Lõm điện áp gây ra b i các lởỗi trên lưới điện.. Chất lượng điện năngChất lượng điện năng kém đã gây ra nhiề ổu t n th t cho các khách hàng dùng ấđiện.. Nguyên nhân của lõm điện ápNguyên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐINH KHẮC LONG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG DVR KHÔNG SỬ DỤNG KHO TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG Chuyên ngành: Điều khiển Tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Điều khiển Tự động hóa NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Phạm Việt Phương Hà Nội – Năm 2016 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113914091000000 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU .1 Chương LÕM ĐIỆN ÁP VÀ CÁC THIẾT BỊ GIẢM LÕM 1.1 Chất lượng điện 1.2 Lõm điện áp 1.2.1 Định nghĩa 1.1.2 Nguyên nhân lõm điện áp 1.1.3 Đặc điểm lõm điện áp 1.1.4 Phân loại lõm điện áp 1.2 Các thiết bị giảm lõm điện áp Chương CẤU TRÚC CỦA BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG .11 2.1 Cấu trúc chung DVR 11 2.2 Vị trí DVR 12 2.2.1 DVR đặt MV 13 2.2.2 DVR đặt LV 15 2.3 Phương pháp kết nối với lưới điện 15 2.3.1 Cấu trúc biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp 16 2.3.2 Cấu trúc biến đổi nối lưới không qua máy biến áp 17 2.4 Cấu trúc biến đổi 17 i 2.5 Nguồn cung cấp cho DVR 21 2.5.1 Cấu trúc DVR có tích trữ lượng 21 2.5.2 Cấu trúc DVR khơng có dự trữ lượng 23 2.5.3 So sánh cấu trúc 25 2.6 Bảo vệ cho DVR 26 2.6.1 Bảo vệ ngắn mạch 27 2.6.2 Bảo vệ kết nối lưới điện 28 Chương THIẾT KẾ BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG 30 3.1 Lựa chọn thông số nguồn tải 30 3.2 Thiết kế DVR 31 3.2.1 Nguồn cấp cho DVR 31 3.2.2 Thiết kế biến đổi 33 3.2.3 Thiết kế máy biến áp nối tiếp 35 3.2.4 Thiết kế lọc 36 Chương ĐIỀU KHIỂN BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG .40 4.1 Các chế độ hoạt động 40 4.2 Chiến lược điều khiển cho dạng lõm điện áp 41 4.2.1 Lõm điện áp đối xứng 41 4.2.2 Lõm điện áp không đối xứng 44 4.3 Điều khiển điện áp tải 45 4.3.1 Lựa chọn cấu trúc điều khiển 45 4.3.2 Mơ hình tốn học biến đổi lọc 51 4.3.3 Thiết kế điều khiển 53 ii 4.4 Đồng lưới 56 4.5 Phát lõm điện áp 58 Chương MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 62 5.1 Xây dựng mơ hình mơ 62 5.1.1 Xây dựng mơ hình hệ thống điện 62 5.1.2 Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển 62 5.2 Kết mô 66 Kết luận .71 Tài liệu tham khảo .72 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Thiệt hại cố điện áp gây [1] .3 Hình 1.2 Các cố điện áp định nghĩa theo IEEE Std 1159-1995 [2] .5 Hình 1.3 Lõm điện áp gây lỗi lưới điện Hình 1.4 UPS với hai BBĐ nguồn dự trữ [7] Hình 1.5 DVR nối tiếp [7] Hình 1.6 SSTS để chuyển đổi hai nguồn cung cấp [7] Hình 1.7 Nguyên lý hoạt động DVR 10 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc pha DVR 11 Hình 2.2 Mơ hình đơn giản DVR hệ thống điện 12 Hình 2.3 DVR đặt MV .13 Hình 2.4 DVR đặt LV 13 Hình 2.5 DVR sử dụng MBA [9] 16 Hình 2.6 DVR nối lưới trực tiếp [9] .16 Hình 2.7 Cấu trúc có BBĐ nửa cầu nối lưới qua MBA hở/sao [8] 18 Hình 2.8 Cấu trúc có BBĐ nửa cầu nối lưới qua MBA hở/tam giác [8] 18 Hình 2.9 Cấu trúc có BBĐ cầu lưới qua MBA hở/sao hở [8] 18 Hình 2.10 Cấu trúc có BBĐ nửa cầu đa mức nối lưới qua MBA hở/tam giác [8] 18 Hình 2.11 DVR có DC-link khơng đổi [8] .22 Hình 2.12 DVR có DC-link biến đổi [8] .22 Hình 2.13 DVR có BBĐ AC/DC mắc phía nguồn [8] 23 Hình 2.14 DVR có BBĐ AC/DC mắc phía tải [8] 25 iv Hình 2.15 Tỉ lệ cơng suất cấu trúc DVR sử dụng nguồn cung cấp khác lõm điện áp [8] 26 Hình 2.16 DVR với thiết bị bảo vệ pha 28 Hình 2.17 Sự cố hở mạch phía nguồn [10] 29 Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc DVR để bảo vệ tải nhạy cảm 30 Hình 3.2 Cấu trúc pha DVR 34 Hình 3.3 Sơ đồ tương đương pha hệ thống sử dụng lọc LC 36 Hình 3.4 Sơ đồ tương đương pha hình 3.3 37 Hình 4.1 Đồ thị vector phương pháp điều khiển [8] 42 Hình 4.2 Bộ điều khiển feedforward 46 Hình 4.3 Bộ điều khiển feedback sử dụng điện áp tải 46 Hình 4.4 Bộ điều khiển feedback sử dụng điện áp DVR 47 Hình 4.5 Cấu trúc điều khiển hai mạch vòng 48 Hình 4.6 Sơ đồ cấu trúc điều khiển điện áp tải hệ tọa độ quay dq 51 Hình 4.7 Sơ đồ pha VSC lọc LC nối lưới 51 Hình 4.8 Mơ hình biến đổi lọc LC hệ tọa độ dq 53 Hình 4.9 Cấu trúc điều khiển dòng điện 55 Hình 4.10 Cấu trúc điều khiển điện áp 56 Hình 4.11 Cấu trúc PLL [8] [10] .57 Hình 4.12 Phát lõm điện áp khơng đối xứng [8]: 60 Hình 4.13 Nguyên tắc hoạt động mạch phát có khả ngăn ngừa xung ngắn tín hiệu rơle on off [8] 61 Hình 5.1 Sơ đồ mơ Matlab – Simulink .65 v Hình 5.2 Lõm điện áp pha 66 Hình 5.3 Lõm điện áp pha 67 Hình 5.4 Lõm điện áp pha 68 Hình 5.5 Lõm điện áp pha chạm .69 vi DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1 Tỉ lệ xuất cố .4 Bảng 1.2 Ưu nhược điểm UPS, DVR SSTS Bảng 3.1 Thông số tải nhạy cảm .31 Bảng 3.2 Các tham số nguồn DVR .38 Bảng 5.1 Bảng tham số mô 63 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DVR Dynamic Voltage Restorer Bộ khôi phục điện áp động UPS Uninterruptible Power Supply Nguồn cung cấp liên tục RMS Root Mean Square Điện áp hiệu dụng LV Low Voltage Cấp điện áp thấp MV MediumVoltage Cấp trung áp AC Alternating Current Dòng điện xoay chiều DC Direct Current Dòng điện chiều STS Static Transfer Switch Bộ chuyển đổi mạch tĩnh VSC Voltage Source Converters Bộ chuyển đổi nguồn điện áp IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor Transistor có cực điều khiển cách ly PWM Pulse-Width Modulation Phương pháp điều chế độ rộng xung PLL Phase-Locked Loop Vịng khóa pha viii MỞ ĐẦU Vấn đề chất lượng điện từ lâu quan tâm đến từ công ty cung cấp điện khách hàng dùng điện tổn thất lớn từ chất lượng điện không đảm bảo cho việc vận hành hệ thống cách linh hoạt, khai thác hệ thống cách hiệu Hiện nay, công nghiệp phát triển, tổn thất ngày tăng Nguyên nhân mức độ tự động hóa hoạt động sản xuất tăng, thiết bị hệ sử dụng nhiều điều khiển vi xử lý, máy vi tính, robot cơng nghiệp, hệ truyền động có điều khiển tốc độ, thiết bị điều khiển hệ thống thông tin công nghiệp,… chúng nhạy cảm với biến động chất lượng điện thiết bị sử dụng trước Mặt khác, việc trọng vận hành khai thác hiệu hệ thống lượng điện dẫn đến gia tăng việc áp dụng thiết bị hiệu suất cao điều chỉnh tốc động động cơ, tụ điện song song điều chỉnh hệ công suất để giảm tổn thất phát triển hệ thống nguồn lượng hệ thống điện mặt trời, hệ thống điện gió… Điều dẫn đến hậu tăng mức độ hài hệ thống điện, tăng biến cố dao động điện áp thay đổi tần số… Trong số nhiễu loạn hệ thống điện lõm điện áp loại nhiễu loạn nghiêm trọng có tần suất xuất lớn Lõm điện áp xảy thời gian ngắn, liên quan đến suy giảm điện áp nhảy góc pha, gây ảnh hưởng lớn đến tải nhạy cảm, gây dừng máy, sai lệch thông tin, dẫn đến phận khác dây chuyền bị dừng theo hay hoạt động sai… Vì vậy, lõm điện áp nhiễu loạn lựa chọn số khác nhiễu loạn liên quan đến chất lượng điện để nghiên cứu giảm thiểu luận văn Một giải pháp thơng dụng bảo vệ tải nhạy cảm khỏi lõm điện áp hệ thống cung cấp nguồn liên tục (UPS) Tuy nhiên, phương pháp áp dụng cho phụ tải công suất nhỏ điện áp thấp, với hệ thống công suất lớn UPS đắt tiền UPS phải đảm bảo hồn tồn cơng suất tải trường hợp