NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN BỘ BIẾN ĐỔI NHẰM GIẢM HÀI DÕNG ĐIỆN ĐỐI VỚI TẢI LÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -1- Chuyên ngành tự động hoá ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN BỘ BIẾN ĐỔI NHẰM GIẢM HÀI DÕNG ĐIỆN ĐỐI VỚI TẢI LÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU Học viên : Phạm Đình Tiệp Lớp : K12 - TĐH Chuyên nghành : Tự động hoá Người hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Duy Cƣơng Ngày giao đề tài : tháng 11 năm 2010 Ngày hoàn thành đề tài : tháng năm 2011 BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC CB HƢỚNG DẪN TS Nguyễn Duy Cƣơng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HỌC VIÊN Phạm Đình Tiệp http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hoá -2- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn Thầy giáo TS Nguyễn Duy Cương tham khảo tài liệu liệt kê Tôi không chép công trình cá nhân khác hình thức Tác giả luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -3- Chuyên ngành tự động hoá M ỤC L ỤC Trang Trang bìa phụ …………………………………… .………………… … Lời cam đoan …………………………………… ……………… …… Mục lục …………………………………………… .…………… … Danh mục ký hiệu chữ viết tắt …………… .…………… …… Danh mục bảng …………………………………………… …… Danh mục hình vẽ, đồ thị ……………………………… … ……… Mở đầu………………………………………………… … .… …… Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Tổng quan……………………………………………………………… 11 1.2 Nhu cầu tăng trƣởng điều khiển……………………………… 11 1.2.1 Sự phát triển điện tử bán dẫn…………………………………… 12 1.2.2 Nhu cầu tiết kiệm lượng………………………………………… 12 1.2.2.1 Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội………………………………… 12 1.2.2.2 Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020………… 12 1.2.2.3 Tổng quan nhu cầu điện đến năm 2020 Việt Nam………… 13 1.2.3 Nâng cao hiệu suất ASD……………………………………… 14 1.3 Nhƣợc điểm điều khiển……………………………………… 15 1.3.1 Chi phí ban đầu……………………………………………………… 15 1.3.2 Sóng điều hoà………………………………………………………… 16 1.4 Kết luận………………………………………………………………… 17 Chương 2- CÁC BỘ BIẾN ĐỔI VÀ SÓNG ĐIỀU HOÀ 2.1 Tổng quan……………………………………………………………… 18 2.2 Các chỉnh lƣu……………………………………………………… 19 2.2.1 Bộ chỉnh lưu cầu điốt pha ………………………………………… 20 2.2.2 Bộ chỉnh lưu nguồn áp PWM………………………………………… 21 2.2.3 Các chỉnh lưu khác………………………………………………… 22 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -4- Chuyên ngành tự động hoá 2.3 Các nghịch lƣu……………………………………………………… 24 2.3.1 Bộ nghịch lưu nguồn áp……………………………………………… 24 2.3.2 Bộ nghịch lưu nguồn dòng…………………………………………… 24 2.4 Sóng hài hệ thống điện…………………………………………… 25 2.4.1 Định nghĩa sóng hài…………………………………………………… 25 2.4.2 Các nguồn tạo sóng hài……………………………………………… 27 2.4.3 Ảnh hưởng sóng hài bậc cao……………………………………… 29 2.4.4 Sóng hài ba pha……………………………………………………… 30 2.4.5 Chuỗi Furie…………………………………………………………… 32 2.4.6 Chỉ số chất lượng điện 33 2.4.7 Các tiêu chuẩn sóng hài 34 2.4.8 Các lọc sóng hài…………………………………………………… 36 2.4.8.1 Bộ lọc thụ động…………………………………………………… 36 2.4.8.2 Bộ lọc tích cực……………………………………………………… 41 2.4.8.3 Bộ lọc hỗn hợp……………………………………………………… 45 2.4.8.4 Ngăn ngừa sóng hài………………………………………………… 36 2.5 Kết luận………………………………………………………………… 46 Chương 3- THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN XOAY CHIỀU VỚI TẢI PMSM 3.1 Tổng quan động đồng bộ……………………………………… 48 3.1.1 Khái quát chung……………………………………………………… 48 3.1.2 Động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu (PMSM)……………… 49 3.2 Mô hình toán học PMSM………………………………………… 50 3.2.1 Mô hình toán học PMSM hệ toạ độ Stator………………… 50 3.2.2 Mô tả toán học động hệ toạ độ qui chiếu (dq) 52 3.2.3 Giới thiệu chung điều khiển Vector……………………………… 53 3.3 Cấu trúc điều khiển hệ truyền động PMSM……………………… 54 3.3.1 Khái quát chung……………………………………………………… 54 3.3.2 Nguyên lý hoạt động chỉnh lưu……………………………… 55 3.3.3 Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu……………………………………… 57 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -5- Chuyên ngành tự động hoá 3.3.4 Cấu trúc điều khiển nghịch lưu……………………………………… 59 3.4 Kết luận………………………………………………………………… 61 Chương 4- MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 4.1 Tổng quan……………………………………………………………… 62 4.1.1 Mô hình hoá hệ thống………………………………………………… 62 4.1.2 Tổng quan Simulink……………………………………………… 62 4.2 Mô chỉnh lƣu……………………………………………… 62 4.2.1 Mô chỉnh lưu cầu ốt pha……………………………… 63 4.2.2 Xây dựng chương trình mô chỉnh lưu……………………… 64 4.2.3 Các kết mô chỉnh lưu………………………………… 67 4.3 Mô hệ thống với tải PMSM…………………………………… 68 4.3.1 Xây dựng chương trình mô phỏng…………………………………… 69 4.3.2 Các kết mô hệ thống……………………………………… 72 4.4 Kết luận………………………………………………………………… 75 Kết luận kiến nghị……………………………………………………… 75 Tài liệu tham khảo………………………………………………………… 77 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AC Dòng điện xoay chiều (viết tắt Alternating Current) ASD Bộ điều khiển tốc độ điều chỉnh (viết tắt Adjustable Speed Drive) PMSM Động điện đồng nam châm vĩnh cửu (viết tắt Permanent Magnet Synchronous Machines) PWM Điều chế độ rộng xung (viết tắt Pulse-Width Modulated) THD Độ méo dạng sóng hài tổng (viết tắt Total Harmonic Distortion) IEEE Viện kỹ sư điện điện tử (viết tắt Institute of Electrical and Electronics Engineers) IEC Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (viết tắt International Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -6- Chuyên ngành tự động hoá Electrotechnical Commission) VSI Bộ nghịch lưu nguồn áp (viết tắt Voltage Source Inverters) CSI Bộ nghịch lưu nguồn dòng (viết tắt Current Source Inverters) UPS Bộ nguồn liên tục (viết tắt Uninterruptable Power Supplies) DC Điện chiều (viết tắt Direct Current) TEHD Độ méo sóng hài chẵn tổng (viết tắt Total Even Harmonic Distortion) TOHD Độ méo sóng hài lẻ tổng (viết tắt Total Odd Harmonic Distortion) PF Hệ số công suất (viết tắt Power Factor) PCC Điểm ghép nối chung (viết tắt Point of Common Couping) AHF Bộ lọc sóng hài tích cực (viết tắt Active Harmonic Filters) AF Bộ lọc tích cực (viết tắt Active Filter) AFS Bộ lọc tích cực nối tiếp (viết tắt Active Filter Series) UPQC Bộ xử lý phẩm chất công suất hỗn hợp (viết tắt Unified Power Quality Conditioner) VC Điều khiển véc tơ (viết tắt Vector Control) SPWM Bộ biến tần điều chỉnh độ rộng xung hình sin (viết tắt Sinusoidal Pulse Width Modulation) KCL Định luật Kirchoff dòng điện (viết tắt Kirchoff‟s Current Law) HP Mã lực (viết tắt Horse Power) IGBT Insulated-Gate Bipolar Transistors Danh mục bảng Trang Bảng 1.1 Tốc độ tăng trưởng GDP giai đoạn 1998 † 2007 12 Bảng 1.2 Kịch phát triẻn kinh tế đến năm 2020 13 Bảng 1.3 Tổng hợp kết dự báo phát triển dân số giai đoạn 2003† 2020 13 Bảng 1.4 Dự báo nhu cầu điện toàn quốc đến 2010 14 Bảng 2.1 Tiêu chuẩn IEEE std 519 34 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -7- Chuyên ngành tự động hoá Bảng 2.2 Tiêu chuẩn IEEE std 519 cho thiết bị 75A dòng đầu vào 35 pha Bảng 2.3 IEC 1000-3-4 35 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật PMSM 69 Danh mục hình vẽ Đồ thị Hình 1.1 Hệ thống ASD điển hình 11 Hình 1.2 Đồ thị tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm 1997 -2006 13 Hình 1.3 Các đặc điểm tải máy bơm điển hình 15 Hình 1.4 Kết cấu giá điều khiển 16 Hình 2.1 Qui trình biến đổi lượng 18 Hình 2.2 Phân loại chỉnh lưu 19 Hình 2.3 Cấu trúc chỉnh lưu hình cầu sử dụng Điốt 20 Hình 2.4 Dòng qua chỉnh lưu hình cầu sử dụng Điốt 20 Hình 2.5 Thành phần sóng hài cầu Điốt 21 Hình 2.6 Cấu trúc chỉnh lưu nguồn áp PWM 21 Hình 2.7 Dòng điện vào chỉnh lưu PWM 22 Hình 2.8 Thành phần sóng hài chỉnh lưu PWM 22 Hình 2.9 Cấu trúc chỉnh lưu Vienna 23 Hình 2.10 Bộ chỉnh lưu Minnesota 23 Hình 2.11 Bộ chỉnh lưu Minnesota biến thể 23 Hình 2.12 Bộ nghịch lưu nguồn áp PWM 24 Hình 2.13 Bộ biến đổi nguồn dòng 25 Hình 2.16 Các dạng sóng hài điển hình 27 Hình 2.17 Hệ thống liên kết bốn dây đấu Y 31 Hình 2.18 Hệ thống liên kết ba dây đấu Y 31 Hình 2.19 Hệ thống liên kết ba dây đấu tam giác 31 Hình 2.20 Độ méo dòng điện lưới 33 Hình 2.21 Cấu trúc lọc thu động RC 37 Hình 2.22 Cấu trúc lọc thu động LC 37 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -8- Chuyên ngành tự động hoá Hình 2.23 Mạch chỉnh lưu AC/DC 12 xung lọc 38 Hình 2.24 Dạng dòng áp Mạch chỉnh lưu 12 xung lọc 39 B1 B2 Hình 2.25 Phổ dòng điện B1 lọc 39 Hình 2.26 Mạch chỉnh lưu AC/DC 12 xung có lọc 40 Hình 2.27 Dạng dòng áp Mạch chỉnh lưu 12 xung có lọc 41 B1 B2 Hình 2.28 Phổ dòng điện B1 có lọc 41 Hình 2.29 Cấu hình lọc tích cực song song (AF) 42 Hình 2.30 Nguyên lý lọc tích cực song song (AF) 42 Hình 2.31 Cấu hình lọc tích cực nối tiếp (AFs) 44 Hình 2.32 Sơ đồ nguyên lý lọc nối tiếp AFS 44 Hình 2.33 Thiết bị lọc hỗn hợp 45 Hình 2.34 Sơ đồ cấu trúc UPQC 46 Hình 3.1 Hình dạng bên PMSM 50 Hình 3.2 Chuyển đổi hệ toạ độ (abc) sang hệ toạ độ (dq) 52 Hình 3.3 Cấu trúc điều khiển xoay chiều đề xuất 54 Hình 3.4 Hoạt động chỉnh lưu khóa Q1 đóng 55 Hình 3.5 Hoạt động chỉnh lưu khóa Q1 mở 56 Hình 3.6 Các vùng làm việc cấu trúc đề xuất 56 Hình 3.7 Đặc tính biến đổi điện áp 58 Hình 3.8 Sơ đồ cấu trúc điều khiển chỉnh lưu 59 Hình 3.9 Khối điều khiển Qp 59 Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển vectơ truyền động PMSM 60 Hình 4.1 Sơ đồ mô chỉnh lưu cầu ốt pha với tải 5HP 63 Hình 4.2 Dạng sóng dòng điện đầu vào chỉnh lưu cầu ốt 63 Hình 4.3 Phổ sóng hài dòng điện chỉnh lưu cầu ốt 64 Hình 4.4 Sơ đồ mô chỉnh lưu với tải chiều 15.2A 65 Hình 4.5 Sơ đồ mô chi tiết khối điều khiển chỉnh lưu 66 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -9- Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.6 Sơ đồ mô chi tiết khối tạo xung PWM 67 Hình 4.7 Sơ đồ mô chi tiết khối đo lường 67 Hình 4.8 Dạng sóng dòng điện qua chỉnh lưu 68 Hình 4.9 Phổ sóng hài dòng điện chỉnh lưu 68 Hình 4.10 Sơ đồ mô toàn hệ thống với tải PMSM 70 Hình 4.11 Sơ đồ mô nghịch lưu với tải PMSM 71 Hình 4.12 Sơ đồ mô chi tiết khối điều khiển tốc độ mômen 71 Hình 4.13 Sơ đồ mô chi tiết khối chuyển đổi ABC thành DQ 72 Hình 4.14 Sơ đồ mô chi tiết khối chuyển đổi DQ thành ABC 72 Hình 4.15 Dòng điện pha nguồn 73 Hình 4.16 Phổ sóng hài dòng điện nguồn 73 Hình 4.17 Tốc độ động khởi động 74 Hình 4.18 Dòng điện Id so với dòng điện mẫu Id* = 74 Hình 4.19 Dòng điện Iq với dòng điện mẫu Iq* 75 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 10 - Chuyên ngành tự động hoá MỞ ĐẦU Hài dòng điện, điện áp gây nhiều vấn đề cho hệ thống truyền tải điện Nguyên nhân hài tính chất phi tuyến phụ tải gây Trên thực tế, có nhiều loại tải gây hài, có biến đổi điện tử công suất để cung cấp lượng cho động điện đồng nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet Synchronous Machine) - PMSM Đây loại động ngày sử dụng rộng rãi, có hiệu suất cao phương thức điều khiển đơn giản Mục đích luận văn nghiên cứu cấu trúc điều khiển tốc độ điều chỉnh giảm bớt độ méo dạng sóng hài, mối quan tâm lớn công nghiệp Giới hạn cho phép sóng hài thách thức cho nhiều công ty chế tạo điều khiển xoay chiều tìm kiếm giải pháp có tính kinh tế cao, cho việc điều khiển số lượng sóng hài sinh điểm ghép nối chung (PPC) để phù hợp với tiêu chuẩn IEEE-519 tiêu chuẩn quốc tế khác sóng hài Cấu trúc đề suất luận văn sử dụng chỉnh lưu cầu dùng điốt IGBT Công việc luận văn giải thích lý thuyết điều khiển, thuật toán điều khiển phương pháp cải thiện dạng sóng để từ đề xuất cấu trúc biến đổi chỉnh lưu “bán điều khiển” Sau đó, hệ truyền động điện xoay chiều hoàn chỉnh với phụ tải PMSM mô hình hoá đánh giá kết phần mềm mô SIMULINK Cấu trúc biến đổi chỉnh lưu có nhiều ưu điểm biến đổi chỉnh lưu truyền thống hình dạng sóng cải thiện, méo sóng hài tổng (THD) giảm Ngoài ra, có giá thành thấp đáng kể so với biến đổi điều chế độ rộng xung (PWM), điều khiển toàn phần truyền thống Được hướng dẫn thầy giáo TS.Nguyễn Duy Cương - Trưởng Khoa Điện tử Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên, tiến hành nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu cải tiến biến đổi nhằm giảm hài dòng điện tải động điện đồng nam châm vĩnh cửu” Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 65 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.3 Phổ sóng hài dòng điện chỉnh lƣu cầu ốt 4.2.2 Xây dựng chƣơng trình mô chỉnh lƣu Để bước đầu đánh giá hoạt động chỉnh lưu, xét hệ thống chế độ xác lập Nghĩa là, điện dung chiều giả định nạp sẵn tới điện áp mong muốn Giả thiết với tải chiều không đổi 15.2A Sau chỉnh lưu hệ thống điều khiển kiểm nghiệm, kết nối với nghịch lưu tải PMSM để tạo thành hệ thống hoàn chỉnh Tụ điện chiều mô hình hoá phần tử điện trở nối tiếp với tụ điện Điện cảm đầu vào mô phần tử điện trở nối tiếp với điện cảm Hơn nữa, nguồn mô hình với trở kháng để tính toán cho điện cảm nguồn tụ điện ngắn mạch Thông số điều khiển chỉnh lưu sau:  Thông số PI mạch vòng dòng điện: o KP = 0.4 o KI =  Thông số PI mạch vòng điện áp: o KP = 0.05 o KI = 0.01 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 66 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.4 Sơ đồ mô chỉnh lƣu với tải chiều 15.2A Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 67 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.5 Sơ đồ mô chi tiết khối điều khiển chỉnh lƣu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 68 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.6 Sơ đồ mô chi tiết khối tạo xung PWM Hình 4.7 Sơ đồ mô chi tiết khối đo lƣờng 4.2.3 Các kết mô chỉnh lƣu Để mô hệ thống trạng thái ổn định, mô hình Hình 4.4 chương sử dụng Tải nguồn dòng 15,2A Giả sử thời điểm bắt đầu tiến hành mô tụ điện nạp sẵn tới 375V Kết dòng điện nguồn pha Hình 4.8 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 69 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.8 Dạng sóng dòng điện qua chỉnh lƣu Phổ sóng hài chỉnh lưu Hình 4.9 Hình 4.9 Phổ sóng hài dòng điện chỉnh lƣu 4.3 Mô hệ thống với tải PMSM Việc mô chỉnh lưu gắn với tải PMSM để tạo thành hệ thống hoàn chỉnh có ý nghĩa quan trọng khẳng định cấu trúc biến đổi đề xuất có khả hoạt động để thoả mãn yêu cầu đề Giả thiết ban đầu tụ điện nạp sẵn tới giá trị 375V Sau điện áp nạp tới giá trị mong muốn, PMSM đưa lên tới tốc độ mong muốn 220rad/s Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 70 - Chuyên ngành tự động hoá 4.3.1 Xây dựng chƣơng trình mô Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật PMSM Tham số Giá trị Vdc 300 Tr 24 P ωr 2300 Rs 0.0918 Ld 0.975 Lq 0.975 ψm 0.1688 J 3.945 x 10-3 B 0.4924 Thông số điều khiển nghịch lưu: Đơn vị V N∙m pairs r.p.m Ω mH mH Wb kg∙m2 N∙m∙s  Thông số điều chỉnh Id o KP = o KI = 150  Thông số điều chỉnh Iq o KP = o KI =  Thông số điều chỉnh tốc độ o KP = 0.45 o KI = 0.1 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 71 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.10 Sơ đồ mô toàn hệ thống với tải PMSM Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 72 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.11 Sơ đồ mô nghịch lƣu với tải PMSM Hình 4.12 Sơ đồ mô chi tiết khối điều khiển tốc độ mômen Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 73 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.13 Sơ đồ mô chi tiết khối chuyển đổi ABC thành DQ Hình 4.14 Sơ đồ mô chi tiết khối chuyển đổi DQ thành ABC 4.3.2 Các kết mô hệ thống Trên Hình 4.15 biểu diễn dòng điện pha đầu vào biến đổi gắn với tải PMSM Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 74 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.15 Dòng điện pha nguồn Hình 4.16 biểu diễn phổ song hài dòng điện pha A đầu vào chỉnh lưu thời điểm 0.05s Trên Hình ta thấy THD dòng điện đầu vào chỉnh lưu giảm xuống 2.03% Hình 4.16 Phổ sóng hài dòng điện nguồn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 75 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.17 Tốc độ động khởi động Hình 4.18 Dòng điện Id so với dòng điện mẫu Id* = Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 76 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4.19 Dòng điện Iq với dòng điện mẫu Iq* 4.4 Kết luận Bộ biến đổi đề suất với tải chiều 15.2A THD giảm xuống 3.93% so với 41.61% biến đổi sử dụng Đi ốt truyền thống Với kết thoả mãn tiêu chuẩn IEEE THD Tải PMSM nối với Bộ biến đổi đề suất để tạo thành hệ thống hoàn chỉnh, kết động khởi động nhanh giữ tốc độ đặt, giảm đáng kể THD dòng điện lưới Vì vậy, cấu trúc Bộ biến đổi đề suất thoả mãn yêu cầu đưa KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Việc sử dụng biến đổi đề suất luận văn làm khối chỉnh lưu cho hệ truyền động PMSM đạt số ưu điểm số lượng IGBT giảm giá thành giẻ biến đổi PWM Hơn nữa, với cấu trúc cần nguồn công suất cách ly biến đổi PWM phải dùng tới Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 77 - Chuyên ngành tự động hoá Các sóng hài có ảnh hưởng xấu tới chất lượng điện hệ thống lượng IEEE đưa tiêu chuẩn nghiêm ngặt mức độ cho phép thành phần sóng hài Các chỉnh lưu Đi ốt truyền thống sinh khoảng 45% THD dòng điện đầu vào Còn biến đổi đề suất giảm THD xuống 2.03% thoả mãn theo tiêu chuẩn IEEE 519-1992 với giới hạn cho phép THD không vượt 5% Với THD 2.03% kết tốt tìm luận văn Khuyến nghị - Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện để áp dụng vào thực tê - Nghiên cứu tìm thêm ứng dụng khác với cấu trúc chỉnh lưu đề suất Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 78 - Chuyên ngành tự động hoá TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh (2004), “Điện tử công suất”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Trần Khánh Hà (1997), Máy điện tập 1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Bùi Quốc Khánh, NguyễnVăn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi (2002), Tự động điều chỉnh truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Phùng Quang (1996), Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Tiếng anh [5] “AC Drives Market Will Be Worth More Than $16B by 2011,” World News: June 2007, Accessed: Aug 20, 2007, [online] Available: www.drives.co.uk/fullstory.asp?id=2022 [6] Energy Information Administration, Annual Energy Review 2006,location: U.S Department of Energy, June 2007 [7] Western Area Power Administration, Technical Brief: Energy Efficient Motors, Accessed: Aug 18, 2007, [online] Available: www.wapa.gov/es/pubs/techbrf/eemotors.htm [8] F Aart, “Energy Efficiency in Power Plants,” In Proc Integrated Pollution Prevention and Control Conference, Vienna, Austria, Oct 21, 2004 [9] Washington State University Cooperative Extension Energy Program, “Adjustable Speed Motor Drives: Energy Efficiency Factsheet”, Accessed: Aug 21, 2007, [online] Available: ww.energy.wsu.edu/documents/engineering/motors/MotorDrvs.pdf [10] A Emadi, A Nasiri, S Bekiarov, Uninterruptible Power Supplies and Active Filters, New York: CRC Press, 2005 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - 79 - Chuyên ngành tự động hoá [11] Mark McGranaghan, “Active Filter Design and Specification for Control of Harmonics in Industrial and Commercial Facilities”, Knoxville, TN: Electrotek Concepts, Inc [12] J Kikuchi, M Manjrekar, T Lipo, “Performance Improvement of Half Controlled Three Phase PWM Boost Rectifier”, In Proc IEEE Power Electronics Specialists Conference, Charleston, SC, Aug 1999, Vol 1, pp 319-324 [13] I Ashida, J Itoh, “A Novel Three-Phase PFC Rectifier Using a Harmonic Current Injection Method”, Nagaoka University of Technology, Niigata, Japan [14] Jacobus Hendrik Visser, “Active converter based on the VIENNA rectifier topology interfacing a three-phase generator to a DC-bus”, University of Pretoria, March 2007 [15] Eswaran Chandra Sekaran, Ponna Nadar, Anbalagan, Chelliah Palanisamy, “Analysis and simulation of a newshunt active power filter using cascaded multilevel inverter”, Journal of Electrical Engineering, VOL 58, NO 5, 2007, 241–249 [16] IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems, IEEE 519, 1992 [17] Y Liu and G T Heydt, “Power System Even Harmonics and Power Quality Indices,” in Electric Power Components and Systems, New York: Taylor and Francis, 2005, pp 833-844 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... cụng sut v cỏc mch iu khin cú phn hi H thng ny gi l b iu khin tc iu chnh c (Adjustable Speed Drive ASD), mt h thng ASD in hỡnh c ch ra nh trong Hỡnh 1.1 u,f cố định Bộ xử lý công suất u,f thay đổi Động cơ Tải Nguồn Bộ điều khiển Cảm biến Đại l-ợng điều khiển (tốc độ, vị trí, mômen) Hỡnh 1.1 H thng ASD in hỡnh 1.2 Nhu cu tng trng cỏc b iu khin Th trng ton cu cho cỏc b iu khin xoay chiu l 10.7 t ụ la... Trung tõm Hc liu HTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun vn thc s k thut Chuyờn ngnh t ng hoỏ - 24 - + Cd Vd Tải Cd Vs Ls - Hỡnh 2.9 Cu trỳc b chnh lu Vienna LP D1 D3 DP + iP D5 Vs CP S1 ia Vd Tải S2 injection Network D4 D6 D2 CQ iQ ih - LQ DQ Hỡnh 2.10 B chnh lu Minnesota Ld D1 D3 D5 id + Lf Vs S1 ia Cd Vd Tải S2 injection Network D4 D6 D2 Cf Lf - ih Hỡnh 2.11 B chnh lu Minnesota bin th S húa bi Trung tõm... 2.1 ch ra quỏ trỡnh ny cho b iu khin xoay chiu khụng tỏi sinh i vi b iu khin xoay chiu tỏi sinh, quỏ trỡnh bin i nng lng ch ra trong Hỡnh 2.1 cú th din ra theo chiu ngc li Nghịch l-u Chỉnh l-u Nguồn Động cơ Khâu l-u giữ Hỡnh 2.1 Qui trỡnh bin i nng lng S húa bi Trung tõm Hc liu HTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun vn thc s k thut - 20 - Chuyờn ngnh t ng hoỏ Giai on chnh lu s dng cỏc thit b bỏn dn chuyn... Vd Tải - Hỡnh 2.3 Cu trỳc b chnh lu hỡnh cu s dng it Hỡnh 2.4 Dũng qua b chnh lu hỡnh cu s dng it S húa bi Trung tõm Hc liu HTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun vn thc s k thut - 22 - Chuyờn ngnh t ng hoỏ Hỡnh 2.5 Thnh phn súng hi ca cu it 2.2.2 B chnh lu ngun ỏp PWM B chnh lu vi kh nng tỏi sinh in hỡnh l b chnh lu ngun ỏp PWM Cu trỳc ca b chnh lu ngun ỏp PWM c ch ra nh trờn Hỡnh 2.6 id + Vs Ls Cd Vd Tải. .. Vit Nam cú xu hng tng trng theo kch bn Bng 1-2 Bng 1.2 Kch bn phỏt trin kinh t n nm 2020 Hng mc GDB (% nm) Kch bn c s Kch bn cao 2007ữ2010 2011ữ2020 2007ữ2010 2011ữ2020 8,5 ữ 9,0 9,0 ữ 9,5 9,0 ữ 9,5 9,5 ữ 10,5 Bng 1.3 Tng hp kt qu d bỏo phỏt trin dõn s giai on 2003ữ 2020 Hng mc n v Nm 2003 Nm 2005 Nm 2010 Nm 2020 Dõn s 80,76 82,931 88,235 99,906 Triu ngi 1.2.2.3 Tng quan v nhu cu in n nm 2020 ca Vit Nam: ... ngnh t ng hoỏ - 32 - ia (t) ib (t) n Tải phi tuyến Nguồn 3 pha in (t) Dây trung tính ic (t) Hỡnh 2.17 H thng liờn kt bn dõy u Y Trong h thng 3 dõy, in (t) = 0 vỡ khụng cú dõy trung tớnh (xem Hỡnh 2.18) Khụng cú dõy trung tớnh, nờn khụng cú ng dn cho cỏc súng hi bc 3 Do ú, mt h thng 3 dõy lý tng s luụn luụn khụng cú cỏc súng hi bc 3 v lch DC ia (t) in (t) ib (t) n Tải phi tuyến Nguồn 3 pha ic (t) Hỡnh... tng s phỏt trin in lc VI, d bỏo nhu cu cho ton quc, cỏc vựng min c th hin bng sau: Bng 1.4 D bỏo nhu cu in ton quc n 2010 Nm C nc in in TP SX Vựng P(max) Min Bc in (GWh) (GWh) Min Tr ung P(max) in Min Nam P(max) in TP TP TP (GWh) (GWh) (GWh) P(max) 1995 11.185 14.636 2.796 4.916 1.415 1.001 296 5.267 1.178 2000 22.297 26.595 4.890 9.023 2.194 2.275 533 11.101 2.246 2005 45.682 53.467 9.512 17.548 3.920... trỡnh by mc h thng Sau ú, s nghiờn cu chi tit hn v tng giai on chuyn i nng lng Tp trung vo ch chnh lu v ch nghch lu Tip theo, a ra mt cỏi nhỡn tng quan v ph ti ng c in hỡnh, vi trng tõm l mỏy in ng b nam chõm vnh cu PMSM Cui cựng, cỏc súng hi trờn h thng in s c gii thiu vỡ nú ngy cng úng vai trũ quan trng trong vic thit k cỏc h thng truyn ng in xoay chiu 2.1 Tng quan Nh ó nờu, i tng ca mt b iu khin... khin s tc cao S kt hp cỏc yu t ú, nh gim chi phớ, ó sm c tha nhn v s dng thnh hnh cỏc b iu khin in iu khin tc v/hoc mụ men ca ng c in 1.2.2 Nhu cu tit kim nng lng Thc hin ng li i mi, nn kinh t Vit Nam ó t c thnh tu ni bt, ó a nc ta ra khi khng hong kinh t xó hi, to tin quan trng bc vo thi k cụng nghip hoỏ, hin i hoỏ Chớnh t s phỏt trin nhanh ca nn kinh t ó ũi hi s dng ngy cng nhiu cỏc h thng truyn... giỏc (xem Hỡnh 2.19) cng khụng cú kt ni trung tớnh Do ú cỏc dũng in xoay chiu khụng cha thnh phn 1 chiu v thnh phn súng hi bc 3 Tuy nhiờn, cú th cỏc thnh phn ny ang luõn chuyn bờn trong tam giỏc ia (t) Tải phi tuyến in (t) = 0 n ib (t) Nguồn 3 pha ic (t) Hỡnh 2.19 H thng liờn kt ba dõy u tam giỏc S húa bi Trung tõm Hc liu HTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun vn thc s k thut - 33 - Chuyờn ngnh t ng hoỏ