Nghiên ứu hệ thống điều khiển hế độ làm việ song song ủa bộ bán dẫn ông suất trong nguồn phát phân tán dùng bộ điều khiển dòng tỷ lệ ộng hưởng (pr)

Trang 1 --- LÊ PHƯƠNG HẢO NGHIÊN CỨU HỆ TH NG ĐIỐỀU KHIỂN CHẾ ĐỘLÀM VIỆC SONG SONG C A BỦỘ BÁN DẪN CÔNG SU T TRONG NGUẤỒN PHÁT PHÂN TÁN DÙNG BỘ ĐIỀU KHI N DÒNG ỂT L CỶ Ệ ỘNG HƯỞNG PR LUẬ

-

LÊ PHƯƠNG HẢO

NGHIÊN C Ứ U HỆ TH NG ĐI Ố Ề U KHI Ể N CH Ế ĐỘ LÀM VI Ệ C SONG SONG C A B Ủ Ộ BÁN D Ẫ N CÔNG SU T TRONG NGU Ấ Ồ N

PHÁT PHÂN TÁN DÙNG B Ộ ĐI Ề U KHI N DÒNG Ể

T L C Ỷ Ệ Ộ NG HƯ Ở NG (PR)

LUẬN VĂN TH C SĨ KHOA H Ạ Ọ C

NGÀNH: ĐIỀU KHI N VÀ T Ể Ự ĐỘNG HÓA

HÀ NỘI, NĂM 2013

L ờ i cảm ơn!

Được sự hư ng dẫn tận tình cớ ủa thầy giáo TS Trần Trọng Minh, các thầy cô

trong bộ môn T ng hoá, cùng vự độ ới sự ỗ ự n l c của bản thân, sự ch b o, giúp đ ng ỉ ả ỡ độviên của gia đình bạn bè em đã hoàn thành đề tài lu n văn Em xin g i l i cảm ơn sâu ậ ử ờsắc nhấ ết đ n thầy giáo TS Trần Trọng Minh, ngư i đã luôn quan tâm đờ ộng viên, khích lệ và t n tình hư ng dẫn em trong suốậ ớ t quá trình thực hiện luận văn

Các vấn đề đượ ề ậc đ c p đ n trong quy n luận văn này chắế ể c ch n không tránh ắkhỏi thi u sót, tôi rế ất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và các bạ ồn đ ng nghiệp để ậ lu n văn được hoàn thiện hơn

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Tác giả

Lê Phương Hảo

M ỤC LỤ C

Danh mục hình vẽ 6

Danh mục bảng …… 11

M u ở Đầ 12

ĐẶT V N Đ ……… Ấ Ề 12 VẤN ĐỀVÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU……… …… 13

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI……… 13

Chương 1 CẤU TRÚC TỔ NG TH C Ể Ủ A BỘ BIẾ N Đ Ổ I 14

1.1 Cấ u trúc chuy n đ i 1 ể ổ 4 1.1.1 Cấu trúc sơ bộ 14

1.1.2 Cấu trúc chi tiết 15

1.1.3 Khâu cách ly DC DC… - ……… 16

1.1.4 Khâu cách ly DC AC….……… 16

-1.2 Xây dựng sơ đồ ấ c u trúc 17

1.3 Nguyên lý điề u khiển củ a sơ đ ồ và thông số ỹ k thu t c n thi t 20 ậ ầ ế Tóm tắt 20

Chương 2 B BI Ộ Ế N TẦN ĐA MỨC 21

2.1 M u ở đầ 21

2.2 Các cấu trúc bộ ế bi n tầ n đa m ứ c 22

2.3 C ấ u trúc bộ biến tầ n đa m ứ c kiểu cầu H nối tầng 26

2.4 Phương pháp điều chế độ ộng xung PWM 27 r 2.5 B ộ biến tầ n đa c ấ p một pha dùng cầu chữ H cách ly 29

2.5.1 Phân tích cấu trúc bộ ề đi u khiển cho bộ nghịch lưu 7 mức 29

2.5.2 Cấu trúc chi tiết các khối 31

2.5.3 Kết quả mô ph ng……… ỏ 32 Nhận xét 32

2.6 Bộ ế ầ bi n t n đa c p ba pha……… ấ 32 2.6.1 Phương pháp điều ch r ng xung PWM……… ế độ ộ 32

2.6.2 Mô hình mô phỏng……… 32

2.6.3 Kết quả mô phỏng……… 34

Nhận xét……… 34

Chương 3 B Ộ CHỈNH LƯU TÍCH CỰ C XÂY D NG TRÊN C U TRÚC BI Ự Ấ Ế N T Ầ N ĐA M Ứ C 35

3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạ ộ t đ ng của chỉ nh lưu tích c ự c một pha 35

3.1.1 Cấu tạo……… 35

3.1.2 Nguyên lý hoạt động 36

3.2 Hệ ố th ng đi u khiể ề n cho sơ đ ồ ch nh lưu tích c c một pha………… 40 ỉ ự 3.2.1 Phương pháp điều chỉnh dòng PI tuyến tính……… 40

3.2.2 Phương pháp điều ch nh dòng PI cỉ ộng hưởng (PR)……… 41

3.3 Bộ ỉ ch nh lưu tích cự c m t ộ pha ……… 43

3.3.1 Cấu trúc và hệ ố th ng điều khiển của bộ ế ổ bi n đ i……… 43

3.3.2 Thông số và mô hình mô phỏng……… 45

3.3.3 Cấu trúc chi tiết các khối……… 47

3.3.4 Kết quả mô phỏng……… 48

Nh n ậ xét……… 48

3.4 Bộ ỉ ch nh lưu tích c c đa m c 49 ự ứ 3.4.1 C u trúc và hấ ệ thống điều khiển……… 49

3.4.2 Thông số và mô hình mô phỏng 50

3.4.3 Kết quả mô phỏng 52

3.5 Bộ chỉnh lưu đa mức ba pha 53

3.5.1 Thuật toán điều khiển trong chế độ ba pha……… 53

3.5.2 C u trúc và hấ ệ thống điều khiển……… 61

3.5.3 Mô hình mô phỏng……… 63

3.5.4 Kết quả mô phỏng……… 64

Nhận xét……… 64

Chương 4: BỘ CH ỈNH LƯU TÍCH CỰ C ĐA M Ứ C XÂY D NG TRÊN BỘ Ự BI Ế N Đ Ổ I DC AC AC CÓ CÁCH LY TẦN SỐ CAO 65 -

-4.1 Bộ ế bi n đ i DC-AC-AC dùng matrix converter………65 ổ 4.2 Điề u ch PWM cho b bi n đ i DC-AC-AC dùng matrix converter… ế ộ ế ổ 66

4.3 Điề u khi n chuy n m ch cho Matrixconverter……… ể ể ạ 69 4.4 Nghịch lưu đa mứ c xây d ng trên bộ ế ự bi n đ i DC-AC- ổ AC ……… 74

4.5 Ứ ng d ng c ụ ủ a ngh ị ch lưu đa m ứ c nố ầng……… i t 75

4.6 Bộ ỉ ch nh lưu tích c c xây d ng trên b bi n đ i DC- ự ự ộ ế ổ AC AC……… 76

-4.6.1 C u trúc và hấ ệ thống điều khiển cho bộ biế ổn đ i……… 76

4.6.2 Thông s và mô hình mô phố ỏng……… 79

4.6.3 Cấu trúc chi tiết các khối……… 814.6.4 Kết quả mô ph ng……… 83 ỏ

4.9 Hệ ố th ng đi u khiển dòng năng lượng UPFC……… ề 93

4.9.1 Nguyên lý điều khi n UPFC……… ể 934.9.2 Nguyên lý điều khiển dòng công suất……… 95

CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ MÔ PH NG T NG TH C A BỘ Ế Ỏ Ổ Ể Ủ BI N Đ I Ổ 101 5.1 B ộ biế n đ ổ i tổng thể……… 10 1 5.1 Mô hình mô phỏng……… …… 103

5.2 K ết quả mô phỏng……… … 104

K ẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬ 106 N TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 PHỤ Ụ L C 108

Danh mục hình v ẽ

Hình 2.12: Hình dạ ng đi ệ n áp ra trên ba pha……… 34

Hình 3.1: Sơ đồ chỉnh lưu một pha……… 35

Hình 3.2: Mạch điện tương đương (a) và biể ồ u đ vector (b)……… 37

Hình 3.3: Chiề u dòng đi n khi V1, V4 đượ ệ c đi ề u khiển mở, i > L 0……… 39

Hình 3.4: Chiề u dòng đi n khi V2, V3 đượ ệ c đi ề u khiển mở, i L > 0………

39

Hình 3.5: Đáp ứng củ ộ ề a b đi u ch nh PI……… 41 ỉ Hình 3.6: Cấ u trúc c ủ a b đi u ch nh c ng hư ng PR……… ộ ề ỉ ộ ở 42 Hình 3.7: Đáp ứng củ ộ điề a b u ch nh c ng hư ng……… ỉ ộ ở 43 Hình 3.8: Sơ đồ ệ h thống cấ u trúc đi ề u khiển……… 44

Hình 3.9: Mô hình mô phỏ ng m ch ch nh lưu tích cự ạ ỉ c m t pha……… ộ 46 Hình 3.10: C ấu trúc bộ điều chỉnh dòng điện PID……… 47

Hình 3.11: Cấ u trúc mô ph ỏ ng khâu đi ề u chế độ ộ r ng xung PWM……… 47

Hình 3.12: Tín hiệ u đi n áp đặ ệ t và đi ệ n áp m ột chiề ầ u đ u ra củ ộ ế ổ a b bi n đ i…… 48

Hình 3.13: Hình dạ ng dòng đi n và đi n áp lư ệ ệ ớ i c ủa bộ ế ổ bi n đ i……… 48

Hình 3.14: Tín hiệ ầ u đ u ra c a b đi u ch nh PR……… 48 ủ ộ ề ỉ Hình 3.15: Cấu trúc điề u khi n c a b ch nh lưu tíc cự ể ủ ộ ỉ c ba m c……… ứ 49 Hình 3.16: Mô hình mô phỏng chỉnh lưu tích cự c đa m ứ c m t pha……… ộ 51 Hình3.17: Hình dạng đi n áp và dòng đi n lư ệ ệ ới c a b ủ ộ ế bi n đ i……… 52 ổ Hình 3.18: Tín hiệ n áp m t chiề ầ u ra củ ộ ế ổ a b bi n đ i…… 52

Hình 3.19: Tín hiệ u dòng đi ệ n m t chi u c a bộ ế ổ ộ ề ủ bi n đ i……… 52

Hình 4.5: Chuyển mạch từ V1 sang V3 và ngượ ạ c l i với u f >0………

70

71

Hình 4.21: Mô hình mô phỏng bộ chỉnh lưu tíc cự c đa m ứ c xây d ng trên bộ ế ổ ự bi n đ i

DC-AC-AC……… ……… 87

Hình 4.22: Hình dạng dòng điệ n phía xoay chi ề u đ ầ u vào b MC……… ộ … 88

Hình 4.23: Hình dạ ng đi ệ n áp phía xoay chiều đầ u vào b MC……… ộ 88 Hình 4.24: Hình dạ ng đi n áp đ u ra đa m ệ ầ ức trên ba cầu MC……… 88

Hình 4.25: Hình dạng giá trị điện áp phía m t chi ộ ều trên m t b ộ ộ MC……… 89

Hình 4.26: Cấu trúc điề u khi n c a b bi n đ i……… ể ủ ộ ế ổ … 90

Hình 4.27: Mô hình mô ph ng b ỏ ộ ế bi n đ i……… ổ … 91

Hình 4.28: Điện áp nguồn Vab……… 92

Hình 4.2 9 : Điện áp trên pha c……… 92

Hình 4.30: giá trị so sánh gi a đi n áp đ t và đi n áp đ u ra Udc……… ữ ệ ặ ệ ầ 92 Hình 4.31: Mạch lực của bộ biến đổi nối tiếp song song……… … 93

Hình 4.32: Mô hình UPFC trên lưới truyền tải……… 94

Hình 4.33: Phần mắc nối tiếp của UPFC ……… 95

Hình 4.34: Điện áp bù V c phía nối tiếp……… 96

Hình 4.35: Sơ đồ pha điều khiển dòng công suất……… 97

Hình 4.36: Nguyên lý tổng quát điều khiển dòng công suất……… … 99

Hình 5.1: Sơ đồ mô phỏng tổ ng th ể ủ c a bộ ế ổ bi n đ i……… ….103

Hình 5 2: Trung bình giá tr ị ệ đi n áp mộ t chi ều trên cả ba pha……… 104

Hình 5.3: Hình dạng dòng điện trên nguồn xoay chi u i ề abc ……….104

Hình 5 4: Hình d ạng điệ n áp trên nguồn xoay chiều

Trong những năm g n đây ngu n năng lưầ ồ ợng mới như năng lư ng gió, năng ợ

lượng m t trờặ i, … đã và đang được quan tâm rất nhiều do nhu c u vầ ề ngu n năng ồlượng này là rất cần thiết Song do đặc điểm là các ngu n năng lư ng này có công ồ ợsuất nhỏ ẻ l , phân bố ờ r i rạc và không ổn định chính vì vậy cần phải có chiến lược điều khiển, ki m soát tể ốt các nguồn năng lượng này Việc ghép nối và làm vi c song song ệgiữa các nguồn phát phân tán là nhằm m c đích có thụ ể quy họp được nh ng ngu n ữ ồnăng lượng nhỏ ẻ l thành ngu n phát có công su t lồ ấ ớn và có thể trao đổi linh hoạt công suất hai chiều giữa các nguồn năng lượng với nhau mà vẫ ản đ m bảo được sự làm vi c ệ

độ ậc l p gi a chúng và còn có kh năng kết nố ớữ ả i v i lư i đi n qu c gia Vi c k t n i ớ ệ ố ệ ế ốnguồn phát phân tán trong lư i điện nhớ ỏ có k t nố ớế i v i lư i điớ ện quốc gia đòi hỏi có các bộ ế ổ bi n đ i đi n năng tin c y, hiệu suất cao, kích thướệ ậ c nh g n Bi n tần đa mức ỏ ọ ếchính là các thiết bị biến đổi có thể đáp ứng các yêu cầu này Như một hệ thống biến

đổi dùng k t nốế i gi a các ph n t c a lư i đi n, b bi n đ i c n có khảữ ầ ử ủ ớ ệ ộ ế ổ ầ năng đi u ềkhiển dòng công suất theo hai chiều, kể ả công suất tác dụng lẫn công suất phản c

kháng, hơn nữa ph i có cách ly là yêu cả ầu bắt buộc để đả m b o an toàn Cấu trúc bộ ảbiến đ i đưa ra trong luổ ận văn này đảm b o hoàn toàn các yêu c u vả ầ ề truy n công suất ềhai chi u, cách ly thông qua bề ộ ế bi n đ i DC-AC-AC., trong đó khâu trung gian DC-ổ

AC dùng máy biến áp t n s cao Nh có khâu trung gian t n sầ ố ờ ầ ố cao kích thước máy biến áp sẽ ả gi m nh đáng k Khâu biỏ ể ến đổi AC-AC sử ụng cấu trúc bi n t n ki d ế ầ ểu

trực tiế vớp i điều khiển chuy n mể ạch đơn giản theo đi n áp, khâu trung gian trở nên ệthuần bán dẫn, kích thước tr nên nh g n vì không cầ ếở ỏ ọ n đ n các tụ ớ l n

MỤC TIÊU CỦA ĐỀTÀI

Đưa ra được cấu trúc b bi n đ i và xây d ng h th ng đi u khi n để ế ốộ ế ổ ự ệ ố ề ể k t n i giữa các thanh cái điện xoay chiều trong lư i điớ ện nhỏ có nhi u nguề ồn phát phân tán dùng năng lượng tái tạo

VẤN ĐỀVÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Phân tích c u trúc mấ ạch lực và xây dựng hệ ố th ng điều khiển biến tần đa cấp

nối tầng bao gồm thuật toán, điều chế độ ộng xung, logic điều khi r ển chuyển mạch, cấu trúc và tham s các mố ạch vòng điều ch nh ỉ

Xây dựng mô hình mô phỏng trên Matlab để ể ki m ch ng khả năng ho t đứ ạ ộng

và những đặc tính của hệ th ng.ố

Bản luận văn g m 4 chương Chương 1: ưa ra c u trúc sơ bộồ Đ ấ và c u trúc chi ấ

tiế ủt c a bộ ến đổi có khả năng n i lư i, trao đ i đưbi ố ớ ổ ợc công suất hai chiều… mà ta đang đi xây dựng và mô phỏng Chương 2: Đưa ra các cấu trúc bi n tế ần đa cấp, so sánh ưu, nhược điểm c a các c u trúc bi n tủ ấ ế ần đó để ự l a chọn cấu trúc sử ụ d ng trong

b ộ biến đổi ựa chọl n phương pháp điều khiển đ ừ đó xây dựng mô hình mô phỏng ể t

Chương 3 : Nêu c u trúc, nguyên lý làm viấ ệc, cấu trúc và tham số các m ch vòng đi u ạ ề

chỉnh của bộ ế bi n đ i chỉnh lưu tích cực Chương 4: Phân tích nguyên lý chuyển ổmạch van, logic điều khiển chuyển mạch, phương pháp điều khi n PWM ể cho bộ biến

đổi Matrix Converter C u trúc và h thông đi u khi n, mô hình mô phấ ệ ề ể ỏng của bộ

biến đổi Chương 5: Mô hình mô phỏng cấu trúc t ng thổ ể ủ c a bộ ế ổ bi n đ i nối tầng đa

cấp mà ta xây dựng

Chương 1 : CẤU TRÚC TỔ NG TH C Ể Ủ A BỘ BIẾ N Đ Ổ I

Mục tiêu tổng thể ủa luận văn là xây dựng một cấu trúc b c ộ biế ổn đ i tiên tiến đểđáp ứng nhu c u ng d ng và phát triển củầ ứ ụ a các ngu n năng lư ng mới vào Hệồ ợ Th ng ố

Điện Việt Nam trong tương lai Với yêu cầu là bộ ế bi n đổi này có thể ế k t n i vố ới m t ộloạt các t i, ả các nguồ hoặn c các lư i điớ ện với nhau để ứng dụng cho việc trao đổi công suất giữa các nguồn năng lượng tái tạo, các lưới điện ho c giặ ữa các lưới v i các h ớ ệ

th ngố lưu trữ năng lượng ới mục tiêu chính là có th v ể ề đi u khiển linh ho t hai chiạ ều công suất gi a các ngu n với sữ ồ ự cách ly đ c lậộ p giữa các bên và t, ạo nên sự cân b ng ằcông suất giữa các nguồn và tả đặi, c biệt là mục tiêu kiểm soát tốt chiều truyền công suất giữa các vị trí khác nhau trong hệ thống điện

1 .1 Cấu trúc biến đổi

1 1.1 Cấu trúc sơ bộ

Cấu trúc tổng thể hệ thống của bộ biến đổi được mô tả trong hình 1 .1

Hình 1.1 Cấu trúc t ổng thể ủ ộ biến đổi c a b

Theo nghiên cứu của tác giả trong dự án Uniflex hệ thống cấu trúc này gồm có hai cổng được kết nối với nhau Với cấu trúc này, cổng 1 và cổng 2 có thể là các nguồn điện phân tán hoặc các lưới điện độc lập nhau ổng 3 là một hệ thống lưu trữ , cnăng lượng điệ được kết nối với lưới qua bộ biến đổi Mục đích của việc xây dựng n cấu trúc này là thực hiện việc truyền và trao đổi công suất giữa các nguồn và các lưới điện khác nhau và có khả năng hòa lưới các nguồn điện và lưới điện phân tán công suất nhỏ vào các lưới công suất lớn của lưới điện quốc gia

Việc kết nối ba cổng như trên gặp phải rất nhiều khó khăn về cấu trúc bộ biến đổi và việc điều khiển cũng rất phức tạp Vì vậy để đơn giản hơn trong luân văn nàychỉ đưa ra cấu trúc tổng thể của bộ biến đổi kết nối chỉ gồm hai cổng là hai nguồn phát xoay chiều

Hình 1.2: Cấu trúc sơ bộ của bộ biến đổi

Bộ biến đổi này có nhiệm vụ:

- Kết nối và trao đổi được công suất phản kháng và công suất tác dụng qua lại giữa hai nguồn một cách linh hoạt

- Có tính modul hóa để có thể dễ dàng thay đổi khi sửa chữa hoặc hư hỏng

- Phải có cách ly độc lập hai nguồn để đảm bảo tính làm việc độc lập của mỗi nguồn và giảm bớt kích thước của bộ biến đổi

1.1.2 Cấu trúc chi tiết

B ộ biến đ i đượổ c xây d ng trên cơ sở ấự c u trúc củ ộa b ch nh lưu - khâu trung ỉgian một chi u - ngh ch lưu (ACề ị -DC-AC) như hình 1.3

-các đầu vào/đầu ra (AC-DC/ DC-AC) và giai đoạ cách ly (DC DC) được minh họn - a

Hình 1.4 Mô hình bộ ế bi n đổ ộ i m t pha v i khâu cách ly DC-DC ớ

Các khâu vào và đầ u ra là các H-Bridge thông thường Khâu cách ly DC-DC được liên k t thông quaế một biến áp tần số cao tạo sự các ly độc lập tương đố ầi c n thiết giữa nguồn tvà i và được k t n i v i ả ế ố ớ các cổ Nó cũng có th đưng ể ợc thiết kế để tăng hoặc gi m đi n áp gi a hai phía đểả ệ ữ đáp ng ứ các yêu c u cụ ểầ th cho lư i điớ ện ho c ặcho t iả ệc sử ụVi d ng một biến áp ần số cao t cho phép thi ết kế ệ h thố nhỏ ọng g n và d ễdàng lắ ặp đ t

1 1.4 K hâu cách ly DC AC

các đầu vào/đầu ra (AC-DC, DC-AC) và giai đoạn cách ly (DC-AC) ợc minh họa đư

T ừ các phân tích trên ta nhân thấy cấu trúc sử ụ d ng khâu cách ly DC AC có

1 .2 Xây dự ng sơ đ ồ c ấ u trúc ủa bộ biế c n đ ổ i ba pha

Mô hình được xây dựng phả đảm bả công suất có thi o ể trao đổi qua l i vạ ới nhau qua bộ biế ổn đ i Đồng thời năng lượng của pha A của cổng này có thể trao đổi qua lại

với năng lượng các pha A, B, C c a củ ổng kia và ngượ ạc l i Quá trình này cũng x y ra ảtương tự trong các pha B và C Sự trao đ i năng lư ng như vổ ợ ậy sẽ ạ t o ra s cân b ng ự ằcông suất trên cả ba pha c a các cổng ủ

Khâu trung gian một chiều trong sơ đồ làm cho ch nh lưu và ngh ch lưu làm ỉ ịviệc tương đ i đố ộc lập với nhau, do đó các phương pháp bi n đi u đế ệ ể ạ t o ra điện áp ra hình sin được th c hi n d dàng hơn ự ệ ễ

Để ự th c hi n đư c đi u này b biế ổ ử ụệ ợ ề ộ n đ i s d ng nhi u các modun đượề c m c n i ắ ốtiếp nhau trên cả ba pha đ th c hiể ự ện việc trao đổi công suất giữa các cổng Các modun này là các cầu H bridge m- ột pha có th truy n công su t t m t chi u sang ể ề ấ ừ ộ ềxoay chiều và ngược lại Điều này dẫn đến việc sử dụng một cấu trúc chuyển đổi đa cấp với các H-Bridge ( bộ AC/DC) có cấu trúc chi tiết như hình 1.6

Việc chuyển đổi năng lượng trong chuyển đổi đa cấp là sử dụng một loạt các thiết bị bán dẫn để tạo ra các tín hiệu bậc thang liên kết từ nhiều nguồn DC điện áp thấp Các sóng dạng bậc thang này sẽ được điều chế sau đó tạo ra được một sóng sin với điện áp cao o đó sơ đồ linh hoạt hơn trong việc D tạo điện áp điện áp cao và khả năng điều khiển chiều công suất

Cấu trúc trên hình 1.6 sử dụng các H-Bridge chuyển đổi cascaded cho mỗi khâu Trong đó cổng 1 có 3 chuyển đổi cầu H-Bridge trên một pha và được kết nối

lần lượt với các pha A, B, C của cổng 2 như hình vẽ ghĩa là năng lưN ợng trong một pha c a củ ổng 1 ẽ được phân phố s i trên t t cấ ả ba pha c của ổ 2 S kng ự ế ối như vậy đã t n

tạo được sự liên hệ ữ gi a các cổng để truyền công suất hai chiều mà không gây ra s ựmất cân bằng công suấ ạt t i các ng Quá trình như vậy đã tạo ra được bộ chuyển đổi cổvới 7 mức điện áp trên các pha Tất cả các cổng tương tác với nhau thông qua các liên kết DC Các liên kết DC cũng tạo ra sự cách ly giữa các cổng bằng cách sử dụng khâu DC-AC với chuyển đổi với tần số cao (MF) thông qua máy biến áp cách ly Cấu trúc này cho phép quá trình truyền công suất hai chiều một cách linh hoạt giữa các cổng khi kết hợp với một bộ điều khiển thích hợp Đặc biệt cấu trúc này cũng tạo được sự cân bằng công suất trên cả ba pha của các cổng và đây là một ưu điểm vượt trội của

mô hình so với các mô hình khác

Hình 1 6 Cấu trúc chi ti ết ba pha c a b ủ ộ ế bi n đ i v i quá trình chuyể ổ ổ ớ n đ i đa

cấp

1.3 Nguyên lý điề u khiể ủ n c a sơ đ ồ và thông số ỹ k thu t c n ậ ầ thiế t

Sơ đ có th ho ộng trong hai chế độ :

- Chế độ ết nố k i gi a các lư i đi n hay các đi m nút trong hữ ớ ệ ể ệ thống điện với nhau (Ch ế đô nối lưới)

- Ch ế độ ố ảc đ o (hoạ ột đ ng và cung cấp cho phu t i mả ột cách độ ậc l p)

T ừ những yêu cầu và đảm bảo khả năng hoạ ột đ ng như trên yêu cầu ta phải phải thiế ết k và tính toán thông s hai c u trúc ch vòng u khiố ấ mạ điề ển đó là m ch vòng ạdòng điện và mạch vòng điện áp (các m ch vòng đi u khiể ẽạ ề n s đư c xây d ng và tính ợ ựtoán cụ ể th cho m i bộ ế ổỗ bi n đ i)

Chương 2: B BI Ộ ẾN TẦ N ĐA M C Ứ

2.1 M ở đầ u.

Biến tần đa c p đ t đưấ ạ ợc nhiều sự chú ý trong những năm gần đây như một gi i ảpháp hiệu quả cho các ứng dụng công su t lấ ớn và điện áp cao Bi n tế ần đa cấp có thể tạo ra điện áp d ng sin tạ ừ các nguồn DC cách ly Bi n tế ần đa cấp có thể là khâu biến

đổi năng lư ng đi n lý tượ ệ ởng cho k t n i các ngu n năng lư ng tái t o v i lư i đi n ế ố ồ ợ ạ ớ ớ ệbao gồm h u h t các nguầ ế ồn phân tán như pin mặt trời tua-bin điện sức gió C u trúc ấbiến tần đa cấp đã được phát tri n đ có th s d ng các thi t bi đóng c t bán d n vể ể ể ử ụ ế ắ ẫ ới

đi n áp tương đệ ối th p cho các ng dụấ ứ ng yêu c u đi n áp cao, công su t lầ ệ ấ ớn Đặc biệt

là khả năng ng dứ ụng của thiế ị t b bán dẫn trong hệ thống điện xoay chiều công suất

lớn đ điều khiển công su t phể ấ ản kháng cải thi n sệ ự ổ n định hệ ố th ng đi n t đó yêu ệ ừ

cầu sử ụng bộ nghịch lưu nguồn áp vớ d i điện áp cao và công su t lấ ớn vì những ưu điểm sau:

- Các van bán dẫn chỉ phải đóng cắt ở các tần số cơ bản hoặc gần tần số này do đó giảm đáng kể ổ t n hao do quá tình đóng cắt

- Nó giúp loại bỏ ự ầ thiết của máy biến áp cung cấp các cấ s c n p điện áp cần thiết

- K ết cấu modul hóa nên cấu trúc m ch l c đơn gi n hơn, s lư ng thi t b ít hơn ạ ự ả ố ợ ế ị

- Vì không có bi n áp hế ệ thống nên có thể đáp ng nhanh hơn nhiứ ều

- Gi ảm được giá thành do phải biế ổ ấn đ i c p đi n áp, sử ụệ d ng ít dây dẫn hơn

Như đã biết trong các bộ ế bi n đ i PWM nổ ối lư i thông thư ng, đớ ờ ể giảm thiểu

ảnh hưởng c a t n số đóng cắt cao fủ ầ PWM do quá trình điều chế thì việc thiết kế cuộn cảm đầu vào và mạch l c LC c n thi t là khá phức tạp Không nh ng thọ ầ ế ữ ế quá trình điều khiển khi đầu vào phía xoay chi u là mề ạch LCL cũng là bài toán nan gi i Điả ều này dẫn t i mớ ối quan tâm lớ ến đ n biến tần đa mức trong các hệ ố th ng thiết bị tham gia vào quá trình điều khiển và đảm b o ch t lư ng đi n năng trong h th ng đi n, tiêu ả ấ ợ ệ ệ ố ệ

biểu như các hệ ố th ng bù tĩnh (SVM, STATCOM), các h ống điềệth u khi n dòng năng ể

lượng (UPFC), phụ ồc h i đi n áp động (DVR), hay các bộ ọệ l c tích cực Tương tự như

vậy các ứng dụng trong các hệ thống truyề động công suất lớn n, điện áp cao biến tần

đa cấp cũng mang lại hiều quả đáng kể

Ngày nay việc xây dựng và đưa vào các hệ ố th ng đi n dùng năng lượng tái tạo ệ

đã trở thành m t yêu cầu bứộ c thi t Các h thốế ệ ng năng lượng tái tạo đ c trưng bặ ởi các ngu n ồ phát phân tán trong một lư i điớ ện yếu quy mô tương đối nh , có th k t nối với ỏ ể ế

lư i điớ ện quốc gia và ph i có khả ả năng làm việc trong chế độ ố c đ o Việc kết nối ảnguồn phát phân tán trong lư i điên nhớ ỏ có k t nối vớế i lưới quốc gia đòi hỏi có bộ biến đổi tin cậy, hiệu suất cao, kích thươc nhỏ ọ g n Biến tần đa mức chính là các thiết

b ịbiến đổi có thể đáp ng các yêu cầứ u này Như một hệ ố th ng biến đ i dùng đổ ể ế k t nối giữa các phần của lư i điớ ện, b biếộ n đổ ầi c n có khả năng đi u khiển dòng công ềsuất hai chiều, kể ả c công suất tác dụng lẫn công suất phản kháng, hơn nữa ph i có ảcách ly là yêu cầ ắu b t bu c đ m b o an toàn ộ ả ả

2 2 Các cấu trúc bộ biến tầ n đa m ứ c

Cấu trúc chung của bộ biến đ i đaổ m nức ối tầng được tạo thành từ ộ m t loạt các

b ộ biến đổi cầu một pha Lý do sử ụng các khóa chuyển mạch này là dòng điện bị dphân chia trong các khóa chuyển mạch và cho phép làm việc với công suấ ịt đ nh mức

lớn hơn công suất từng mức riêng rẽ Khi số ợ lư ng mức tăng lên d ng sóng điạ ện áp ra tổng hợp có dạng bậc thang gần với điện áp mong muốn, độ méo đi u hòa gi m đi và ề ả

gần bằng 0 khi số ứ m c tăng lên Cấu trúc của bộ ngh ch lưu nhiị ều mức bắt đầu từ ba

mức, gồm hai ụ điện mắc nố ế t i ti p và s d ng đ u gi a như trung tính Mỗi pha của ử ụ ầ ữ

b ộ biến đổi ba mức có đôi thiết bị chuyển mạch mắc nối tiếp Đầu giữa của mỗi đôi

được ch t vào trung tính qua các đi t ch t D ng sóng t o nên gầố ố ố ạ ạ n như hình chữ nh t ậ

Có ba loại biến tần đa mức không sử ụ d ng máy bi n áp đó là: ế

- B ộ biến tần đa mức dùng ụ điện thay đổi (flying-t capacitor inverter)

- B ộ biến tần đa mức dùng điốt chốt (diot-clamped inverter)

- B ộ biến tần đa mức dùng ầu nối tầng H (cascad H-c bridge inverter)

So sánh ưu n hượ c đi ể m củ a các c u trúc b bi n t n đa m c: ấ ộ ế ầ ứ

• B ộ biến tầ n đa m ứ c dùng điốt chốt

Ưu điểm:

- Khi số ầu bộ biến đổi cao thì độ méo thấp và không c n b c ầ ộ ọ l c

- Các ứng xuất trên khóa chuy n mể ạch th p vì t n sốấ ầ chuy n m ch dư i 500Hz ể ạ ớ

- Có thể không cần điều khiển công su t phản kháng ấ

- S ố điốt quá nhiều khi số ức tăng lên m

- Khó điều khiển dòng công suất qua m i b bi n đổi ỗ ộ ế

• B ộ biến tầ n đa m ứ c dùng flying-capacitor

Ưu điểm:

- Khi số ầu c của bộ ến đổ ớbi i l n không cầ ộ ọn b l c

- Có thể điều khiển dòng công suất tác dụng và phản kháng

- S ố lượng tụ điện nhiều

- Điều khiển sẽ trở nên khó khăn khi s cell m tăng lênố

• B ộ biến tầ n đa m ứ c kiểu nối tầng

Ưu điểm:

- Có ít linh kiện hơn các sơ đồ khác

- Điều khiển đơn giản vì các biến đổi có cùng m t cộ ấu trúc

- S dử ụng modul công suất chu n, giá thành hẩ ạ, thuận tiện cho việc bảo trì, thay thế khi hư hỏng

- Cần nhiều ngu n cách ly.ồ

hiện b i vì mở ỗi tụ đư c nạ ớợ p v i điện áp khác nhau khi số ứ m c tăng lên Sơ đ có đi t ồ ốchốt khó mở ộ r ng sang nhiều mức vì vấn đề liên lạc một chiều không cân bằng, số

điốt chốt tăng lên và khó bố trí t liên l c m t chiều vàụ ạ ộ các thiế ịt b khi đi n áp tăng ệlên Bộ biến tần đa mức nối tầng cần phân tách nhuồn m t chi u, có khả năng modul ộ ềhóa, vấn đề không cân b ng cằ ủa điện áp liên lạc một chiều không xảy ra, do đó có thể

m rở ộng ở nhiều mức Vì ưu điểm này B ộ biế ần đa mứn t c n i t ng đư c s d ng ố ầ ợ ử ụrộng rãi trong truyền tải điện một chiều cao áp, bộ bù tĩnh, b điộ ều khiển dòng công suất UPFC, b ộ ổn định và bộ truy n đ ng cơ công suất lớn “Với nhữề ộ ng ưu đi m như ể

trên trong luậ n văn này s l a ch n phương pháp áp dụ ẽ ự ọ ng b bi n t n đa m c ộ ế ầ ứ

dùng cầu ch H cách ly” ữ

2 3 Cấu trúc bộ biến tần đa mứ kiểu cầu H nối tầng c

Cấu trúc một pha c a một biến t n ngu n áp kiủ ầ ồ ểu cầu H nối tầng m cấp được

minh họa trong hình 2.4

Một nghịch lưu đa cấp nối tầng ợc tạo thành từ ộđư m t loạt các b ộ biến đổi cầu một pha (thường g i là c u ch H), m i c u có m t nguồn DC riêng biệt Nghịch lưu ọ ầ ữ ỗ ầ ộnày có thể ạ t o ra d ng sóng điạ ện áp gần như hình sin từ ộ m t số ngu n DC riêng biồ ệt,

có thể đư c lấy t ợ ừ pin mặt trời, pin nhiên liệu t , ụ điện, Hình 2.4 cho thấ ấy c u trúc

của mộ pha của một nghịt ch lưu M-c p, t c u ch H n i t ng M i c u ch H có th ấ ừ ầ ữ ố ầ ỗ ầ ữ ể

tạo ra ba ấp điện áp khác nhau trên đầu ra + Vdc, 0 và Vdc bằng cách kế ốc t n i các nguồn DC với đầu ra AC bằng b n trố ạng thái đóng cắt có thể ủ ố c a b n van bán dẫn

Đi n áp đệ ầu ra c a nghủ ịch lưu M-cấp là tổng củ ấa t t cả các giá tr u ra c a các ị đầ ủ

mạch cầ ới M mức trên dạu V ng sóng đi n áp đầệ u ra có m t m c không là chung khi ộ ứ

tất cả các cầu H đ u cho đề ầu ra không, vậy trong nửa chu kỳ ẽ có số ức là (M 1)/2, s m chính là số ầ c u H thành phần Như vậy số ứ m c chỉ có thể là s l , ví dụ ố ẻ 3 mức (chỉ gồm một cầu H, N=1), 5 mức (2 cầu H, N=2), 7 mức (3 c u H, N=3), … Sơ đ ầ ồ7 mức,

-gồm 3 cầu H cho trên hình 2.4 Dạng đi n ệ áp trên đầu ra Van = Va1 + Va2 + Va3, cho trên hình 2 b Trên hình 2.5 5b thể hiện m i cỗ ầu H chỉ cho ra đi n áp dạng chữ nh t ệ ậ

một cực tính trong mỗi nửa chu ỳ Như vậ ở ỗ ầ k y m i c u H hai nhánh van của nó điều khiển theo ki u d ch pha (phase shift), mể ị ỗi van d n trong 180° ở ầ ốẫ t n s cơ b n ả

2 4 Phương pháp điều chế độ ộng xung PWM r

Đố ới v i nghịch lưu đa mức c u ch H thì phương pháp d ch pha là tiêu chuẩn ầ ữ ị

áp dụng vì tính modul hóa của nó Theo phương pháp dịch pha t t cảấ các cầu H đều tuân theo một sóng hình sin chu n Sóng răng cưa bao gồm N sóng, N là số ầẩ c u H, mỗi sóng lệch pha nhau 1800/N chu kỳ răng cưa Trong m i c u H thì nhánh cầu ỗ ầdương và nhánh cầu âm l i có răng cưa l ch nhau 180ạ ệ 0 Trong luận văn này tôi sử

dụng bộ biến tần gồm ba cầu, chính vì v y sậ ố răng cưa bao g m 3 răng cưa và mỗi ồsóng lệch pha nhau là 600, trong m i cỗ ầu H s nhánh cố ầu dương và âm l i có răng cưa ạlệch nhau 1800

Hình 2.5: Phương pháp điề u ch PWM dịch pha cho nghịch lưu 3 cầu H nối tầng ế

Phương pháp dịch pha đảm b o rằng sóng hài bậc cao do quá trình điềả u ch đưa ế

ra có tần số ằ b ng 2.N.fpwm , nghĩa là cao hơn 2.N lần tần số đóng c t củắ a m i cầu H ỗNói cách khác để đả m b o sóng hài b c cao thấp nhất ở ộả ậ m t t n sầ ố nào đó thì mỗi cầu thành phần ch phỉ ải đóng cắ ở ầt t n số nh hơn 2.N l n, nghĩa là t n hao do đóng c t ỏ ầ ổ ắtrên van nhỏ hơn 2.N lần so v i ngh ch 2 mớ ị ức thông thường Cùng v i viớ ệc các van chỉ ph i chả ịu điện áp (M-1)/2 lần nhỏ hơn so v i biên đ đi n áp ra mong muốn, tốc ớ ộ ệ

độ tăng đi n áp đ t trên t i đ u ra dV/dt cũng (M-1)/2 lần nhỏ hơn, thì đây chính là ệ ặ ả ầ

những ưu điểm quan trọng nhấ ủa nghịt c ch lưu đa m c, đứ ặc biệt trong các ứng dụng ở dải công suất lớn, đi n áp cao Theo phương pháp dệ ịch pha m i cỗ ầu H đều làm vi c ệnhư nhau trong toàn dải đi u ch ề ế (biên độ sóng sin chuẩn thay đổ ừi t không đ n biên ế

độ ủ c a xung răng cưa) nên điện áp Vdc được sử ụng như nhau Vì vậy nói chung dkhông cần th c hi n thuậự ệ t điều khiển cân bằng điện áp trên các tụ ộ m t chiều

2 B .5 ộ biến tầ n đa c ấ p một pha dùng cầu c ữ H cách ly h

Luận văn này trình bày sơ đồ ế ầ bi n t n đa c p g m 7 m c Sơ đồ ồấ ồ ứ g m ba c u ầchữ H

- M ỗi cầu H-Bridge được nối với một ngu n 1 chiồ ều DC được kết nố ới v i m t pha ộ

của cầu là cầu 1 pha

- Dùng phương pháp điều ch PWM đ đi u khiế ể ề ển đóng cắt các van của các cầu

2.5.1 Phân tích cấu trúc b ộ đi u khiể ề n cho b ộ ngh ch lưu 7 mức và mô hình mô ị phỏng:

∗ H ệthống gồm ba máy phát sin chu n lẩ ần lượ ệt l ch pha nhau một góc π/3

∗ Các hệ ố th ng sin chu n này đư c đưa qua khâu (relay) khâu trễẩ ợ có ngư ng đ t o ỡ ể ạtín hi u xung vuông tệ ừ những tín hiệu hình sin Như vậy nh ng xung vuông này ữcũng l n lưầ ợt l ch pha nhau mệ ột góc là π/3

∗ Ba tín hiệu xung vuông này đư c đưa và khâu tích phân 1/s Qua khâu này các tín ợhiệu xung vuông sẽ thành các tín hiệu xung tam giác và cũng lệch pha nhau một góc π/3

∗ Các tín hiệu xung tam giác này v n còn ch a thành phẫ ứ ần m t chiộ ều vì vậy ta đưa các tín hiệu xung tam giác này qua khâu lọc với tầ ốn s f=50Hz đ l c hết thành ể ọphần một chi u ề

∗ Các xung tam giác được đưa qua khâu -1 đ đư c thành phần xung tam giác ngược ể ợnhau Đầu ra ta sẽ được hệ ố th ng ba cặp xung tam giác ngược nhau và lệch nhau

600

∗ Các xung tam giác này đư c đưa vào đợ ể so sánh v i tín hi u sin chuẩn Tín hiệu ớ ệ

đầu ra c a ba b so sánh s đưa đi đ đi u khi n các khóa Sủ ộ ẽ ể ề ể 1, S2, S3,S4 của ba cầu sau đây là hình nh so sánh đả ể đưa tín hi u đi u khiển củệ ề a m t c u m i c u gồm ộ ầ ỗ ầhai xung tam giác ngược pha nhau so sánh với m t tín hi u sin chu n và hai cộ ệ ẩ ầu còn lại cũng được làm tương tự nhưng v i b xung tam giác lệch pha với bộ xung ớ ộcủa cầu 1 là 600 và 1200

∗ Mô hình mô phỏng như hình 2.6

DC/AC Half-Bridge Multilevel Inverter

7 levels

Discrete,

Ts = 5e-006 s.

Vdc2 Vdc1 Vdc

v + -

V3

v + -

V2

v + -

+ -

H Bridge2

g A B

+ -

H Bridge1

g A B

+ -

1 ohm

5 mH

I load

V inv erter

2.5.2 Cấu trúc chi ti t các kh ế ối

The 'Model initialization function' defined in the

Model Properties automatically sets the sample time Ts

to 1/60/3240 = 5.14e-6 s

6 Out6

5 Out5

4 Out4

3 Out3

2 Out2

1 Out1

Sine Wave2

Sine Wave1

Relay2 Relay1 Relay

1 s Integrator2

1 s Integrator1

1 s Integrator

-K- -K-

-K- -K-

Fo=50Hz Fo=50Hz Fo=50Hz

1 Out1

>=

>=

NOT NOT

3 In3

2 In2

1 In1

In1 In2 In3 Out1

Gate H_br2

In1 In2 In3 Out1

Gate H_br1

In1 In2 In3 Out1

Gate H_br

1 Sine Ref.

Các xung tam giác tạo ra t ừ hình 2.7 đư c đưa vào để so sánh v i tín hi u sin sẽ ợ ớ ệchuẩn (được tạo ra từ ộ ề b đi u chỉnh) Tín hiệu đầu ra c a ba bộ so sánh sẽủ đưa đi đ ểđiều khiển quá trình đóng cắt các van S1, S2, S3,S4 của ba cầu H Bridge -

2.5.3 K ết quả mô phỏng.

Hình 2.9: Hình dạng điện áp ra

Nhận xét : Ta thấ y đi n áp đ ệ ầ u ra t ng h p trên 3 c u có d ng sin g m 7 m ổ ợ ầ ạ ồ ức

ra lớn

2 B .6 ộ biến tầ n đa c ấ p ba pha

2.6.1 Phương pháp điều chế độ ộ r ng xung PWM

Tương tự như đi u ch cho m t pha Ta cũng sử ụề ế ộ d ng phương pháp dịch pha là tiêu chu n áp dẩ ụng Theo phương pháp dịch pha tất cả các cầu H đều tuân theo một sóng hình sin chuẩn Sóng răng cưa bao gồm N sóng, N là số ầ c u H, m i sóng lỗ ệch pha nhau 1800/N chu kỳ răng cưa Trong m i cầỗ u H thì nhánh cầu dương và nhánh cầu

âm lại có răng cưa lệch nhau 1800 Như v y đậ ối với biến tần đa cấp ba pha ta sẽ có ba sóng sin chuẩn làm tín hi u đ so sánh v i 6 tín hiệu xung răng cưa như hình 2.10 ệ ể ớNguyên lý cũng giống như ta điều ch cho m t pha ế ộ

0 0.01

0.02 0.03

0.04 0.05

Hình 2.10 Tín hiệ u đi ề u chế PWM cho bộ biến tần ba pha ba cấp

2.6.2 Mô hình mô phỏng

Three phases DC/AC Half-Bridge Multilevel Inverter

7 levels

Discrete,

Ts = 5e-006 s.

Va bc Iabc A B C

a b c

V-I Measurement

Scope1

A B C

A B C

RL Branch

abc

Discrete 3-phase Programmable Source

i + -

Sine Ref

Conn1

Conn2

7 levels H Bridge Multilevel Cell1

Sine Ref

Conn1

Conn2

7 levels H Bridge Multilevel Cell

B ộ biến tần đa cấp ba pha là môt hệ thống bao gồm ba bộ biến tần đa cấp một pha chính vì vậy thuật toán điều khiển, điều chế cho bộ biến đ i này cũng không khó ổkhăn và khác biệt so v i b bi n t n đa c p một pha Như v y ta cũng có 3 hớ ộ ế ầ ấ ậ ệ thống

điều khi n bằể ng phương pháp điều ch rế độ ộng xung như phân tích trên mô hình bộ biến tần đa cấp một pha

2.6.3 K ế t quả mô phỏng.

Chương 3: B Ộ CHỈNH LƯU TÍCH CỰ C XÂY D NG TRÊN C U TRÚC Ự Ấ

BIẾN TẦN ĐA MỨC

Chỉnh lưu tích cực là bộ biến đổi có khả năng trao đ i đưổ ợc công su t hai chiều ấBằng cách thay đổi góc pha của sóng hài cơ b n và thay đả ổi hệ ố ề s đi u chế PWM có thể thay đ i dòng điổ ện phía xoay chiều cả ề v giá tr l n góc pha so v i điệị ẫ ớ n áp lưới L,

t ừ 0° đến 180°, như vậy bộ biế ổn đ i có thể làm việc trong các chế độ: 1 Chuyển năng lượng t phía xoay chi u sang phía mộừ ề t chi u nếề u 0 ≤ L < 90°, nghĩa là ch ch nh ế độ ỉlưu; 2 Chuy n năng lưể ợng t phía m t chiều sang phía xoay chi u nừ ộ ề ếu 90° ≤ L ≤ 180°, nghĩa là chế độ nghịch lưu Thông thường điện áp phía DC được điều khiển giữ không đ i, do đó bổ ộ biế ổi có thể n đ trao đ i năng lưổ ợng với lưới theo cả hai chiều nhờ thay đổi hệ ố s ềđi u ch PWM, t c là thay đ i giá trịế ứ ổ biên đ c a thành phần sóng cơ ộ ủbản của điện áp xoay chiều của nghịch lưu Để quá trình năng lượng diễn ra hiệu quả nhất thường điều ch nh đ gi ỉ ể ữ góc pha L g n b ng không ho c 180° Sau đây là cấu ầ ằ ặtạo và nguyên lý hoạ ột đ ng của bộ chỉnh lưu tích cực

3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạ ộ t đ ng của chỉ nh lưu tích c ự c một pha

3.1.1 Cấu tạ o.

Phần bán dẫn chính là nghịch lưu cầu một pha, g m các van V1, V2, V3, V4 ồ

và các điôt song song ngược

Các van V1, V2,V3, V4 có thể là các IGBT hoặc các van điều khiển hoàn toàn khác như MOSFET hay GTO

Giữa đầu ra xoay chi u cề ủa ngh ch lưu  vớị i điện áp nguồn 1 có điện cảm L Phía một chiều có tụ C có giá tr l n đ san bằị đủ ớ ể ng điện áp  và tụ C được mắc song song với điện trở R

phần sóng hài cơ bản thì phía lưới có t n số ầ ω1, phía nghịch lưu có tần s ố ωi Sơ đồ

hình 3.1 có mạch đi n tương đương như trên hình 3.2a.ệ

Nếu tần số ω ω1≠ i dòng điện qua cuộn cảm L sẽ ứ ch a nhiều sóng hài bậc cao

Nếu ω1 = ω ωi = như trường ợp chỉnh lưu tích cực dòng h I L s ẽ có dạng sin với cùng t n sầ ố Khi đó có thể mô t m ch đi n tương đương trên hình 3.2a bằả ạ ệ ng bi u ể

đồ vector như trên hình 3.2b

+ Điệ ản c m L đảm b o đ p m ch cho phép trên d ng sóng c a dòng đi n ả ộ đậ ạ ạ ủ ệ i L Dòng iL đập m ch là do điện áp ạ  có dạng là các xung đi n áp biên đệ ộ -U+/ DC với chu kỳ ặ l p lại T S (T Slà chu kỳ đóng c t củắ a quá trình điều chế)

Nếu xét ở ần số sóng cơ bả t n đồ thị vector trên hình 3.2b thể hiện m i quan hố ệ vector U U U_i = _1 + _L Trên đồ ị th cũng th hi n hai trường hợp ể ệ

Thứ nhất: Khi dòng qua cu n c m cùng pha v i đi n áp lưới ộ ả ớ ệ

Thứ hai: Khi dòng có cùng giá trị nhưng m t góc pha khác so vớở ộ i điện áp Trong trường h p chung có thợ ể thấy rằng độ dài của vector đi n áp đệ ầu ra nghịch lưu

i

U phải có giá trị ớ l n hơn độ dài của vector đi n áp lưệ ới U1 Từ đây rút ra đi u kiện ềràng buộ ốc đ i với điện áp phía một chiều u DC phải có giá trị ớ l n hơn giá trị biên độ

của điện áp xoay chiều phía lưới U Trong thực tế 1.m u DC được điều khiển giữ ở ột mgiá trị không đổi, vì vậy đây là một điều ki n cho phép xác định giá trị ệ ảệ đi n c m L c n ầthiết

Điều kiện thứ hai để xác đ nh đi n cảị ệ m L là độ đậ p mạch cho phép của dòng iL

, tùy thuộc vào phép điều ch ợ ử ụế đư c s d ng Do phép điều ch , điế ện áp đầu vào nghịch lưu ui s ẽ có dạng các xung điện áp với biên độ ±u DC, dẫ ến đ n dòng điện qua cuộn cảm L có dạng đập mạch quanh dạng sóng hình sin Độ đậ p mạch ph thu c t n ụ ộ ầ

s ố đóng cắt của các van V1, V2, V3, V4, nói cách khác là t n sầ ố ấ l y mẫu fs , và chính

f : t n sầ ố ệ đi n áp xoay chiều

Quá trình làm việc của sơ đồ: