ĐIỀU KHIỂN MẠCH LỌC TÍCH CỰC ĐỂ GIẢM SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG Chất lượng điện năng ở đây là phải cung cấp liên tục và đảm bảo về điện áp, tần số và dạng sóng. Ở Việt Nam tất cả các thiết bị sử dụng 1 pha có điện áp 220V tần số 50hz, thiết bị điện công nghiệp 3 pha điện áp dây là 380V tần số 50hz, dạng sóng điện áp hình sin. Ngày nay việc sử dụng ngày càng nhiều các thiết bị điện tử công suất như máy hàn điện, bộ nguồn ngắt dẫn, lò nhiệt, bộ điều khiển tốc độ động cơ…. Những thiết bị điện tử này thường là tải phi tuyến làm méo dạng sóng nguồn dòng điện hình sin, gây nhiễu cho các thiết bị khác, cho nên phải lắp thêm các thiết bị khác để chống nhiễu là việc làm cần thiết.
Luận Văn Thạc sĩ Chương 1: Tổng quan CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Điện nguồn lượng chủ yếu toàn Thế Giới, Việt Nam bước đưa nguồn lượng tới vùng sâu vùng xa… Đây nguồn lượng chủ yếu cho sinh hoạt gia đình cơng nghiệp sản xuất Điện truyền tải phân phối khắp nơi từ thành phố đến nơng thơn, điện hòa đồng từ bắc tới nam Cuộc sống xã hội phát triển người sử dụng chủ yếu nguồn lượng lĩnh vực kinh tế xã hội, sinh hoạt gia đình vui chơi giải trí, đặc biệt kỷ thuật điện tử ngày phát triển mạnh, nhu cầu sử dụng điện ngày cao Cho nên điện ngày ý phát triển phải đảm bảo chất lượng nguồn cung cấp Chất lượng điện phải cung cấp liên tục đảm bảo điện áp, tần số dạng sóng Ở Việt Nam tất thiết bị sử dụng pha có điện áp 220V tần số 50hz, thiết bị điện công nghiệp pha điện áp dây 380V tần số 50hz, dạng sóng điện áp hình sin Ngày việc sử dụng ngày nhiều thiết bị điện tử công suất máy hàn điện, nguồn ngắt dẫn, lò nhiệt, điều khiển tốc độ động cơ… Những thiết bị điện tử thường tải phi tuyến làm méo dạng sóng nguồn dòng điện hình sin, gây nhiễu cho thiết bị khác, phải lắp thêm thiết bị khác để chống nhiễu việc làm cần thiết Trên thực tế có nhiều dạng bù nhiễu khác nhau, chủ yếu bù công suất phản kháng bị đi, tụ bù lọc nhiễu bù hay ứng động với dung lượng bù điều khiển qua đồng hồ đo cơng suất Mạch lọc tích cực dạng bù có tính tốn, bù với lượng nhiễu gây Mạch lọc tích cực phát sóng hài có biên độ tần số sóng hài tải ngược pha với sóng hài tải để triệt tiêu sóng hài tải Cho nên mạch lọc tích cực có nhiều ưu điểm ngành điện công nghiệp, hi vọng mạch lọc đáp ứng thực tế cho mạng điện với giá thành thấp HVTH: Ngô Văn Quí Trang 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 tải phi tuyến việc làm cần thiết Mạch lọc tích cực dựa vào dòng điện tải phi tuyến xác định hài dòng điện, thơng qua tính tốn tạo dòng điều khiển mạch nghịch lưu pha để đưa lượng bù cần thiết lên lưới, dừng lại việc nghiên cứu mô matlab simulink Việc thiết kế mạch lọc dựa việc điều khiển nghịch lưu pha dây gồm IGBT, hay gọi điều khiển biến tần Ngày biến tần sử dụng nhiều nhà máy xí nghiệp Việt Nam, biến tần ứng dụng để điều khiển tốc độ động khơng đồng bộ, mục đích làm cho tốc độ truyền động phù hợp với tốc độ cấu sản xuất Mạch lọc tích cực ứng dụng lọc nhiễu dòng điện, điều khiển bù cơng suất phản kháng nâng cao hệ số công suất Điện lực Việt Nam mong muốn nhà máy xí nghiệp có lọc tích cực để ổn định hệ thống nguồn điện cung cấp, giá trị tiền điện dựa hệ số cơng suất phạt xí nghiệp có tải bất ổn định (tải phi tuyến) Ứng dụng mạch lọc tính cực hệ thống điện việc làm cần thiết để ổn định hệ thống nguồn điện cung cấp giai đoạn Trên giới người ta nghiên cứu mạch lọc tích cực nhiều ứng dụng thực tế với nhiều kiểu điều khiển khác nhau: PI, PID, fuzzy logic để điều khiển mạch nghịch lưu, mạch ngịch lưu có nhiều dạng khác nhau: nghịch lưu hai bậc, ba bậc, đa bậc… với nhiều dạng thuật toán điều khiển khác Mạch lọc tích cực luận văn điều khiển PI, dò tìm thơng số thuật tốn tối ưu hóa bầy đàn PSO, ngồi có thuật tốn di truyền GA Ở dùng thuật tốn PSO để tìm thơng số tối ưu cho khâu điều khiển PI Các nghiên cứu nước: • “Thiết kế lọc tích cực cho việc giảm hài dòng điện bù cơng suất phản kháng cho lò nấu thép cảm ứng” Bùi Quốc Khánh- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Kim Ánh- Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Bài đăng lên tạp chí khoa học cơng nghệ, đại học Đà Nẵng- số 4(33).2009 Bài HVTH: Ngô Văn Quí Trang GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 1: Tổng quan báo đưa thuật toán điều khiển PI đưa lượng Ploss vào điều khiển mạch nghịch lưu, mơ lò nấu thép cảm ứng kết hợp với mạch lọc AF • “Ứng dụng logic mờ điểu khiển lọc tích cực cho việc giảm sóng hài dòng điện” Phan Văn Hiền- Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Huỳnh Ngọc Thuận- HV cao học khóa 2008-2011, báo đăng lên tạp chí khoa học cơng nghệ, đại học Đà Nẵng- số 1(42).2011 Đây báo nói mạch điều khiển dùng logic mờ để điều khiển mạch lọc • Tạp chí IEE Proceedings Electric Power Applications đăng báo nghiên cứu TS Nguyễn Văn Nhờ Myung Joong Youn năm 2006, báo đưa lý thuyết SVPWM CPWM Các nghiên cứu nước: 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, 285298 Bài báo đưa hai phương pháp điều khiển mạch lọc PI Fuzzy logic cho mạch pha dây M Suresh, A K Panda and Y Suresh, “Fuzzy Controller Based 3Phase 4-Wire Shunt Activer Filter for Mitigation of Curent Harmonics with Combined p-q and Control Strategies” Joyrnal of Energy and Power Engineering, Vol.3, No 1, 2011, pp 43-52 Bài báo đưa phương pháp điều khiển mạch lọc pha dây phương pháp Fuzzy logic Z Peng, et al., “Harmonic and Reactive Power Compensation Based on the Generalized Instantaneous Reactive Power Theory for Three-Phase Four-Wire Systems”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 13, No 5, 1998, pp 11741181 Doi:10.1109/63.728344 Bài báo nói hài mạch pha dây điều khiển theo công suất Ploos V Soares, et al., “Active Power Filter Control Circuit Based on the Instantaneous Active and Reactive Current - Method,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, Vol.2, 1997, pp 1096-1101 Bài báo nói điều khiển theo hai dạng cơng suất dòng điện 1.2 Tính cấp thiết đề tài, ý nghĩa khoa học thực tiễn HVTH: Ngơ Văn Q Trang GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 1: Tổng quan Tính cấp thiết đề tài: Ngày vấn đề lọc nhiễu quan tâm nhiều nhà máy xí nghiệp, mục đích để làm giảm sóng hài dòng hệ thống nguồn điện cung cấp Việc làm có ý nghĩa nâng cao chất lượng điện nguồn cung cấp, nâng cao hệ số công suất nguồn làm giảm giá thành tiền điện, góp phần cho thiết bị điện điện tử có độ nhạy cao tác động xác dứt khốt Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Bài luận văn trình bày việc làm giảm sóng hài mạch lọc tích cực song song điều khiển phương pháp PI, tối ưu hóa thơng số Kp Ki giải thuật tốn bầy đàn PSO Kết mơ Matlab Simulink 1.3 Mục đích nghiên cứu, khách thể đối tượng nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: thiết kế mạch lọc tích cực pha dây ứng dụng vào thực tế hệ thống điện pha dây với loại tải phi tuyến gây sóng hài dòng điện Mục đích triệt tiêu sóng hài tải phi tuyến gây ra, để cuối tín hiệu dòng diện nguồn dạng sin chuẩn, tải phi tuyến không làm méo dạng dòng điện nguồn Khách thể: điều khiển mạch nghịch lưu pha dây gồm có IGBT, điều khiển cho mạch nghịch lưu phát sóng hài ngược pha với với sóng hài tải nhằm triệt tiêu sóng hài lưới điện nguồn Đối tượng nghiên cứu: nguồn điện, tải, mạch lọc tích cực pha dây, dùng phương pháp PI để điều khiển tối ưu thông số Kp Ki giải thuật bầy đàn PSO 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu: Nghiên cứu thuật tốn thiết kế tính tốn Xây dựng mơ hình mơ Đánh giá kết Matlab Simulink Giới hạn đề tài: HVTH: Ngơ Văn Q Trang GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận Văn Thạc sĩ Chương 1: Tổng quan Thời gian nghiên cứu có hạn nên tập trung nghiên cứu mơ chưa có mơ hình thực tế, nhiên thể đầy đủ mạch lọc tích cực pha dây cho loại tải phi tuyến 1.5 Phương pháp nghiên cứu Đọc tham khảo sách giáo khoa điện tử cơng suất, với đóng góp ý kiến thầy hướng dẫn, xem báo liên quan đến trình nghiên cứu đề tài: Chất lượng điện năng, lý thuyết công suất tức thời, phương pháp điều khiển biến đổi cơng suất, mạch lọc tích cực, Matlab Simulink… Nghiên cứu giải thuật bầy đàn PSO thông qua báo, trao đổi kinh nghiệm với bạn làm PSO khóa trước, viết thuật tốn điều khiển PSO đưa vào khâu điều khiển PI để điều khiển mạch nghịch lưu Tham khảo ý kiến thầy hướng dẫn thuật tốn điều khiển mạch lọc tích cực pha dây, điều khiển mạch nghịch lưu pha dây phương pháp điều khiển PI tối ưu hóa thơng số Kp Ki giải thuật bầy đàn PSO Phương pháp thực nghiệm: Làm mơ hình nghiên cứu kiểm chứng thực mô đánh giá phần mềm Matlab Simulink HVTH: Ngơ Văn Q Trang GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm ... vào khâu điều khiển PI để điều khiển mạch nghịch lưu Tham khảo ý kiến thầy hướng dẫn thuật toán điều khiển mạch lọc tích cực pha dây, điều khiển mạch nghịch lưu pha dây phương pháp điều khiển PI... kế mạch lọc tích cực để triệt tiêu sóng hài cho tải phi tuyến việc làm cần thiết Mạch lọc tích cực dựa vào dòng điện tải phi tuyến xác định hài dòng điện, thơng qua tính tốn tạo dòng điều khiển. .. dụng mạch lọc tính cực hệ thống điện việc làm cần thiết để ổn định hệ thống nguồn điện cung cấp giai đoạn Trên giới người ta nghiên cứu mạch lọc tích cực nhiều ứng dụng thực tế với nhiều kiểu điều