Nghiên cứu bộ chuyển đổi điện xoay chiều từ một pha sang 3 pha phù hợp điều kiện đồng bằng sông cửu long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN TIẾN NGHIÊN CỨU BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN XOAY CHIỀU TỪ PHA SANG PHA PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN TIẾN NGHIÊN CỨU BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN XOAY CHIỀU TỪ PHA SANG PHA PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN VĂN TIẾN Giới tính: nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/11/1967 Nơi sinh: Bến Tre Quê quán: xã Lương Hòa, huyện Giồng Trôm, tỉnh Bến Tre Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Nguyễn Văn Tiến, trường Cao đẳng Bến Tre (Nhà riêng 165D3 ấp An Thuận A, Xã Mỹ Thạnh An, TP Bến Tre, tỉnh Bến Tre) Điện thoại quan: 075 38 22294 Điện thoại nhà riêng: 0916 272 096 Fax: E-mail: tiencdt@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: qui Thời gian đào tạo từ: tháng 07/1984 đến 07/1986 Nơi học (trường, thành phố): Trung học Kỹ thuật Công nghiệp Bến Tre Ngành học: Điện Công nghiệp & Dân dụng Đại học: Hệ đào tạo: Không qui Thời gian đào tạo từ năm 2000 đến năm 2005 Nơi học (trường, thành phố): trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ – Điện tử Tên luận án tốt nghiệp: Thiết kế điều khiển Đèn tín hiệu giao thông Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: tháng 07 năm 2005, trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: Ts Nguyễn Văn Giáp III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Từ 2005… …đến Nơi công tác Trường Cao đẳng Bến Tre HVTH: Nguyễn Văn Tiến i Công việc đảm nhiệm -Giảng viên Điện – Điện tử Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 08 năm 2015 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Tiến HVTH: Nguyễn Văn Tiến ii Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh LỜI CẢM TẠ Chân thành cảm tạ Thầy PGS.TS Trương Việt Anh dành nhiều thời gian để hướng dẫn, chỉnh sửa, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, Quí Thầy – Cô, đặc biệt thầy Cô Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh trang bị cho em kiến thức năm học tập trường Xin cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp, đặc biệt ThS Bùi Thanh Hiếu giúp đỡ, hổ trợ việc chia tài liệu, tư vấn, góp ý kiến suốt trình nghiên cứu hoàn thành Luận văn tốt nghiệp Học viên Nguyễn Văn Tiến HVTH: Nguyễn Văn Tiến iii Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ 1.Tên luận văn: “Nghiên cứu chuyển đổi điện xoay chiều từ pha sang pha phù hợp điều kiện đồng Sông Cửu Long” 2.Nhiêm vụ luận văn: -Khảo sát, tìm hiểu đặc điểm chung lưới điện đồng Sông Cữu Long -Tính toán, thiết kế biến đổi lượng điện xoay chiều từ pha sang pha dùng chỉnh lưu boost PFC điều khiển vi xử lý -Xây dựng chương trình mô mô phần mềm Matlab -Thu thập liệu, ghi nhận kết mô kết luận 3.Thời gian địa điểm nghiên cứu: 3.1.Từ 23 tháng 02 năm 2015 đến 23 tháng 08 năm 2015: -Nhận Quyết định giao đề tài (trên sở triển khai nội dung nghiên cứu từ Chuyên đề II) Gặp giáo viên hướng dẫn để nhận nhiệm vụ, yêu cầu luận văn tốt nghiệp Xin ý kiến đạo Thầy hướng đi, phương pháp tiếp cận thông tin thu thập liệu liên quan Định hướng nghiên cứu, xác định nội dung toàn luận văn -Làm luận văn: + Hàng tuần gặp giáo viên hướng dẫn từ đến lần để báo cáo nội dung thực hiện, xin giải đáp thắc mắc phát sinh + Khảo sát, tìm hiểu đặc điểm chung lưới điện đồng Sông Cửu Long (một số vùng thuộc Bến Tre, Trà Vinh, Vĩnh Long) +Nghiên cứu tài liệu liên quan, chủ yếu lĩnh vực Điện tử công HVTH: Nguyễn Văn Tiến iv Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh suất Tính toán, thiết kế biến đổi lượng điện xoay chiều từ pha sang pha dùng chỉnh lưu boost PFC điều khiển vi xử lý +Xây dựng chương trình mô Mô phần mềm Matlab, điều chỉnh thông số cho phù hợp, thu thập liệu, ghi nhận kết +Trình giáo viên hướng dẫn, xin ý kiến nhận xét, kết luận kết trình nghiên cứu 4.Nội dung luận văn: Chương 1: TỔNG QUAN -Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu trong, nước -Tính cấp thiết ý nghĩa khoa học đề tài, -Mục đích, khách thể đối tượng nghiên cứu -Nhiệm vụ giới hạn đề tài -Phương pháp nghiên cứu -Kế hoạch thực Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT -Giới thiệu linh kiện -Các mạch điện liên quan Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG BỘ CHUYỂN ĐỔI PHA AC SANG PHA AC -Thiết kế mạch Boost BFC -Mô hình mô mạch Boost PFC -Mô chuyển đổi nguồn pha AC sang pha AC -Thực nghiệm mô nguồn với dạng tải khác CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN HVTH: Nguyễn Văn Tiến v Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh 5.Kết luận: Luận văn thạc sĩ hoàn thành nhiệm vụ mục tiêu ban đầu đề với kết sau: -Luận văn nghiên cứu, thiết kế mô thành công biến đổi điện xoay chiều từ pha sang pha -Luận văn ứng dụng công nghệ đại vào khối điều khiển nhằm tăng độ tin cậy thiết bị đơn giản lắp đặt, kiểm tra sửa chữa -Đã tiến hành mô phỏng, khảo sát với tải pha không đối xứng, tải động điện pha nhằm bảo đảm khả ứng dụng vào lưới điện Đồng Sông Cửu Long HVTH: Nguyễn Văn Tiến vi Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh MASTER THESIS SUMMARY 1.Name of the thesis: An investigation into Single-Phase–to-Three-Phase Converters in accordance with current conditions in Mekong Delta 2.Objectives: -Investigate and find out general characteristics of the electricity in Mekong Delta -Calculate and design Single-Phase–to-Three-Phase Converters, using PSC Boost Rectifiers controlled by Microcontroler Processor -Design Compose simulating program and Use Matlab for simulation -Collect data & simulation results and draw conclusions 3.Time & Place of Research 3.1 From 23/02/2015 to 23/8/2015 -Received thesis acceptance, based on the deployment of Theme II Consulted supervisor about task requirements of the graduation thesis and appropriate methods of approaching and collecting relevant data Located research orientation and determine essential parts of the thesis -Conducting Research: +Met supervisor once or twice a week to report tasks completed and asked for trouble-shooting +Surveyed and explored general characteristics of Mekong Delta areas such as Ben Tre, Tra Vinh, and Vinh Long +Did research on relevant data and related documents, especially on Power Electronics; Calculated and designed Single-Phase–to-Three-Phase Converters, using PSC Boost Rectifiers controlled by Microcontroler Processor +Designed simulating program; Simulated with Matlab; fine-tuned configuration(s), collected data and recorded results HVTH: Nguyễn Văn Tiến vii Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh +Presented research findings to Supervisor and appealed for comments on the findings Thesis overview: Chapter 1: INTRODUCTION -An overview of Area of Study, and Domestic and international research findings -Significance of the Study -Aims and Research Samples -Objectives and Scope of the Study -Research methodology -Research Procedure Chapter 2: LITERATURE REVIEW -Introduction to Components -Basic related electric boards Chapter 3: CALCULATIONS, DESIGNS AND SIMULATIONS OF ONEPHASE-TO-THREE PHASE AC CONVERTERS -Designs of Boost BFC Board -Simulated Models of Boost BFC Board -Simulations of One-Phase–to-Three-Phase AC Converters -Simulation Experiments on One-Phase–to-Three-Phase AC Converters Chapter 4: Conclusions 5.Conclusions: This thesis completed the predetermined tasks and aims as follows: -The thesis was successful in researching and designing Single-Phase–toThree-Phase Converters HVTH: Nguyễn Văn Tiến viii Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh -The thesis successfully applied new technology that uses incorporates Microcontroler Processor into the control panel in orger to increase device reliability and simplicity in installation, testing and repair -The thesis conducted simulation and investigation with three-phase asymmetrical electric circuits and load of three-phase engines in order to ensure the application in Mekong Delta power networks HVTH: Nguyễn Văn Tiến ix Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác nhận hoàn thành luận văn Lý lịch cá nhân ……………………………………………………………… i Lời cam đoan ……………………………………………………………………… ii Cảm tạ …………………………………………………………………………… iii Tóm tắt …………………………………………………………………………… Iv Master thesis summary ……………………………………………………………vii Mục lục …………………………………………………………………………… x Chương 1: TỔNG QUAN ……………………………………… …………… 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu ………………………… 1.1.1.Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu…………………………………………… 1.1.2.Các kết nghiên cứu nước………………………………….7 1.1.3 Tính cấp thiết ý nghĩa khoa học đề tài……………………………… 1.2.Mục đích, khách thể đối tượng nghiên cứu ………………………………….9 1.2.1 Mục đích nghiên cứu …………………………………………………………9 1.2.2 Khách thể đối tượng nghiên cứu ………………………………………….9 1.3.Nhiệm vụ giới hạn đề tài ………………………………………………10 1.4.Phương pháp nghiên cứu …………………………………………………… 10 1.5.Kế hoạch thực hiện…………………………………………………………… 11 Chương : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ……………………………………………….12 2.1 Giới thiệu linh kiện ………………………………………………………… 12 2.1.1 Diode ……………………………………………………………………… 12 2.1.2 MOSFET ………………………………………………………………… 15 1.3 IGBT ……………………………………………………………………… 19 HVTH: Nguyễn Văn Tiến x Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh 2.1.4 Card DSP TMS320F28335 …………………………………………………22 2.2 Các mạch điện liên quan …………………………………………… 22 2.2.1 Mạch Boost PFC nhánh ………………………………………………… 22 2.2.2 Mô hình mạch Boost PFC n nhánh ………………………………………….28 2.2.3 Bộ nghịch lưu áp ……………………………………………………………29 Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG BỘ CHUYỂN ĐỔI PHA AC SANG PHA AC ………… 36 3.1.Thiết kế mạch Boost BFC …………………………………………………….36 3.2 Mô hình mô mạch Boost PFC ………………………………………….37 3.2.1 Các tham số mô ………………………………………………………37 3.2.2 Giải thuật Boost PFC ………………………………………………………37 3.2.3 Mô hình hóa mô Boost PFC …………………………………………38 3.3 Mô chuyển đổi nguồn pha AC sang pha AC ………………… 46 3.3.1 Các tham số mô …………………………………………………… 46 3.3.2 Mô hình chuyển đổi 47 3.3.3 Các kết mô đạt được: ……………………………………………50 3.4 Thực nghiệm mô nguồn với dạng tải khác ……………….54 3.4.1 Mô với tải pha không cân …………………………………….54 3.4.2 Mô với tải động không đồng pha ……………………………57 Chương 4: KẾT LUẬN ……………………………………………………… 61 4.1 Về nhiệm vụ đề tài ……………………………………………………… 61 4.2 Về vấn đề tồn …………………………………………………………62 4.3 Về hướng phát triển đề tài……………………………………………… 62 Tài Liệu Tham Khảo ………………………………………………………………63 PHỤ LỤC …………………… ………………………………………………… 64 HVTH: Nguyễn Văn Tiến xi Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nước 1.1.1.Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Điện loại lượng mạnh thông dụng Năng lượng điện có từ trình chuyển đổi dạng lượng khác như: lượng nhiệt từ dầu hỏa, lượng nước từ nhà máy thủy điện, lượng địa nhiệt hay gần lượng mặt trời, lượng sóng biển, lượng hạt nhân … Nhu cầu lượng điện cho sống đa dạng, trang thiết bị dùng điện liên tục phát triển, đòi hỏi nguồn điện cung cấp phải phong phú biến đổi không ngừng Bước phát triển quan trọng kỹ thuật cung cấp điện từ 1975 đến 1990 có tính cách mạng đánh dấu xuất transistors cao áp BJT (Bipolar Junction Transistor ) thyristor điều khiển hoàn toàn GTO (Gate Turn Off Thyristor), tiếp đến IGBT phát minh Hans W Beck Carl F Wheatley vào năm 1982 IGBT sản phẩm hình thành kết hợp khả đóng cắt nhanh MOSFET khả chịu tải lớn transistor thường Mặt khác IGBT phần tử điều khiển điện áp, công suất điều khiển yêu cầu cực nhỏ Từ người ta dễ dàng chuyển đổi qua lại dạng lượng điện phục vụ nhu cầu đa dạng sống nhờ linh kiện Điện tử công suất có tần số đóng cắt lớn, làm việc ổn định vùng điện áp cao, khả chịu dòng, nhiệt lớn, dễ dàng kết nối điều khiển với Vi xử lý, máy tính hay mạng truyền thông internet Kỹ thuật biến đổi lượng điện gặt hái nhiều thành tựu đáng kể năm vừa qua Nhiều sản phẩm ứng dụng bước khẳng định vai trò hữu ích của việc phục vụ sống Tuy nhiên phải HVTH: Nguyễn Văn Tiến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh thừa nhận là ngành công nghiệp non trẻ, cần phải nhiều thời gian để tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện Hiện giới phổ biến số dạng biến đổi lượng điện sau: - Bộ biến đổi AC/DC (Rectifiers): Tức biến đổi điện áp dòng điện xoay chiều thành điện áp dòng điện chiều Phương pháp đơn giản, cần dùng diode chỉnh lưu điện xoay chiều, sau dùng lọc để có điện áp dòng điện chiều theo yêu cầu - Bộ biến đổi AC-AC Convertor: Biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng không đổi thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng thay đổi -Biến đổi điện áp chiều – Chopper DC-DC: Biến đổi điện áp chiều có giá trị trung bình không thay đổi thành điện áp chiều có giá trị trung bình thay đổi HVTH: Nguyễn Văn Tiến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh - Bộ nghịch lưu - DC/AC converters: Biến đổi lượng điện từ nguồn điện chiều không biến thiên sang dạng lượng xoay chiều biến thiên theo thời gian Bộ biến đổi thông dụng việc phát triển dạng lương lượng mặt trời, lượng gió… - Bộ biến tần trực tiếp - AC-AC Converter (Cycloconverter or Frequency Changer): Biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng tần số không đổi thành điện áp xoay chiều với trị hiệu dụng tần số thay đổi -Bộ biến tần gián tiếp AC-DC-AC: Nguồn điện xoay chiều ban đầu chỉnh lưu thành chiều Sau chuyển đổi điện áp chiều thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng điện áp tần số thay đổi Thông thường muốn biến đổi điện áp Ac từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác người ta thường sử dụng kiểu biến đổi nhằm dễ dàng điều chỉnh thông số biến đổi theo mong muốn HVTH: Nguyễn Văn Tiến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh -AC Switches: Matrix Converter (biến tần ma trận) Nhìn chung cấu trúc mạch điện biến đổi thường không phức tạp vấn đề đặt nằm giải thuật điều khiển để đạt hiệu suất biến đổi cao đảm bảo độ ổn định tình trở ngại lớn cho việc đạt mục tiêu công trình nghiên cứu Ngoài mô hình biến đổi có tính phi tuyến nên việc điều khiển tương đối phức tạp Về nguyên lý bản, muốn chuyển đổi qua lại dạng lượng điện từ AC/DC; AC/AC; hay từ DC/DC ta chuyển đổi theo cách dùng linh kiện điện tử công suất kết hợp với biến áp có hai cuộn dây độc lập cách ly điện hai ngõ vào dùng linh kiện điện tử công suất để chuyển đổi trực tiếp thông qua cuộn cảm - tụ điện (không cách ly) Kết hợp biến áp xung cách truyền thống cồng kềnh lõi sắt từ biến áp lớn, cần biến đổi công suất lớn tốn kém, hiệu kinh tế không cao Vì người ta sử dụng cần nguồn biến đổi công suất không lớn lắm, chất lượng nguồn cách ly thật tốt (chống giật, chống dòng rò) hầu hết nguồn công suất lớn, sử dụng công nghiệp, điều khiển… dùng kiểu biến đổi trực tiếp có kích thước nhỏ gọn, công suất lớn, hiệu kinh tế cao Với đặc tính ưu việt phân tích vừa nêu, đề tài khảo sát, nghiên cứu, phân tích kiểu mạch biến đổi nguồn trực tiếp linh kiện điện tử công suất đại (nguồn không cách ly) Các van bán dẫn HVTH: Nguyễn Văn Tiến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh Vi xử lý điều khiển để tạo mức điện áp dòng điện theo yêu cầu (Hình 1.1) (hình 1.2) hai mạch dùng minh họa chế độ Boost tăng áp Buck hạ áp: a) b) c) Hình 1.1 Mạch hoạt động chế độ Boost tăng áp a) Hình 1.2 a Mạch hoạt động chế độ Buck hạ áp HVTH: Nguyễn Văn Tiến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh b) c) Hình 1.2b; 1.2c Mạch hoạt động chế độ Buck hạ áp Trong hai mạch nêu ta chuyển đổi lượng điện cách dễ dàng Tuy nhiên, van bán dẫn cuộn cảm kháng phải làm việc trạng thái an toàn dòng qua chúng gần đạt mức cực đại Toàn lượng trao đổi truyền qua cuộn kháng, van bán dẫn phải dẫn toàn dòng điện áp cao mạch Do thân van công suất có giới hạn khả dẫn dòng, chịu áp nên ta khó đạt công suất cao cấu hình Ngoài ra, dòng điện đập mạch lớn nên ta phải dùng tụ có dung lượng, kích thước lớn khiến cho biến đổi lượng điện trở nên cồng kềnh, hiệu kinh tế Hình 1.3 Mô hình mạch boost PFC có pha xếp chồng HVTH: Nguyễn Văn Tiến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh Để khắc phục nhược điểm trên, cấu hình boost có pha xếp chồng (Interleaved Boost PFC AC/DC converter) đề xuất đưa vào nghiên cứu (Hình 1.3) mạch boost có pha xếp chồng Một cách đơn giản, xem xếp chồng cấu hình Trong công suất hệ thống chia cho pha Tuy nhiên cần phải ứng dụng kỹ thuật chuyển mạch mềm đạt kết mong muốn, đặc biệt chuyển đổi lượng điện có công suất lớn Nghiên cứu, chế tạo nghịch lưu không vấn đề mẻ Tuy nhiên, tính hữu dụng gần thiếu tồn phát triển tất ngành công nghiệp nên việc tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện, cải tiến việc làm tất yếu 1.1.2.Các kết nghiên cứu nước Trên giới có nhiều đề tài nghiên cứu thành to lớn công nhận quyền sở hữu trí tuệ Trong có Đề tài khảo sát ứng dụng chuyển đổi tăng áp xen kẽ Chuanyun wang ngày 21 tháng năm 2009 (Investigation on Interleaved Boost Converters and Applications, Chuanyun Wang, July 21st, 2009, Blacksburg, Virginia)… Nhiều công trình nghiên cứu thực nghiệm giới mang lại kết khả quan lĩnh vực Nhờ đời vi xử lý, linh kiện tích hợp với tần số tác động cao, công suất lớn, làm cho thiết bị biến đổi ngày có kích thước nhỏ gọn tính đa dạng chất lượng nguồn đạt chuẩn quốc tế Các thành nghiên cứu thương mại hóa nhiều sản phẩm biến đổi có độ tin cậy cao thị trường thương hiệu Inverter: ABB; Siemens; Omron; Rockwell; Schneider; Toshiba; Fuji; Yaskawa … Mặc dù thế, việc nghiên cứu để hoàn thiện biến đổi công việc không ngừng nghỉ nhà khoa học giới HVTH: Nguyễn Văn Tiến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Trương Việt Anh Ở nước ta, công nghiệp sản xuất hàng hóa năm gần vô phát triển Các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp thi mọc lên, đồng nghĩa với việc vô số máy móc thiết bị vận hành biến tần, biến đổi điện áp Nhu cầu lâu dài lớn, nhiên lực sản xuất chế tạo nước chưa đáp ứng được, hầu hết nhiều đề tài, dự án nằm dạng nghiên cứu, thử nghiệm Gần tất thiết bị biến đổi lượng điện (biến tần) nhập từ nước với giá thành tương đối cao, ảnh hưởng không nhỏ đến tốc độ phát triển kinh tế Vì vậy, đẩy mạnh công tác nghiên cứu ứng dụng, nhanh chóng thử nghiệm để tiến tới sản xuất hàng loạt thiết bị biến đổi lượng điện cung cấp cho thị trường nước vấn đề cấp bách 1.1.3 Tính cấp thiết ý nghĩa khoa học đề tài Đồng sông Cửu Long với hệ thống sông ngòi chằng chịt, lại thêm nhiều đảo nhỏ, cù lao … gây khó khăn mặt kỹ thuật thi công hệ thống điện mà làm thiếu thốn nghiêm trọng nguồn kinh phí đầu tư để truyền dẫn lưới điện quốc gia đến tận nơi tiêu thụ Nhiều vùng có lưới pha lại thường xuyên chập chờn, độ dao động điện áp lớn mức cho phép Mặc khác, số máy móc công nghiệp với nhiều động điện pha lắp đặt hoạt động vùng sâu lại có lưới pha Khi ấy, việc thay toàn động nói thành pha phức tạp nhiều lần so với sử dụng biến đổi lượng điện từ pha sang pha (các động máy thường khó lắp lẫn ) Chưa kể số dự án dự án “phà Đan mạch” cho tỉnh Miền tây Việt nam, lại trang bị máy hàn pha… Từ lý nêu trên, dẫn đến việc “Nghiên cứu chuyển đổi điện xoay chiều từ pha sang ba pha phù hợp điều kiện đồng sông Cửu Long” nhu cầu cấp bách nhằm góp phần tháo gỡ nhiều khó khăn trước mắt lâu dài Đề tài nghiên cứu ứng dụng thành công góp phần làm giảm nhẹ ngân sách đầu tư cho lưới điện quốc gia, biến đổi lắp ráp, chế tạo nước, đẩy mạnh phát triển kinh tế xã hội đồng thời tạo điều kiện thuận lợi HVTH: Nguyễn Văn Tiến S K L 0 [...]... dụng bộ biến đổi năng lượng điện từ 1 pha sang 3 pha (các động cơ trong máy thường khó lắp lẫn ) Chưa kể trong một số dự án như dự án “phà Đan mạch” cho các tỉnh Miền tây Việt nam, lại được trang bị các máy hàn 3 pha Từ những lý do nêu trên, dẫn đến việc Nghiên cứu bộ chuyển đổi điện xoay chiều từ một pha sang ba pha phù hợp điều kiện đồng bằng sông Cửu Long là một nhu cầu cấp bách nhằm góp phần tháo... dùng các bộ lọc để có được điện áp và dòng điện một chiều theo yêu cầu - Bộ biến đổi AC-AC Convertor: Biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng không đổi thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng thay đổi được -Biến đổi điện áp một chiều – Chopper DC-DC: Biến đổi điện áp một chiều có giá trị trung bình không thay đổi thành điện áp một chiều có giá trị trung bình thay đổi được HVTH: Nguyễn Văn Tiến... ………………………………………… .37 3. 2.1 Các tham số mô phỏng …………………………………………………… 37 3. 2.2 Giải thuật Boost PFC …………………………………………………… 37 3. 2 .3 Mô hình hóa mô phỏng Boost PFC ……………………………………… 38 3. 3 Mô phỏng bộ chuyển đổi nguồn 1 pha AC sang 3 pha AC ………………… 46 3. 3.1 Các tham số mô phỏng …………………………………………………… 46 3. 3.2 Mô hình bộ chuyển đổi 47 3. 3 .3 Các kết quả mô phỏng đạt được: ……………………………………………50 3. 4 Thực nghiệm... hiệu dụng và tần số không đổi thành điện áp xoay chiều với trị hiệu dụng và tần số thay đổi được -Bộ biến tần gián tiếp AC-DC-AC: Nguồn điện xoay chiều ban đầu được chỉnh lưu thành một chiều Sau đó chuyển đổi điện áp một chiều đó thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng điện áp và tần số có thể thay đổi được Thông thường khi muốn biến đổi điện áp Ac từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác người ta thường... là một ngành công nghiệp non trẻ, cần phải mất nhiều thời gian để tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện Hiện nay trên thế giới phổ biến một số dạng biến đổi năng lượng điện như sau: - Bộ biến đổi AC/DC (Rectifiers): Tức là biến đổi điện áp và dòng điện xoay chiều thành điện áp và dòng điện một chiều Phương pháp này đơn giản, có thể chỉ cần dùng một bộ diode chỉnh lưu điện xoay chiều, sau đó dùng các bộ lọc... công trình nghiên cứu Ngoài ra do mô hình của bộ biến đổi có tính phi tuyến nên việc điều khiển nó tương đối phức tạp Về nguyên lý cơ bản, khi muốn chuyển đổi qua lại các dạng năng lượng điện từ AC/DC; AC/AC; hay từ DC/DC ta có thể chuyển đổi theo cách dùng linh kiện điện tử công suất kết hợp với biến áp có hai cuộn dây độc lập cách ly về điện giữa hai ngõ vào và ra hoặc dùng các linh kiện điện tử công... DSP TMS320F2 833 5 …………………………………………………22 2.2 Các mạch điện cơ bản liên quan …………………………………………… 22 2.2.1 Mạch Boost PFC 1 nhánh ………………………………………………… 22 2.2.2 Mô hình mạch Boost PFC n nhánh ………………………………………….28 2.2 .3 Bộ nghịch lưu áp ……………………………………………………………29 Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG BỘ CHUYỂN ĐỔI 1 PHA AC SANG 3 PHA AC ………… 36 3. 1.Thiết kế mạch Boost BFC …………………………………………………… .36 3. 2 Mô hình... Việt Anh - Bộ nghịch lưu - DC/AC converters: Biến đổi năng lượng điện từ nguồn điện một chiều không biến thiên sang dạng năng lượng xoay chiều biến thiên theo thời gian Bộ biến đổi này hiện nay rất thông dụng bởi việc phát triển các dạng năng lương sạch như năng lượng mặt trời, năng lượng gió… - Bộ biến tần trực tiếp - AC-AC Converter (Cycloconverter or Frequency Changer): Biến đổi điện áp xoay chiều có... lưới điện quốc gia đến tận nơi tiêu thụ Nhiều vùng chỉ có lưới một pha lại còn thường xuyên chập chờn, độ dao động điện áp lớn quá mức cho phép Mặc khác, một số máy móc công nghiệp với nhiều động cơ điện 3 pha nhưng khi lắp đặt hoạt động ở vùng sâu lại chỉ có lưới 1 pha Khi ấy, việc thay thế toàn bộ động cơ nói trên thành 1 pha sẽ phức tạp hơn rất nhiều lần so với sử dụng bộ biến đổi năng lượng điện từ. .. lĩnh vực nghiên cứu, kết quả nghiên cứu ………………………… 1 1.1.1.Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu ………………………………………… 1 1.1.2.Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước………………………………….7 1.1 .3 Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài……………………………… 8 1.2.Mục đích, khách thể và đối tượng nghiên cứu ………………………………….9 1.2.1 Mục đích nghiên cứu …………………………………………………………9 1.2.2 Khách thể và đối tượng nghiên cứu ………………………………………….9