Nghiên cứu phương pháp điều khiển mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây

Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây CH NG KHÁI NI M V SĨNG HÀI Ch sóng hài hài ng nh c l i m t s ki n th c c b n v sóng hài, tác d ng c a i v i l i n c ng nh a m t s ph ng pháp h n ch sóng N i dung ch ng g m ph n : 1.1 Khái ni m v sóng hài 1.2 nh h ng c a sóng hài 1.3 Ngu n t o sóng hài 1.4 M ch l c tích c c Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây 1.1 Khái ni m v sóng hài Chúng ta bi t r ng, d ng sóng n áp sin c t o t i nhà máy n, tr m n l n r t t t Tuy nhiên, di chuy n v phía ph i, c bi t ph t i phi n d ng sóng b méo d ng Khi ó d ng sóng khơng cịn sin H1.1 A- D ng sóng sin, B- D ng sóng hài Sóng hài có th coi nh t ng c a d ng sóng sin mà t n s c a b i s nguyên c a t n s c b n 1.5 f(t) Fundamental Fifth 0.5 Seventh -0.5 -1 -1.5 0.0041 0.0082 0.0123 0.0164 Time Secs H1.2 Thành ph n c b n hài d ng chu i Fourier v i chu k T - seconds t n s c b n f=1/T Hz, or =2 f rad/s, có th bi u di n m t sóng hài f(t) v i bi u th c sau : Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây ∞ f (t ) = C0 + ∑ Cn cos(nωt + θ n ) (1.1) n =1 i: C0 giá tr DC c a hàm sóng hài f(t) Cn giá tr nh c a thành ph n hài b c n θn giá tr góc pha - Ph c a sóng hài c th hi n theo hình H1.3 1.00 0.90 0.80 Amplitude 0.70 Harmonic spectrum 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 11 13 15 17 19 Harmonic Order 21 23 25 27 29 31 H1.3 Ph c a sóng hài - THD: Tham s quan tr ng nh t dùng méo d ng (THD) ánh giá sóng hài h s ∞ THD = ∑ C2n / C1 (1.2) i C1: Biên thành ph n c b n Cn giá tr nh c a thành ph n hài b c n Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây 1.2 nh h ng c a sóng hài nh h ng quan tr ng nh t c a sóng hài ó vi c làm t ng giá tr hi u d ng c ng nh giá tr nh c a dịng n n áp, có th th y rõ qua công th c sau : T U RMS = u (t )2 dt = U (1) + THDU2 T ∫0 I RMS = i (t )2 dt = I (1) + THDI2 ∫ T0 (1.3) T (1.4) ng th i có th quan sát cách tr c quan qua k t qu sau : H1.4 Giá tr nt § § § § § § nh RMS theo thành ph n sóng hài Khi giá tr hi u d ng giá tr biên c a tín hi u n áp hay dịng ng sóng hài, s d n n hàng lo t nh ng v n sau : Làm t ng phát nóng c a thi t b n, dây d n n nh h ng n b n cách n c a v t li u, kh n ng mang t i c a dây d n n nh h ng n ho t ng c a thi t b b o v ( tác ng sai ): u chì, CB, relay, ng th i thi t b o m nh kWh ghi nh n sai d li u n hao cu n dây lõi thép c a ng c t ng, nh h ng n mô men tr c c a ng c Làm m ch PLL u n ho t ng sai nh h ng n thi t b vi n thông Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây 1.3 Ngu n t o sóng hài 1.3.1 T i khơng n tính a Máy bi n th Hi n t ng b o hòa m ch t c a máy bi n áp l c có th sinh sóng hài Hình H1.5 mơ t ngun lý t o sóng hài t hi n t ng b o hồ m ch t trì i n áp sin, t thông sin ph i c t o t dòng t magnetizing current Khi biên c a n áp ( t thông ) l n r i vào tr ng h p khơng n tính ng cong B-H, s d n n dòng i n t l n b méo d ng ch a sóng hài H1.5 Hi n t ng bão hòa m ch t máy bi n th D ng sóng ph c a c a dòng pha a máy bi n th ho t i u ki n qúa n áp 110% 1.5 1 0.8 ng v i 0.5 0.6 A A 0.4 -0.5 0.2 -1 -1.5 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0 100 200 Time H1.6 Dịng pha a ph c a máy bi n th ho t 300 400 500 600 Hz ng 110% n áp nm c Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây b ng c : ng t nh v i máy bi n áp, ng c xoay chi u ho t ng t o dòng i n hài N u nh không s d ng máy bi n th u Delta, m t ng c ng b pha s sinh dòng i n hài b c có gía tr kho ng 10%, m t ng ng b pha s sinh dòng i n hài b c có gía tr kho ng 30% Ví d d ng sóng dịng i n b méo d ng c a máy l nh H1.7, THD = 6.3% H1.7 Dòng n c a máy l nh Ví d d ng sóng dịng i n c a máy hình H1.8 , THD =10.5% H1.8 Dịng c cho theo hình n c a máy u hịa khơng khí c cho theo u hồ khơng khí Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây 1.3.2 Thi t b n t công su t a B ch nh l u c u pha Các thi t b i n t th ng c cung c p ngu n DC qua b ch nh l u c u pha Diode, n áp DC ngõ b ch nh l u c san b ng v i t n C Công su t c a thi t b nh , t vài W n vài kW H s méo d ng THD c a dòng i n th ng l n h n 100% H1.9 B ch nh l u c u pha Diode Các thi t b n gia d ng công nghi p s d ng b ch nh l u c u pha Diode thông d ng : § Các thi t b c a tivi, u ghi video § Máy vi tính, máy in § Lị vi sóng § B u ch nh t c § èn huynh quang § B UPS nh Ví d dịng i n c a b thu tivi – tivi receiver có méo d ng r t l n THD =120% nh hình H1.9 H1.10 n áp dòng n thi t b thu c a tivi- tivi receiver Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây b B bi n i công su t Six-pulse bridges B bi n i công su t pha Six-pulse bridges ( ch nh l u, ngh ch l u) c áp d ng r t r ng rãi tr thành thành ph n quan tr ng không th thi u h th ng n M t s ng d ng quan tr ng c a chúng có th li t kê : § Các b u n t c ng c DC- AC § Các b l u i n UPS § Các b u n SVC, STACOM, HVDC, Tu theo m c ích s d ng, van bán d n có th linh ki n n ( GTO, MOSFET, Thyristor, ) linh ki n khơng c (diode) Ví d b ch nh l u c u diode pha khơng u n hình nh hình H1.11 d i ây : H1.11 B ch nh l u c u pha khơng c u u n c có mơ u n Hình H1.12 bi u di n dòng i n pha a c a b ch nh l u c u pha, d dàng nh n th y dịng i n có méo d ng r t l n H1.12 D ng sóng dịng n b ch nh l u c u pha Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây 1.4 M ch l c tích c c Có nhi u ph ng pháp kh h n ch sóng hài nh dùng m ch l c th ng (passive filter), s d ng máy bi n th u Y/∆, Nh ng ph ng pháp s d ng m ch l c tích c c ph ng pháp hi n i ang c áp d ng nhi u nh t lãnh v c kh sóng hài 1.4.1 Nhi m v m ch l c tích c c a Bù cơng su t: Vi c th c hi n bù công su t ng th i v i ch c n ng l c c u hình thi t k , có th ch gi i h n m c công su t nh Do nhi u thi t b bù có áp ng ch m h n nh ng giá thành r , ví d bù b ng SVC – óng ng t b ng thyristor b Bù sóng hài i n áp: Bù i n áp không c ý nhi u h th ng n ngu n th ng có tr kháng th p i n áp tiêu th t i m u dây chung th ng trì ph m vi gi i h n c b n i v i s c tr i h c gi m áp V n bù i n áp ch c xem xét n t i nh y c m v i s xu t hi n sóng hài i n áp l i ngu n nh thi t b b o v h th ng n, superconducting magnetic energy storage c Bù sóng hài dịng i n: Bù thành ph n sóng hài dịng i n có ý ngh a quan tr ng i t i công su t nh v a Vi c gi m thành ph n sóng hài dịng i n l i cịn có tác d ng gi m méo d ng n áp l i t i m u dây chung 1.4.2 Ph m vi công su t c a m ch l c tích c c a Các ng d ng ph m vi công su t th p: Các ng d ng có cơng su t nh h n 100kVA, ch y u ph c v khu dân c , tòa nhà kinh doanh, b nh vi n, h truy n ng công su t nh v a Tính ch t c a h th ng t i òi h i h th ng m ch l c tích c c ng i ph c t p có áp ng ng h c cao, th i gian áp ng nhanh h n nhi u m ch l c tích c c dãy cơng su t cao h n thay i kho ng ch c us n vài ms b Các ph m vi ng d ng công su t v a: Ph m vi công su t ho t ng c a thi t b n m kho ng t 100kVA n 10MVA Ví d m ng cung c p n trung cao áp h th ng truy n ng n công su t l n m c vào ngu n áp l n M c ích c a m ch l c tích c c kh b ho c h n ch sóng hài dịng i n T c áp ng bù l c h th ng kho ng hàng ch c ms c Các ph m vi ng d ng công su t r t l n Dãy công su t r t l n th ng g p h th ng truy n t i ho c truy n ng ng c DC công su t r t l n ho c h th ng truy n t i n DC M ch bù l c tích c c cho ph m vi công su t r t l n r t t n òi h i n vi c s d ng linh ki n cơng su t có kh n ng óng ng t dịng i n v i cơng su t r t l n Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây i u thu n l i i v i dãy cơng su t l n 10MVA, l ng sóng hài b c cao xu t hi n nh nên u c u i v i khơng cịn nghiêm nh t nh dãy công su t nh Th i gian áp ng òi h i tr ng h p m c hàng ch c giây, h th ng u n relay l a ch n tác ng m t cách phù h p 1.4.3 Phân lo i m ch l c tích c c Có nhi u cách phân lo i m ch l c tích c c a Phân lo i theo b bi n i công su t n c vào c u hình c a b bi n i công su t c s d ng m ch l c, ta có lo i m ch l c tích c c : VSI - b bi n i ngu n áp CSI - b bi n i ngu n dòng C u trúc m ch l c tích c c VSI : H1.13 C u hình VSI c m c a c u trúc c a c u hình VSI có th m r ng c u trúc a b c C u trúc m ch l c tích c c CSI : H1.14 C u hình CSI c m c a c u trúc c a c u hình CSI t n hao óng c t linh ki n cao, không th m r ng c u trúc a b c 10 ... c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây b Phân lo i theo Phân lo i theo s , ta có m ch l c tích c c song song m ch l c tích c c n i ti p M ch l c tích c c song song H1. 14 M ch l c tích. .. tích c c song song s dùng ph n m m Matlab, ch c n ng simulink C th g m ph n sau : 3. 1 S KH I H TH NG M CH L C TÍCH C C SONG SONG PHA DÂY 3. 1.1 Ngu n xoay chi u pha 3. 1.2 T i không cân b ng 3. 1 .3. .. ti p c m c a m ch l c tích c c n i ti p : § Bù sóng hài i n áp 11 Lu n v n cao h c Nghiên c u m ch l c tích c c song song pha dây CH NG CH L C TÍCH C C SONG SONG PHA – DÂY Ch ng trình bày nguyên