận tình hai thầy giáo hướng dẫn, gợi ý, bảo thầy/cô ViệnKỹthuật Điều khiển Tự động hóa (KTĐK&TĐH) Trường Điện-Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội, độngviêntậntìnhcủagiađình,đồngnghiệp,bạnbè,luậnánđếnnayđãhồnthành Trướctiên,tácgiảxingửilờicámơnsâusắctớihaithầygiáohướngdẫnPGS.TS Nguyễn Huy Phương TS Phạm Quang Đăng, giúp định hướng, hướng dẫn có nhiều gợi ý cho tác giả hoàn thành nhiệm vụ đặt luận án Tác giả chân thànhcảmơnViệnKTĐK&TĐH,TrườngĐiện-Điệntử,ĐạihọcBáchkhoaHàNội, đặcbiệtlàPGS.TS.NguyễnQuangĐịch,GiámđốcViệnKTĐK&TĐHđãdànhthời gian tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất hỗ trợ nguồn tài liệu cho tác giả thời gian thực nghiên cứu Viện, lời động viên kịpthờicủaThầyđãgiúptácgiảcóthêmniềmtinđểhồnthànhluậnán.Chânthành cảmơnBanđàotạo,ĐạihọcBáchKhoaHàNộiđãtậntìnhhỗtrợtácgiảhồnthành thủ tục luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới GS.TSKH Nguyễn Phùng Quang, PGS.TS Bùi Quốc Khánh, PGS.TS Trần Trọng Minh, PGS.TS Phạm Hồng Phúc, PGS.TS Vũ Hoàng Phương thầy/cô dành thời gian hướng dẫn, đọc đóng góp ý kiến quý báu giúp luận án có tính khoa họchơn.Nhữngbuổithảoluậnvàseminarkhoahọcbổíchcùngvớicácthầy/cơ,các bạn nghiên cứu sinh, thạc sỹ Viện định kỳ hàng tuần giúp tác giả có thêm say mê, kinh nghiệm nghiên cứu phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu phục vụ cho luận án tiến sĩ Cảm ơn bạn nghiên cứu sinh, thạc sỹ vàkỹsư Viện KTĐK&TĐH hỗ trợ quý báu cho tác giả q trình làm nghiên cứucủaluậnán.CảmơnLãnhđạoBộKhoahọcvàCơngnghệ,Lãnhđạovàcácđồng nghiệp Vụ Cơng nghệ cao, Bộ Khoa học Công nghệ tạo điều kiện thờigian, đặcbiệtđãhỗtrợtácgiảsansẻbớtcôngviệccủaVụtrongnhữngthờiđiểmcầnnhiều thời gian nghiên cứu tạiViện Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người bạn đời tri kỷ, concủatácgiảđangtuổimớilớnđơikhibịthiếutìnhcảmvàthiếubàntaychămsóc tác giả, người thân, đồng nghiệp bạn bè dành tình cảm, động viên giúp tác giả vượt qua khó khăn để hồn thành luậnán Nghiên cứu sinh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮVIẾT TẮT .6 DANH MỤCCÁCBẢNG .11 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀĐỒTHỊ 12 MỞĐẦU .16 Tínhcấp thiết đềtài .16 Mục tiêunghiêncứu 18 Đối tượng phạm vinghiêncứu 18 Phương phápnguyêncứu .19 Ý nghĩa khoa học vàthực tiễn .19 Nội dung củaluận án 19 Những đóng góp củaluậnán 20 CHƯƠNG1 TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỘNG ĐIỆN ÁP VÀ CHỐNG BIẾN ĐỘNGĐIỆNÁP 21 1.1 Hiện tượng biến động điện áp ngắn hạn giải pháp chống biến động điện áp ngắn hạn sử dụng trongthựctế 21 1.2 Nguyên tắc hoạt động chế độ làm việccủa AVC 26 1.2.1 Nguyên tắchoạtđộng 26 1.2.2 Các chế độ làm việccủa AVC 27 1.3 Cấu tạo AVC nghiên cứu liên quantớiAVC 29 1.3.1 Cấu trúccủaAVC 29 1.3.2 Bộ biến đổi phía lướicủaAVC 29 1.3.3 Bộ biến đổi phía tảicủaAVC 32 1.3.4 Các nghiên cứuvềAVC 38 CHƯƠNG2 MƠHÌNHTỐNHỌCVÀĐIỀUKHIỂNBỘBIẾNĐỔIPHÍA TẢI AVC SỬ DỤNG NGHỊCH LƯU BA PHABỐNNHÁNH 41 2.1 Xây dựng mô hình tốn học điều khiển biến đổi phíatảiAVC 41 2.1.1 Cấu trúc AVC sử dụng nghịch lưu pha nhánh biến áp nối tiếp sơ cấpđấusao 41 2.1.2 Mơ hình máy biến áp nối tiếptrongAVC 43 2.1.3 Mơ hình lọc đầu ranghịchlưu .46 2.1.4 Mơ hình tốn học tồn mạch đầu biến đổiphía tải 49 2.2 Điều khiển biến đổi phía tảicủa AVC .50 2.2.1 Phân tích hàm truyền đối tượng điều khiển biến đổi phía tải AVC 51 2.2.2 Thiết kế điều khiển theo cấu trúc điều khiểnnốitầng 53 2.3 Kết mô vàđánhgiá 56 2.3.1 Tham sốmôphỏng 56 2.3.2 Kết mô phỏngtrên Matlab/Simulink 57 2.3.3 Mô thờigianthực 61 CHƯƠNG3 3.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNHTHÍ NGHIỆM 66 Kịch bảnthửnghiệm .66 3.1.1 Thiết kế thí nghiệm AVC sử dụng nghịch lưu ba pha bốn nhánh66 3.1.2 Kịchbản1 67 3.1.3 Kịchbản2 68 3.1.4 Kịchbản3 68 3.2 Lắp đặt hệ thốngthửnghiệm 70 3.2.1 Lắp đặt phịngthí nghiệm .70 3.3 Kết thử nghiệm phịngthínghiệm 72 3.3.1 Kết thử nghiệm bộAVC5kVA 72 CHƯƠNG4 NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN ĐỔI PHÍA TẢICỦA AVC 83 4.1 Thiết kế mạch vòng điện áp theo cấu trúc hai vòng điều khiển song song 83 4.1.1 Thiếtkếbộđiềukhiểnđiệnáptheocấutrúchaimạchvòngsongsong 84 4.1.2 Khử tác độngxenkênh 87 4.2 Thiết kế hệ điều khiển điều kiện khôngđốixứng 89 4.2.1 Nguyên nhân gây đối xứng điện ápchotải .89 4.2.2 Phân tích điện áp thành thành phầnđối xứng 89 4.2.3 Cấutrúcđiềukhiểntrongđiềukiệnkhôngđốixứngcủanguồnvàcủa tải 91 4.2.4 Feed-forward điện áp lưới để tăng tốc độđápứng 93 4.3 Mô vàkiểmchứng .95 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ .105 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦALUẬNÁN .106 TÀI LIỆUTHAMKHẢO 107 PHỤLỤC1 119 PHỤLỤC2 122 Thiết kếphầncứng 122 Thiết kế mạch đo lường phản hồi tín hiệutươngtự 122 Thiết kế mạch chỉnhlưu-nghịchlưu 124 Thiết kế mạch driver điều khiển IGBT vàmạchđảo 127 Kết quảthựcnghiệm 132 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Ý nghĩa tiếng anh Ý nghĩa tiếng việt AVC Active Voltage Conditioner Bộ điều áp tích cực APLC Active Power Line Conditioner Thiết bị điều hịa đường truyền tải điện tích cực APF, AF Active Power Filter Bộ lọc tích cực BBĐ BANT DDSRFPLL DC link DVR Bộ biến đổi Biến áp nối tiếp Mạch tách đồng kép Mạch chiều trung gian Dynamic Voltage Restorer Bộ khôi phục điện áp động FB Full Bridge Mạch cầu hoàn chỉnh 10 HB Half Bridge Mạch nửa cầu 11 IGBT Transitor cách ly cực cửa 12 LF Isolated Gate Bipolar Transitor Low Pass Filter 13 PI 14 PLL 15 PR 16 PWM 17 R 18 RST 19 Bộ lọc thông thấp điều khiển PI Phase Lock Loop Vịng khóa pha Bộ điều khiển khuếch đạicộng hưởng Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung Bộ điều khiển cộng hưởng Bộ điều khiển RST STATCOM Static Compensator Thiết bị bù tĩnh Silicon Carbide MOSFET 21 SiC MOSFET SVM Space Vector Modulation Điều chế véc-tơ không gian 22 THD Total Harmonic Distortion Tổng méo sóng hài 23 UPS Uninterruptible Power Supplier Bộ cấp nguồn liên tục 20 24 UPQC Unified Power Quality Conditioner Thiết bị điều hòa chất lượng điện hợp 25 VCO Voltage Controller Ossillator Khối tạo tín hiệu xoay chiều DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU STT Ký hiệu Đơn vị Ug, Ug(t) V Véc-tơ điện áp lưới Ig(t) A Véc-tơ dòng điện lưới Uinj(t) V Véc-tơ điện áp chèn vào từ AVC UL(t) V Véc-tơ điện áp tải Uout(t) V Véc-tơ điện áp AVC ω rad/s i1a, i1b,i1c A Dòng điện cuộn sơ cấp pha a, b, c máy biến áp Uout*, uoutd*, uoutq*, uout0*, i2d*, i2q*, i20* V Véc-tơ điện áp đặt đầu điện áp đặt thành phần hệ tọa độ quay d-q-0 A Dòng điện tải hay dòng thứ cấp máy biến áp hệ tọa độ quay d-q-0 V Điện áp đặt đầu nghịch lưu hệ tọa độ dq-0 A Dòng điện tải hệ tọa độ quay d-q-0 A Dòng điện tải pha a, b, c V Điện áp AVC cấp cho tải 15 uid*, uiq*, ui0*, iLd, iLq, iL0 iLa, iLb, iLc Uout, uoutd, uoutq, uout0, R1 Ω Điện trở cuộn dây sơ cấp 16 L1 mH Điện cảm tản phía sơ cấp 17 R’2 Ω Điện trở cuộn dây thứ cấp quy đổi sơ cấp 18 L’2 mH Điện cảm tản phía thứ cấp quy đổi sơ cấp 19 RM Ω 20 LM mH 21 RT Ω 22 LT mH 23 Ug’ Điện áp lưới quy đổi phía sơ cấp 24 fsw Tần số PWM 11 12 13 14 Ý nghĩa Tần số góc điện lưới Điện trở tương đương cho tổn hao sắt từ Hỗ cảm Điện trở tương đương máy biến áp Điện cảm tương đương