Ứng dụng bộ lọc tích cực PWM để cải thiện chất lượng điện năng cho phụ tải công nghiệp

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Như Tiến MAI THỊ ĐOAN THANH Phản biện 1: ………………………………… ỨNG DỤNG BỘ LỌC TÍCH CỰC PWM ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Phản biện 2: ………………………………… CHO PHỤ TẢI CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Tự ñộng hoá Mã số: 60.52.60 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Như Tiến Đà Nẵng – Năm 2011 Footer Page of 126 Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày … tháng … năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Header Page of 126 MỞ ĐẦU Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đề tài tiến hành xây dựng cấu trúc, thuật toán ñiều khiển cho Tính cấp thiết ñề tài: Trong năm gần ñây, tình trạng thiếu hụt ñiện ngày nghiêm trọng lý trung tâm Thủy ñiện, Nhiệt lọc tích cực nhằm loại bỏ sóng ñiều hòa ñể cho dòng ñiện sin Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu trạng thực tiễn tải bể mạ, ñánh giá ñiện, Điện khí lớn ñã ñược khai thác triệt ñể Chính Phủ ñã ñang thành phần dòng ñiện bậc cao sinh tải bể mạ lên lưới vận ñộng người, nhà tiết kiệm ñiện Nhà nước chưa ñiện có giải pháp tốt cho vấn ñề tiết kiệm ñiện Nhà máy Xí - nghiệp Công nghiệp, ñây hộ tiêu thụ ñiện với sản lượng gấp nhiều lần so với hộ sinh hoạt Có biện pháp hiệu mà Doanh nghiệp nhà Quản lý nghĩ tới, ñó lọc sóng ñiều hòa bậc cao, trả lại tín hiệu dòng ñiện ñiện áp hình sin cho lưới Chúng ta biết rằng, có thành phần có tác dụng Xây dựng cấu trúc thuật toán ñiều khiển cho lọc ñể làm chức lọc sóng ñiều hòa bậc cao - Đánh giá chất lượng dòng ñiện lưới sau sử dụng lọc Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài: Công trình có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Mục ñích nâng cao chất lượng ñiện năng, lọc tích cực hoàn toàn có tích cực, thành phần sóng ñiều hòa lại có tác thể triển khai ứng dụng với giá thành hợp lý dụng ngược lại Nó gây thất thoát mà gây Cấu trúc luận văn: vấn ñề như: nổ tụ lọc, tụ bù, cháy van bán dẫn biến ñổi, Luận văn ñược trình bày bốn chương sau: tác ñộng sai máy cắt gây thăng giáng ñiện áp lưới, gây tải Chương - Tổng quan sóng ñiều hòa phụ tải cho hệ thống nguồn cung cấp, ñưa nhiễu vào MBA, làm cho ñiện áp Chương - Các phương pháp lọc sóng ñiều hòa không ổn ñịnh, gây tổn thất cho hệ thống truyền dẫn, giảm tuổi thọ Chương - Thiết kế lọc PWM thiết bị lân cận, gây nhiễu thiết bị ñiều khiển, truyền thông Chương - Mô ñánh giá kết cảnh báo nhầm UPS Mục ñích nghiên cứu: Nhận thấy ñược tầm quan trọng lọc tích cực ñối với tải phi tuyến, ñó Luận văn ñã ñi sâu nghiên cứu ứng dụng lọc tích cực PWM ñể cải thiện chất lượng ñiện cho phụ tải công nghiệp Footer Page of 126 Header Page of 126 Chương - TỔNG QUAN VỀ SÓNG ĐIỀU HÒA TẠI PHỤ TẢI 1.2.3 Ảnh hưởng sóng ñiều hòa bậc cao 1.1 Giới thiệu chung Sự tồn sóng ñiều hòa bậc cao gây ảnh hưởng tới tất Trong trình truyền tải ñiện từ nơi sản xuất tới nơi tiêu thụ thiết bị ñường dây truyền tải ñiện Chúng gây áp, méo ñiện chất lượng ñiện bị giảm ñi rõ rệt Do ñó cần phải có biện áp lưới làm giảm chất lượng ñiện Nói chung chúng gây tăng pháp ñể cải thiện chất lượng ñiện cho ñiện tới nơi tiêu nhiệt ñộ thiết bị ảnh hưởng tới cách ñiện, làm tăng tổn thụ phải có chất lượng tốt hao ñiện năng, làm giảm tuổi thọ thiết bị, nhiều trường hợp Như ñảm bảo chất lượng ñiện cần phải lọc bỏ chí gây hỏng thiết bị sóng ñiều hòa bậc cao Tiếp theo ta ñi tìm hiểu chung sóng ñiều Ảnh hưởng quan trọng sóng ñiều hòa bậc cao ñó hòa bậc cao việc làm tăng giá trị hiệu dụng giá trị ñỉnh dòng ñiện 1.2 Tổng quan sóng ñiều hòa ñiện áp 1.2.1 Giới thiệu chung Sóng ñiều hòa dạng nhiễu không mong muốn, Khi giá trị hiệu dụng giá trị biên ñộ tín hiệu dòng ñiện hay ñiện áp tăng sóng ñiều hòa bậc cao gây số vấn ñề: coi tổng dạng sóng sin mà tần số bội số tần số - Làm tăng phát nóng dây dẫn ñiện, thiết bị ñiện (nếu bội số nguyên lần gọi hài (harmonic), bội số khác - Gây ảnh hưởng ñến ñộ bền cách ñiện vật liệu, làm giảm khả mang tải dây dẫn ñiện số nguyên gọi tượng âm hài (inter-harmonic)) Sóng ñiều hòa dòng ñiện bậc cao dòng ñiện có tần số - bội số nguyên lần tần số bản, dòng không sử dụng ñược với thiết bị lưới Vì chuyển sang dạng nhiệt gây tổn hao Với MBA: gây tổn thất ñồng, tổn thất từ thông tản tổn thất sắt làm tăng nhiệt ñộ MBA , làm tăng tổn thất ñiện - Động ñiện: Tổn hao cuộn dây lõi thép ñộng tăng, làm méo dạng momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng 1.2.2 Các nguồn tạo sóng ñiều hòa Các nguồn sinh sóng ñiều hòa công nghiệp ñược tạo ồn 1.3 Xuất phát ñiểm ñề tài tất tải phi tuyến Các phần tử phi tuyến ñiển hình lõi thép Trong ngành công nghiệp thép, luyện kim nhiều ñối MBA, ñộng (ñặc tính bão hòa vật liệu sắt từ), dụng cụ tượng như: lò hồ quang ñiện chiều, bể mạ, lò nấu thép cảm bán dẫn công suất thyristor, diode biến ñổi (chỉnh lưu, ứng,… ñối tượng sử dụng ñiện có công suất lớn, ñặc tính nghịch lưu, ñiều áp xoay chiều…), ñèn ñiện tử, nguồn hàn, hệ làm việc phức tạp, ñây nguyên nhân làm cho chất lượng ñiện truyền ñộng ñiện, lò hồ quang ñiện, lò nấu thép cảm ứng, lò cao chất lượng Để khắc phục tượng cần làm giảm hay tần … triệt tiêu thành phần dòng bậc cao Việc ñược thực Footer Page of 126 Header Page of 126 thiết bị lọc sóng ñiều hòa bậc cao, mạch gọi lọc tích cực song song (AF: Shunt Active Filter) 2.1.2 Bộ lọc LC • Ưu ñiểm: Bộ lọc LC có khả lọc tốt nhất, có khả lọc ñược 1.4 Kết luận chương 1: Như ñể cải thiện chất lượng ñiện cần phải lọc thành phần dòng ñiều hòa bậc cao Có nhiều thiết bị khác có nhiều tần số theo ý muốn • thể thực lọc dòng ñiều hòa bậc cao Tùy thuộc vào yêu cầu kinh Nhược ñiểm: - tế, kỹ thuật tính chất tải mà lựa chọn thiết bị phương pháp Giá thành ñắt vận hành mạch tin cậy lọc RC mạch có cuộn cảm phù hợp - Gây nhiễu cho thiết bị thông tin có phát sinh sóng ñiện từ từ cuộn cảm Chương - CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC SÓNG ĐIỀU HÒA - Thực chức lọc sóng ñiều hòa bậc cao có nhiều phương pháp khác cấu trúc phần cứng phần mềm ñiều Có thể xuất hiện tượng cộng hưởng làm tăng dòng áp dẫn ñến hỏng thiết bị 2.2 Bộ lọc chủ ñộng khiển Sóng ñiều hòa bậc cao ñược lọc cách sử dụng lọc 2.2.1 Vai trò lọc tích cực Bộ lọc thiết bị tạo ñặc tuyến tần số ñịnh trước mà chức • Bù công suất: cho số tần số ñi qua ñồng thời loại bỏ tần số khác • Bù sóng ñiều hòa ñiện áp: 2.1 Bộ lọc thụ ñộng • Bù sóng ñiều hòa dòng ñiện: Nguyên lý làm việc lọc loại ngắn mạch ñối với sóng ñiều hòa cần lọc ñể sóng ñiều hòa ñó chảy khỏi hệ thống • • Phân loại theo biến ñổi công suất: - Ưu ñiểm: trúc ña bậc Bộ lọc RC loại lọc ñơn giản nhất, giá thành rẻ - Vận hành ổn ñịnh - - Có tổn hao ñiện trở, tổn hao lớn công suất lớn bậc • Phân loại theo sơ ñồ: - Khả chọn lọc tần số Bộ lọc tích cực CSI: Đặc ñiểm có tần số ñóng cắt hạn chế, tổn hao ñóng cắt lớn, mở rộng cấu trúc ña Nhược ñiểm: - Bộ lọc tích cực VSI: Đặc ñiểm mở rộng cấu 2.1.1 Bộ lọc RC • 2.2.2 Phân loại lọc tích cực Bộ lọc tích cực song song AF(Shunt Active Filter): bù sóng ñiều hòa dòng ñiện, bù CSPK, bù thành phần dòng ñiện không cân Footer Page of 126 Header Page of 126 - Bộ lọc tích cực nối tiếp AFs(Series Active Filter): bù sóng 2.4.2 Bộ lọc tích cực nối tiếp AFs: ñiều hòa ñiện áp bậc cao, ñiều chỉnh cân ñiện áp Chức AFs triệt tiêu thành phần sóng ñiều hòa ñiểm kết nối • 10 ñiện áp bậc cao sinh tải phi tuyến ñể ñiện áp có dạng sin chuẩn Phân loại theo nguồn cấp: - Bộ lọc tích cực hai dây - Bộ lọc tích cực ba dây - Bộ lọc tích cực bốn dây Ngoài có chức ñiều chỉnh cân ñiện áp Ta phân tích ñiện áp nguồn thành hai thành phần là: thành phần UF thành phần sóng ñiều hòa Uh: US=Uh+UF Điện áp dọc ñường dây AFs tạo ngược pha với tổng 2.3 Bộ lọc hỗn hợp Thực chất kết hợp lọc chủ ñộng lọc thụ sóng ñiều hòa ñiện áp bậc cao triệt tiêu thành phần ñiều hòa bậc ñộng Mục ñích giảm chi phí ñầu tư ban ñầu cải thiện hiệu cao ñảm bảo ñiện áp có dạng sin Nhìn từ phía tải AFs tạo lọc ñộng Bộ lọc thụ ñộng lọc sóng ñiều hòa mà tổng trở ñường dây Tổng trở ñối với sóng lọc chủ ñộng không lọc ñược lọc cách khó khăn vô lớn với sóng ñiều hòa bậc cao ñó nguồn tải có Ngoài kết hợp AF AFs ta ñược UPQC (Unified cách ly sóng ñiều hòa Power Quality Conditioner) kết hợp ñược tính AF AFs 2.5 Kết luận chương 2: Trong chương ñi tìm hiểu vấn ñề ñó tìm hiểu Hình 2.11 2.4 Nguyên lý làm việc lọc tích cực • phương pháp lọc sóng ñiều hòa lọc tĩnh lọc tích 2.4.1 Bộ lọc tích cực song song AF: cực, phân tích ưu nhược ñiểm hai loại Qua ñó ñề tài ñi Chức AF triệt tiêu sóng ñiều hòa dòng ñiện phân tích nguyên lý làm việc loại lọc tích cực bậc cao sinh tải phi tuyến ảnh hưởng lên ñường dây, trả lại cho dòng ñiện ñường dây hình sin chuẩn Có nhiều phương pháp lọc sóng ñiều hòa bậc cao, với phát triển ñiện tử công suất ngày người ta ñã chế tạo ñược Ta phân tích thành phần dòng tải thành hai thành phần: van bán dẫn chịu ñược dòng áp cao ñó hạn chế dải thành phần iF thành phần sóng ñiều hòa ih: công suất lọc bù sử dụng thiết bị ñiện tử công suất i L =i F +i h Dòng AF bơm lên ñường dây: iC=ih Khi ñó dòng ñường dây là: iS =i L -i h =i F +i h -i h =i F Như dòng ñường dây chứa thành phần bản, thành phần ñiều hòa bậc cao ñã ñược lọc loại bỏ Footer Page of 126 ñược cải thiện ñáng kể chúng ngày ñược sử dụng rộng rãi ñể cải thiện chất lượng ñiện Header Page of 126 12 11 Chương - THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC PWM Bộ lọc tích cực AF nghịch lưu PWM có cấu trúc phần Theo phương pháp thông tin phản hồi dòng ñiên lưới Tất sai lệch hệ thống trình cứng giống hệt gồm biến ñổi nguồn áp tụ ñiện chiều, ño ñiều khiển gây sóng ñiều hòa dòng ñiện lưới, ñó nguyên lý ta sử dụng nghịch lưu PWM ñể thực thành phần không xác ñịnh Cấu trúc ñiều khiển có ưu chức lọc tích cực việc sử dụng thuật toán ñiều khiển ñiểm ổn ñịnh yêu cầu số cảm biến ño dòng nhiều (4 cảm thích hợp Trong chương ta ứng dụng nghịch lưu PWM ñể biến) thực chức lọc tích cực • 3.1 Tìm hiểu chung nghịch lưu PWM Phuơng pháp dựa việc ño dòng ñiện lưới từ ñó 3.1.1 Nguyên lý làm việc Phương pháp vòng kín: xác ñịnh ñược dòng bù cần thiết Theo phương pháp ñiều khiển vòng kín có thêm mạch vòng ñiều chỉnh dòng ñiện lưới bên mạch vòng ñiều chỉnh dòng tải Phương pháp có ưu ñiểm thuật toán ñiều khiển ñơn giản Hình 3.1 Sơ ñồ mạch lực nghịch lưu PWM Nhận thấy nghịch lưu PWM có cấu trúc phần cứng giống so với cấu trúc vòng hở yêu cầu số cảm biến ño dòng (2 cảm biến) biến ñổi nguồn áp VSC ñó uS phụ thuộc vào hệ số ñiều chế 3.2 Ứng dụng nghịch lưu PWM ñể làm lọc tích cực VSC ñiện áp tụ Điện cảm L nối lưới nghịch lưu 3.2.1 Cơ sở phương pháp ñiều khiển PWM phần thiếu mạch nghịch lưu ñóng vai trò Nguyên lý chung ñể lọc sóng ñiều hòa thiết bị lọc tạo thành phần tích phân hệ nguồn dòng ñể tạo ñặc tính dòng bù với tổng sóng ñiều hòa dòng ñiện bậc cao ngược nâng nghịch lưu PWM Điện áp rơi cuộn cảm L u1 pha theo ñó triệt tiêu sóng ñiều hòa bậc cao dòng phía nguồn hiệu ñiện áp nguồn uL ñiện áp biến ñổi uS: u1 = u L − u S Với uL không ñổi ñiện áp nguồn ñó ñiều khiển ñược u1 thông qua ñiều khiển uS Từ việc ñiều khiển ñược u1 ta ñiều khiển ñược dòng ñiện iL chạy ñường dây Như vấn ñề cấu trúc ñiều khiển ta phải xác ñịnh ñược dòng cần bù ñược tạo lọc ñể loại bỏ dòng ñiều hòa bậc cao Việc xác ñịnh dòng bù cần thiết có nhiều phương pháp khác 3.2.1 Phương pháp dựa miền tần số 3.1.2 Cấu trúc ñiều khiển * Phương pháp DFT (Discrete Fourier Transform): thuật toán • biến ñổi cho tín hiệu rời rạc, kết phép phân tích ñưa Phương pháp vòng hở: Phương pháp dựa việc ño thành phần dòng ñiện phía tải từ ñó tách thành phần sóng ñiều hòa chứa dòng tải Footer Page of 126 biên ñộ pha thành phần sóng ñiều hòa mong Header Page of 126 14 13 Mỗi thành phần ñiều hòa ñược xác ñịnh từ ñó tổng hợp lại miền thời gian ñể tạo tín hiệu bù cho ñiều khiển • Phương pháp Fast Fourier Transform (FFT): Ưu ñiểm phương pháp FFT tác ñộng tới thành phần sóng ñiều hòa theo ý muốn có khối lượng tính toán lớn Từ (3.3) (3.4) ta tính ñược công suất tải:  p   u α u β  i α  q  = -u u  i  α β    β (3.5) - Công suất p, q tách thành hai thành phần: Thành phần DC p , q tương ứng với thành phần dòng tải % , q% tương ứng với thành phần ñiều Thành phần dao ñộng p 3.2.1 Phương pháp dựa miền thời gian Phương pháp có ưu ñiểm phương pháp miền tần hòa bậc cao p=p+~ p ~ q=q+q số khối lượng tính toán so với miền tần số Phương pháp có số phương pháp phương pháp dựa thuyết p - q, P3− phase = p + q = p + ~ p+q+~ q phương pháp khung tọa ñộ dq Phương pháp thuyết p − q : • Trong ñó : Các bước ñể xác ñịnh dòng bù cần thiết theo phương pháp ñược tiến hành sau: - Trước hết tính toán dòng ñiện ñiện áp hệ tọa ñộ αβ từ hệ tọa ñộ abc theo công thức (3.1) (3.2):   u0   2   u α  =   uβ       Tương tự ta có:   i0      i α  =   iβ       1 1 2  2 u  a   -  u b   u   c -   2  2 i  a   -  i b   ic  3   (3.1)  u α  2  u  = 3  β  Footer Page of 126 (3.3)  i α  2  = i  3  β  Bộ lọc tích cực có nhiệm vụ cung cấp thành phần công suất AC ~ p p CSPK q Tùy theo yêu cầu lọc có yêu cầu kết hợp bù CSPK hay không mà thành phần q ≠ hay q=0 Khi ñó ta có công suất cung cấp lọc: (3.2) không tồn (ia+ib+ic=0) ñó (3.1), (3.2) viết sau:  -  ua     ub 3   u c   Nguồn cung cấp thành phần công suất DC tải công suất tổn hao biến ñổi Với hệ thống pha dây trung tính thành phần i0 P3-phase : tổng công suất tức thời xác ñịnh tải p: thành phần CSTD P3-phase q: thành phần CSPK P3-phase  -  i a    (3.4)  ib 3  -   i c   p pAF − ~ q  = −q  AF    (3.6) Từ (3-5) (3-6) ta có dòng cần bù: ic*α   uα * = 2  icβ  uα + u β u β − u β  − ~ p   uα   − q  (3.7) Header Page of 126 15 16 iα  id  i  = S i   β  q Tuy nhiên ñiện áp tụ không ổn ñịnh ñó ñể ñảm bảo ñiện áp tụ không ñổi nguồn cần cung cấp công suất p0 ñể trì ñiện áp tụ không ñổi Khi ñó từ (3.7) ta có: i  i * cα * cβ  uα = 2   uα + u β u β − u β  − ~ p + p0    uα   − q  (3.8) hợp chức lọc sóng ñiều hòa bù CSPK cần bù hệ abc Từ (3.4) (3.8) ta thu ñược:  i *ca   *   i cb  =  i *cc    phần: tải - Thành phần dao ñộng tương ứng với thành phần ñiều hòa bậc , cao (3.13) * iCq = iC* = * iCd = iLd ; (3.9) (3.14) Từ (3.12) thành phần dòng tải trục d là: Như cách sử dụng thuyết p − q ta ñã xác ñịnh ñược dòng bù cần thiết từ ñó xây dựng cấu trúc ñiều khiển cho AF iLd = uα iLα + u β iLβ uα + u β • Phương pháp xác ñịnh dòng bù hệ dq: theo phương pháp xác ñịnh toàn dòng bù lựa chọn Công thức ñổi dòng ñiện từ khung toạ ñộ αβ (ñược sử dụng phương pháp thuyết p – q) sang khung toạ ñộ dq: (3.10) * C i = p Lαβ uα + u β  p Lαβ iLd =   u2 + u2 β  α Với thành phần sóng ñiều hòa cần bù i0  1 0  i0       id  = 0 cos θ sin θ  iα  iq  0 − sin θ cos θ  iβ      − = iLd 2 = iLd +     dc 0      p Lαβ uα  = uα2 + u β2    uα2 + u β2 u β  Footer Page of 126 (3.15) (3.16)    2  dc uα + u β 0    uα  (3.17) u β    Sau tính ñược dòng cần bù khung toạ ñộ αβ ta cần chuyển qua khung toạ ñộ abc theo công thức (3.9) Với hệ thống pha dây trung tính thành phần i0 không tồn (ia+ib+ic=0) ñó (3.10) viết sau: (3.12) - Thành phần DC id , iq tương ứng với thành phần dòng Từ dòng bù tính ñược hệ tọa ñộ αβ ta tính ñược dòng    *   i cα      i *cβ   3  uβ   uα  Mỗi thành phần dòng ñiện (id, iq) tách thành hai thành Đây công thức tính dòng bù cần thiết hệ αβ kết       -  uα  uα2 + u β2  − u β S= với (3.11) Ta có công thức tính dòng ñiện lọc là: iF = iL − iC* Header Page of 126 18 17 3.3 Cấu trúc ñiều khiển nghịch lưu PWM làm chức lọc Chương – MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ sóng ñiều hòa: 4.1 Tính toán tham số lọc AF 3.3.1 Nguyên lý ñiều khiển Trong cấu trúc chỉnh lưu PWM thực chức 4.1.1 Xác ñịnh giá trị ñiện áp chiều cấp cho nghịch lưu Thông thường chọn ñiện áp chiều giá trị: U dc = (1.2 ÷ 1.3) U d lọc sóng ñiều hòa bậc cao bù CSPK Nguồn chiều cấp cho (4.2) biến ñổi cấp trực tiếp từ nguồn chiều từ tụ ñiện Dòng Từ (4.1) (4.2) ta tính ñược ñiện áp chiều cấp cho mạch nghịch bù ñược coi tín hiệu chuẩn dòng ñiện phát biến ñổi lưu là: phải ñảm bảo bám theo dòng Để thực việc có Udc= 1.3*2.45*127 ≈ 400 (V) 4.1.2 Xác ñịnh giá trị tụ ñiện Cdc nhiều cách ñây tác giả chọn ñiều khiển logic mờ ñể ñiều Giá trị tụ ñiện C ñược tính toán cho ñảm bảo tạo ñược ñiện áp cấp ổn ñịnh cho mạch nghịch lưu 400(V) Cdc phải ñủ lớn khiển 3.3.2 Thiết kế ñiều khiển mờ: ñể loại bỏ ñược thành phần ñiện áp lăn tăn tụ theo tín hiệu ñặt iC* + Tín hiệu vào: Sai lệch e= iC* -if ñạo hàm sai lệch de/dt (kí C dc = + Tín hiệu ra: u Do mục tiêu Luận văn ñi triệt tiêu sóng ñiều hòa dòng 831399.15 ≈ 0.1654 ( F ) 400 * 20 * * * π * 50 4.1.3 Xác ñịnh giá trị ñiện cảm Lf Theo tài liệu [8], giá trị ñiện cảm L f ñược xác ñịnh: ñiện bậc cao, ñó lọc tích cực ñược lựa chọn AF Nguyên lý Lmax làm việc AF có nhiều ñiểm tương ñồng với nghịch lưu PWM nên chương ñi nghiên cứu nguyên lý làm việc U dc − U source ( peak ) = di max( ) dt nghịch lưu PWM Trong chương ñã nêu sở lý thuyết ứng dụng ñể xây dựng thuật toán ñiều khiển ñể ñiều Thay số vào (4.5) ta có: khiển nghịch lưu PWM làm chức lọc tích cực Từ Lmax sở dựa vào tính chất phụ tải, ñề tài ñã ñi lựa chọn cấu trúc phần cứng sử dụng phương pháp dq vào việc ñiều khiển AF (bộ lọc tích cực song song) Footer Page of 126 (4.3) Thay số vào (4.3) ta có : hiệu de) 3.4 Kết luận chương 3: Sn U dc ∆ U dc 2ϖ C dc = Mục tiêu ñiều khiển tín hiệu dòng if lọc phát bám Chọn: 400 − 127 2 = ≈ 2.609 *10 −5 ( H ) 781580.468 150 L f = 2.6 *10−5 ( H ) (4.5) Header Page 10 of 126 19 20 4.1.4 Xác ñịnh lựa chọn thông số van ñiều khiển 4.2.4 Khâu ño dòng ñầu lọc Dòng ñiện cực ñại qua van tổng thành phần sóng ñiều hòa 4.2.5 Cuộn kháng ñầu vào Lf lọc tụ ñiện chiều Cdc Imax = I5 + I7 + I11 + I13 + I17 = 1186.67 (A) 4.2.6 Mạch ổn ñịnh ñiện áp tụ Cdc Với tản nhiệt có tiết diện ñủ lớn ñiều kiện làm mát 4.2.7 Khâu tính toán dòng bù chuẩn cho chỉnh lưu PWM quạt ta chọn van với dòng ñịnh mức qua van là: Iñm = 2Imax=2* 1186.67 = 2373.34 (A) 4.2 Mô hình hóa hệ thống phần mềm matlab/simulink iS uS iL Tải bể mạ iF PWM LF Hình 4.9 Mô hình khâu tính toán dòng bù chuẩn abc abc αβ uα C αβ uβ 4.2.8 Khâu phát xung ñiều khiển chỉnh lưu PWM: iLβ iLα 4.2.9.Khâu tải: αβ dq iLd 4.2.9.1 Tải R-L-C: iLq ~ iL ~ iFa_iFb_iFc - LP + iSref α αβ Tính toán iSref αβ abc iSref β Hình 4.1 Sơ ñồ cấu trúc ñiều khiển chung hệ thống bao gồm tải bể mạ lọc AF 4.2.1 Khâu cấp nguồn 4.2.2 Khâu ño lường 4.2.3 Khâu hiển thị Footer Page 10 of 126 Hình 4.18 Mô hình tải R-L-C Header Page 11 of 126 22 21 Dòng ñiện nguồn ba pha sau AF tác ñộng, ta thấy ñã có 4.2.9.2 Tải bể mạ kẽm: dạng hình sin 4.3.2 Đối với tải bể mạ: Các thông số mô phỏng: Hình 4.19 Mô hình tải bể mạ 4.3 Đánh giá tác dụng lọc với tải bể mạ trường hợp - Điện áp cấp vào phía chỉnh lưu: 220(V), 50(Hz) - Điện áp ñịnh mức tải: - Cuộn kháng: L = 2.5 *10-6 (H) - Tụ ñiện: C = 0.1654(F) • nguồn lý tưởng: 24(V) Dòng ñiện nguồn cấp cho phụ tải bể mạ: Hình 4.28 Đồ thị dòng ñiện nguồn cung cấp cho tải bể mạ trước sau AF tác ñộng Hình 4.20 Sơ ñồ mô hệ thống với chức lọc trường hợp nguồn lý tưởng Dòng ñiện nguồn sau AF tác ñộng, ta thấy ñã có dạng hình sin, nghĩa thành phần dòng ñiều hòa bậc cao ñã giảm ñi 4.3.1 Đối với tải R-L-C: Các thông số tải: RDC = 0,5 Ω; LDC = 0,3.10-3; CDC = 470µF; Hình 4.35 Dạng sóng tín hiệu phổ sóng ñiều hòa dòng ñiện Hình 4.22 Đồ thị dòng ñiện nguồn ba pha cấp cho tải RLC trước sau AF tác ñộng Footer Page 11 of 126 nguồn pha A iSa Header Page 12 of 126 23 24 Từ phân tích ta nhận thấy tải bể mạ ñã ñi vào làm Do tần số chuyển mạch van bán dẫn cao, ñó sử dụng việc ổn ñịnh, hệ số méo dạng dòng ñiện THD 0.74% Đối chiếu với IGBT ñáp ứng ñược IGBT có tần số ñóng cắt cao ñạt tiêu chuẩn IEEE std 519 (ở Bảng 1.2) ta thấy hệ số THD thỏa mãn ñến gần 100(kHz) tiêu chuẩn (