GIẢM THIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA LÕM ĐIỆN ÁP BẰNG BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG

1 MỞ ĐẦU Bộ khôi phục điện áp động (Dynamic Voltage Restorer–DVR) xây dựng trên cơ sở bộ biến đổi bán dẫn là thiết bị nhằm đảm bảo khôi phục điện áp trên các phụ tải nhạy cảm khi có sự lõm điện áp ngắn hạn, có thời gian kéo dài từ khoảng nửa chu kỳ điện áp lưới 0,01s đến cỡ dưới 60s, từ phía nguồn cấp. Mặc dù lõm điện áp xảy ra trong một thời gian rất ngắn, một số phụ tải như các hệ thống điều khiển, các loại biến tần điều khiển động cơ đã có thể bị dừng. Trong một số trường hợp các thiết bị này có thể đóng vai trò chủ chốt trong toàn bộ dây truyền hoạt động của nhà máy, khi bị dừng dẫn tới phải dừng toàn bộ dây truyền mà sự khởi động trở lại rất tốn kém và kéo dài. Nếu là hệ thống điều khiển hoặc xử lý số liệu có thể dẫn tới gián đoạn hoặc mất thông tin, cũng dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng. DVR là giải pháp tiết kiệm, có thể được lắp đặt để bảo vệ các tải nhạy cảm quan trọng, những hệ thống thiết bị có sẵn và đang bị ảnh hưởng của những sự cố lõm. Lý do phải dùng DVR là vì việc khắc phục bằng cách cải tạo hệ thống phân phối là không thể thực hiện được, có thể do không đủ kinh phí hoặc không thể gián đoạn sản xuất hoặc hệ thống điện nằm ngoài tầm quản lý của doanh nghiệp. Trong thực tế lõm điện áp là dạng nhiễu loạn xuất hiện không biết trước và tồn tại trong thời gian ngắn, bao gồm cả biến động về biên độ điện áp cũng như góc pha, có đặc điểm phức tạp và tính chất lõm thay đổi liên tục trong thời gian xảy ra biến cố. Do đó yêu cầu đặt ra đối với DVR là phải có cấu trúc phù hợp, đảm bảo được khả năng khôi phục điện áp nhất định trên tải khi nguồn đầu vào có biến động. Hệ thống điều khiển phải đảm bảo yêu cầu về tác động nhanh, độ chính xác cao để có thể khôi phục điện áp trên tải ngay trong khoảng thời gian từ một nửa chu kỳ đến hai chu kỳ điện áp lưới (0.01s0.04s) đối với các kiểu lõm điện áp. Mặt khác, DVR cần đảm bảo các chế độ hoạt động, đó là chế độ bù, chế độ chờ, chế độ by-pass, trong phạm vi giới hạn của công suất thiết kế. Như vậy luận án sẽ nghiên cứu và giải quyết các vấn đề về cấu trúc phần lực và điều khiển DVR nhằm đảm bảo cho các phụ tải nhạy cảm hoàn toàn không bị chịu tác động của các loại sự cố kiểu lõm-dâng điện áp ngắn hạn từ nguồn. Nghiên cứu cũng chỉ ra các điều kiện để có thể đưa vào ứng dụng thiết bị DVR một cách hiệu quả nhất thông qua một trường hợp thực tế. Các mục tiêu nghiên cứu sau đây sẽ thực hiện trong luận án:  Tìm hiểu về đặc điểm lõm điện áp, nguyên nhân và những ảnh hưởng của nó đối với xí nghiệp công nghiệp và các giải pháp giảm thiểu.  Nghiên cứu cấu trúc mạch lực bộ khôi phục điện áp động (DVR) để đảm bảo khả năng đưa ra điện áp bù ứng với toàn giải thay đổi của phụ tải và biên độ lõm điện áp cũng như thời gian biến động. 2  Nghiên cấu các cấu trúc và thiết kế tham số cho hệ thống điều khiển đảm bảo tính tác động nhanh và chính xác của DVR  Nghiên cứu áp dụng DVR trong lưới điện của xí nghiệp công nghiệp thông qua một trường hợp thực tế điển hình.  Xây dựng mô hình mô phỏng và mô hình thực nghiệm để kiểm tra chất lượng thuật toán điều khiển đề xuất và khả năng khôi phục điện áp của DVR. Trên cơ sở mục tiêu của luận án, đối tượng nghiên cứu của đề tài sẽ được tập trung hướng đến giải quyết các vấn đề về: - Nhiểu loạn lõm điện áp, ảnh hưởng của lõm điện áp đối với xí nghiệp công nghiệp, phương pháp giảm thiểu lõm điện áp và giải pháp DVR. - Cấu hình của DVR bao gồm; bộ biến đổi bán dẫn công suất, bộ lọc phía xoay chiều, máy biến áp nối tiếp, bộ lưu trữ năng lượng và DC-link, các cấu trúc liên kết giữa các phần tử. - Các mạch vòng và thuật toán điều khiển của DVR bao gồm; Xây dựng các mạch vòng dòng điện, điện áp, thuật toán điều khiển điện áp tải của DVR, thuật toán điều khiển phát hiện lõm, áp dụng thuật toán điều khiển đồng bộ lưới (PLL), thiết kế các bộ điều khiển được áp dụng. - Mô hình mô phỏng bao gồm; mô hình lưới điện, mô hình DVR, mô hình hóa đối tượng được bảo vệ là tải nhạy cảm quan trọng, mô hình hóa các biến cố điện áp trên lưới, mô hình thực hiện trên phần mềm Matlap/Simulink. Mô hình thực nghiệm DVR bảo vệ tải nhạy cảm P đm =5kW, điện áp 380V xây dựng tại phòng thí nghiệm. - Trường hợp áp dụng DVR với lưới điện thực tế gồm; tìm hiểu lưới điện thực tế của nhà máy xi măng Hoàng Mai, các biến cố điện áp trên lưới, phụ tải nhạy cảm quan trọng bị ảnh hưởng tại nhà máy, ví trí lắp đặt DVR. Nội dung của luận án bao gồm phần mở đầu, 5 chương nội dung nghiên cứu và phần kết luận, kiến nghị. Toàn bộ nội dung trình bày trong 141 trang, trong đó có 5 bảng và 122 đồ thị và hình vẽ. Chương1: GIẢM THIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA LÕM ĐIỆN ÁP BẰNG BỘ KHÔI PHỤC ĐIỆN ÁP ĐỘNG (DVR) 1.1 Chất lượng điện năng và vấn đề lõm điện áp Vấn đề chất lượng điện bao gồm một loạt các rối loạn liên quan đến điện áp, dòng điện và độ lệch tần số. Các nhiễu loạn đó có thể là: Gián đoạn ngắn, lõm/dâng điện áp, quá độ dòng điện và điện áp, sự méo dạng của các sóng dòng điện và điện áp, nháy điện, mất cân bằng, hay đổi tần số nguồn. Ảnh hưởng của các nhiễu loạn gây nên các sự cố và gián đoạn hoạt động của các tải nhạy cảm quan trọng trong công nghiệp, dẫn đến những tổn thất về kinh tế trong sản xuất. Trong số các nhiễu loạn trên hệ thống điện thì lõm điện áp là loại nhiễu loạn nghiêm trọng nhất và có tần suất xuất hiện lớn nhất với 31%. 3 Theo IEEE Std. 1159-1995, lõm điện áp là hiện tượng giảm điện áp tức thời tại một thời điểm mà giá trị điện áp hiệu dụng (RMS) của nó giữa 10% đến 90% so với điện áp chuẩn, tiếp theo đó điện áp được phục hồi trong một thời gian rất ngắn, từ một nửa chu kỳ của điện áp lưới (10ms) đến một phút. Hình 1.4 Lõm điện áp một pha và lõm điện áp ba pha,[22]  Nguồn gốc lõm điện áp: Các lỗi hệ thống nguồn, khởi động thiết bị công suất lớn, đóng mạch biến áp năng lượng vào hệ thống, các biến động của tải  Đặc điểm lõm điện áp: - Độ lớn lõm điện áp: Là điện áp hiệu dụng theo phần trăm hoặc trên một đơn vị tương đối (p.u) còn lại trong ''biến cố'' của điện áp trước khi có lỗi. - Khoảng thời gian lõm điện áp: Là khoảng thời gian giảm điện áp hiệu dụng dưới 90% của lõm điện áp danh định - Nhảy góc pha: Nhảy góc pha được xem như là một sự dịch chuyển điểm qua không của điện áp tức thời. - Các kiểu của lõm điện áp ba pha: Lõm điện áp cân bằng và lõm điện áp không cân bằn. - Lan truyền của lõm điện áp: Một lõm điện áp không cân bằng khi truyền qua máy biến áp ba pha đang được kết nối sử dụng trong hệ thống điện sẽ dẫn đến làm phát sinh các kiểu mới của lõm điện áp. 1.2 Bộ khôi phục điện áp động (DVR) Bộ khôi phục điện áp động là một trong số các thiết bị có khả năng bảo vệ tải nhạy cảm tốt nhất trước những tác động của lõm điện áp. 1.2.1 Các thiết bị giảm thiểu lõm điện áp  Giảm thiểu bằng các thiết bị thụ động  Các hệ thống giảm thiểu dựa trên BBĐ điện tử côngsuất 1.2.2 Giảm thiểu lõm điện áp bằng DVR  Nguyên tắc hoạt động của DVR: Về cơ bản, DVR được thiết kế để tự động chèn vào một điện áp u inj vào lưới điện như thể hiện trong hình 1.16. Grid Load PCC u l (t) i g (t) i l (t) u inj (t) u s (t) u g (t) R g L g Hình 1.16 Sơ đồ mô tả nguyên tắc hoạt động của DVR[32] trong đó, u g là điện áp lưới, u inj điện áp chèn vào từ DVR, và u L là điện áp tải. 4 Hình 1.17. Đồ thị vector thể hiện nguyên lý chèn điện áp của DVR, trên đó điện áp trên tải được khôi phục sẽ là: u L = u g,sag + u inj . Hình 1.17 Đồ thị vector thể hiện nguyên lý bù lõm của DVR [32] Để có thể khôi phục cả độ lớn và góc pha của điện áp tải như điều kiện trước lỗi, ở đây, DVR phải chèn vào cả công suất tác dụng và công suất phản kháng, tài liệu [32]. load sagg inj P U P           cos )cos( 1 . (1.6) load sagg inj Q U Q           sin )sin( 1 . (1.7)  Vị trí của DVR trong hệ thống phân phối: DVR có thể được kết nối ở cấp MV hoặc ở cấp LV trong lưới điện phân phối như minh họa ở hình 1.19 và ở hình 1.20. Hình.1.19 Vị trí DVR tại cấp MV Hình 1.20 Vị trí DVR cấp điện áp LV trong hệ thống phân phối[39] trong hệ thống phân phối[39]  Cấu trúc chung của DVR: Cấu trúc của DVR gồm các thành phần chính sau: máy biến áp nối tiếp, bộ lọc đầu ra, bộ biến đổi và bộ lưu trữ năng lượng như được trình bày ở hình 1.21. Hình 1.21 Sơ đồ cấu trúc một pha gồm các thành phần chính của DVR[19] φ ψ I l U L U inj U g,sag VSC Bộ lọc Grid Tải NC MBA chèn PCC u L i g i L R f L f C f DC-Line u inj u s u g R g L g Bộ lưu NL Thyristor By-pass by-pass disconnection Tải 1 Tải 2 Tải 3 DVR 50/10kV 10/0.4k V 50/10kV 10/0.4k V Tải 1 Tải 2 Tải 3 10/0.4k V DVR 5 1.3 Điều khiển DVR Các cấu trúc và thuật toán điều khiển bộ khôi phục điện áp động đã được nghiên cứu và công bố trong nhiều công trình gần đây có thể kể đến như các công trình nghiên cứu trong các tài liệu [34, 57, 53, 51], trong đó, có thể phân thành hai dạng điều khiển chủ yếu sau đây.  Cấu trúc điều khiển trong hệ thống tự nhiên.  Cấu trúc điều khiển vector. u g(abc) PWM + u L(abc) abc αβ abc αβ PI (Feedfoword) u dq g u * inj u dq inj u * L (Feed-back) Pht u * L - + - + - + + dq dq dq αβ dq αβ    PLL u * inv Phát hiện lõm abc αβ Hình 1.28 Cấu trúc điều khiển vector phản hồi kết hợp truyền thẳng trên hệ tọa độ quay dq,[41] - Mạch vòng điều khiển điện áp được viết bởi phương trình. )( ** d inj d inj u q inj F d inj d f uuGuCjii   (1.33) )( ** q inj q inj u d inj F q inj q f uuGuCjii   (1.34) trong đó: u dq inj – lượng điện áp chèn vào thực tế của DVR, u *dq inj – lượng đặt của điện 1.4 Tóm tắt và kết luận Lõm điện áp là loại nhiễu loạn nghiêm trọng, chỉ xảy ra trong thời gian rất ngắn và tính chất của lõm điện áp biến đổi phức tạp trong một biến cố. DVR là thiết bị có khả năng hạn chế tốt nhất những tác động của lõm điện áp để bảo vệ tải nhạy cảm trong các xí nghiệp công nghiệp. Để điều khiển DVR khôi phục điện áp trên tải chính xác và kịp thời, các bộ điều khiển được nghiên cứu trước đây thực hiện trong hệ thống tự nhiên và điều khiển vector. Điều khiển trong hệ thống tự nhiên có khả năng điều khiển độc lập và linh hoạt theo từng pha riêng biệt. Tuy nhiên nó là phức tạp vì phải thực hiện trên cả ba pha và khó khăn hơn nữa là nếu hệ thống điều khiển cho cả thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không trong trường hợp bù lõm điện áp không cân bằng. Điều khiển vector trên hệ tọa độ quay dq có sử dụng vòng khóa pha PLL để đồng bộ điện áp chèn vào của DVR với điện áp lưới. Cấu trúc điều khiển đã được áp dụng đơn giản với chỉ một vòng điều chỉnh điện áp thứ tự thuận được được thực hiện. Với cấu trúc điều khiển như vậy DVR có khả năng bảo vệ các tải nhạy cảm có công suất nhỏ, điện áp thấp, thường bảo vệ cho một tải độc lập và cơ bản đáp ứng được cho điều khiển bù lõm điện áp cân bằng. 6 Tuy nhiện, những hạn chế dẫn đến phát sinh các vấn đề nghiêm trọng khi bù lõm của các cấu trúc điều khiển trên được chỉ ra trong các trường hợp sau đây: - Đối với các lõm điện áp mất cân bằng và tồn tại nhiều thành phần nhiễu loạn trong một lõm điện áp (ví dụ một lõm điện áp gồm giảm độ lớn+nhảy góc pha+mất cân bằng+méo dạng điện áp) thì sẽ dẫn đến làm chậm trể thời gian khôi phục điện áp tải, làm mất đồng bộ và sai lệch giá trị điện áp chèn của DVR gây ra bị biến dạng và dao động điện áp tải, làm tăng lượng quá điều chỉnh tại thời điểm đầu và thời điểm kết thúc của quá trình bù, cuối cùng tải nhạy cảm không những được bảo vệ mà còn ảnh hưởng bởi các nhiễu loạn do chính DVR gây nên. - Các cấu trúc điều khiển vector thường được đơn giản bằng việc chỉ có vòng điều chỉnh điện áp mà không có vòng điều chỉnh dòng điện, Tuy nhiên, điều này sẽ không đảm bảo an toàn cho bộ biến đổi điện tử công suất nối lưới của DVR, khi làm việc mà gặp phải ngắn mạch tải hay quá tải sẽ dẫn đến nguy cơ hỏng bộ biến đổi. - Sụt áp trên bộ biến đổi và các phần tử nối tiếp với bộ biến đổi như bộ lọc, máy biến áp nối tiếp không được bù, dẫn đến điện áp chèn vào lưới bị sai lệch, đặc biệt với các hệ thống công suất lớn và điện áp thấp. Để khôi phục điện áp tải một cách nhanh chóng, kịp thời và chính xác, đồng thời khắc phục được một số tồn tại của các cấu trúc điều khiển trước đây thì việc có một cấu trúc phần cứng phù hợp và một thuật toán điều khiển cho DVR đủ tốt, để cải thiện đặc tính động học của DVR trong bù tất cả các kiểu lõm điện áp là điều rất quan trọng. Chính vì vậy phân tích lựa chọn cấu trúc phần lực và phát triển thuật toán điều khiển của DVR, cũng như đưa ra giải pháp áp dụng DVR cho các xí nghiệp công nghiệp là mục tiêu nghiên cứu mà đề tài cần hướng đến. Chương 2: CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHỤC HỒI ĐIỆN ÁP ĐỘNG Các thành phần trong cấu trúc DVR liên kết theo những cách khác nhau, liên quan chặt chẽ đến khả năng khôi phục điện áp tải của DVR và chiến lược xây dựng thuật toán điều khiển của nó trong việc bù lõm điện áp và bù các biến động điện áp trên lưới điện. 2.1 Các thành phần cơ bản của DVR Sơ đồ cấu trúc chung của DVR đã được trình bày ở hình 1.21, tại mục 1.4.3 của chương một, trong đó đã chỉ ra các thành cơ bản của DVR bao gồm: Máy biến áp nối tiếp, Bộ lọc L f C f , Bộ biến đổi VSC, Hệ thống năng lượng DC-Link và bộ lưu trữ năng lượng ES. Sau đây sẽ trình bày chi tiết các thành phần đó. 2.2 Bộ biến đổi 2.2.1 Cấu trúc bộ biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp Hình 2.1 là cấu trúc BBĐ nửa cầu kết nối máy biến áp sao/sao hở. Hình 2.2 Cấu trúc BBĐ cầu ba pha kết nối máy biến áp nối tam giác/sao hở. 7 U DC VSC DC-Like BANT Phía nguồn Phía tải U DC/2 U DC/2 VSC DC-Like BANT Phía nguồn Phía tải Hình 2.1 Cấu trúc BBĐ nửa cầu kết Hình 2.2 Cấu trúc BBĐ cầu ba pha nối máy biến áp kiểu sao/sao hở[27] kết nối máy biến áp kiểu tam giác/sao hở[27] - Hình 2.3 là cấu trúc nghịch lưu ba pha dùng ba cầu một pha. U DC VSC DC-Line BANT Phía nguồn Phía tải Hình 2.3 Cấu trúc nghịch lưu ba pha dùng ba BBĐ một pha[39] - Hình 2.4, hình 2.5, hình 2.6 là các cấu trúc sử dụng BBĐ đa mức + VSC DC-Line Phía nguồn Phía tải + + - - E E U DC - BANT U DC/2 U DC/2 VSC DC-Line BANT Phía nguồn Phía tải Hình 2.4 Cấu trúc bộ biến đổi đa mức Hình 2.5 Cấu trúc bộ biến đổi đa mức diode kẹp nối máy biến áp tam giác/sao hở[28] tụ kẹp nối máy biến áp sao/sao hở[28] VSC_3 DC-Line Phía nguồn Phía tải VSC_2 VSC_11 BANT-1 U DC U DC U DC U DC U DC U DC BANT-2 BANT-3 DC-Line DC-Line Hình 2.6 Cấu trúc cascade đa bậc nối máy biến áp sao hở/sao hở[63,64] 8 2.2.2 Cấu trúc bộ biến đổi nối lưới trực tiếp Trên hình 2.7 trình bày các cấu trúc BBĐ nối lưới trực tiếp liên kết một pha và ba pha. Tải Nguồn L1 Nguồn L1 N Hình 2.7 Các cấu trúc bộ biến đổi kết nối trực tiếp một pha[64] L 1 L 2 L 3 C f C f C f C DC C DC C DC Cầu 1 Cầu 2 Cầu 3 L f L f L f Hình 2.8 Các cấu trúc bộ biến đổi kết nối trực tiếp hệ thống ba pha[27] 2.2.3 Các phương pháp điều chế 2.3 Bộ lọc tần số chuyển mạch Để cải thiện dạng điện áp chèn tạo ra bởi bộ biến đổi người ta sử dụng bộ lọc thụ động. Thông thường nhất sử dụng bộ lọc là mạch cộng hưởng LC có tụ điện kết nối song song với bộ biến đổi, trong thực tế thường được lựa chọn một trong hai cấu trúc sau đây. Z s U S Tải U inv C f L f U L ~ U Z U inj Z s U Z U f Tải R f C f U L ~ U s Hình 2.12 Cấu trúc bộ lọc LC phía bộ biến đổi Hình 2.13 Cấu trúc bộ lọc RC phía nguồn 2.4 Máy biến áp nối tiếp Trong phần lớn các giải pháp thực tế sử dụng biến áp nối tiếp cho hệ thống DVR. Do yêu cầu sự độc lập từ thông trong khi bù nhiễu loạn không cân bằng nên thường áp dụng ba biến áp một pha. 9 2.5 Năng lượng hệ thống DVR Để bù lõm điện áp hệ thống DVR cần tạo ra điện áp chèn và công suất tác dụng để cung cấp cho tải. Năng lượng cần thiết cho mục đích đó cần được tích lũy ở phía DC-link của bộ biến đổi hoặc bằng một phương pháp khác. Có thể phân loại hệ thống năng lượng DVR theo hai kiểu, tài liệu [27,28].  Các kiểu DVR được cấp nguồn từ bộ tích trữ năng lượng.  Các kiểu DVR không có bộ lưu trữ năng lượng. 2.6 Bảo vệ hệ thống phục hồi điện áp động Hệ thống DVR cần bảo vệ trong các tình trạng được coi là khẩn cấp xảy ra trong khi làm việc. Các tình trạng sau đây được coi là không an toàn cho DVR:  Bảo vệ ngắn mạch  Bảo vệ trước sự tăng điện áp phía DC-link  Bảo vệ hở mạch lưới 2.7 Lựa chọn sơ đồ cấu trúc cho DVR Z dd Grid u sb (t) u sc (t) u ga (t) u gb (t) u gc (t) u La (t) u Lb (t) u Lc (t) VSC Bộ lọc L f C f MBA nối tiếp i ga (t) i gb (t) i gc (t) i inja (t) i injb (t) i injc (t) i ca (t) i cb (t) i cc (t) i fa (t) i fb (t) i fc (t) u ca (t) u cb (t) u cc (t) s a s b s c u conv,a (t ) u conv,b (t ) u conv,c (t) Tải nhạy cảm + - + - + - + - + - + - ~ ~ ~ + - + - + - u sa (t) + - ES_DC-link control DC-link AC/DC Hình 2.25 Sơ đồ cấu trúc của DVR nối lưới ở cấp MV Cấu trúc phần cứng của DVR được lựa chọn cho DVR làm việc tại cấp MV. Cấu trúc tạo cho DVR có khả năng bù được cả thành phần thứ tự thuận và thứ tự nghịch khi xảy ra một lõm điện áp không cân bằng. Với cấu trúc lựa chọn nếu được kết hợp với một thuật toán điều khiển hợp lý sẽ tạo nên khả năng bù được cả độ lớn và góc pha trong một lõm điện áp để bảo vệ được đa số các tải nhạy cảm. 2.8 Tóm tắt và kết luận Trong chương hai các thành phần trong cấu trúc của bộ khôi phục điện áp động đã được phân tích cụ thể, trong đó đã làm rõ những vẫn đề liên quan đến hệ thống mạch lực của DVR đồng thời đã chỉ ra các cách thức kết nối giữa các 10 thành phần của cấu trúc DVR và đặc biệt là kết nối của DVR với lưới điện. Đây là cơ sở quan trọng để chỉ ra các khả năng làm việc của DVR, cũng là các cơ sở để xây dựng thuật toán điều khiển cho DVR thực hiện tốt các khả năng đó. Cuối cùng là lựa chọn một cấu trúc phần cứng của DVR trên hình 2.25 được áp dụng để bù lõm điện áp ở cấp trung áp (MV) của hệ thống điện ba pha ba dây. Với cấu trúc này khá đơn giản, nhưng đủ để áp dụng cho DVR với khả năng có thể bù được cả lõm điện áp cân bằng và không cân bằng và các nhiễu loạn điệp áp khác như dao động điện áp hay méo dạng điện áp. Với cấu trúc này, thuật toán và cấu trúc điều khiển sẽ được nghiên cứu phát triển tiếp ở chương 3 trong của luận án. Chương 3: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHỤC HỒI ĐIỆN ÁP ĐỘNG Trong điều khiển hệ thống DVR bao gồm điều khiển điện áp tải, điều khiển điện áp DC-link, điều khiển đồng bộ điện áp lưới và điều khiển phát hiện lõm điện áp. Trong đó điều khiển điện áp tải là phức tạp và quan trọng nhất, vì nó quyết định trực tiếp đến khả năng làm việc hiệu quả của DVR trong bù lõm điện áp để bảo vệ tải nhạy cảm. 3.1 Các chế độ hoạt động và hạn chế của DVR  Chế độ hoạt động.  Hạn chế của DVR 3.2 Các phương pháp tạo điện áp chèn vào - Phương pháp tạo điện áp chèn vào với lõm điện áp cân bằng. - Phương pháp tạo điện áp chèn vào với lõm điện áp không cân bằng. 3.3 Mô hình toán học của VSC và bộ lọc LC nối lưới Từ sơ đồ cấu trúc các thành phần của DVR ở hình 2.25 ta xây dựng sơ đồ một dây hình 3.5 trong đó DVR được đại diện bởi bộ biến đổi VSC và bộ lọc LC. Hình. 3.5 Sơ đồ một dây VSC và bộ lọc LC nối lưới Từ mô hình một dây hình 3.5 chuyển thành mô hình các phần tử tương đương, hình 3.7. Grid PCC u L i g i L u g u g R g L g ES VSC R f L f i f DC-Line Tra,NT C f Load u c =u i nj [...]... dq của điện áp nguồn usdq trong khi lõm điện áp Hình 5.5a Điện áp nguồn us,abc trong khi lõm điện áp Hình 5.5b Điện áp chèn vào của DVR uinjabc trong khi bù lõm điện áp Hình 5.5f Thành phần dq của điện áp chèn vào bởi DVR uinjdq trong khi bù lõm điện áp Hình 5.5c Điện áp tải uL,abc được duy trì Hình 5.5g Thành phần dq của điện áp tải trong khi điện áp nguồn bị sụt xuống còn uLdq được duy trì khi điện. .. điện áp nguồn bị sụt 50% do lõm còn 50% do lõm 5.3.3 Kiểm tra khả năng bù lõm của DVR ở chế độ động Các kết quả kiểm tra khả năng bù lõm điện áp của DVR ở chế độ động Hình 5.6a Điện áp nguồn us,abc tại điểm đầu và cuối của lõm điện áp Hình 5.6c Điện áp chèn vào uinj,abc của DVR tại thời điểm bắt đầu và cuối bù lõm điện áp Hình 5.6f Điện áp tải uL,abc được bù tại thời điểm đầu và cuối của lõm điện áp. .. đạt chế độ định mức với cấp điện áp 380V, độ sâu của lõm điện áp đạt 50%Usđm Qua kết quả thực nghiệm cho thấy DVR có thể khôi phục điện áp tải trong khoảng thời gian một chu kỳ điện áp lưới (0,02s) trong điều kiện độ sâu lõm điện áp 50%Usđm, điện áp tải được khôi phục sau một chu kỳ giống như điện áp trước lõm, không phát hiện thấy có hiện tượng nhảy góc pha và méo dạng điện áp tại thời điểm ban đầu và... áp ứng điều khiển DVR khôi phục điện áp tải, bảo vệ tải nhạy cảm trong điều kiện lõm điện áp cân bằng và không cân bằng Chương 4: GIẢI PHÁP ÁP DỤNG DVR CHO XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP 4.1 Ảnh hưởng của lõm điện áp đối với xí nghiệp công nghiệp Để tạo ra một phần hoặc toàn bộ quá trình tự động trong sản xuất, các thiết bị điện quan trọng trong nhà máy thường được tích hợp từ các phần tử điều khiển điện, điện. .. gốc của lõm điện áp và chức năng của DVR trong việc bù lõm điện áp - Phân tích lựa chọn được các thành phần lực trong cấu hình DVR, xây dựng cấu hình DVR phù hợp với vị trí kết nối ở cấp trung áp - Phát triển cấu trúc và thuật toán điều khiển DVR áp ứng điều kiện bù lõm điện áp cân bằng và lõm điện áp mất cân bằng - Khảo sát thực trạng lưới điện và các biến cố điện áp tác động trực tiếp đến hoạt động. .. bù lõm điện áp và giảm thiểu nhiễu loạn điện áp  Những đóng mới trong nghiên cứu này được đưa ra  Luận văn đã đề xuất cấu trúc điều khiển cho bộ khôi phục điện áp động (DVR), có thể áp dụng cho cả ba chiến lược bù lõm điện áp, bù khôi phục như 23 trước khi xảy ra lõm, bù lõm đồng pha, hoặc bù tối ưu về tiêu tốn công suất (bù vượt pha) Hệ thống điều khiển vector, thực hiện trên hệ tọa độ đồng bộ 0dq... ứng của DVR trong vai trò khôi phục điện áp tải thông qua các kiểu biến cố điện áp được tạo ra từ ba trường hợp phức tạp nhất thường xuất hiện trên lưới điện Qua các kết quả mô phỏng đưa ra các kết luận như sau: - Đối với các lõm điện áp cân bằng và không cân bằng do các lỗi ngắn mạch hoặc do khởi động của động cơ cảm ứng công suất lớn ở phía nguồn gây nên Bộ khôi phục điện áp động đều có khả năng bù... Kiểm tra khả năng đồng bộ lưới Qua kết quả đồng bộ lưới của DVR cho thấy tại thời điểm bắt đầu lõm và kết thúc lõm điện áp tín hiệu ra thêta(=t) của PLL vẫn đảm bảo tính ổn định, chứng tỏ kha năng bám góc pha lưới của PLL để đảm bảo động bộ điện áp chèn vào của DVR vào lưới là tốt 21 5.3.2 Kiểm tra khả năng bù lõm của DVR ở chế độ tĩnh Các kết quả kiểm tra khả năng bù lõm điện áp của DVR ở chế độ tĩnh... khiển là dòng điện qua cuộn cảm lọc Lf (if,abc) và điện áp chèn vào thực tế (uinj,abc), biến nhiễu loạn là dòng điện chèn vào (iinj,abc) Lượng đặt của điện áp tải u*L,abc , lượng đặt điện áp chèn vào của DVR được xác định * * (3.25) uinj, abc  u L , abc  u g , abc   11   Điện áp chèn vào của DVR chính bằng điện áp trên tụ lọc Cf, uinj,abc = uc,abc Để điều khiển điện áp chèn vào của DVR chính... là các điện áp pha nguồn Các điện áp lưới tại điểm nối chung PCC và dòng điện lưới được ký hiệu tương ứng bởi ug,a(t), ug,b(t), ug,c(t) và ig,a(t), ig,b(t), ig,c(t) Điện áp tải được ký hiệu là: uL,a(t), uL,b(t), uL,c(t) Điện áp 3 pha của bộ biến đổi VSC và dòng điện qua điện cuộn cảm lọc tương ứng được ký hiệu: uinv,abc(t), và if,abc(t) Điện áp tụ lọc được ký hiệu: uc,abc(t) Điện áp và dòng điện chèn . tải VSC _2 VSC_11 BANT-1 U DC U DC U DC U DC U DC U DC BANT -2 BANT-3 DC-Line DC-Line Hình 2. 6 Cấu trúc cascade đa bậc nối máy biến áp sao hở/sao hở[63,64] 8 2. 2 .2 Cấu trúc. U DC VSC DC-Like BANT Phía nguồn Phía tải U DC /2 U DC /2 VSC DC-Like BANT Phía nguồn Phía tải Hình 2. 1 Cấu trúc BBĐ nửa cầu kết Hình 2. 2 Cấu trúc BBĐ cầu ba pha . Hình 2. 4, hình 2. 5, hình 2. 6 là các cấu trúc sử dụng BBĐ đa mức + VSC DC-Line Phía nguồn Phía tải + + - - E E U DC - BANT U DC /2 U DC /2 VSC DC-Line BANT Phía