Mô hình tải cho việc phân tích trạng thái xác lập và quá độ hệ thống điện hạ áp DC

- iv - TÓM TT LUN VĔN Luận văn này là kiểm tra số lượng tải thông dụng sử dụng trong các hộ gia đình và văn phòng để xác định liệu có tương thích khi được cung cấp với nguồn DC, mô tả trạng thái xác lập và quá độ của tải và xây dựng mô hình tải phù hợp cho mô phỏng trên máy tính với phần mềm Matlab. Thực hiện đo thử các tải khác nhau: tải trở, động cơ quay và tải điện tử. Từ các kết quả đo thử, mô tả trạng thái ổn định của tải. Để có thể phân tích trạng thái quá độ của tải, xây dựng mạch thay đổi điện áp, tải được thử với các điện áp khác nhau và từ đó xây dựng mô hình tải. Mô hình này mô tả được trạng thái xác lập và quá độ khi tải được cung cấp với nguồn DC. - v - ABSTRACT In this thesis, common loads used in low-voltage residential and commercial power systems are investigated when supplied with dc. There steady-state and transient behavior is characterized, in order to build simple models suitable for computer simulation with Cftool/Matlab. Laboratory measurements were carried out on various loads that were categorized in resistive, rotating and electronic loads. From these measurements it was possible to characterize the steady-state behavior of loads. To indicate how much the load disturbs the network, the frequency spectrum was analyzed. To be able to analyze the transient response of the loads, a voltage reduction circuit was designed and constructed. The loads were subjected to several voltage steps in order to derive a simple dynamic model. Another objective of this work was to study the load sensitivity to voltage variations, in particular voltage dips, with dc supply and then compare the result to the same voltage variation in ac. The models developed in this thesis can be used for load flow, voltage dip and short circuit current calculations in a low voltage dc distribution system. - vi - MC LC Nhiệm vụ lun văn thc sĩ Li cam đoan Li cm n Tóm tt lun văn Danh sách các bng Danh sách các hình Chưng 1: Tổng quan 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu 3 1.3 Nội dung nghiên cứu 3 1.4 Phương pháp nghiên cứu 4 1.5 Các kết quả nghiên cứu trong và nước đã công bố 4 Chưng 2: C sở lý thuyết 7 2.1 Qui trình đo 7 2.1.1 Đo các tải trong nguồn AC 7 2.1.2 Đo các tải trong nguồn DC 8 2.1.3 Phân tích phổ tần sô 9 2.1.4 Phép đo quá độ 9 2.2 Phân tích dữ liệu đo 10 2.2.1 Sự mô tả đặc tính tải 10 2.2.2 Phân tích phổ tần số 11 2.3 Phân tích quá độ 11 2.4 Các mạch mô phỏng trong Matlab 11 2.4.1 Mạch mô phỏng phân tích phổ tần 11 2.4.2 Mạch mô phỏng ở chế độ xác lập 12 2.4.3 Mạch mô phỏng ở chế độ quá độ 13 - vii - Chưng 3: Mô hình ti thuần trở 14 3.1 Đặc tính tải 15 3.1.1 Các thiết bị gia nhiệt 15 3.1.2 Các Thiết bị chiếu sáng 22 3.1.3 Tóm lại 27 3.2 Phân tích phổ tần 28 3.2.1 Các thiết bị gia nhiệt 28 3.2.2 Các thiết bị chiếu sáng 28 3.3 Phân tích quá độ 29 3.3.1 Các thiết bị gia nhiệt 30 3.3.2 Các thiết bị chiếu sáng 35 3.4 Kết luận 42 Chưng 4: Mô hình đng c quay 43 4.1 Đặc tính tải 46 4.1.1 Các động cơ vạn năng 47 4.1.2 Các động cơ khác 52 4.1.3 Tóm lại 54 4.2 Phân tích phổ tần 54 4.2.1 Các động cơ vạn năng 55 4.2.2 Các động cơ khác 56 4.3 Phân tích quá độ 56 4.3.1 Các động cơ vạn năng 57 4.3.2 Các động cơ khác 61 4.4 Kết luận 64 Chưng 5: Mô hình ti điện tử 65 5.1 Đặc tính tải 65 5.1.1 Các thiết bị chiếu sáng 65 5.1.2 Các thiết bị điện tử 69 5.2 Phân tích phổ tần 71 5.2.1 Các thiết bị chiếu sáng 71 5.2.2 Các thiết bị điện tử 72 - viii - 5.3 Phân tích quá độ 72 5.3.1 Các thiết bị chiếu sáng 72 5.3.2 Các thiết bị điện tử 76 5.4 Kết luận 78 Chưng 6: Kết lun vƠ hưng nghiên cứu phát triển 79 6.1 Kết luận 79 6.2 Hướng nghiên cứu phát triển 80 Tài liệu tham khảo 81 - ix - DANH SÁCH CÁC BNG Bảng 1.1: Danh sách các tải thử nghiệm 3 Bảng 2.1: Độ chính xác của phép đo và băng tần số của các thiết bị đo 7 Bảng 3.1: Các loại tải thử nghiệm 14 Bảng 3.2: Các tham số mô hình máy pha cà phê (Panasonic) 16 Bảng 3.3: Các tham số mô hình máy xoay cà phê (Philips) 17 Bảng 3.4: Các thông số của máy uốn tóc 18 Bảng 3.5: Các thông số của bình đun siêu tốc (Comet) 19 Bảng 3.6: Các thông số của bình đun siêu tốc (Panasonic) 20 Bảng 3.7: Các thông số của máy (BlueHouse) 21 Bảng 3.8: Các thông số của bếp điện 22 Bảng 3.9: Điện trở tính toán của các đèn 22 Bảng 3.10: Các thông số mô hình cho các đèn nung sáng 23 Bảng 3.11: Các thông số của đèn Halogen-Tungsten 25 Bảng 3.12: Đặc điểm của các tải trở 27 Bảng 3.13: Đặc điểm của các đèn 27 Bảng 3.14: Kết quả phân tích phổ tần số từ phép đo và mô phỏng các thiết bị gia nhiệt 28 Bảng 3.15: Kết quả phân tích phổ tần từ kết quả đo và mô phỏng của các đèn 29 Bảng 3.16 Các thông số mô hình các tải thuần trở 42 Bảng 4.1: Các động cơ thưng được sử dụng trong dân dụng 46 - x - Bảng 4.2: Đặc tính của tủ lạnh (động cơ KĐB) và máy hút bụi (động cơ vạn năng) 46 Bảng 4.3: Các thông số mô hình của máy xay sinh tố (Melissa) 48 Bảng 4.4: Các thông số mô hình của máy đánh trứng (Ide line) 49 Bảng 4.5: Các thông số mô hình máy hút bụi (Electrolux) 50 Bảng 4.6: Các thông số của máy hút bụi (LG) 51 Bảng 4.7: Các thông số của máy sấy tóc (Panasonic, 1800 W) 52 Bảng 4.8: Các thông số mô hình máy sấy tóc (Panasonic, 1200 W) 53 Bảng 4.9: Đặc tính các động cơ vạn năng 54 Bảng 4.10: Đặc tính các động cơ khác 54 Bảng 4.11: Kết quả phân tích phổ tần từ đo lưng và mô phỏng các động cơ vạn năng 55 Bảng 4.12: Kết quả phân tích phổ tần trong đo lưng và mô phỏng cho các động cơ 56 Bảng 4.13: Các thông số mô hình của các động cơ quay và giả thiết sai số . 64 Bảng 5.1: Mô hình các đèn halogen compact 66 Bảng 5.2: Mô hình của ballast (Philips) 69 Bảng 5.3: Mô hình của Charger 69 Bảng 5.4: Mô hình của LCD 70 Bảng 5.5: Kết quả phân tích phổ tần từ đo lưng và mô phỏng các đèn 71 Bảng 5.6: Kết quả phân tích quang phổ tần từ đo lưng và mô phỏng các thiết bị điện tử 72 Bảng 5.7: Mô hình của thiết bị chiếu sáng và thiết bị điện tử 78 - xi - DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống phân phối hạ áp AC 1 Hình 1.2: Một hệ thống phân phối DC 2 Hình 2.1: Mạch đo đối với các phép đo AC 8 Hình 2.2: Mạch đo đối với các phép đo DC ở trạng thái ổn định 9 Hình 2.3: Mạch đo đối với phép đo quá độ 10 Hình 2.4: Sơ đồ mạch mô phỏng phân tích phổ tần 12 Hình 2.5: Sơ đồ mạch mô phỏng chế độ xác lập 12 Hình 2.6: Sơ đồ mạch mô phỏng chế độ quá độ 13 Hình 3.1: Đưng đặc tính của máy pha cà phê (Panasonic) 16 Hình 3.2: Đưng đặc tính máy xoay cà phê (Philips) 17 Hình 3.3: Đưng đặc tính của máy uốn tóc 18 Hình 3.4: Đưng đặc tính của bình đun siêu tốc (Comet) 19 Hình 3.5: Đưng đặc tính của bình đun siêu tốc (Panasonic) 20 Hình 3.6: Đưng đặc tính của máy (BlueHouse) 21 Hình 3.7: Đưng đặc tính của bếp điện (Siemens) 22 Hình 3.8: Đưng đặc tính đèn nung sáng công suất 25W 24 Hình 3.9: Đưng đặc tính đèn nung sáng công suất 40W 24 Hình 3.10 Đưng đặc tính đèn nung sáng công suất 60W 25 Hình 3.11 Đưng đặc tính đèn nung sáng công suất 75W 25 Hình 3.12 Đưng đặc tính đèn nung sáng công suất 100W 26 Hình 3.13 Đưng đặc tính đèn Halogen-tungsten (150 W) 27 Hình 3.14: Trạng thái quá độ của máy pha cà phê (Panasonic) 30 - xii - Hình 3.15: Trạng thái quá độ của máy pha cà phê (Philips) 31 Hình 3.16: Trạng thái quá độ của máy uốn tóc 32 Hình 3.17: Trạng thái quá độ của bình đun siêu tốc (Comet) 32 Hình 3.18: Trạng thái quá độ của bình đun siêu tốc (Panasonic) 33 Hình 3.19: Trạng thái quá độ của máy làm bánh Sandwich 34 Hình 3.20: Trạng thái quá độ của bếp điện 35 Hình 3.21: Trạng thái quá độ của đèn nung sáng - 25W 36 Hình 3.22: Trạng thái quá độ của đèn nung sáng - 40W 37 Hình 3.23: Trạng thái quá độ của đèn nung sáng - 60W 38 Hình 3.24: Trạng thái quá độ đèn nung sáng - 75W 39 Hình 3.25: Trạng thái quá độ đèn nung sáng - 100W 40 Hình 3.26: Trạng thái quá độ đèn halogen tungsten - 150W 41 Hình 4.1: Tương đương mạch cho động cơ 43 Hình 4.2: Sơ đồ mạch của động cơ vạn năng 44 Hình 4.3 Dạng điện áp và dòng điện của tủ lạnh (động cơ KĐB) và máy hút bụi (động cơ vạn năng) 46 Hình 4.4 Đưng đặc tính của máy xay sinh tố (Melissa) 48 Hình 4.5 Đưng đặc tính của máy đánh trứng (Ide Line) 49 Hình 4.6 Đưng đặc tính của máy hút bụi (Electrolux) 50 Hình 4.7 Đưng đặc tính của máy hút bụi (LG) 51 Hình 4.8 Đưng đặc tính của máy sấy tóc (Panasonic, 1800 W) 52 Hình 4.9 Đưng đặc tính của máy sấy tóc (Panasonic, 1200 W) 53 Hình 4.10 Các phép đo trạng thái ổn định của máy xay sinh tố 55 - xiii - Hình 4.11 Phổ tần máy đánh trứng (Melissa), khi cấp điện AC và DC 56 Hình 4.12: Quá trình quá độ của máy xay sinh tố (Melissa) 58 Hình 4.13: Quá trình quá độ của máy đánh trứng (Ide Line) 59 Hình 4.14: Quá trình quá độ của máy hút bụi (Electrolux) 60 Hình 4.15: Quá trình quá độ của máy hút bụi (LG) 61 Hình 4.16: Quá trình quá độ của máy sấy tóc (AFK, 1800 W) 62 Hình 4.17: Quá trình quá độ của máy sấy tóc (AFK, 1200 W) 63 Hình 5.1: Đặc tính các đèn Huỳnh quang compact 68 Hình 5.2: Đưng đặc tính của ballast (Philips) 69 Hình 5.3: Đưng đặc tính của Charger 70 Hình 5.4: Đưng đặc tính của LCD 71 Hình 5.5: Quá trình quá độ của đèn Osram 73 Hình 5.6: Quá trình quá độ của đèn Philips (9W) 73 Hình 5.7: Quá trình quá độ của đèn Philips (11W) 74 Hình 5.8: Quá trình quá độ của đèn Philips (15W) 75 Hình 5.9: Quá trình quá độ của ballast 76 Hình 5.10: Quá trình quá độ của Charger 77 Hình 5.11: Quá trình quá độ của LCD Monitor 78 NI DUNG LUN VĔN [...]... cơ DC - Giảm được chi phí đầu tư; Giảm được tổn thất điện áp và tổn thất công suất trong lưới điện - Hạn chế được dòng điện không hình sin như trong mạng AC - Tạo ra những ứng dụng mới tiện dụng cho hệ thống hạ áp DC - Tạo ra được các mô hình tải đơn giản, thuận tiện cho việc phân tích ổn định và quá độ trong hệ thống phân phối hạ áp DC - Làm tiền đề cho việc thay thế hệ thống truyền tải AC bằng hệ thống. .. DC Hình 1.2: Một hệ thống phân phối DC Để xây dựng một mô hình thuận tiện cho việc phân tích một hệ thống phân phối DC, cần phải có các mô hình chính xác của các tải Các mô hình này có thể mô tả cả trạng thái ổn định và quá độ khi tải được cung cấp với nguồn DC Mục đích của việc nghiên cứu này là khảo sát tính tương thích của các tải khi sử dụng trong hệ thống điện AC và khi được cung cấp với nguồn DC, ... dựng các cấu hình giao diện AC /DC khác nhau và điều khiển hoạt động của chúng Xây dựng hệ thống hạ áp DC cỡ nhỏ để có thể thực hiện các thí nghiệm Xác định những ứng dụng mới tiện lợi cho việc sử dụng phân phối hạ áp DC và xây dựng hệ thống bảo vệ và điều khiển cho hệ thống hạ áp DC Load Modelling for Nghiên cứu mô hình Steady-State and của các tải đối với hệ Transient Analysis of thống DC Tiến hành... thiết bị điện tử công suất đối với hệ thống hạ áp DC - Cho phép sử dụng điện áp định mức cao hơn so với hệ thống AC - Tổn thất điện áp nhỏ hơn hệ thống AC vì các điện kháng của hệ thống không ảnh hưởng đến tính liên tục cung cấp điện - Không có dòng phản kháng - Giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất do điện trở DC nhỏ hơn điện trở AC - Hệ thống DC được ứng dụng để giảm các dao động điện áp của... Low-Voltage dc Systems đo trên 8 tải khác nhau khi nó được cung cấp bằng nguồn DC Kết quả từ các phép đo được sử dụng để phát triển các mô hình tải đơn giản, có thề sử dụng cho tính toán quá độ và ổn định của hệ thống hạ áp DC Các mô hình này còn có thể được sử dụng cùng với các tiêu chuẩn hiện có để tính toán độ dốc điện áp và dòng ngắn mạch trong hệ thống hạ áp DC - Dễ dàng điều khiển được tốc độ của các động... cho tải thực tế và công cụ FFT của phần mềm Matlab cho mỗi mô hình 2.3 Phơn tích quá đ Mô hình các tải thử nghiệm được sử dụng để đánh giá dòng điện tiêu thụ của các tải khi điện áp thay đổi theo từng nấc Các mô hình này được xây dựng với sự trợ giúp của phần mềm Matlab Đầu tiên nấc điện áp định mức được áp vào tải sau đó giảm từng nấc một và đo điện áp rơi trên mô hình để xem phản ứng của mô hình. .. luật Ohm điện trở tính được 26.45 Đặc tính tải mô tả trong Hình 3.4 và các thông số Công suất (W) Điện áp (V) được liệt kê trong Bảng 3.5 O Dữ liệu đo Mô hình tuyến tính Mô hình bậc hai O Dữ liệu đo Mô hình tuyến tính Mô hình bậc hai Dòng điện (A) Điện áp (V) c) Công suất theo điện áp b) Điện áp theo dòng điện Hình 3.4: Đư ng đặc tính của bình đun siêu tốc (Comet) Rp2 Mô hình bậc hai Mô hình tuyến... Văn Thạc Sỹ Điện áp (V) Công suất (W) GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh O Dữ liệu đo Mô hình tuyến tính Mô hình bậc hai O Dữ liệu đo Mô hình tuyến tính Mô hình bậc hai Điện áp (V) Dòng điện (A) a) Điện áp theo dòng điện b) Công suất theo điện áp Điện áp (V) Công suất (W) Hình 3.8: Đư ng đặc tính đèn nung sáng công suất 25W O Dữ liệu đo Mô hình tuyến tính Mô hình bậc hai O Dữ liệu đo Mô hình. .. tính Mô hình bậc hai Dòng điện (A) a) Điện áp theo dòng điện Điện áp (V) b) Công suất theo điện áp Hình 3.9: Đư ng đặc tính đèn nung sáng công suất 40W Võ Thị Hồng Dúng 24 Luận Văn Thạc Sỹ Điện áp (V) Công suất (W) GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh O Dữ liệu đo Mô hình tuyến tính Mô hình bậc hai O Dữ liệu đo Mô hình tuyến tính Mô hình bậc hai Điện áp (V) Dòng điện (A) a) Điện áp theo dòng điện b)... 2.1.3 Phân tích phổ tần Việc phân tích phổ tần tín hiệu của các tải thử nghiệm được thực hiện với sự trợ giúp của thiết bị phân tích chất lượng điện năng và việc phân tích phổ tần của mô hình tải được thực hiện với sự trợ giúp của công cụ FFT - phần mềm Matlab 2.1.4 Phép đo quá đ Để xác định áp ứng quá độ của tải, phép đo được thực hiện trên một mạch thay đổi điện áp Sơ đồ mạch đo được mô tả trong Hình . phân tích trạng thái quá độ của tải, xây dựng mạch thay đổi điện áp, tải được thử với các điện áp khác nhau và từ đó xây dựng mô hình tải. Mô hình này mô tả được trạng thái xác lập và quá độ. hệ thống hạ áp DC. - Tạo ra được các mô hình tải đơn giản, thuận tiện cho việc phân tích ổn định và quá độ trong hệ thống phân phối hạ áp DC. - Làm tiền đề cho việc thay thế hệ thống truyền. nghiệm. Xác định những ứng dụng mới tiện lợi cho việc sử dụng phân phối hạ áp DC và xây dựng hệ thống bảo vệ và điều khiển cho hệ thống hạ áp DC. - Dễ dàng điều khiển được tốc độ của các động