ĐIỀU KHIỂN MẠCH lọc TÍCH cực để GIẢM SÓNG hài TRONG hệ THỐNG

Luận Văn Thạc sĩ Mục lục M CL C CH NG I: T NG QUAN…………………… ……………………… Trang 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu ……………………….… ………… Trang 1.2 Tính cấp thiết đề tài, ý nghĩa khoa học thực tiễn ……… .… Trang 1.3 Mục đích nghiên cứu, khách thể đối tượng nghiên cứu ……….… … Trang 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài ………………… ….….… Trang 1.5 Phương pháp nghiên cứu …………………………………………… … Trang Chư ng II: SịNG HÀI VÀ MỌ HÌNH TOÁN………………………….Trang 2.1 Sóng hài ………………………………………… ……………… … Trang 2.1.1 Các khái niệm sóng hài ……………………… … … Trang 2.1.2 nh hưởng sóng hài……………………….……………… …… Trang 2.1.3 Các giới hạn tiêu chuẩn sóng hài………………………………… Trang 2.1.3.1 Giới hạn sóng hài………………………………………………….….Trang 2.1.3.2 Tiêu chuẩn sóng hài………………………………………… … Trang 2.2 Mô hình toán mạch lọc…………………………………………………Trang 12 2.2.1 Sơ đố mạch lọc………………………………………………….…….Trang 12 2.2.2 Các phép biến đổi điều khiển ………………………………….…….Trang 13 2.2.3 Dòng điện hiệu dụng đưa vào điều khiền…………………… Trang 17 Chư ng III: GI I THU T T I U HịA BẨY ĐÀN B ĐI U KHI N PI 3.1 Lịch sử phát triển ……………………………………………… …… Trang 19 3.2 Các khái niệm giải thuật tối ưu hóa bầy đàn PSO Trang 21 3.3 Mô tả thuật toán Trang 22 3.4 Những vấn đề cần quan tâm xây dựng giải thuật PSO Trang 24 HVTH: Ngô Văn Quí Trang v GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Mục lục 3.4.1 Mã hóa cá thể … … Trang 24 3.4.1.1 Mã hóa nhị phân Trang 24 3.4.1.2 Mã hóa hoán vị Trang 25 3.4.1.3 Mã hóa theo giá trị .Trang 25 5.4.1.4 Mã hóa theo cấu trúc Trang 25 3.4.2 Khởi tạo quần thể ban đầu Trang 26 3.4.3 Hàm thích nghi (hàm mục tiêu) Trang 27 3.4.4 Hàm vận tốc v …… …… Trang 27 3.4.5 Cập nhật vị trí tốt cho quần thể …… … Trang 28 3.5 Đặc điểm ứng dụng giải thuật PSO …… … Trang 29 3.5.1 Đặc điểm …… … .Trang 29 3.5.2 ng dụng …… … Trang 30 3.6 Hiệu chỉnh điều khiển PI thuật giải bầy đàn Trang 30 Chư ng IV: S Đ M CH L C Trang 34 4.1 Sơ đồ tổng thể mạch lọc Trang 34 4.1.1 Nguồn điện ……………………………….………………………… Trang 35 4.1.2 Tải phi tuyến …………………………………………………… .Trang 35 4.1.3 Mạch lọc tích cực (nghịch lưu pha dây) ……………… ……… Trang 36 4.2 Cấu trúc điều khiển mạch lọc khiển (kiểu Hystersis) ………….……….Trang 36 Chư ng V: XỂY D NG MỌ HÌNH M CH L C ……………… … Trang 40 5.1 Mô hình mạch lọc pha dây nguồn cân Matlab Simulink……… …………………………………………………………………………… Trang 40 5.1.1 Nguồn pha dây cân ……………………………………… Trang 41 5.1.2 Đo dòng điện nguồn …………………………………………………Trang 42 5.1.3 Đo dòng điện tải ………………………………………… ……… Trang 42 HVTH: Ngô Văn Quí Trang vi GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Mục lục 5.1.4 Tải phi tuyến không cân ……………………………………… Trang 43 5.1.5 CB đóng mạch lọc ………………………………………………… Trang 44 5.1.6 Khối đo dòng điện phát ………………………………………………Trang 44 5.1.7 Bộ nghịch lưu pha ………………………………… …………… Trang 45 5.1.8 Sơ đồ khối điều khiển ……………………………………….……… Trang 46 5.1.8.1 Khối chuyển trục tọa độ abc sang 0 …………………………… Trang 46 5.1.8.2 Khối tính công suất tải …………………………………… ………Trang 47 5.1.8.3 Khối tính công suất nguồn ………………………………… …… Trang 48 5.1.8.4 Khối lọc công suất tải điều khiển PI đưa lượng Ploos vào điều khiển ……………………………………………………………………… …… Trang 49 3.1.8.5 Khối biến đổi dòng bù từ hệ tọa độ 0 sang abc ……………… Trang 49 5.1.8.6 Khối tính dòng hiệu chỉnh ……………………………… ……… Trang 50 5.1.8.7 Khối đo lường ………………………………………… ………… Trang 50 5.1.8.7.1 Khối đo THD nguồn tải ……………………………………….Trang 51 5.1.8.7.2 Khối đo cosφ nguồn tải ……………………………… …… Trang 52 5.2 Mô hình mạch lọc pha dây nguồn không cân Matlab Simulink ……………………………………………………………………… …… Trang 52 5.2.1 Mô hình nguồn pha dây không cân ………………… …… Trang 53 5.2.2 Khối tính điện áp thứ tự thuận ……………………………………… Trang 54 5.2.3 Khối chuyển trục tọa độ abc sang 0 điện áp thứ tự thuận … Trang 54 5.2.4 Khối tính công suất P Q tải ……………………………………… Trang 55 Chư ng VI: K T QU MỌ PH NG T M CH L C ……… …… Trang 56 6.1 Các loại tải ……………………………………….…………………… Trang 56 6.1.1 Tải loại ………………………………………… ………………… Trang 56 6.1.2 Tải loại …………………………………………………… ……… Trang 56 6.1.3 Tải loại …………………………………………………………… Trang 57 6.1.4 Tải loại ………………………………………………… ………… Trang 57 HVTH: Ngô Văn Quí Trang vii GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Mục lục 6.2 Khảo sát làm việc hệ thống pha dây nguồn cân …… Trang 58 6.2.1 Đối với tải loại ………………………….………………………… Trang 58 6.2.2 Đối với tải loại ………………………………………… ………… Trang 62 6.2.1 Đối với tải loại …………………………………….……………… Trang 65 6.2.2 Đối với tải loại ……………………………………………… …… Trang 69 6.3 Khảo sát làm việc hệ thống pha dây nguồn không cân …………………………………………………………………………… Trang 72 6.2.1 Đối với tải loại ………………………….………………………… Trang 73 6.2.2 Đối với tải loại ………………………………………… ………… Trang 76 6.2.1 Đối với tải loại …………………………………….……………… Trang 80 6.2.2 Đối với tải loại ……………………………………………… …… Trang 83 6.3 Nhận xét chung ……………………………………………….……… Trang 87 HVTH: Ngô Văn Quí Trang viii GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Danh sách chữ viết tắt DANH SÁCH CÁC CH VI T T T iS_abc: Dòng điện pha nguồn iL_abc: Dòng điện pha tải iF_abc: Dòng điện phát pha mạch lọc tích cực iS_n: Dòng điện trung tính nguồn iL_n: Dòng điện trung tính tải iF_n: Dòng điện phát trung tính từ mạch lọc iS_0: Dòng điện pha nguồn hệ tọa độ 0 iL_0: Dòng điện pha tải hệ tọa độ 0 pS: Công suất tác dụng nguồn pL: Công suất tác dụng tải qS: Công suất phản kháng nguồn qL: Công suất phản kháng tải THD iS_abc: Tổng độ méo dạng hài dòng điện nguồn THD iL_abc: Tổng độ méo dạng hài dòng điện tải vS_0: Điện áp pha nguồn hệ tọa độ 0 Iđk_abc: Dòng điện điều khiển nghịch lưu Iđk_n: Dòng điện điều khiển nhánh thứ nghịch lưu CB: Circuit Breaker PWM: Pulse Width Modulation DC: Direct Curent IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor IEC: International Electrotechnical Commission IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers LPF: Low Pass Filter PD: Phase Disposition POD: Phase Opposition Disposition HVTH: Ngô Văn Quí Trang ix GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Danh sách chữ viết tắt PF: Power Factor PI: Proportional Integral PLL: Phase Locked Loop PWM: Pulse Width Modulation THD: Total Harmonic Distortion HVTH: Ngô Văn Quí Trang x GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Danh sách hình DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Thành phần sóng hài ……………………………… Trang Hình 2.2 Phổ sóng hài ………………………………………………… Trang Hình 2.3 Sơ đồ mạch lọc ……………………………………… ………… Trang 13 Hình 2.4 Mô hình toán mạch lọc ………………………… ………… Trang 14 Hình 2.5 Ngõ vào PI ………………………………………… Trang 16 Hình 2.6 Cách tính dòng điều khiển ……………………………… …… Trang 18 Hình 3.1: Cá thể biểu diễn biểu thức toán học ……….…… ……… Trang 26 Hình 3.2: Bộ điều khiển PI giải thuật bầy đàn ……………………… Trang 31 Hình 3.3: Lưu đồ giải thuật hệ thống điều khiển PSO-PI … ……… Trang 32 Hình 4.1 Sơ đồ mạch lọc tích cực ………………………………… …… Trang 34 Hình 4.2 Tính dòng điều khiển …………………………… …………… Trang 36 Hình 4.3 Điều khiển dòng kiểu Hyteresis …………………………… … Trang 37 Hình 4.4 Nghịch lưu pha dây gồm IGBT …………………… …… Trang 38 Hình 5.1: Sơ đồ khối mạch lọc ……………………………………… Trang 40 Hình 5.2: nguồn pha dây cân …………………………………… Trang 41 Hình 5.3: Sơ đồ đo dòng điện nguồn ………………………… ………… Trang 42 Hình 5.4: Sơ đồ đo dòng điện tải ………………………………………… Trang 42 Hình 5.5: Tải phi tuyến không cân ……………………… ……… Trang 43 Hình 5.6: Khối đo dòng điện phát …………………………… ………… Trang 44 Hình 5.7: Bộ nghịch lưu pha …………………………………………… Trang 45 Hình 5.8: Sơ đồ khối biến đổi trục tọa độ từ abc sang 0 ……………….Trang 46 Hình 5.9: Sơ đồ khối biến đổi trục tọa độ từ iS_abc sang iS_0 ……… Trang 46 Hình 5.10: Sơ đồ khối biến đổi trục tọa độ từ vS_abc sang vS_0 … … Trang 46 Hình 5.11: Sơ đồ khối biến đổi trục tọa độ từ iL_abc sang iL_0 ……… Trang 47 Hình 5.12: Sơ đồ khối tính công suất tải ……………………………… Trang 47 Hình 5.13: Sơ đồ khối tính công suất nguồn ………………… ………… Trang 48 Hình 5.14: Sơ đồ khối lọc công suất tải đưa lượng Ploss vào điều khiển ……… ……………………………………………………………………… … Trang 49 HVTH: Ngô Văn Quí Trang xi GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Danh sách hình Hình 5.15: Khối biến đổi từ 0 sang abc ……………………….……… Trang 49 Hình 5.16: Sơ đồ khối hiệu chỉnh dòng điện điều khiển …… ………… Trang 50 Hình 5.17: Sơ đồ khối đo lường ………………………… ……….…… Trang 51 Hình 5.18: Sơ đồ khối đo THD ………………………… ……………… Trang 51 Hình 5.19: Mô hình tổng thể mạch lọc nguồn pha không cân ………… …………………………………………………………… ……………… Trang 52 Hình 5.20: Mô hình nguồn pha không cân ……………………… Trang 53 Hình 5.21: Khối phát điện áp thứ tự thuận …………………….…… Trang 54 Hình 5.22: Sơ đồ khối biến đổi trục tọa độ từ v_abc sang v_0 …….… Trang 54 Hình 5.23: Sơ đồ khối tính P Q tải ……………………… …………… Trang 55 Hình 6.1 Tải loại ………………………… …………………………… Trang 56 Hình 6.2 Tải loại ………………………………………………… …… Trang 56 Hình 6.3 Tải loại 3………………………….……………………… …… Trang 57 Hình 6.4 Tải loại ………………………………………………… …… Trang 57 Hình 6.5 Điện áp nguồn ………………………………………………… Trang 58 Hình 6.6 Dòng điện tải ………………………………………….………… Trang 58 Hình 6.7 Dòng điện nguồn pha A, B, C …………………….…………… Trang 59 Hình 6.8 Dòng điện trung tính nguồn …………………………………… Trang 59 Hình 6.9 Công suất P Q tải ………………………………… ……… Trang 60 Hình 6.10 Công suất P Q nguồn ………………………… .….…… Trang 60 Hình 6.11 THD tải ………………………………………………….…… Trang 60 Hình 6.12 THD nguồn ……………………………………………….…… Trang 61 Hình 6.13 Hệ số công suất tải ……………………………………… …… Trang 61 Hình 6.14 Hệ số công suất nguồn …………………………………….… Trang 61 Hình 6.15 Điện áp nguồn …………………………………………… … Trang 62 Hình 6.16 Dòng điện tải ……………………………………….……… … Trang 62 Hình 6.17 Dòng điện nguồn pha A, B, C …………………….………… Trang 63 Hình 6.18 Dòng điện trung tính nguồn ………………………………… Trang 63 Hình 6.19 Công suất P Q tải ……………………………… …… … Trang 63 HVTH: Ngô Văn Quí Trang xii GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Danh sách hình Hình 6.20 Công suất P Q nguồn ………………………… .…….… Trang 64 Hình 6.21 THD tải …………………………………………………….… Trang 64 Hình 6.22 THD nguồn ………………………………………………….… Trang 64 Hình 6.23 Hệ số công suất tải ………………………………………… … Trang 65 Hình 6.24 Hệ số công suất nguồn ……………………………………… Trang 65 Hình 6.25 Điện áp nguồn ………………………………………………… Trang 66 Hình 6.26 Dòng điện tải ……………………………………….…… …… Trang 66 Hình 6.27 Dòng điện nguồn pha A, B, C ………………….………… … Trang 66 Hình 6.28 Dòng điện trung tính nguồn ………………………………… Trang 67 Hình 6.29 Công suất P Q tải ……………………………… …… … Trang 67 Hình 6.30 Công suất P Q nguồn ………………………… .….…… Trang 67 Hình 6.31 THD tải ………………………………………………….…… Trang 68 Hình 6.32 THD nguồn ……………………………………………….…… Trang 68 Hình 6.33 Hệ số công suất tải ……………………………………… …… Trang 68 Hình 6.34 Hệ số công suất nguồn …………………………………….… Trang 69 Hình 6.35 Điện áp nguồn …………………………………………… … Trang 69 Hình 6.36 Dòng điện tải ……………………………………….……… … Trang 69 Hình 6.37 Dòng điện nguồn pha A, B, C …………………….………… Trang 70 Hình 6.38 Dòng điện trung tính nguồn ………………………………… Trang 70 Hình 6.39 Công suất P Q tải ………………………………….……… Trang 70 Hình 6.40 Công suất P Q nguồn ………………………… .……… Trang 71 Hình 6.41 THD tải ……………………………………………………… Trang 71 Hình 6.42 THD nguồn ………………………………………………….… Trang 71 Hình 6.43 Hệ số công suất tải ………………………………………… … Trang 72 Hình 6.44 Hệ số công suất nguồn ……………………………………… Trang 72 Hình 6.45 Điện áp nguồn ……………………………………………… Trang 73 Hình 6.46 Dòng điện tải ……………………………………….……… … Trang 73 Hình 6.47 Dòng điện nguồn pha A, B, C …………………….………… Trang 74 Hình 6.48 Dòng điện trung tính nguồn ………………………………… Trang 74 HVTH: Ngô Văn Quí Trang xiii GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Danh sách hình Hình 6.49 Công suất P Q tải ……………………………… ……… Trang 74 Hình 6.50 Công suất P Q nguồn ………………………… .…….… Trang 75 Hình 6.51 THD tải ……………………………………………………… Trang 75 Hình 6.52 THD nguồn ………………………………………………….… Trang 75 Hình 6.53 Hệ số công suất tải ………………………………………… … Trang 76 Hình 6.54 Hệ số công suất nguồn …………………………………….… Trang 76 Hình 6.55 Điện áp nguồn ……………………………………………… Trang 76 Hình 6.56 Dòng điện tải ……………………………………….…… …… Trang 77 Hình 6.57 Dòng điện nguồn pha A, B, C ……………….……………… Trang 77 Hình 6.58 Dòng điện trung tính nguồn ……………………………… … Trang 77 Hình 6.59 Công suất P Q tải ……………………………… …… … Trang 78 Hình 6.60 Công suất P Q nguồn ………………………… .…….… Trang 78 Hình 6.61 THD tải …………………………………………………….… Trang 78 Hình 6.62 THD nguồn ……………………………………………….…… Trang 79 Hình 6.63 Hệ số công suất tải ………………………………………… … Trang 79 Hình 6.64 Hệ số công suất nguồn …………………………………….… Trang 79 Hình 6.65 Điện áp nguồn …………………………………………… … Trang 80 Hình 6.66 Dòng điện tải ……………………………………….……… … Trang 80 Hình 6.67 Dòng điện nguồn pha A, B, C …………………….……… … Trang 81 Hình 6.68 Dòng điện trung tính nguồn ……………………………… … Trang 81 Hình 6.69 Công suất P Q tải ……………………………… …… … Trang 81 Hình 6.70 Công suất P Q nguồn ………………………… .…….… Trang 82 Hình 6.71 THD tải …………………………………………………….… Trang 82 Hình 6.72 THD nguồn ……………………………………………….…… Trang 82 Hình 6.73 Hệ số công suất tải ……………………………………… …… Trang 83 Hình 6.74 Hệ số công suất nguồn …………………………………….… Trang 83 Hình 6.75 Điện áp nguồn ……………………………………………… Trang 83 Hình 6.76 Dòng điện tải ……………………………………….………… Trang 84 Hình 6.77 Dòng điện nguồn pha A, B, C …………………….………… Trang 84 HVTH: Ngô Văn Quí Trang xiv GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 6: Kết mô từ mạch lọc Hình 6.76 Dòng điện tải Dòng điện nguồn : sau mạch lọc tác động dòng điện sin chuẩn tăng lên tăng tải Hình 6.77 Dòng điện nguồn ABC Dòng điện trung tính : sau mạch lọc tác động dòng trung tính Hình 6.78 Dòng điện nguồn trung tính HVTH: Ngô Văn Quí Trang 84 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 6: Kết mô từ mạch lọc P Q tải : dao động tải phi tuyến tăng thêm tải Hình 6.79 P Q tải P Q nguồn : có mạch lọc tác động P nguồn ổn định có giá trị xác định giá trị tăng tăng tải, Q nguồn Hình 6.80 P Q nguồn THD tải 8.46% Sau mạch lọc tác động THD nguồn 3.3% Hình 6.81 THD tải HVTH: Ngô Văn Quí Trang 85 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 6: Kết mô từ mạch lọc Hình 6.82 THD nguồn Hệ số công suất tải 0.69 Sau mạch lọc tác động hệ số công suất nguồn 0.99 Hình 6.83 Hệ số công suất tải Hình 6.84 Hệ số công suất nguồn HVTH: Ngô Văn Quí Trang 86 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 6: Kết mô từ mạch lọc 6.3 Nh n xét chung : Khi chưa có m ch l c tác đ ng : - Khi chưa có mạch lọc tác động dòng điện nguồn dòng điện tải, bị méo dạng bất đối xứng - Dòng điện trung tính có giá trị lớn - P Q tải dao động lớn - THD lớn - Hệ số công suất thấp Khi có m ch l c tác đ ng : -Khi có mạch lọc tác động dòng điện nguồn dòng điện tải cộng với dòng điện phát từ mạch lọc, làm cho dòng điện nguồn trở lại dạng sin không bị méo - Dòng điện trung tính trở vể - P Q nguồn lúc tổng từ tải mạch lọc nên P nguồn cố định không dao động, Q nguồn trở - THD nhỏ 5% - Hệ số công suất gần HVTH: Ngô Văn Quí Trang 87 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ CH Chương 7: Kết luận hướng phát triển đề tài NG VII :K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI 7.1 K t lu n Mạch lọc tích cực để giảm sóng hài hệ thống nhiều nhà khoa học nghiên cứu phát triển, luận văn điều khiển PI cho mạch lọc tích cực, tối ưu hóa thông số Kp Ki giải thật bầy đàn PSO Việc nghiên cứu góp phần phát triển giải thuật ứng dụng điều khiển mạch lọc làm giảm sóng hài hệ thống điện Vấn đề nghiên cứu mô Matlab-Simulink 7.2 Hướng phát tri n đ tài Tiếp tục nghiên cứu phát triển mạch phần cứng, tạo mã nhúng để đưa vào vi điều khiển nhằm đưa lý thuyết vào thực tiễn để kiểm chứng (lập trình nhúng DSP28335) Nghiên cứu mạch nghịch lưu đa bậc ứng dụng để điện áp đầu tinh Nghiên cứu giải thuật điều khiển khác giải thuật di truyền GA HVTH: Ngô Văn Quí Trang 88 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Tài liệu tham khảo TÀI LI U THAM KH O TI NG VI T [1] Lê Minh Phương, Phan Quốc Dũng, Mô điện tử công suất Matlab-simulink, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Văn Nhờ, Điện tử công suất, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Đức Thành, Matlab ứng dụng điều khiển [4] Nguyễn Thị Phương Hà thầy Huỳnh Thái Hoàng, Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động [5] Nguyễn Phùng Quang (2003) MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] Trần Trọng Minh (2008), giáo trình điện tử công suất, NXB Giáo dục, vụ Giáo dục Chuyên nghiệp TI NG ANH [7] Suresh Mikkili, Anup Kumar Panda “Instantanneous Active and Reactive Power and Current Strategies for Current Harmonics Cancellation in 3-ph 4-Wire SHAF with Both PI and Fuzzy Controllers” Energy and Power Engineering, 2011, 3, 285-298 [8] H Akagi, “New Trends in Active Filters for Power Conditioing”, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.32, No 6, 1996, pp 1312-1322 Doi:10.1109/28.556633 [9] M Suresh, A K Panda and Y Suresh, “Fuzzy Controller Based 3Phase 4Wire Shunt Activer Filter for Mitigation of Curent Harmonics with Combined p-q and id -iq Control Strategies” Joyrnal of Energy and Power Engineering, Vol.3, No 1, 2011, pp 43-52 [10] Z Peng, et al., “Harmonic and Reactive Power Compensation Based on the Generalized Instantaneous Reactive Power Theory for Three-Phase Four-Wire HVTH: Ngô Văn Quí Trang 89 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Tài liệu tham khảo Systems”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 13, No 5, 1998, pp 1174-1181 Doi:10.1109/63.728344 [11] V Soares, et al., “Active Power Filter Control Circuit Based on the Instantaneous Active and Reactive Current id -iq Method,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, Vol.2, 1997, pp 1096-1101 [12] H Akagi, et al., “Instantaneous Power Theory and Aplications to Power Conditioning,” John Wiley & Sons, Hoboken, 2007 [13] M Aredes, et al., “Three-Phase Four-Wire Shunt Active Filter Control Strategies,” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 12, No 2, 1997, pp 311-318 Doi:10.1109/63.558748 [14] Y Xu, L M Tolbert, F Z Peng, J N Chiasson, and J Chen, “Compensation-based nonactive power definition,” IEEE Power Electron Lett., vol 1, no 2, pp 455-450, Jun 2003 [15] H Akagi, H Kanazawa and Y Nabae, “Instantaneous Reactive Power Compensators Comprising Switching Devices without Energy Storage Components,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol IA-20, No 3, 1984, pp 625-630 PSO [16] Qinghai Bai, “Analysis of Particle Swarm Optimization Algorithm”, Computer and Information Science, Vol No Febuary 2010 [17] Mark Richards and Dan Ventura, “choosing a starting configuration for Particle Swarm Optimization” HVTH: Ngô Văn Quí Trang 90 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Tài liệu tham khảo TÀI LI U THAM KH O TI NG VI T [1] Lê Minh Phương, Phan Quốc Dũng, Mô điện tử công suất Matlab-simulink, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Văn Nhờ, Điện tử công suất, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Đức Thành, Matlab ứng dụng điều khiển [4] Nguyễn Thị Phương Hà thầy Huỳnh Thái Hoàng, Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động [5] Nguyễn Phùng Quang (2003) MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] Trần Trọng Minh (2008), giáo trình điện tử công suất, NXB Giáo dục, vụ Giáo dục Chuyên nghiệp TI NG ANH [7] Suresh Mikkili, Anup Kumar Panda “Instantanneous Active and Reactive Power and Current Strategies for Current Harmonics Cancellation in 3-ph 4-Wire SHAF with Both PI and Fuzzy Controllers” Energy and Power Engineering, 2011, 3, 285-298 [8] H Akagi, “New Trends in Active Filters for Power Conditioing”, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.32, No 6, 1996, pp 1312-1322 Doi:10.1109/28.556633 [9] M Suresh, A K Panda and Y Suresh, “Fuzzy Controller Based 3Phase 4Wire Shunt Activer Filter for Mitigation of Curent Harmonics with Combined p-q and id -iq Control Strategies” Joyrnal of Energy and Power Engineering, Vol.3, No 1, 2011, pp 43-52 [10] Z Peng, et al., “Harmonic and Reactive Power Compensation Based on the Generalized Instantaneous Reactive Power Theory for Three-Phase Four-Wire HVTH: Ngô Văn Quí Trang 89 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Tài liệu tham khảo Systems”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 13, No 5, 1998, pp 1174-1181 Doi:10.1109/63.728344 [11] V Soares, et al., “Active Power Filter Control Circuit Based on the Instantaneous Active and Reactive Current id -iq Method,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, Vol.2, 1997, pp 1096-1101 [12] H Akagi, et al., “Instantaneous Power Theory and Aplications to Power Conditioning,” John Wiley & Sons, Hoboken, 2007 [13] M Aredes, et al., “Three-Phase Four-Wire Shunt Active Filter Control Strategies,” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 12, No 2, 1997, pp 311-318 Doi:10.1109/63.558748 [14] Y Xu, L M Tolbert, F Z Peng, J N Chiasson, and J Chen, “Compensation-based nonactive power definition,” IEEE Power Electron Lett., vol 1, no 2, pp 455-450, Jun 2003 [15] H Akagi, H Kanazawa and Y Nabae, “Instantaneous Reactive Power Compensators Comprising Switching Devices without Energy Storage Components,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol IA-20, No 3, 1984, pp 625-630 PSO [16] Qinghai Bai, “Analysis of Particle Swarm Optimization Algorithm”, Computer and Information Science, Vol No Febuary 2010 [17] Mark Richards and Dan Ventura, “choosing a starting configuration for Particle Swarm Optimization” HVTH: Ngô Văn Quí Trang 90 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Phụ Lục PH L C Ph l c 1: Code matlab thu t toán PSO %% Tunning of PID controller using Particle Swarm Optimization %% Initialization clear all clc n = 50; % Size of the swarm " no of birds " bird_setp =7; % Maximum number of "birds steps" dim = 2; % Dimension of the problem c2 =1.2; % PSO parameter C1 c1 = 0.12; % PSO parameter C2 w =0.9; % pso momentum or inertia fitness=0*ones(n,bird_setp); % % % initialize the parameter % % % R1 = rand(dim, n); R2 = rand(dim, n); current_fitness =0*ones(n,1); % % % Initializing swarm and velocities and position % % -% %Kp current_position(1,:) = 350*rand(1, n) ; current_position(2,:) = 5*rand(1, n); HVTH: Ngô Văn Quí %Ki Trang 91 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Phụ Lục velocity = 3*randn(dim, n) ; local_best_position = current_position; % -% % Evaluate initial population % % -% for i = 1:n pid = current_position(:,i); Kp =pid(1); Ki =pid(2); current_fitness(i) = mo_hinh( Kp, Ki); end local_best_fitness = current_fitness; [global_best_fitness,g] = min(local_best_fitness) ; for i=1:n globl_best_position(:,i) = local_best_position(:,g) ; end % -% % VELOCITY UPDATE % % -% velocity = w *velocity + c1*(R1.*(local_best_position-current_position)) + c2*(R2.*(globl_best_position-current_position)); % % % SWARMUPDATE % % % HVTH: Ngô Văn Quí Trang 92 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Phụ Lục current_position = current_position + velocity ; % -% % evaluate anew swarm % % -% %% Main Loop iter = ; % Iterations’counter while ( iter < bird_setp ) iter = iter + 1; for i = 1:n, pid = current_position(:,i); Kp =pid(1); Ki =pid(2); current_fitness(i) = mo_hinh( Kp, Ki); end for i = : n if current_fitness(i) < local_best_fitness(i) local_best_fitness(i) = current_fitness(i); local_best_position(:,i) = current_position(:,i) ; end end HVTH: Ngô Văn Quí Trang 93 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Phụ Lục [current_global_best_fitness,g] = min(local_best_fitness); if current_global_best_fitness < global_best_fitness global_best_fitness = current_global_best_fitness; for i=1:n globl_best_position(:,i) = local_best_position(:,g); end end velocity = w *velocity + c1*(R1.*(local_best_position-current_position)) + c2*(R2.*(globl_best_position-current_position)); current_position = current_position + velocity; disp(['iter = ', num2str(iter)]) end % end of while loop its mean the end of all step that the birds move it pid = abs(globl_best_position(:,1)); Kp = pid(1) Ki = pid(2) HVTH: Ngô Văn Quí Trang 94 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Phụ Lục Ph l c 2: Code matlab thu t toán đ ch y PSO mô hình function F = mo_hinh( Kp, Ki) sim('nguonkhongcb'); Sai_so=800-yout % Tinh sai so Vot_Lo=800-max(yout) % Tinh vot lo F=fitness; % Ham Muc Tieu HVTH: Ngô Văn Quí Trang 95 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm S K L 0 [...]... với sóng hài của tải để triệt tiêu sóng hài tải Cho nên mạch lọc tích cực có nhiều ưu điểm trong ngành điện công nghiệp, hi vọng mạch lọc này sẽ đáp ứng được trong thực tế cho mạng điện với giá thành thấp HVTH: Ngô Văn Quí Trang 1 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 1: Tổng quan Việc thiết kế mạch lọc tích cực để triệt tiêu sóng hài cho những tải phi tuyến là việc làm cần thiết Mạch lọc tích. .. dựa trên hệ số công suất và phạt những xí nghiệp có tải bất ổn định (tải phi tuyến) ng dụng mạch lọc tính cực trên hệ thống điện là việc làm cần thiết để ổn định hệ thống nguồn điện cung cấp trong giai đoạn hiện nay Trên thế giới người ta đã nghiên cứu mạch lọc tích cực rất nhiều và ứng dụng trên thực tế với nhiều kiểu điều khiển khác nhau: PI, PID, fuzzy logic để điều khiển mạch nghịch lưu, mạch ngịch... qua các bài báo, trao đổi kinh nghiệm với các bạn làm PSO khóa trước, viết thuật toán điều khiển PSO đưa vào khâu điều khiển PI để điều khiển mạch nghịch lưu Tham khảo ý kiến của thầy hướng dẫn để cho ra thuật toán điều khiển mạch lọc tích cực 3 pha 4 dây, điều khiển mạch nghịch lưu 3 pha 4 dây bằng phương pháp điều khiển PI nhưng tối ưu hóa thông số Kp và Ki bằng giải thuật bầy đàn PSO Phương pháp thực... ba bậc, đa bậc… với nhiều dạng thuật toán điều khiển khác nhau Mạch lọc tích cực trong bài luận văn này được điều khiển PI, nhưng dò tìm thông số bằng thuật toán tối ưu hóa bầy đàn PSO, ngoài ra còn có thuật toán di truyền GA đây dùng thuật toán PSO để tìm thông số tối ưu cho khâu điều khiển PI Các nghiên c u trong nước: “Thiết kế bộ lọc tích cực cho việc giảm hài dòng điện và bù công suất phản kháng... rất nhiều trong các nhà máy xí nghiệp ở Việt Nam, biến tần còn được ứng dụng để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ, mục đích làm cho tốc độ truyền động phù hợp với tốc độ cơ cấu sản xuất Mạch lọc tích cực được ứng dụng lọc nhiễu dòng điện, điều khiển bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất Điện lực Việt Nam cũng mong muốn các nhà máy xí nghiệp có lọc tích cực để ổn định hệ thống nguồn... làm giảm sóng hài bằng mạch lọc tích cực song song điều khiển bằng phương pháp PI, tối ưu hóa thông số Kp và Ki bằng giải thuật toán bầy đàn PSO Kết quả được mô phỏng bằng Matlab Simulink 1.3 M c đích nghiên c u, khách th vƠ đ i tư ng nghiên c u M c đích nghiên c u: là thiết kế mạch lọc tích cực 3 pha 4 dây có thể ứng dụng vào trong thực tế hệ thống điện 3 pha 4 dây với các loại tải phi tuyến gây ra sóng. .. tải phi tuyến gây ra sóng hài dòng điện Mục đích chính là triệt tiêu sóng hài do tải phi tuyến gây ra, để cuối cùng tín hiệu dòng diện nguồn ở dạng sin chuẩn, tải phi tuyến không làm méo dạng dòng điện nguồn Khách th : là điều khiển mạch nghịch lưu 3 pha 4 dây gồm có 8 IGBT, điều khiển sao cho mạch nghịch lưu phát sóng hài ngược pha với với sóng hài tải nhằm triệt tiêu sóng hài trên lưới điện nguồn... thiết bị khác để chống nhiễu là việc làm cần thiết Trên thực tế có nhiều dạng bù nhiễu khác nhau, chủ yếu là bù công suất phản kháng đã bị mất đi, có thể là bộ tụ bù lọc nhiễu bù nền hay ứng động với dung lượng bù được điều khiển qua đồng hồ đo công suất Mạch lọc tích cực là dạng bù có tính toán, bù đúng với lượng nhiễu gây ra Mạch lọc tích cực phát ra sóng hài có biên độ và tần số như sóng hài của tải... phần sóng hài nhỏ hơn 5% Trong đó sóng hài thứ 11 nhỏ hơn 4%, sóng hài 11-17 nhỏ hơn 2%, sóng hài 17-23 nhỏ hơn 1.5% Điện lực quốc tế IEC đề ra tiêu chuẩn IEE 100-3-2 “hạn chế sóng hài với thiết bị nối vào mạng hạ áp” tiêu chuẩn dòng điện nhỏ hơn 16A Các chỉ tiêu hạn chế dòng điện sóng hài HVTH: Ngô Văn Quí Trang 10 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 2: Sóng hài và mô hình toán B ng 2.3 Sóng. .. đăng lên tạp chí khoa học và công nghệ, đại học Đà Nẵng- số HVTH: Ngô Văn Quí Trang 2 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 1: Tổng quan 4(33).2009 Bài báo này cũng đưa thuật toán điều khiển PI đưa lượng Ploss vào điều khiển mạch nghịch lưu, mô phỏng lò nấu thép cảm ứng kết hợp với mạch lọc AF “ ng dụng logic mờ điểu khiển bộ lọc tích cực cho việc giảm sóng hài dòng điện” của Phan Văn Hiền-