Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết chủ yếu phân tích các giải pháp điều khiển bộ lọc để có thể đáp ứng nhanh nhất sự ổn định nguồn điện nhằm tránh các sự cố gây ra do tác động của hệ thống điện năng.
TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN Số (32) - Thaùng 9/2015 Xây dựng giải pháp điều khiển thích nghi hội tụ nhanh để thiết kế lọc tích cực pha Solution to creating filter to control fast stability of electric power system ThS Huỳnh Lê Minh Thiện, Trường Đại học Sài Gòn TS Hồ Văn Cừu, Trường Đại học Sài Gòn TS Trần Thanh Vũ, Trường Đại học Giao thông vận tải TP.HCM M.Sc Huynh Le Minh Thien, Sai Gon University Ph.D Ho Van Cuu, Sai Gon University Ph.D Tran Thanh Vu, The University of Transport of Ho Chi Minh City Tóm tắt Điều khiển lọc tích cực nhằm đảm bảo ổn định nguồn lượng điện sử dụng công nghiệp, khu dân cư đặc biệt sân bay dân dụng quân sự, vấn đề cấp thiết ngành công nghiệp sản xuất lượng điện Mục đích việc điều khiển lọc tạo ổn định nhanh cho hệ thống lượng điện trường hợp tải đột ngột tăng giảm cần phải có hộ trợ nguồn dự phòng, viết chủ yếu phân tích giải pháp điều khiển lọc để đáp ứng nhanh ổn định nguồn điện nhằm tránh cố gây tác động hệ thống điện Từ khóa: FFT, RDFT, APF, lọc nguồn tích cực, ANN, nghịch lưu đa bậc, sóng hài, PWM, hội tụ nhanh, chất lượng nguồn điện dự phòng Abstract Active filter control is used to ensure stable sources of electrical energy in industry, in the residential area and especially in the civil airports, is one of the urgent problem in producing electrical energy The main purpose of the APF’s controls is to create filters for fast stability of electric power system in case of a sudden load increase or decrease needs for redundant power supplies supporting, the article mainly analyzes filter control solution that can meet rapidly power stabilization to avoid the trouble caused by the impact of the power system Keywords: FFT, RDFT, APF, active power filter, ANN, multi-level inverter, harmonics, PWM, fast convergence, the quality of power backup system… 11 Giới thiệu ăm , Akagi phát triển l thuyết toán công suất tức thời, đ m cách mạng nghiên cứu phát triển l nh vực điều khiển nguồn điện tồn gi i, việc điều khiển mạch lọc tích cực để tối ưu hệ thống nguồn điện hư ng nghiên cứu m i nhằm tối ưu việc sử dụng lượng điện, nhiên, thực tế nguồn lượng điện cung cấp từ mạng lư i điện bị ổn định, cân pha, m o hài, để thiết kế tối ưu nguồn th việc ứng dụng l thuyết công suất tức thời để nghiên cứu xây dựng giải thuật hội tụ nhanh cho lọc tích cực dựa nghịch lưu đa bậc pha vấn đề trọng tâm cấp thiết khả thi V vậy, báo này, tr nh bày hư ng nghiên cứu xây dựng giải pháp điều khiển thích nghi hội tụ nhanh để điều khiển tối ưu lọc tích cực pha, nhằm đáp ứng yêu cầu đa dạng người sử dụng lượng điện thị trường cơng nghiệp Bộ nguồn tích cực APF Vấn đề tải không cân bằng, tải khản kháng làm cho nguồn điện đối mặt v i nguy c sóng hài lan truyền hệ thống Sóng hài làm tăng tổn hao hệ thống, làm xáo trộn gây bất ổn định mạng truyền thơng, điện áp, dịng điện nên cần thiết phải nghiên cứu phát triển lọc nguồn tích cực áp dụng vào trường hợp điều khiển lọc tích cực m c shunt đối v i nguồn cấp tức thời liên tục, làm cho dòng pha tr nên sine h n, cân đồng pha v i điện áp, tư ng đư ng tải tr òng trung tính ero hài bậc b Tổng công suất tức thời cung cấp p3s (t) = Va isa + Vb isb + Vc isc (10) Trong trường hợp nguồn không sine, không cân bằng, th điểm khác biệt dòng cung cấp s bao gồm sóng hài, thực tế m o dạng không đáng kể Cách điều khiển nguồn dòng sine phải sử dụng áp bị m o dạng khơng cân mong muốn dịng sine (5) Và đó, ch ng ta d dàng có p0 giá trị cơng suất thứ tự tức thời p0 giá trị nghịch đảo p0 p giá trị công suất tức thời p giá trị nghịch đảo p q công suất ảo tức thời q = 3*V*I1 *sinφ1 Để tính dịng b tham chiếu điều khiển b hệ - , ta biến đổi công thức công suất cần b p - p q thu ic* * 2 ic v v ic*0 1 * ic (8) * 2 ic 1 3 2 v v p p0 v v (6) q hi dòng thứ tự phải b , dịng b tham chiếu trục i0: ic*0 i0* (7) Để có dịng b tham chiếu hệ a-b-c, ta áp dụng công thức , sau biến đổi ta nh guyên l điều khiển mạch lọc 14 Ngu n ộ ngh ch u cách, ví dụ sử dụng s đồ chuyển đổi pha c: H nh h nh mạch nguyên l mạch kích lọc tích cực pha bậc cấu h nh diode kẹp, có tải RLC giả định Hình Mạch kích lọc tíc cực pha bậc cấu h nh diode kẹp h nh nh S đồ nguyên l nghịch lưu pha bậc diode kẹp ết phân tích nhánh s đồ nguyên l nghịch lưu pha bậc diode kẹp, h nh Thiết bị nghịch lưu đa bậc thiết bị điện tử công suất tạo điện áp AC từ nhiều bậc điện áp C ghịch lưu đa bậc sử dụng thiết bị công suất cao b i tạo điện áp cao công suất ng cao cách sử dụng đóng ng t bán d n mà không sử dụng biến áp mạch cân điện áp t nh hi số bậc ng tăng, th hài điện áp dòng điện ng nhi u điện tử giảm guyên l nghịch lưu đa bậc sử dụng nhiều đóng ng t bán d n công suất v i điện áp nguồn C thấp h n để thực chuyển đổi công suất cách tổng hợp dạng sóng điện áp bậc thang, để có dạng sóng ng m o dạng, gần sine, tín hiệu kích phải tạo để điều khiển tần số đóng ng c van bán d n công suất Tín hiệu kích nhịch lưu đa bậc tạo theo nhiều nh Một nhánh nghịch lưu áp pha bậc 15 uy t c đối nghịch S +S ’= S +S ’= Ba trạng thái áp nghịch lưu pha Vd ; S11 S 21 V u10 d ; S 21 0, S11 2 0; S11 S 21 Do u10 đạt giá trị , Vd Vd nên gọi nghịch lưu bậc Giản đồ k thuật CP M nghịch lưu bậc, h nh Ch để kích S ,S nh ích van đóng ng t nhánh nhánh s đồ CP M bậc ’ ta so sánh Kết mô điều khiển APF 1; udk1 c1 0; udk1 c1 C1 v i uđk ; S11 Tư ng tự, để kích S ,S ’ ta so sánh 1; udk1 c 0; udk1 c2 C v i uđk ; S 21 Điều khiển tuyến tính Ta có uđk uđk < => u10 => u10 Vd udk1 nh ạng sóng nghịch lưu tải sau điều khiển CP M pha bậc Trong h nh , c c gọi sóng mang tam giác, tần số d ng mô ph ng kH VcarrA, VcarrB VcarrC gọi sóng sine tham chiếu h h Vab dạng sóng bậc tải RLC pha A pha B I(RLC_Loada), I(RLC_Loadb) I RLC_Loadc dòng điện qua tải pha A, B C T số điều chế trường hợp m= H nh cấu tr c hệ thống d ng lọc APF pha bậc m c song song để Vd udk1 p nghịch lưu trung b nh thay đổi t lệ thuận v i áp điều khiển M rộng cho nghịch lưu áp n bậc PC, n Ta có áp nghịch lưu trung b nh nhánh pha u10 Vd udk1 n 1 16 cải thiện chất lượng điện cho nguồn sine pha 50hz công suất 6.6kV với tải điều khiển tốc độ động với điều khiển tốc độ dùng nghịch lưu pha bậc nguồn điện dựa theo ng buộc tham số chất lượng c a nguồn đ y l b i to n s d ng hiệu t i nguyên n ng lượng điện t ong môi t ng nguồn điện c tải bi n động ph c tạp nhiên c n ti p t c nghiên c u ph n mềm M Matlab v ng d ng ca d M 335 để mô nh ng mạch điện t sông suất để t m a k t v ho n thiện thực nghiệm v đ nh gi k t nghiên c u TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu tham khảo tiếng Việt guy n V n h 00 , xb ĐHQG guy n V n h Đới V n Môn Ho n Qu ch hanh Hải n Quốc , Trư ng ĐH V Hình 11 Mạch ngun lý mơ lọc tích cực pha điều khiển DSP F283335 ch hoa H M u n am (2012), ng ĐH HCM B Tài liệu tham khảo tiếng Anh Park Ki Won, R&D Center, POSCON, (2001), A review of Active Power Filter Tổng kết bàn luận thuật điều khiển dùng lọc thích nghi để điều khiển m c shunt l m sine h a d ng tải hội t nhanh v g n không tạo s ng h i điện p ất nhạy cảm với thay đ i t n số nguồn hi t bị nghịch lưu đa bậc s d ng c c thi t bị công suất cao b i n c thể tạo a điện p cao v công suất ng a cao c ch s d ng c c đ ng ng t b n d n m không s d ng bi n p v mạch c n điện p t nh hi số bậc ng a t ng th h i c a điện p v d ng điện ng a c ng nhi u điện t giảm t nghiên c u k thuật điều khiển thích nghi hội t nhanh để thi t k lọc tích cực pha dựa t ên nguyên lý nghịch lưu bậc p d ng v o hệ thống IEEE 519-1992 IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electical Power Systems, IEEE Industry Applications Society / Power Engineering Society Oleg Vodyakho, and Chris C Mi, (2009), Three-Level Inverter-Based Shunt Active Power Filter in Three-Phase Three-Wire and Four-Wire Systems Huibin Zhang, Stephen Jon Finney, Ahmed Massoud and Barry Wayne Williams, (2008), An SVM Algorithm to Balance the Capacitor Voltages of the Three-Level NPC Active Power Filter Hirofumi Akagi, Fellow, IEEE and Takaaki Hatada, (2009), Voltage Balancing Control for a Three-Level Diode-Clamped Converter in a Medium-Voltage Transformerless Hybrid Active Filter 17 O Vodyakho, T Kim, (2008) Shunt active filter based on three-level inverter for threephase four-wire systems current controller for selective harmonic compensation in active po er filters”, IEEE Trans Power Electron., vol 22, no 5, pp 1826–1835 10 C Lascu, L Asiminoaei, I Boldea, and F Blaabjerg, Sep , “High performance Ngày nhận bài: 18/5/2015 Biên tập xong: 15/9/2015 18 Duyệt đăng /2015 ... pha vấn đề trọng tâm cấp thiết khả thi V vậy, báo này, tr nh bày hư ng nghi? ?n cứu xây dựng giải pháp điều khiển thích nghi hội tụ nhanh để điều khiển tối ưu lọc tích cực pha, nhằm đáp ứng yêu cầu... định, cân pha, m o hài, để thiết kế tối ưu nguồn th việc ứng dụng l thuyết công suất tức thời để nghi? ?n cứu xây dựng giải thuật hội tụ nhanh cho lọc tích cực dựa nghịch lưu đa bậc pha vấn đề... h i c a điện p v d ng điện ng a c ng nhi u điện t giảm t nghi? ?n c u k thuật điều khiển thích nghi hội t nhanh để thi t k lọc tích cực pha dựa t ên nguyên lý nghịch lưu bậc p d ng v o hệ thống
