NGHIÊN CỨU BỘ LỌC VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG DÙNG THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

0 LI CAM OAN I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP Tụi l Nguyn Vn Sn, hc viờn lp Cao hc Thit b mng v Nh mỏy in, Khúa 2007-2009 Sau hai nm hc v nghiờn cu ti Khoa Sau i hc Trng i hc K thut cụng nghip Thỏi Nguyờn, Tụi quyt nh la chn v NGUYN VN SN thc hin ti Nghiờn cu b lc v bự cụng sut phn khỏng dựng thit b in t cụng sut NGHIấN CU B LC V B CễNG SUT PHN KHNG DNG THIT B IN T CễNG SUT Tụi xin cam oan bn lun ny c thc hin bi chớnh bn thõn mỡnh di s hng dn ca PGS.TS Bựi Quc Khỏnh, cựng vi cỏc ti liu ó c trớch dn phn ti liu tham kho phn cui bn lun Thỏi Nguyờn, ngy 29 thỏng nm 2009 Hc viờn CHUYấN NGNH: THIT B, MNG V NH MY IN LUN VN THC S KHOA HC Nguyn Vn Sn NGI HNG DN KHOA HC: PGS.TS BI QUC KHNH THI NGUYấN - 2009 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn MC LC Li cam oan DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT Mc lc .2 AF Active Filter Danh mc cỏc bng AFS Active Filter Series Danh mc cỏc hỡnh v, th CSI Current Source Inverter CSPK Cụng sut phn khỏng 1.1 t . 12 DFT Discrete Fourier Transform 1.2 Tng quan v súng iu hũa . 12 FACT Flexible AC Transmission 1.4 Kt lun 27 FFT Fast Fourier Transform Chng Cỏc b lc súng iu hũa v bự cụng sut phn khỏng 28 PLL Phase Locked Loop SSSC Static Synchronous Series Controllers STATCOM Static Synchronous Compensator Chng Thit k b lc tớch cc v bự cụng sut phn khỏng dựng chnh lu SVC Static Var Compensation PWM 48 TCSC Thyristor Controlled Series Compensation 3.2 ng dng chnh lu PWM lm b lc tớch cc51 UPQC Unified Power Quality Controller 3.3 Cu trỳc mch lc súng iu hũa v bự cụng sut phn khỏng dựng chnh VSI Voltage Source Inverter Danh mc cỏc ký hiu, cỏc ch vit tt. Li núi u .10 Chng Tng quan v súng iu hũa v bự cụng sut phn khỏng .12 1.3 Tng quan v cụng sut phn khỏng..24 2.1 Cỏc b lc súng iu hũa. 28 2.2 Cỏc phng phỏp bự cụng sut phn khỏng 40 2.3 Kt lun 47 3.1 Khỏi quỏt chung v chnh lu PWM 48 lu PWM. 59 3.4 Kt lun. 63 Chng 4.Thit k b lc tớch cc v bự CSPK cho ti b m nhụm 5000A,24V.64 4.1 t 64 4.2 Phõn tớch nh hng ca ti b m lờn li in 66 4.3 Thit k b lc cho ngun b m 77 4.4 Kho sỏt mch lc vi ngun b m. 85 4.5 Kt lun chung... 96 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MC CC BNG DANH MC CC HèNH V, TH Tiờu chun IEEE std 519 v gii hn nhiu in ỏp Hỡnh 1.1 Tiờu chun IEEE std 519 v gii hn nhiu dũng in cho h thng Hỡnh 1.2 Dng súng sin v dng súng iu hũa Phõn tớch Fn thnh an v bn phõn phi chung (t 120V n 69KV) Hỡnh1.3 Ph ca súng iu hũa Bng 1.3 Tiờu chun IEC cho thit b cú dũng u vo mi pha trờn 75 A Hỡnh 1.4 Mụ hỡnh chnh lu cu mt pha khụng iu khin Bng 4.1 T l cỏc thnh phn dũng iu hũa dũng in ngun Hỡnh 1.5 Bng 4.2 Bin thiờn dũng in vi cỏc thnh phn súng iu hũa Hỡnh 1.6 Ph dũng in chnh lu cu mt pha Bng 4.3 Giỏ tr cỏc thnh phn súng iu hũa dũng in ngun Hỡnh 1.7 S nguyờn lý chnh lu cu ba pha khụng iu khin Hỡnh 1.8 Mụ hỡnh chnh lu cu ba pha khụng iu khin Bng 1.1 Bng 1.2 Hỡnh 1.9 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Dũng in li gõy bi b chnh lu cu mt pha khụng iu khin Dũng in li gõy bi b chnh lu cu ba pha khụng iu khin Hỡnh 1.10 Ph dũng in chnh lu cu ba mt pha khụng iu khin Hỡnh 1.11 S nguyờn lý chnh lu cu ba pha cú iu khin Hỡnh 1.12 Mụ hỡnh b chnh lu cu ba pha cú iu khin Hỡnh 1.13 Dũng in b chnh lu cu ba pha gúc iu khin l 0 Hỡnh 1.14 Ph dũng in b chnh lu cu ba pha vi gúc iu khin l 0 Hỡnh 1.15 Dũng in b chnh lu cu ba pha gúc iu khin l 0 Hỡnh 1.16 Ph dũng in b chnh lu cu ba pha vi gúc iu khin l 0 Hỡnh 2.1 B lc RC Hỡnh 2.2 B lc LC Hỡnh 2.3 Mch chnh lu 12 xung khụng cú b lc Hỡnh 2.4 Kt qu thu c dng dũng v ỏp Hỡnh 2.5 Ph ca in ỏp ti B1 Hỡnh 2.6 B lc th ng Hỡnh 2.7 Ph in ỏp ti B1 Hinh 2.8 Cu trỳc mch lc tớch cc VSI Hỡnh 2.9 Cu trỳc mch lc tớch cc CSI S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Hỡnh 2.10 Cu hỡnh b lc tớch cc song song Hỡnh 3.9 Thut toỏn la chn súng iu hũa cn bự h dq Hỡnh 2.11 S nguyờn lý b lc tớch cc song song AF Hỡnh 3.10 Mụ hỡnh b lc tớch cc theo lý thuyt p-q Cu hỡnh b lc tớch cc ni tip (AFs) Hỡnh 3.11 Thut toỏn iu khin da trờn lý thuyt p-q Cu trỳc iu khin chnh lu PWM lm b lc tớch cc Hỡnh 2.12 Hỡnh 2.13 S nguyờn lý b lc ni tip Hỡnh 3.12 Hỡnh 2.14 Mch lc tớch cc dõy Hỡnh 3.13 S mụ t phng phỏp iu khin bang-bang Hỡnh 2.15 Mch lc tớch cc dõy cú im gia Hỡnh 3.14 Hỡnh 2.16 Mch lc tớch cc dõy Hỡnh 3.15 iu khin phỏt xung cho pha A b lc tớch cc S mụ t iu khin dũng in pha A Hỡnh 2.17 Thit b lc hn hp Hỡnh 4.1 S h thng b m Hỡnh 2.18 S cu trỳc UPQC Hỡnh 4.2 Gii phỏp lc s dng b bự tng Hỡnh 2.19 S cu trỳc SSSC Hỡnh 4.3 Gii phỏp bự sỏt nỳt ph ti Hỡnh 2.20 S cu trỳc TCSC Hỡnh 4.4 H thng cp ngun cho b m Hỡnh 2.21 S cu trỳc SVC Hỡnh 4.5 Mụ hỡnh h thng iờu khin Hỡnh 2.22 S cu trỳc Statcom Hỡnh 4.6 Ngun xoay chiu pha Hỡnh 2.23 S nguyờn lý hot ng ca Stacom Hỡnh 4.7 Mụ hỡnh mch lc ca ti phi tuyn Hỡnh 2.24 Nguyờn lý bự ca b bự tớch cc Hỡnh 4.8 Mụ hỡnh b chnh lu cu pha cú iu khin Hỡnh 2.25 Trng thỏi hp th cụng sut ca b bự Hỡnh 4.9 Mụ hỡnh ti b m Hỡnh 2.26 Trng thỏi phỏt cụng sut phn khỏng ca b bự Hỡnh 4.10 c tớnh bin thiờn ca sc in ng b m Hỡnh 3.1 S mch lc chnh lu PWM Hỡnh 4.11 S khõu iu khin dũng in ti Hỡnh 3.2 S thay th mt pha chnh lu PWM Hỡnh 4.12 Khi tớnh toỏn cụng sut Gin vect chnh lu PWM Hỡnh 4.13 Mụ hỡnh khõu o dũng in xoay chiu pha Gin vect chnh lu PWM: a Khi i L trựng u L Hỡnh 4.14 Mụ hỡnh khõu o in ỏp xoay chiu pha Hỡnh 4.15 Mụ hỡnh hin thi tham s Hỡnh 4.16 th in ỏp ngun cp cho ti Hỡnh 4.17 Dũng in phớa ngun cp cho ti Hỡnh 4.18 Dũng in ngun pha A Hỡnh 4.19 Phõn tớch súng iu hũa dũng in ngun pha A ti E=8 (V) Hỡnh 3.3 Hỡnh 3.4 b Khi i L ngc u L Hỡnh 3.5 Cu trỳc iu khin vũng h chnh lu PWM vi chc nng lc tớch cc Hỡnh 3.6 Cu trỳc iu khin vũng kớn chnh lu PWM vi chc nng lc tớch cc Hỡnh 3.7 Phng phỏp FFT Hỡnh 3.8 Thut toỏn xỏc nh dũng bự h dq S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Phõn tớch súng iu hũa dũng in ngun pha A ti Hỡnh 4.20 Hỡnh 4.21 http://www.lrc-tnu.edu.vn E=16 (V) Phõn tớch súng iu hũa dũng in ngun pha A ti E=22 (V) S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Hỡnh 4.22 Hỡnh 4.23 Thnh phn iu hũa bc ca dũng in ngun pha A Thnh phn iu hũa bc ca dũng in ngun pha A Hỡnh 4.24 H s cụng sut cha cú mch lc Hỡnh 4.25 Dũng in v in ỏp ngun pha A Hỡnh 4.26 S nguyờn lý mch lc cú s dng bự Hỡnh 4.27 Mụ hỡnh tớnh toỏn dũng bự chun Hỡnh 4.28 Khi chuyn in ỏp h abc sang Hỡnh 4.29 Khi chuyn dũng h abc sang Hỡnh 4.30 Khi tớnh toỏn cụng sut p, q Hỡnh 4.31 Khi tớnh toỏn cụng sut n nh in ỏp trờn t Hỡnh 4.32 Khi tớnh toỏn cụng sut bự cung cp bi mch lc Hỡnh 4.33 Khi tớnh toỏn dũng bự h Hỡnh 4.34 Khi tớnh toỏn dũng bự h abc Hỡnh 4.35 Khi phỏt xung cho b nghch lu Hỡnh 4.36 Hỡnh 4.37 Hỡnh 4.38 Hỡnh 4.39 Hỡnh 4.40 Hỡnh 4.41 Hỡnh 4.42 Hỡnh 4.43 Hỡnh 4.44 Hỡnh 4.48 Dũng in, in ỏp ngun pha A sau mch lc tỏc ng Hỡnh 4.49 in ỏp ngun khụng cõn bng Hỡnh 4.50 Dũng in ngun trng hp in ỏp ngun khụng cõn bng Hỡnh 4.51 Súng iu hũa dũng in ngun pha A Hỡnh 4.52 Hỡnh 4.53 Hỡnh 4.54 Hỡnh 4.55 Cu trỳc mch PLL S h thng iu khin b m cú bự Dũng in ngun sau lc dựng PLL trng hp in ỏp Súng iu hũacõn dũng in ngun pha A ngun khụng bng S h thng iu khin b m cú bự trng hp in ỏp ngun lý tng Ngun lý tng cp cho ti Dũng in ngun sau mch lc tỏc ng Dũng in ngun pha A sau mch lc tỏc ng Phõn tớch súng iu hũa dũng in pha A ti E=8(V) mch lc tỏc ng Phõn tớch súng iu hũa dũng in pha A ti E=16 (V) mch lc tỏc ng Phõn tớch súng iu hũa dũng in pha A ti E=22 (V) mch lc tỏc ng Thnh phn súng iu hũa bc trc v sau mch lc tỏc ng Thnh phn súng iu hũa bc trc v sau mch lc tỏc Hỡnh 4.45 ng Cụng sut ngun trc v sau mch lc tỏc ng Hỡnh 4.46 Cụng sut mch lc trc v sau tỏc ng Hỡnh 4.47 H s cụng sut sau mch lc tỏc ng S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 11 - Nghiờn cu lý thuyt b lc t ú xõy dng cu trỳc v thut iu khin cho b lc tớch cc - ỏnh giỏ cht lng dũng in trờn li sau s dng b lc Cht lng dũng sau lc phi m bo nm tiờu chun cho phộp Cỏc yờu cu ú s c lm rừ v gii quyt lun Cỏc c LI NểI U trỡnh by bn chng: Vi s phỏt trin khụng ngng ca t nc in nng cung cp cho ph ti Chng 1: Tng quan v súng iu hũa v bự cụng sut phn khỏng khụng ch phi m bo yờu cu v s lng m cht lng in nng cng phi Chng 2: Cỏc b lc súng iu hũa v bự cụng sut phn khỏng c m bo Trong iu kin hnh, truyn ti in nng, trờn li cú nhiu phn t phi tuyn dn ti lm xut hin cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao Cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao ny gõy nhiu tỏc hi nghiờm trng nh lm tng tn hao, lm gim h s cụng sut, nh hng ti cỏc thit b tiờu dựng in, lm gim cht lng in nng Do ú cỏc thnh phn dũng iu hũa bc cao trờn Chng 3: Thit k b lc tớch cc v bự cụng sut phn khỏng dựng chnh lu PWM Chng 4: Thit k b lc tớch cc v bự cụng sut phn khỏng cho ti b m nhụm 5000A, 24V li phi m bo mt s tiờu chun gii hn cỏc thnh phn iu hũa bc cao Hin Trong quỏ trỡnh thc hin lun vn, c s hng dn tn tỡnh ca thy giỏo nay, nc ta cha cú mt tiờu chun no i vi thnh phn iu hũa bc cao cho PGS.TS Bựi Quc Khỏnh cựng vi s c gng ca bn thõn, ó hon thnh phộp trờn li nhng trờn th gii ó cú nhiu tiờu chun v súng iu hũa bc cao Tuy nhiờn bn bn lun khụng trỏnh nhng thiu sút, tỏc gi kớnh mong trờn li nh tiờu chun IEEE std 519, tiờu chun IEC 1000-3-4vic tuõn theo nhn c s gúp ý v nhn xột ca cỏc thy cụ giỏo v cỏc bn c hon thin cỏc tiờu chun ny l bt buc m bo cht lng in nng hn Gii phỏp hn ch súng iu hũa bc cao trờn li cú nhiu gii phỏp khỏc Tụi xin chõn thnh cm n Trung tõm nghiờn cu & trin khai Cụng ngh nhau, mt s ú l s dng b lc tớch cc B lc tớch cc da trờn thit b cao, trng i hc Bỏch khoa H ni, Khoa Sau i hc, Trng i hc K thut in t cụng sut v iu khin thc hin nhiu chc nng khỏc Vỡ vy, cụng nghip Thỏi Nguyờn ó giỳp tụi quỏ trỡnh hc v nghiờn cu sau nm hc v nghiờn cu tụi ó la chn ti l Nghiờn cu b lc v bự Tụi xin by t s bit n chõn thnh ca mỡnh ti thy giỏo PGS.TS Bựi cụng sut phn khỏng dựng thit b in t cụng sut Quc Khỏnh ó tn tỡnh hng dn v to iu kin tụi hon thnh bn lun Ni dung lun i vo xõy dng cu trỳc lc v thut iu khin lc ny súng iu hũa bc cao v nõng cao h s cụng sut cho ngun b m thc hin, ni dung lun cn gii quyt cỏc yờu cu sau: - Nghiờn cu ti b m, ỏnh giỏ cỏc thnh phn dũng in bc cao sinh bi b m lờn li S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 13 Chng 1.5 TNG QUAN V SểNG IU HếA V B CễNG SUT PHN KHNG 0.5 f(t) Thnh phn c bn Thnh phn bc 1.1 t -0.5 Cht lng in nng bao gm tn s, in ỏp Tn s l thụng s mang tớnh h thng hu nh c gi n nh Mt ch tiờu cht lng quan trng ca in ỏp -1 -1.5 Hỡnh 1.1 Dng súng sin v dng súng iu hũa l thnh phn súng hi Trc õy thnh phn súng hi khụng c chỳ ý n vỡ yờu cu cht lng in cha cao, mt khỏc cỏc thit b gõy súng hi cũn ớt Hin cht lng in yờu cu cao hn, cỏc thit b in t cụng sut ln s dng nhiu, dn ti tng t l súng iu hũa so vi súng c bn ch hnh i xng cỏc súng iu hũa bc cao cú th chia thnh cỏc thnh phn th t thun, nghch, khụng: - Thnh phn th t thun: cỏc súng iu hũa bc 4, 7, 11 Cỏc thit b s dng in hot ng tt nht nu cht lng in m bo - Thnh phn th t nghch: cỏc súng iu hũa bc 2, 5, Tn s l thụng s ca h thng, mi im l nh v c gi n nh in - Thnh phn th t khụng: cỏc súng iu hũa bc 3, 6, ỏp l thụng s cú tớnh cc b, in ỏp b st gim trờn ng dõy v cỏc phn t ca li in dn ti cỏc ph ti in lm vic khụng bỡnh thng cỏc v trớ in ỏp khụng m bo yờu cu ú l thiu cụng sut phn khỏng Q Vỡ vy m bo in ỏp ti cỏc im nh trờn thỡ phi bự cụng sut phn khỏng Khi hnh khụng i xng thỡ mi súng iu hũa cú th bao gm mt ba thnh phn th t núi trờn Súng iu hũa bc cao nh hng trc tip ti cht lng li in v phi chỳ ý tng súng iu hũa dũng in bc cao hn mc cho phộp Súng iu Súng iu hũa sinh trờn li in tn ti cỏc phn t phi tuyn, gõy hũa dũng in bc cao l dũng in cú tn s bng bi s nguyờn ln tn s c bn cỏc bt li nh; gõy mộo tớn hiu sin ca li in, lm gim h s cụng sut, tng Vớ d dũng 150(Hz) trờn li 50(Hz) l dũng iu hũa bc 3, dũng 150(Hz) l dũng tn tht, gim tin cy cung cp in, lm gim cht lng in nng Nờn vic khụng s dng c vi cỏc thit b trờn li Vỡ vy nú s chuyn sang dng nhit lc b cỏc thnh phn súng hi c gii quyt nng v gõy tn hao Tip theo ta s i tỡm hiu chung v súng iu hũa bc cao v bự CSPK S dng chui Furier vi chu k T(s), tn s c bn f=1/T(Hz) hay =2f (rad/s) cú th biu din mt súng iu hũa vi biu thc sau: 1.2 Tng quan v súng iu hũa f (t ) 1.2.1 Gii thiu chung Súng iu hũa hay súng hi cú th coi l tng ca cỏc dng súng sin m tn a0 Fn sin(nt n ) n1 (1-1) Trong ú: s ca nú l bi s nguyờn ca tn s c bn a0 : giỏ tr trung bỡnh Fn : biờn ca súng iu hũa bc n chui Fourier S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 15 Fsin t+1 : thnh phn súng c bn THD l mt tham s quan trng ỏnh giỏ súng iu hũa v c gi l h s mộo Fn sin nt+n : thnh phn súng iu hũa bc n dng (Total Harmonic Distortion) n : gúc pha ca súng iu hũa bc n Ta cú th vit nh sau: n2 Fn sin nt+n =Fn (sinnt.cosn +sinn cosnt) / X1 (1-4) X1 l biờn thnh phn c bn Fn sin n =b n Fn cos n =a n Xn l biờn thnh phn iu hũa bc n Theo ú t (1-4) ta cú th ỏng giỏ mộo dũng in v in ỏp qua h s Im mộo dng dũng in v h s mộo dng in ỏp Fn bn * H s mộo dng dũng in n an Re THD Hỡnh 1.2 Phõn tớch Fn thnh an v bn a0 + a n cosnt+ b nsinnt n=1 n=1 n2 n I1 I1 l biờn thnh phn dũng c bn (1-2) In l biờn thnh phn dũng iu hũa bc n Hay cú th vit (1-2) di dng sau: a0 2nt 2nt + a n cos +b n sin n=1 T T I Trong ú : Khi ú ta cú th vit nh sau: f t = n Trong ú: Quy c nh sau: f t = X THD * H s mộo dng in ỏp (1-3) THD Vớ d v ph ca súng iu hũa: U n2 n U1 Trong ú : U1 l biờn thnh phn in ỏp c bn Un l biờn thnh phn ỏp iu hũa bc n 1.2.2 Cỏc ngun to súng iu hũa Cỏc ngun sinh súng iu hũa c to bi tt c cỏc ti phi tuyn Di Hỡnh 1.3 Ph ca súng iu hũa õy l mt s ngun to súng iu hũa ph bin cụng nghip: Mỏy in S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 16 17 - Mỏy bin ỏp - Xột chnh lu cu mt pha khụng diu khin cú mụ hỡnh: Trong hnh mỏy bin ỏp nu xut hin hin tng bóo hũa ca lừi thộp quỏ ti hoc mỏy bin ỏp phi lm vic vi in ỏp cao hn in ỏp nh mc thỡ cú th sinh súng iu hũa bc cao - ng c in Tng t mỏy bin ỏp ng c xoay chiu hot ng sinh súng iu Hỡnh 1.4 Mụ hỡnh chnh lu cu mt pha khụng iu khin hũa dũng in bc cao Cỏc súng iu hũa bc cao c phỏt sinh bi mỏy in quay liờn quan ch yu ti cỏc bin thiờn ca t tr gõy bi cỏc khe h gia roto v Dũng in trờn ng dõy cp ngun cho b chnh lu: stato Cỏc mỏy in ng b cú th sn sinh súng iu hũa bc cao bi vỡ dng t gim dao ng t khụng i xng Thit b in t cụng sut Current (A) trng, s bóo hũa cỏc mch chớnh v cỏc ng dũ v cỏc dõy qun dựng 40 20 -20 -40 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Time (s) Bn thõn cỏc b bin i in t cụng sut (chnh lu, nghch lu, iu ỏp Hỡnh 1.5 Dũng in li gõy bi b chnh lu cu mt pha khụng iu khin xoay chiu) u c cu thnh t cỏc thit b bỏn dn nh diode, thyristor, MOSFET, IGBT, GTO l nhng phn t phi tuyn l ngun gc gõy súng iu Dng ph dũng in: hũa bc cao Tựy thuc vo cu trỳc ca cỏc b bin i m súng iu hũa sinh khỏc Cỏc mch chnh lu bin tn thng l chnh lu cu ba pha cú u im l n gin, r, chc chn nhng thnh phn u vo cha nhiu súng iu hũa Do ú gim bt súng iu hũa cú th dựng hai mch chnh lu cu ba pha ghộp lai vi to thnh chnh lu 12 xung hoc ghộp b chnh lu cu ba pha vo to thnh b chnh lu 24 xung s cho dũng in trn hn, gim c cỏc thnh phn iu hũa T ú cú th thy l mun gim súng iu hũa dũng in ta cú th tng Hỡnh 1.6 Ph dũng in chnh lu cu mt pha - Xột chnh lu cu ba pha khụng iu khin: S b chnh lu cu ba pha khụng iu khin: s van mch chnh lu lờn nhiờn ú gõy mt s bt li nh cng knh, nng, tn tht in ỏp ln v sinh súng iu hũa dũng in bc cao ti khụng i xng hoc in ỏp khụng i xng Ta xột dng súng iu hũa gõy bi mt s b bin i cụng sut: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 18 D1 Ia 19 D3 D5 Load D4 D6 D2 Hỡnh 1.7 S nguyờn lý chnh lu cu ba pha khụng iu khin Hỡnh 1.10 Ph dũng in chnh lu cu ba pha khụng iu khin Mụ hỡnh b chnh lu cu ba pha khụng iu khin: Ta thy dũng in u vo b chnh lu cu ba pha cú mộo rt ln THD=28,52 % Cỏc thnh phn súng iu hũa ny l tớnh phi tuyn ca b chnh lu cu gõy Trong ú cỏc thnh phn súng iu hũa bc 5, 7, 11 l ch yu - Xột trng hp b chnh lu cu ba pha cú iu khin S nguyờn lý ca chnh lu cu ba pha cú iu khin: Ia T1 T3 T5 Load Hỡnh 1.8 Mụ hỡnh chnh lu cu ba pha khụng iu khin T4 T6 T2 Dng súng dũng in trờn pha A ca ngun cp cho chnh lu: Hỡnh 1.11 S nguyờn lý chnh lu cu ba pha cú iu khin Current (A) 100 Mụ hỡnh b chnh lu cu ba pha cú iu khin: 50 -50 -100 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Time (s) Hỡnh 1.9 Dũng in li gõy bi b chnh lu cu ba pha khụng iu khin Dng ph dũng in: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 72 73 Gm cỏc o dũng v ỏp trờn ng dõy v trờn ti Tớn hiu t ny 4.2.2 Kt qu mụ phng c s dng lm tớn hiu cho cỏc iu khin, cho mc ớch hin th v x - in ỏp ngun cp cho ph ti b m: lý d liu 500 Us (V) - Khõu o dũng: -500 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Time (s) Hỡnh 4.16 th in ỏp ngun cp cho ti Hỡnh 4.13 Mụ hỡnh khõu o dũng in xoay chiu pha - Dũng in trờn ng dõy cp cho b m: ta kho sỏt dũng in trờn li - Khõu o ỏp: ỏnh giỏ s bin dng dũng trờn li tớnh phi tuyn ca ti gõy 2000 iS (A) 1000 Hỡnh 4.14 Mụ hỡnh khõu o in ỏp xoay chiu pha -1000 -2000 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.1 Time (s) Khi hin th Hỡnh 4.17 Dũng in phớa ngun cp cho ti hin th thụng tin v quỏ trỡnh thun tin cho kho sỏt v phõn tớch Ta nhn thy dũng trờn li ó b mộo khụng cũn dng hỡnh sin na m b mộo dng i so vi dng sin chun cha nhiu thnh phn súng iu hũa bc cao sinh tớnh phi tuyn ca ti Tip theo ta phõn tớch dũng trờn pha A, t ú ỏnh giỏ cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao Vic phõn tớch ny s c tin hnh ti mt s thi im khỏc theo s bin thiờn ca sc in ng E S d ta phõn tớch ti cỏc thi im khỏc vỡ nh vy s quan sỏt c s bin thiờn ca cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao s thay i ca sc in ng E Hỡnh 4.15 Mụ hỡnh hin thi tham s S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn - Dũng in trờn pha A ca ngun cp cho ti b m S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 74 75 2000 iSa (A) 1000 -1000 -2000 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.1 Time (s) Bng 4.1 T l cỏc thnh phn dũng iu hũa dũng in ngun Hỡnh 4.18 Dũng in ngun pha A Phõn tớch ph dũng in pha A ti cỏc giỏ tr khỏc ca E cho kt qu: Hỡnh 4.19 Phõn tớch súng iu hũa dũng in ngun pha A ti E=8 (V) Hỡnh 4.20 Phõn tớch súng iu hũa dũng in ngun pha A ti E=16 (V) S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Hỡnh 4.21 Phõn tớch súng iu hũa dũng in ngun pha A ti E=22 (V) http://www.lrc-tnu.edu.vn Bc súng iu T l cỏc thnh phn súng iu hũa (%) hũa E=8(V) E=16(V) E=22(V) DC 0,10 0,06 0,01 Fund 100 100 100 0,05 0,15 0,02 0,02 0,10 0,01 0,17 0,20 0,02 47,68 40,43 24,08 0,45 0,48 0,03 22,70 16,88 14,48 0,22 0,12 0,02 0,18 0,08 0,01 10 0,25 0,17 0,01 11 17,02 14,42 5,97 12 0,32 0,42 0,02 13 11,80 8,68 7,86 14 0,19 0,13 0,02 15 0,13 0,09 0,01 16 0,18 0,16 0,01 17 9,16 7,98 4,44 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 76 0,33 18 0,35 7,32 19 77 5,24 0,02 Lỳc u sc in ng E cũn nh, dũng c iu khin gi 5000(A) 3,96 nờn vựng iu chnh in ỏp nh, cú iu chnh in ỏp mt chiu sinh cỏc thnh phn iu hũa bc cao ln, biờn cỏc thnh phn iu hũa bc cao thay i Ta thy rng cú s bin thiờn cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao nờn h s mộo dng dũng in THD cng thay i i chiu vi tiờu chun IEEE std 519 ta thy h s mộo dng dũng in THD=30,37% vt xa tr s s quy nh Ta nhn thy khong thi gian t n 2(s) cỏc thnh phn súng iu hũa bc 5, bc bin thiờn s bin thiờn ca sc in ng E Sau thi gian 2(s) sc in ng E ó n nh thỡ thnh phn súng iu hũa bc v khụng i - ỏnh giỏ h s cụng sut: h s cụng sut ngun thp, ch vo khong 0,66 tiờu chun l h s THD phi nh hn 5% T bng 4.1 trờn ta thy cỏc thnh phn súng iu hũa bc chn v bc 3, 9,15 gn nh khụng cú ú cỏc thnh phn iu hũa bc 5, 7, 11, 13, 17, 19 chim t l khỏ ln Cỏc thnh phn ny gõy bi b chnh lu cu ba pha Trong ú thỡ thnh phn súng iu hũa bc v bc l chim t l ln hn c Cn c theo tiờu chun IEC 1000-3-4 ta nhn thy cỏc thnh phn súng iu hũa dũng dũng in cha nhiu thnh phn dũng iu hũa bc cao Thc t ch cú thnh phn dũng c bn l to nờn cụng sut tỏc dng mch in, cỏc thnh phn dũng iu hũa khỏc ch to nờn ti cho dũng in m khụng úng gúp gỡ vo cụng sut tỏc dng Do ú vi vic hn ch súng iu hũa bc cao gúp phn ci thin h s cụng sut in li u vt quỏ tiờu chun cho phộp c quy nh theo tiờu chun Do ú 0.8 cn cú bin phỏp m bo hn ch c cỏc thnh phn dũng iu hũa bc cao PF 0.6 trờn li Bin phỏp c s dng l s dng mch lc tớch cc 0.4 0.2 Quan sỏt s bin thiờn thnh phn súng iu hũa bc v bc 7: 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Time (s) 600 Hỡnh 4.24 H s cụng sut cha cú mch lc 400 h5 - T th hỡnh 4.24 ta nhn thy dũng v ỏp trờn pha A khụng trựng 200 0.5 1.5 2.5 Time (s) Hỡnh 4.22 Thnh phn iu hũa bc ca dũng in ngun pha A Dòng điện Điện áp 1000 -1000 -2000 2.1 300 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.2 Time (s) h7 200 Hỡnh 4.25 Dũng in v in ỏp ngun pha A 100 Ua (V), iSa (A) 2000 0 0.5 1.5 2.5 Time (s) Hỡnh 4.23 Thnh phn iu hũa bc ca dũng in ngun pha A S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.3 Thit k b lc cho ngun b m T phõn tớch trờn ta thy cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao chim t l khỏ ln l nguyờn nhõn dn n cỏc hin tng nh n t, chỏy van bỏn dn ca cỏc S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 78 79 b bin i ng thi s xut hin ca cỏc thnh phn iu hũa bc cao cng T (4-1) v (4-2) ta tớnh c in ỏp mt chiu cp cho mch nghch lu l lm mộo in ỏp li, gim h s cụng sut nhng khụng th dựng bự t tnh c Udc=700(V) Do ú khc phc hin tng trờn thỡ cn phi lm gim hay trit tiờu cỏc thnh 4.3.2 Xỏc nh giỏ tr t in C phn xoay chiu bc cao Vic ny c thc hin bng cỏc thit b lc súng iu hũa Giỏ tr t in C c tớnh toỏn cho m bo to c in ỏp cp cho mch nghch lu l 700(V) Cụng thc tớnh toỏn C c a theo cụng thc sau: Mt khỏc, c tớnh ca b m cú th coi nh gm mt in tr R v mt C= sc in ng E Thi k u quỏ trỡnh m cú s bin thiờn E lm cho cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao cng thay i Do ú gii phỏp tt nht trng hp ny l s dng mch lc tớch cc (Active Filter) Cu trỳc h thng lp thờm mch lc tớch cc: Sn U dc U dc 21 (4-3) Trong ú : Sn l cụng sut biu kin ca b lc Udc l giỏ tr in ỏp mt chiu cp cho mch nghch lu U dc bin thiờn in ỏp trờn t ( ly khong 5% nờn U dc =35V) Trc ht ta tớnh toỏn cụng sut biu kin ca b lc Cụng sut ca b lc s bng tng cụng sut gõy cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao 2, 3, ; nhiờn ch cú cỏc thnh phn bc 5, 7, 11, 13, 17, 19 l chim t l ln ú s tớnh toỏn cụng sut b lc da trờn cỏc thnh phn iu hũa bc cao ny Cụng sut b lc: Sn = S5 + S7 + S11 + S13 + S17 + S19 =3.( Uf.I5f + Uf.I7f + Uf.I11f + Uf.I13f + Uf.I17f + Uf.I19f) Hỡnh 4.26 S nguyờn lý mch lc cú s dng bự =3.(220.117,18 + 220.70,45 + 220.29,08 + 220.38,2 + 220.21,62 +220.19,22) Vic chn im ni mch lc sỏt ph ti vi gi thuyt in ỏp ngun cp i xng ta chn mch lc AF l cu pha i xng B lc tớch cc c iu khin =195255 (VA) Thay s vo (4-3) ta cú : theo phng phỏp dũng in Tip theo ta xỏc nh mt s thụng s ca b lc C= 4.3.1 Xỏc nh giỏ tr in ỏp mt chiu cp cho nghch lu Chn C= 6000(àF) Giỏ tr cc tiu ca in ỏp mt chiu: U dcmin >U d0 =2,45U fa (4-1) 4.3.3 Xỏc nh giỏ tr in cm L B lc tớch cc c thit k loi b cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao Thụng thng chn in ỏp mt chiu giỏ tr: U dc = 1,2ữ1,3 U d0 195255 0.0127( F ) 700.35 2.2.50. (4-2) thnh phn c bn ca dũng in B lc tớch cc nờn tớnh toỏn cho lc c ớt nht 20 thnh phn iu hũa bc cao Khi lc b cỏc thnh phn súng iu S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 80 81 hũa bc cao thỡ ú giỏ tr tn s cao ca cỏc súng iu hũa s hn ch kớch thc 0,025 39,27 ca cun cm 117,18 184058,06 Cun cm cú tỏc dng nh mt kho, cú dũng in chy qua nú s tớch tr 0,03 65.05 mt nng lng t trng Khi tr s in cm ln, nng lng t trng ny cng 70,45 154916,65 ln v nú s lm cho s thay i dũng in chm li v khụng bỏm theo c s 0,015 37,7 thay i ca dũng bự chun tn s cao Ngc li, tr s in cm ca cun 0,005 14,14 dõy quỏ nh s lm cho s thay i ca dũng bin thiờn nhanh, kt qu lm cho tn 10 0,01 31,42 11 29,08 100493,27 12 0,03 59,25 13 38,2 155991,07 14 0,015 65,97 15 0,005 23,56 16 0,01 50,27 17 21,62 115439,39 18 0,02 113,1 19 19,22 114724,68 s chuyn mch ca b nghch lu tng v gõy tn tht cỏc van bỏn dn tng Do ú giỏ tr in cm ca cun dõy cn c chn thớch hp cho tn s úng ct ca cỏc van bỏn dn khụng quỏ cao gim c tn tht chuyn mch gia cỏc van bỏn dn ca b nghch lu Xột mt thnh phn iu hũa cú tn s f cú dng: i(t)=A.sin(2f.t+j ) Khi ú bin thiờn dũng in l: max( di )=A.2..f dt (4-4) Vi b lc tớch cc cn bự cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao ú xỏc nh tr s di t (4-4) Ta cn xột vi tng thnh phn súng iu hũa t ú chn c giỏ dt di tr ln nht ca dt T bng trờn ta cú max( di ) =184058,06 ng vi thnh phn súng iu hũa bc dt Cụng thc tớnh giỏ tr in cm l: di Bng sau a kt qu tớnh giỏ tr ng vi cỏc thnh phn iu hũa xoay dt chiu bc cao: Bng 4.2 Bin thiờn dũng in vi cỏc thnh phn súng iu hũa Giỏ tr (A) 0,005 3,14 0,01 9,43 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn (4-5) Thay s vo (4-5) ta cú: 700 220 2,16.104 (H) L max = 184058,06 di dt Bc súng iu hũa U dc -U source L max = di max( ) dt Chn L=0,04(H) http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 82 83 - Khõu chuyn h trc ta abc : chuyn dũng v ỏp khung ta 4.3.4 Xỏc nh v la chn thụng s van iu khin Do van cú tn s úng ct cao nờn ta chn van loi IGBT Vic la chn van l s kt hp ca nhiu yu t nh dũng cc i qua van, in ỏp ngc cc i t abc sang khung ta phc v cho tớnh toỏn CSTD v CSPK theo thuyt p-q tc thi lờn van, tn s úng ngt, tn tht úng ngt, iu kin lm mỏtVic tớnh toỏn la chn van rt phỳc ũi hi nhiu yu t õy chn s b van theo dũng in cc i qua van Dũng in cc i qua van bng tng cỏc thnh phn súng iu hũa Do ch cú cỏc thnh phn súng iu hũa bc 5, 7, 11, 17, 19 chim t l ch yu ú ta s Hỡnh 4.28 Khi chuyn in ỏp h abc sang tớnh dũng qua van theo cỏc thnh phn iu hũa bc cao ny: Imax=I5+I7+I11+I13+I17+I19=117,18+70,45+29,08+38,2+21,62+19,22 =295,5 (A) Trong iu kin b qua tn tht v iu kin lm mỏt lý tng ta cú th chn van vi dũng qua van l: Hỡnh 4.29 Khi chuyn dũng h abc sang I=2Imax=2.295,5=591 (A) Nh vy s b ta cú th chn van vi dũng 800 (A), in ỏp 1600(V) - Khi tớnh toỏn cụng sut pq : ny cho phộp ta tớnh toỏn cụng sut p, q ca ti h ta 4.3.5 Khõu to xung cho b nghch lu Khi tớnh toỏn dũng bự chun Hỡnh 4.30 Khi tớnh toỏn cụng sut p, q Ngoi n nh in ỏp trờn t ngun cn cung cp mt cụng sut p0 c tớnh toỏn thụng qua dũng v ỏp trờn t theo cụng thc sau: Hỡnh 4.27 Mụ hỡnh tớnh toỏn dũng bự chun p0 =Cdc u dc du dc =u dci dc dt Cỏc khõu gm: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 84 85 Hỡnh 4.31 Khi tớnh toỏn cụng sut n nh in ỏp trờn t - Khi tớnh toỏn cụng sut bự : t CSTD v CSPK ca ti ó tớnh c trờn Hỡnh 4.34 Khi tớnh toỏn dũng bự h abc Cu trỳc ca khõu phỏt xung kt hp vi yờu cu lc súng iu hũa v bự CSPK mch lc cn cung cp cụng sut bự Hỡnh 4.35 Khi phỏt xung cho b nghch lu Hỡnh 4.32 Khi tớnh toỏn cụng sut bự cung cp bi mch lc Trong ny s dng mch lc thụng thp Chc nng ca nú l lc b thnh phn xoay chiu, ch gi li thnh phn mt chiu Dũng bự chun ó c tớnh toỏn trờn c so sỏnh vi tớn hiu thc c o t u b lc Sai lch ca hai tớn hiu ny c a vo b iu chnh dũng Trong s ny s dng b iu chnh theo sai lch dũng ngha l dũng tng vt quỏ ngng trờn ca b iu chnh thỡ nú phỏt xung úng ct cỏc van bỏn dn - Khi tớnh toỏn dũng t h : dũng bự cn thit to t mch lc c tớnh toỏn theo (3-8) dũng gim xung v ngc li dũng gim xung di ngng t thỡ b iu chnh phỏt xung tng dũng 4.4 Kho sỏt mch lc vi ngun b m Cỏc thụng s mụ phng: - Ngun cp 380(V), tn s 50(Hz) - Thụng s b iu chnh dũng Kp=0,011, Ki=110 Hỡnh 4.33 Khi tớnh toỏn dũng bự h - Khi tớnh toỏn dũng t h abc: dũng yờu cu h abc c - Cun khỏng L=0,004(H) - T in C= 6000( F ) - Thụng s b iu chnh in ỏp trờn t chuyn t dũng t ó c tớnh toỏn h Kp=2,64, Ki=114,8 - Sai s ca khõu iu chnh dũng ta t khong 50(A) tng ng vi sai s khong 10% - Quỏ trỡnh mụ phng c thc hin vi ch dũng m l 5000 (A) S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 86 87 Ta s xem xột hai trng hp vi trng hp ngun lý tng v trng hp ngun khụng lý tng - Quan sỏt dũng in ngun phớa trc mch lc ta thy dũng in ó cú hỡnh sin, cỏc thnh phn dũng iu hũa bc cao ó c gim 2000 4.4.1 Kho sỏt trng hp ngun lý tng 1000 iS (A) Cu trỳc ca h thng lp thờm lc nh hỡnh v: -1000 -2000 2.4 2.41 2.42 2.43 2.44 2.45 2.46 2.47 2.48 2.49 2.5 Time (s) Hỡnh 4.38 Dũng in ngun sau mch lc tỏc ng Tuy nhiờn ỏnh giỏ c cht lng ca b lc i vi vic trit tiờu cỏc thnh phn iu hũa xoay chiu bc cao ta cn ỏnh giỏ qua h s bin dng dũng in THD, h s ny phi nm tiờu chun cho phộp Vic ny c thc hin thụng qua phõn tớch iu hũa dũng in bc cao Ta phõn tớch vi dũng pha A - Dũng in ngun pha A: 2000 iSa (A) 1000 Hỡnh 4.36 S h thng iu khin b m cú bự trng hp in ỏp ngun lý tng -2000 2.4 2.41 2.42 2.43 2.44 2.45 2.46 2.47 2.48 2.49 2.5 Time (s) Trong trng hp ny ta s kho sỏt vi in ỏp ngun lý tng (sin v cõn bng) Hỡnh 4.39 Dũng in ngun pha A sau mch lc tỏc ng Tip theo ta phõn tớch ph dũng in pha A ti cỏc thi im khỏc sau - Ngun lý tng cp cho ti b m mch lc tỏc ng qua ú s thy c tỏc ng ca mch lc tớch cc i vi 500 Us (V) -1000 s bin thiờn ca cỏc thnh phn súng iu hũa bc cao sc in ng E thay i quỏ trỡnh m -500 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 Time (s) Hỡnh 4.37 Ngun lý tng cp cho ti S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 88 89 Hỡnh 4.40 Phõn tớch súng iu hũa dũng in pha A ti E=8(V) mch lc tỏc DC 0,07 0,15 0,14 ng Fund 100 100 100 0,64 0,78 0,53 0,57 0,62 0,28 0,61 0,76 0,61 13,18 11,44 2,08 0,43 0,59 0,34 Hỡnh 4.41.Phõn tớch súng iu hũa dũng in pha A ti E=16(V) mch lc tỏc 13,17 10,19 1,47 ng 0,54 0,85 0,43 0,61 0,81 0,22 10 0,51 0,37 0,48 11 14,27 10,36 1,56 12 0,46 0,30 0,36 13 13,31 9,68 1,99 Hỡnh 4.42.Phõn tớch súng iu hũa dũng in pha A ti E=22(V) mch lc tỏc 14 0,44 0,77 0,35 ng 15 0,45 0,39 0,33 T phõn tớch trờn ta nhn thy sc in ng E ó n nh, h s mộo 16 0,55 0,21 0,49 dng dũng in THD l 4,74% i chiu vi tiờu chun IEEE std 519 ta thy h s 17 11,83 7,86 1,88 THD tha tiờu chun ([...]... các thiết bị lọc sóng điều hòa và bù CSPK dùng thiết bị điện tử công suất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 28 29 R Chương 2 Output Input Ra Vào CÁC BỘ LỌC SÓNG ĐIỀU HÕA C VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 2.1 Các bộ lọc sóng điều hòa Hình 2.1 Bộ lọc RC Sóng điều hòa bậc cao đƣợc lọc bằng cách sử dụng các bộ lọc Bộ lọc là thiết  Ƣu điểm: Bộ lọc RC là loại bộ lọc. .. lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng (CSTD) P và công suất phản kháng (CSPK) Q 1000 Trên 1000 * Hài bậc chẵn đƣợc giới hạn tới 25% của giới hạn bậc lẻ ở trên điều hòa (n) chấp nhận được trong các máy dùng điện (công suất hữu công) Công suất phản kháng Q không sinh công (công suất vô công) nhƣng bắt buộc phải có thì một số thiết bị mới hoạt động đƣợc, chẳng hạn nó là công suất từ... 2.1.2 Bộ lọc tích cực Dựa trên nền tảng là các bộ biến đổi điện tử công suất lớn do đó bộ lọc chủ động có nguyên lý làm việc khác bộ lọc thụ động cũng nhƣ có nhiều ƣu điểm và tính b Phạm vi công suất trung bình: Phạm vi công suất hoạt động của các thiết bị nằm trong khoảng từ 100kVA đến 10MVA Ví dụ các mạng cung cấp điện trung và cao áp và các hệ thống truyền năng hơn động điện công suất lớn mắc vào nguồn... trao đổi giữa lƣới và bộ δ : Góc lệch pha giữa điện áp lƣới và điện áp bộ bù bù 2.3 Kết luận Ta có CSTD và CSPK trao đổi giữa lƣới và bộ bù là: PS = US U i sinδ XL QS = Trong phần trên ta đã tìm hiểu chung về các thiết bị lọc sóng điều hòa và bù US (US -U i cosδ) XL (2-1) CSPK Theo đó thì có nhiều phƣơng pháp lọc sóng điều hòa bậc cao và bù CSPK nhƣng với sự phát triển của điện tử công suất thì ngày nay... suất phản kháng Hiện nay ở nhiều nƣớc phát triển trên thế giới sử dụng hệ thống truyền tải 2.2.1 Các thiết bị bù công suất phản kháng Ở chƣơng 1 ta đã nói tới một số biện pháp bù công suất phản kháng, tƣơng ứng với các biện pháp đó là có một số các thiết bị bù phổ bến nhƣ sau: 1 Tụ điện tĩnh của hệ thống dựa trên các linh kiện điện tử công suất lớn nhƣ GTO, IGTO… để cung cấp năng lƣợng khi cần thiết để... chẳng hạn nhƣ dựa vào bộ biến đổi công suất đƣợc sử dụng, dựa theo sơ đồ kết nối mạch lọc, dựa theo nguồn cấp… a Phân loại theo bộ biến đổi công suất Căn cứ vào bộ biến đổi công suất trong mạch lọc ta có hai loại mạch lọc tích cực: cấu trúc VSI (bộ biến đổi nguồn áp) và CSI (bộ biến đổi nguồn dòng) - Bù sóng điều hòa dòng điện: Có ý nghĩa quan trọng đối với các tải có công suất vừa và nhỏ Việc giảm... năng bù CSPK và lọc sóng điều hòa ở dải công suất nhỏ, ở dải công suất lớn động cơ DC công suất rất lớn hoặc hệ thống truyền tải điện Mạch bù lọc tích cực thì có thể bù bằng SVC - đóng ngắt bằng thyristor do tuy nó đáp ứng chậm nhƣng cho phạm vi công suất rất lớn rất tốn kém vì đòi hỏi phải sử dụng các linh kiện công giá thành rẻ hơn suất có khả năng đóng ngắt dòng điện ở công suất rất lớn b Bù sóng... sóng điều hòa bậc cao và thiếu công suất phản kháng có những tác hại lớn cho hệ thống điện, làm giảm chất lƣợng điện, gây ra các tổn thất…Nhƣ vậy để cải thiện chất lƣợng điện năng thì cần phải lọc các thành phần dòng điều hòa bậc cao và bù CSPK Có nhiều thiết bị khác nhau có thể thực hiện lọc dòng điều hòa bậc cao và bù CSPK Tùy thuộc vào yêu cầu kinh tế kỹ thuật mà lựa chọn thiết bị và phƣơng pháp phù... lý chung để lọc sóng điều hòa là thiết bị lọc sẽ tạo ra dòng bù bằng Trong đó: tổng dòng sóng điều hòa bậc cao nhƣng ngƣợc pha theo đó sẽ triệt tiêu sóng điều L, R là điện trở và điện cảm đƣờng dây hòa bậc cao trên dòng phía nguồn Cũng tƣơng tự nhƣ vậy, khi kết hợp với chức uL là điện áp nguồn năng bù công suất phản kháng thì qua việc tính toán công suất phản kháng mà tải uS là điện áp của bộ biến đổi... điện và điện áp trong hệ tọa độ 0αβ từ hệ tọa độ abc Khi đó, tổng công suất tức thời xác định bởi tải: + Với hệ thống 3 pha có dây trung tính: + Công thức quy đổi điện áp: (3-8) Trong đó: P: thành phần công suất tác dụng của Q: thành phần công suất phản kháng của Nguồn chỉ cung cấp thành phần công suất một chiều của tải và công suất tổn (3-2) Công thức quy đổi dòng điện: hao của bộ nghịch lƣu Mạch lọc