thiết kế bộ lọc sóng hài thông thấp băng rộng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o Đề tài: THIẾT KẾ BỘ LỌC SÓNG HÀI THÔNG THẤP BĂNG RỘNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Duy Cƣơng Học viên thực hiện: Trần Mạnh Hiếu Thái Nguyên 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Nền tảng Các bộ chuyển đổi công suất theo đó nâng cao hiệu suất, hiệu quả và độ bền của các quá trình sản xuất được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ứng dụng của các bộ biến đổi điện AC/DC và DC/AC được phát triển không ngừng từ sự ra đời của bộ chỉnh lưu điều khiển Silic (Silicon Controlled Rectifiers - SCR) năm 1957. Tuy nhiên, sự sử dụng rộng rãi của các bộ chỉnh lưu Diot/ Thyristor 1 pha và 3 pha cho các nguồn điện DC, các bộ truyền động tốc độ điều chỉnh được (Adjustable Speed Drives - ASD), các bộ lưu điện (Uninterruptible Power Supplies - UPS), và ứng dụng cho hộ tiêu thụ và các thiết bị công nghiệp, mới diễn ra trong hai thập kỷ gần đây, và ước tính 65% năng lượng điện công nghiệp đã sử dụng bởi các động cơ điện. Hộ sử dụng chính trong công nghiệp ngày càng tăng lên, coi sự giảm năng lượng như một chìa khóa để nâng cao lợi nhuận và khả năng cạnh tranh của họ. Vì các bộ dẫn động điều tốc giảm mức năng lượng tiêu hao ( tiết kiệm từ 20 – 30% ) và giảm các mức chất thải gây ô nhiễm tới môi trường trong khi năng suất tăng lên khiến sự phát triển của chúng là tất yếu. Với các ứng dụng điều tốc, các bộ truyền động tốc độ điều khiển được (ASD) được sử dụng rộng rãi cho các động cơ điện. Hiệu suất và chất lượng chuyển động cao, mômen khởi động thấp là ưu điểm của các ASD. Các ASD bao gồm bộ chuyển đổi AC/DC nối với bộ nghịch lưu DC/AC. Trong tất cả các bộ chuyển đổi điện tử hiện đại nghịch lưu nguồn điện áp (Voltage Source Inverter - VSI) sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation – PWM) là rất phổ biến. PWM – VSI bao gồm 6 khóa bán dẫn công suất cùng với các Diot hồi tiếp mắc song song. Nó chuyển điện áp một chiều cố định thành xoay chiều 3 pha với tần số và biên độ có thể điều khiển được. Trong các ứng dụng bộ điều khiển động cơ xoay chiều, thiết bị chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha thành điện áp một chiều được sử dụng rộng rãi. Bộ chỉnh lưu điện áp kết hợp bộ lọc thụ động, VSI ghép nối nguồn một chiều với động cơ xoay chiều để điều khiển tốc độ, vị trí, momen trục động cơ. Cấu trúc liên kết phía trước cho các ASD là bộ chỉnh lưu 6 Diot hay Thyristor với các ưu điểm như hiệu suất cao, giá thành thấp, chắc chắn và tin cậy. Cấu trúc chính của thiết bị PWM – VSI với một bộ chỉnh lưu Diot phía trước được chỉ ra trong Hình 1.1. Các bộ chỉnh lưu Diot và Thyristor kết nối lưới điện với tải và tạo ra các dòng điện không sin từ nguồn cung cấp ngay cả khi lưới là nguồn điện áp hình sin. Các dòng điện sóng hài này được đưa ra vào các hệ thống cung cấp và gây ô nhiễm lưới điện, gây ra các vấn đề về chất lượng của nguồn điện. Sóng hài dòng điện đã đưa vào gây ra sự biến dạng điện áp đường dây. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 Hình 1.1: Cấu trúc chính của bộ chỉnh lưu cầu Diot phía trước bộ truyền động xoay chiều. Các sóng hài dòng điện được đưa vào lưới có thể tương tác với phạm vi rộng của các thiết bị hệ thống điện, đáng chú ý nhất là các tụ điện, máy biến áp và các động cơ gây ra, tổn hao phụ, quá nhiệt và quá tải. Chúng cũng có thể gây ra sự giao thoa với các đường dây truyền thông và sai lệch trong việc đo công suất. Các sóng hài dòng điện không những không thể sinh ra công suất thực tới tải mà còn gây ra sự cộng hưởng hay khuếch đại không mong muốn trong hệ thống phân phối. Méo sóng hài tổng (Total Harmonic Distortion – THD) là chỉ số được sử dụng phổ biến để đo thành phần sóng hài từ sóng và có thể áp dụng đối với điện áp hay dòng điện. Méo sóng hài tổng dòng điện được đưa ra bởi: THD I = 1 2 I I n n n   (1.1) I n là dòng sóng hài hiệu dụng thành phần, I 1 là thành phần dòng cơ bản. Điện áp bị biến dạng thường gây ra trong sự cố hoặc sự đóng cắt của các tải tuyến tính/ phi tuyến khác được nối tới cùng điểm của đầu nối chung (PCC) chỉ ra trong Hình 1.2. Điểm nối chung là điểm mà ở đó các hộ tiêu thụ được nối cùng nhau và nó được định nghĩa một cách nói chung như một điểm mà tại đó gồm các giới hạn sóng hài sẽ được đánh giá. Từ phía khách hàng, nó là điểm mà ở đó hệ sử dụng cuối cùng là năng lượng tiêu thụ và là nơi các hộ tiêu thụ khác được cung cấp với các dịch vụ điện. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Hình 1.2: Định nghĩa điểm nối chung ( PCC). 1.2 Các kỹ thuật giảm nhẹ sóng hài Các kỹ thuật này có thể được phân loại thành 5 loại. 1. Bộ lọc thụ động 2. Các hệ thống nhiều pha 3. Các hệ thống bù sóng hài tích cực 4. Các hệ thống lai 5. Bộ chỉnh lưu PWM Mục đích của các kỹ thuật này là làm cho dòng điện đầu vào có dạng sóng hình sin sạch, giảm méo sóng hài tổng dòng điện THD. Trong các bộ lọc thụ động, dòng chảy của các dòng điện sóng hài không mong muốn tới hệ thống điện có thể được ngăn chặn bởi cách sử dụng của các trở kháng cao mắc để chặn chung hoặc bằng cách chuyển hướng chúng tới đường dẫn điện trở thấp. Hai phương pháp này trình bày khái niệm của các bộ lọc thụ động nối tiếp và bộ lọc thụ động song song, một cách tương ứng. Các bộ lọc thụ động nối tiếp có thể là dạng thuần cảm hoặc dạng LC. Bộ lọc điện cảm phần xoay chiều AC và bộ lọc phần một chiều DC là hai bộ lọc dạng thuần cảm. Các điện cảm phần xoay chiều tạo ra một cảm kháng lớn làm thay đổi đường đi dòng điện được tạo bởi các sóng hài. Với mục đích thực hiện cực đại điện kháng đầu vào trong khi làm cực tiểu điện áp rơi xoay chiều, giảm cả điện cảm phần xoay chiều và điện kháng phần một chiều, giải pháp kết hợp được chỉ ra trong Hình 1.3. Điện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 kháng một chiều được đặt sau bộ chỉnh lưu Diot và trước tụ điện và nó được ký hiệu giống với các điện cảm phần xoay chiều. Hình 1.3: Lọc thụ động dựa trên điện cảm đường dây AC và điện kháng đường dây DC. Hình 1.4: Cấu hình bộ lọc thụ động nối tiếp ( SERISE) Bộ lọc thụ động nối tiếp cộng hưởng, chỉ ra trong Hình 1.4, được nối nối tiếp với tải. Bộ lọc bao gồm cuộn kháng và tụ điện mắc song song mà được cộng hưởng để cung cấp điện kháng cao tại tần số sóng hài được chọn. Điện kháng cao do đó chặn dòng chảy của dòng điện sóng hài chỉ tại tần số cộng hưởng. Tại tần số cơ bản, bộ lọc được thiết kế để có điện kháng thấp, do đó cho phép tần số cơ bản đi qua. Với nhiều sóng hài bị chặn, nhiều bộ lọc nối tiếp là cần thiết. Tuy nhiên, bộ lọc cộng hưởng nối tiếp có thể gây tổn hao đáng kể tại tần số cơ bản. Ngược lại, bộ lọc thụ động song song (Shunt) chỉ mang một phần của dòng điện mà bộ lọc nối tiếp phải mang. Bộ lọc nối tiếp có giá cao hơn, và thực tế rằng các bộ lọc (Shunt) có thể cung cấp công suất phản kháng tại tần số cơ bản, hầu hết phương pháp thực tế thường sử dụng bộ lọc Shunt. Hình 1.5: Cấu hình bộ lọc Shunt thông thường. Bộ lọc Shunt có điện kháng rất thấp tại tần số mà ở đó nó bị cộng hưởng và nó chuyển hướng hầu hết dòng điện sóng hài tại tần số đó. Hầu hết các dạng bộ lọc Sun Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 thông thường là các bộ lọc cộng hưởng và bộ lọc thông cao đơn giản. Shunt thông thường được chỉ ra trong Hình 1.5. Không giống bộ lọc Shunt và bộ lọc nối tiếp có dải tần hẹp của sự khử sóng hài, các bộ lọc dải tần rộng có một dải rộng hơn của đặc tính khử sóng hài. Các bộ lọc dải rộng sử dụng sự kết hợp của hai kỹ thuật thụ động, với một điện kháng nối tiếp cao để chặn các sóng hài dòng điện không mong muốn (từ dòng chảy thông qua lưới) và một đường điện trở Shunt thấp để làm lệch hướng dòng chảy của chúng thông qua bộ lọc Shunt. Chúng có thể có cấu trúc khác nhau, chỉ ra trong Hình 1.6. dạng Lc và LLCL. Chúng được hiệu chỉnh tới tần số cắt thấp sao cho chỉ thành phần cơ bản sẽ đi qua từ đầu vào đến đầu ra. Do đó, chúng được gọi là các bộ lọc dải rộng thông thấp. Cả hai bộ lọc dải rộng thông thấp đã chỉ ra chỉ sử dụng một bộ lọc Shunt để khử tất cả sóng hài dải rộng. Hình 1.6; Cấu hình bộ lọc dải rộng thông thấp. (a): Kiểu Lc, (b): Kiểu LLCL Kỹ thuật nhân pha được dựa trên việc tăng số xung của sự biến đổi. Điều này làm tăng bậc sóng hài thấp nhất cho bộ biến đổi và giảm kích cỡ của bộ lọc thụ động cần để lọc các sóng hài thụ động. Một bộ biến đổi lý tưởng 12 xung có bậc sóng hài thấp nhất là 11 (Các sóng hài dòng điện bậc 5 và bậc 7 về lý thuyết không tồn tại). Một cách tương tự, bộ biến đổi 18 xung có bậc sóng hài nhỏ nhất là 17. Tuy nhiên, một bộ biến đổi 12 xung chỉ ra trong Hình 1.7 cần hai cầu 6 xung và hai bộ tín hiệu vào AC dịch pha 30 0 và một bộ biến đổi 18 xung cần 3 cầu 6 xung và 3 bộ tín hiệu vào dịch pha 20 0 . Rất nhiều cấu trúc liên kết khác nhau tồn tại cho việc dịch pha. Nói chung, kỹ thuật phân pha là có tác dụng để giảm thấp bậc các sóng hài dòng điện. Tuy nhiên, kích cỡ rộng, hiệu suất thấp, giá thành cao của nó là nhược điểm. Hình 1.7: Cấu hình hệ thống máy chỉnh lưu 12 mạch . Phương pháp bù điều hòa tích cực là một phương pháp mới liên quan đến quá trình khử những hàm điều hòa trong mạch. Các máy lọc tích cực cung cấp một hệ thống thực hiện khá tốt và làm giảm cường độ dòng điện của những hàm điều hòa. Tuy nhiên, do phụ thuộc vào các thành phần điện năng phức tạp thường đắt hơn so với các máy lọc thụ động. Cơ cấu hoạt động cơ bản của máy lọc tích cực là đưa vào Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 lưới các sóng hài dòng/áp bằng nhau về biên độ nhưng ngược pha với các sóng hài được sinh ra do tải phi tuyến, vì vậy chúng sẽ loại trừ lẫn nhau. Máy lọc tích cực được phân loại căn cứ theo kiểu bộ biến đổi, cấu trúc liên kết và số lượng các pha. Loại bộ biến đổi có thể là Bộ biến đổi nguồn cường độ dòng điện (CSI) hoặc CSI.VSI dựa vào bộ cảm biến mà nó sử dụng để làm thiết bị lưu trữ điện năng. Máy lọc tích cực loại VSI sử dụng một tụ điện làm thiết bị lưu trữ điện năng. Cấu trúc liên kết có thể được phân chia thành mạch mắc rẽ, mạch mắc nối tiếp hoặc mạch kết hợp cả hai cách mắc. Tiêu chí phân loại thứ ba là căn cứ vào số lượng các pha, ví dụ loại 2 dây (một pha) và loại ba hoặc bốn dây (ba pha). Máy lọc tích cực ba pha sử dụng các lượng tải phi tuyến với một mức năng lượng cao như bộ biến đổi ASD và bộ biến đổi AC/DC. Nhiều loại cấu hình khác nhau của các máy lọc tích cực liên tục được giới thiệu và cải tiến. Hình 1.8 là những loại cấu hình cơ bản. Tất cả các cấu hình của các máy lọc tích cực song song đều sử dụng cấu trúc liên kết bộ biến đổi nguồn điện áp có kèm theo những phương pháp điều chỉnh cường độ dòng điện được thực hiện ở một mức độ cao là những loại được sử dụng nhiều nhất. Đối với quá trình bù hàm điều hòa, máy lọc tích cực có cấu trúc song song sử dụng lý thuyết năng lượng phản kháng tức thời hoặc truyền tải cấu trúc đồng bộ dựa trên phương pháp kỹ thuật mạch bù. Hình 1.8: Cấu hình hệ thống chủ yếu của máy lọc tích cực a : Máy lọc tích cực cấu trúc mạch mắc rẽ b : Máy lọc tích cực cấu trúc mạch mắc nối tiếp Hình 1.9: Cấu hình chung của máy lọc tích cực thể lai. (a) Máy lọc tích cực có mạch mắc rẽ và máy lọc thụ động có mạch mắc rẽ (b) Máy lọc tích cực có mạch mắc nối tiếp và máy lọc thụ động có mạch mắc nối tiếp Máy lọc tích cực thể lai như trong Hình 1.9 là sự kết hợp giữa máy lọc tích cực và máy lọc thụ động theo nhiều dạng cấu hình khác nhau. Mục đích chính của loại máy lọc là giảm chi phí ban đầu và nâng cao hiệu quả sử dụng. Hiệu quả thực hiện và giảm thiểu chi phí trong các cấu trúc liên kết của máy lọc lai đã được phát triển hơn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 bất kỳ một máy lọc tích cực nào khác. Thông thường, khi kết hợp với máy lọc tích cực có cấu trúc mạch mắc rẽ, máy lọc thụ động sẽ được kích hoạt theo một tần suất đặc trưng nhằm khử các hàm điều hòa tương ứng và làm giảm mức công suất của máy lọc tích cực. Một kiểu kết hợp khác là kết hợp giữa máy lọc tích cực có mạch mắc nối tiếp với máy lọc thụ động có mạch mắc nối tiếp. Tóm lại, phần lớn các kỹ thuật lọc được đề cập ở trên đều có chung điểm hạn chế là chi phí cao khi so sánh với các kỹ thuật lọc thụ động. Vì vậy, kỹ thuật lọc hàm điều hòa thụ động tuy có kích thước lớn song vẫn là loại giải pháp kỹ thuật được sử dụng nhiều nhất trong việc làm giảm thiểu các thành phần điều hòa. Kỹ thuật lọc hàm điều hòa thụ động, cấu trúc máy lọc thành phần điều hòa băng thông rộng tần thấp là những vấn đề được đề cập trong bản luận văn này. 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu và cấu trúc của luận văn Mục đích của luận văn là đưa ra phương pháp giải tích cho việc thiết kế máy lọc điều hòa thụ động, băng thông rộng, tần thấp cải tiến (Improved lowpass Broadband passive harmonic Filter – IBF) có khả năng hấp thụ các sóng điều hòa dòng điện tạo ra từ bộ chỉnh lưu cầu ba pha được sử dụng điều khiển động cơ. Các tham số IBF nhận được nhờ phương pháp thiết kế giải tích sẽ được đánh giá qua các phép mô phỏng trên máy tính, đồng thời hiệu quả sẽ được so sánh với các máy lọc thụ động thường hay sử dụng. Luận văn này đề cập đến ba vấn đề chính như sau. Thứ nhất, phương pháp thiết kế giải tích của IBF đối với máy chỉnh lưu điốt ba pha dựa trên miền tần số được phát triển. Phương pháp này dựa trên cơ sở sự mô phỏng miền tần số của máy chỉnh lưu và máy lọc. Thứ hai, phương pháp giải tích được đánh giá qua các mô phỏng trên máy tính. Kết quả cho thấy, độ chính xác của phương pháp là rất cao. Thứ ba, việc so sánh chi tiết với các loại máy lọc thụ động khác được thực hiện thông qua các thiết kế, các phép mô phỏng. Nói tóm lại, bản luận văn này hướng đến việc phân tích và thiết kế IBF chi tiết. Lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến việc thiết kế máy lọc trên cơ sở các nguyên tắc về lọc hàm điều hòa thực thi ở mức độ cao. Luận văn gồm 5 chương. Chương 1 giới thiệu khái niệm máy lọc hàm điều hòa và định nghĩa đề tài của luận văn. Chương 2 bao quát tổng thể những nội dung liên quan đến các kỹ thuật lọc thụ động dành cho các hệ thống ASD. Chương 3 phân tích các máy lọc thụ động băng thông rộng tần thấp và định nghĩa chi tiết phương pháp thiết kế đã cải tiến đối với IBF. Trong Chương 4, để lựa chọn các tham số thiết kế, cần phải tiến hành lựa chọn và kiểm tra hệ thống thông qua các mô hình cụ thể và các mô phỏng trên máy tính. Chương 5 cũng là chương cuối cùng nêu lên những đánh giá kết luận tóm tắt đồng thời đưa ra khuyến nghị trong tương lai đối với đề tài nghiên cứu của luận văn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 CHƢƠNG 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP LỌC SÓNG HÀI THỤ ĐỘNG 2.1 Giới thiệu Mặc dù công nghệ lọc tích cực đã khá hoàn thiện và những đặc điểm trong quá trình thực hiện là khá hấp dẫn như đã được trình bày tóm tắt trong Chương 1, kỹ thuật lọc thụ động vẫn là cách tiếp cận phổ biến nhất để làm giảm sóng hài bậc cao trong mạch chỉnh lưu 3 pha nhiều điốt/thyristor. Bở i tấ t cả cá c thà nh phầ n củ a bộ lọ c đề u thụ động và bền , hơn nữ a phương phá p thiế t kế và thự c hiệ n bộ lọ c cũ ng khá đơn giản và quan trọng hơn hết là giá thành thấp , phương phá p lọ c thụ độ ng là phương pháp được ưa dùng trong hầ u hế t cá c ứ ng dụ ng. Khác với bộ nhân pha, bộ lọc tích cực, bộ lọc hỗn tạp và chỉnh lưu PWM, trong kỹ thuật lọc sóng hài thụ động , không sử dụng mạch điện tử và phần cứng và cũng không có phương điều khiển phức tạp nào cầ n sử dụ ng . Do vậy lọc thụ động là cá ch khá kinh tế để lọc sóng hài của dòng điện và cải thiện chất lượng hệ thống . Do đó bộ lọc thụ động có những ưu điểm vượt trội so với các loạ i bộ lọc khá c. Trong phương pháp lọc sóng hài thụ động , cuộn kháng nguồ n , cuộn cảm trung gian, bộ lọc song song , bộ lọc thông thấp LC sẽ được bàn tới trong chương này . Phương phá p thiết kế tổng quát, đặ c điể m chấ t lượ ng và những ưu nhượ c điể m cơ bả n nhấ t sẽ đượ c giớ i thiệ u. 2.2 Sự méo dòng vào do hà i của hệ thống ASD Hình 2.1 Hệ ASD có mạch chỉnh lưu cầ u điốt đầ u và o, không có bộ lọc sóng hài Hệ thống ASD với cầu chỉnh lưu điốt 6 van, thể hiện trong Hình 2.1 có dạ ng sóng dòng điện vào và phổ của hài được cho trên Hình 2.2. Sóng hài tạo ra có bậc 2p±1, với p là số đậ p mạ ch củ a điệ n á p mộ t chiề u chỉnh lưu . Trong số các sóng hài, 4 sóng hài đầu tiên là nổ i trộ i (bậ c 5, bậc 7, bậc 11 và bậc 13). Trong trường hợp đượ c minh họ a (trở kháng của hệ thống thấp, <2%) tổng số độ biến dạng của dòng đo hài (THD) là rất cao, > 70% và dạng sóng của dòng điện bị bóp méo rất nhiều. Hình dạng của hài dòng điện trong mạch chỉnh lưu đi ốt 6 van phụ thuộc rất nhiều vào lưới nơi mà mạch chỉnh lưu sử dụ ng . Nói chung, độ biế n dạ ng dò ng có thể tớ i cao tớ i 135% khi nguồ n và o chỉnh lưu “khỏ e” và có thể thấ p tớ i dướ i 30% khi nguồ n và o chỉnh lưu “yế u”. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 Hình 2.2: Hệ ASD 5.5 kW có chỉ nh lưu cầ u điot đầ u và o (a): Dạng sóng dòng vào (b): Phổ só ng hà i dò ng và o. 2.3 Kỹ thuật lọc sóng hài thụ đng cho hệ ASD Về cơ bả n, trong cá c bộ lọ c thụ độ ng , có thể ngăn dòng hài bơm vào lưới bằng cách sử dụng một trở kháng lớn để chặn các dòng hài này và định hướng chúng đi vào một đường mắc song song với trở khán g thấ p. Hai phương phá p nà y giả i thí ch các nguyên lý của các bộ lọc nối tiếp và bộ lọc song song . Trong số đó , bộ lọ c cả m kháng nối tiếp chỉ chặn được một lượng dòng hài hạn chế , trong khi đó lạ i giả m đá ng kể điệ n á p ra. Các bộ lọc đơn tần chỉ có hiệu quả trong một lân cận nhỏ của tần số ứng với bộ lọc đó. Ngượ c lạ i, bộ lọ c dả i thụ độ ng có dả i lọ c lớ n hơn và là m suy giả m hầ u hế t cá c só ng hà i trong dả i tầ n đó . Bộ lọ c dả i thụ độ ng sử dụ ng kế t hợ p cả hai phương phá p, vớ i mộ t trở khá ng cao nố i tiế p để chặ n dò ng hà i không mong muố n tớ i lướ i và mộ t đườ ng trở khá ng nhỏ song song để hướ ng dò ng hà i không mong muố n này qua đó . Trong cá c bộ lọ c thụ độ ng, loại với cuộn kháng lưới (hay cuộ n khá ng ), vớ i điệ n cả m trung gian , các bộ lọc đơn tần song song , và bộ lọc thông thấp LC sẽ đượ c trì nh bà y trong phầ n nà y . Ba loạ i bộ lọ c đầ u đượ c chọ n vì chú ng khá phổ biế n và sẽ liên quan tới việc so sánh chi tiết sau khi nghiên cứu các loại . Bộ lọ c dả i thông thấ p LC là loạ i cơ bả n và là cấ u trú c lọ c dả i thông thấ p thương mạ i đầ u tiên, đã đượ c sử dụ ng ở . Bộ lọ c nà y đã đượ c cả i tiế n thà nh bộ lọc thông dải cải tiến gần đây để khắ c phụ c vầ n đề hiệ u quả củ a cấ u trú c . Vì vậy, bộ lọ c dả i thông thấ p LC sẽ là nề n tảng của cấu trúc . Chương sau, cấ u trú c IBF (Improved lowpass Broadband passive harmonic Filter – IBF) sẽ được nghiên cứu dựa trên nền tảng này. 2.3.1 Điện cảm đƣờng dây xoay chiều 3 pha và điện kháng mt chiều [...]... cao nhât c ần lọc và sử dụng bộ lọc cho các tần số hài thấp hơn ́ ̀ ́ ̀ ́ ̀ ́ là cần thiết để tránh quá áp do cộng hưởng song song ở tần số sóng hài thấp hơn Do đo, lọc sóng hài bậc 7 sẽ cần bộ lọc hài bậc 7 cùng với bộ lọc hài bậc 5 Trong hê ́ ̣ ASD dươi cơ megawoat , lọc hài bậc 5 và 7 là đủ (lọc các tần số cao hơn sẽ rất tốn ́ ̃ kém) Trong khi đo vơi cac hê co công suât lơn hơn , lọc bậc 11 và... phương pháp lọc phổ biến cho ASD làm giảm sóng hài đã được nghiên cứu, nguyên tắc chung để thiết kế và biểu diễn chúng ta được thảo luận Trong những phương pháp lọc sóng hài đã được đề cập đến, bộ lọc băng tần rộng băng tần thông thấp LC đã được tìm ra Giống như một cách tiếp cận thực tiễn hơn cho việc lọc sóng hài Bộ lọc này thể hiện nhiều ưu điểm hơn so với các bộ lọc đã được đề cập đến Nó có hiệu quả... http://www.lrc-tnu.edu.vn 34 kết qua nghiêng về phương pháp chính xác Trong mạch điện tương đương sóng hài mẫu, chỉ ra trong (Hình 3.9) Chỉnh lưu được lấy làm mẫu giống như nguồn dòng điện sóng hài cho những tần số sóng hài cơ bản Các dòng điện sóng hài được tìm từ hệ số sóng hài Bảng 3.1 các sóng hài điện áp đường dây được xem xét trong mạch điện tương đương sóng hài Nếu trong từng trường hợp xấu nhất, nó được giả thiết. .. bản bậc 5 gần hơn và giải tần số thấp hơn (< 150Hz) những kết quả trong các thông số bộ lọc rất lớn là giá trị cấm khi thiết kế Từ giá trị giới hạn fp, dựa vào phương pháp xấp xỉ sự tính toán thông số bộ lọc và tiếp theo đó cách tiến hành một nghiên cứu đánh giá chất lượng đơn giản được tiến hành Sự đánh giá chất lượng bao gồm sóng hài tương đương với các dòng điện Bộ lọc với L0 được làm mẫu giống như... (khoảng 50%) Sự giảm sóng hài dòng chỉnh lưu cung cấp ít dòng hài và quá điện áp trên các thành phần nhánh song song Lf và Cf Từ đó cấu trúc nhỏ hơn, giá thành thấp hơn và cấu trúc của bộ lọc hiệu suất hơn Điện trở Rd được sử dụng để cản trở điện áp hay dòng điện đỉnh trong suốt quá trình quá độ do chuyển mạch 3.3 Thiết kế bộ lọc băng tần rộng cải tiến Trong quá trình thiết kế bộ lọc, một vài hạn chế... của bộ lọc thông thấp LC, hê ASD 5.5 kW ̣ Hình 2.15: Bô loc thông thâp LC ơ tai đây (hê ASD 5.5 kW) ̣ ̣ ́ ̉ ̉ ̀ ̣ (a): Dạng sóng dòng điện lưới (b): Phô song hai dong điên lươi ̉ ́ ̀ ̀ ̣ ́ Đặc tính THD của dòng lưới với bộ lọc thông thấp LC tốt hơn đáng kể so với trường hơp dung cuôn khang đơn gian Dạng sóng của dòng điện lươi va phô song hai cua no ̣ ̀ ̣ ́ ̉ ́ ̀ ̉ ́ ̀ ̉ ́ vơi môt hê ASD có bộ lọc. .. tập hợp những ràng buộc và các kết quả chất lượng đạt được cũng coi như trạng thái bộ lọc Trong phương pháp thiết kế chính xác, các thông số bộ lọc được tính toán từ tần số mẫu cơ bản của tổng hệ thống chứa đường dây xoay chiều, bộ lọc băng tần rộng và chỉnh lưu Hình 3.8 và Hình 3.9 chỉ ra thành phần mẫu cơ bản và sóng hài cơ bản của hệ thống lúc tải về (công suất định mức) trong Hình 3.10 chỉ ra thành... khoảng lân cận của hai tần số dòng sóng hài cơ bản thứ 5 và thứ 7 Nếu tải của bộ lọc là một nguồn dòng một chiều cứng, Fs được chọn rằng nó gần giữa khoảng sóng hài bậc 5 và 7 từ trường hợp đường dây một chiều cứng sóng hài bậc 5 là từ 1  5 và bậc 7 là từ 1  7 của thành phần cơ bản, sóng hài bậc 7 không được so sánh từ sóng hài bậc 5 trong các biểu thức của các thiết bị bù, Ví dụ trong trường hợp... đổi giới hạn đã được thiết lập Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 23 Lf và Cf là thành phần của bộ lọc được kết nối nối tiếp để cung cấp trở kháng nối tiếp thấp cho các sóng hài dòng chỉnh lưu và dòng ngắn qua các phần của chúng Hệ số ra L0 là 1 hệ số san phẳng mà tạo ra từ dạng sóng chỉnh lưu ít gián đoạn Kết quả là thấp hơn các dòng sóng hài Dùng L0 giảm THDI... từ công thức (3.31) Kết thúc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 32 Hình 3.7: Lưu đồ thuật toán phương pháp xác định tham số IBF xấp xỉ 3.3.3 Phƣơng pháp thiết kế chính xác của IBF Phương pháp thiết kế chính xác, dùng các thông số bộ lọc ban đầu của Bảng 3.4 để đạt được các thông số bộ lọc chính xác cho một tập hợp những ràng buộc và các kết quả chất lượng đạt . Không giống bộ lọc Shunt và bộ lọc nối tiếp có dải tần hẹp của sự khử sóng hài, các bộ lọc dải tần rộng có một dải rộng hơn của đặc tính khử sóng hài. Các bộ lọc dải rộng sử dụng sự kết hợp của. t c ần lọc và sử dụng bộ lọc cho các tần số hài thấp hơn là cần thiết để tránh quá áp do cộng hưởng song song ở tần số sóng hài thấp hơn . Do đó , lọc sóng hài bậc 7 sẽ cần bộ lọc hài bậc. bậc sóng hài thấp nhất cho bộ biến đổi và giảm kích cỡ của bộ lọc thụ động cần để lọc các sóng hài thụ động. Một bộ biến đổi lý tưởng 12 xung có bậc sóng hài thấp nhất là 11 (Các sóng hài dòng