Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giảm sóng hài dòng điện cho nghịch lưu điện mặt trời nối lưới bằng kỹ thuật điều chế

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THƠNG HỒNG THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU GIẢM SĨNG HÀI DỊNG ĐIỆN CHO NGHỊCH LƯU ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI BẰNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỬ DỤNG CHU KỲ CHUYỂN MẠCH THAY ĐỔI LUẬN VĂN THẠC SỸ THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn nghiên cứu thực Các thông số, bảng biểu kết sử dụng luận văn hồn tồn có thật chưa công bố luận văn khác Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Hoàng Thị Ngọc \ LỜI CẢM ƠN Trước hết, Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS.Dương Chính Cương dành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn tận tình giúp đỡ em trình làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em thời gian học tập Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp, tập thể giảng viên khoa Điện, Điện lạnh Trường Cao đẳng Cơ Điện Xây Dựng Bắc Ninh tạo điều kiện thuận lợi trình học tập nghiên cứu Xin gửi lời cảm ơn ban cán lớp cô giáo chủ nhiệm bạn lớp cao học CĐK17A, người thân gia đình động viên, chia sẻ, tạo kiện giúp đỡ suốt trình học tập làm luận văn Thái Nguyên, tháng Tác giả Hoàng Thị Ngọc năm 2020 i MỤC LỤC Trang phụ bìa…………………………………………………………… LỜI CAM ĐOAN…………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………… MỤC LỤC…………………………………………………………………… i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT………………… iii DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………………………… v DANH MỤC HÌNH ẢNH…………………………………………………… vi MỞ ĐẦU…………………………………………………………………… LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI……………………………………………………… NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN………………………………………………… 1.1.Khái niệm lượng tái tạo…………………………………………… 1.1.1.Khái niệm …………………………………………………………… 1.1.2 Lịch sử………………………………………………………………… 1.2 Thực trạng sử dụng nguồn lượng tái tạo………………………… 1.3 Cấu trúc nguồn điện phân tán sử dụng lượng tái tạo……… 11 1.4 Các tiêu chuẩn nối lưới………………………………………………… 12 Giới thiệu yêu cầu toán…………………………………………… 16 1.6 Kết luận chương 16 CHƯƠNG 2: NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI LÊN HỆ THỐNG 18 ĐIỆN… 2.1 Nguồn gốc sóng hài…………………………………………………… 18 2.2 Phân tích sóng hài……………………………………………………… 21 2.3 Tiêu chuẩn quy định ngưỡng sóng hài………………………………… 23 2.4 Tác hại sóng hài…………………………………………………… 24 2.4.1 Gây cổng hưởng…………………………………………………… 24 ii 2.4.2 Tăng tổn thất động cơ…………………………………………… 25 2.4.3 Tăng mômen bậc cao gây rung máy điện quay…………………… 25 2.4.4 Tăng tổn thất giảm tổn thọ máy biến áp………………………… 26 2.4.5 Tăng tổn thất tụ bù……………………………………………… 26 2.5 Các phương pháp hạn chế sóng hài…………………………………… 26 2.5.1 Kỹ thuật dựa vào yêu cầu độ méo toàn phần…………………… 28 2.5.2 Kỹ thuật thay đổi sóng mang sóng điều chế 29 2.5.3 Phương pháp trải phổ nhiễu âm 29 2.5.4 Phương pháp độ nhấp nhô số………………………………… 29 2.5.5 Kỹ thuật thay đổi tần số chuyển mạch ổn định…………………… 30 2.5.6 Nghịch lưu đa bậc……………………………………………………… 31 2.6 Kết luận chương 2……………………………………………………… 32 CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỬ DỤNG CHU KỲ CHUYỂN MẠCH 33 THAY ĐỔI………………………………………………………… 3.1 Yêu cầu tốn……………………………………………………… 33 3.2 Đề nghị giảm sóng hài sử dụng kỹ thuật GA…………………………… 34 3.2.1 Xác định trọng số hàm chu kỳ chuyển mạch………………………… 34 3.2.2 Xác định chu kỳ chuyển mạch……… 34 ………………………… 3.3 Mô 40 3.3.1 Nghịch lưu nối lưới 40 3.3.2 Tần số chuyển mạch cố định 41 3.3.3 Phương pháp tần số chuyển mạch thay đổi dựa vào TDD 43 3.3.4 Phương pháp nhấp nhô số 44 3.3.5 Phương pháp trải phổ cải tiến 46 3.3.6 Kỹ thuật đề nghị 47 3.4 Kết luận chương 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT *Các ký hiệu DC Một chiều AC Xoay chiều ω Tần số góc θ Góc pha wi Giá trị trọng số sai số phép đo Vdc Điện áp nguồn chiều Vg Điện áp phía lưới Vi Điện áp nghịch lưu Ts-var Chu kỳ chuyển mạch thay đổi Ts Chu kỳ chuyển mạch Tc Chu kỳ chuyển mạch cố định τRcR Nhiệt độ dàn pin mặt trời P Công suất tác dụng Q Công suất phản kháng R Tải trở R-L Tải trở nối tiếp tải cảm LRf Điện cảm lọc LRg Điện cảm phía lưới iv *Các từ viết tắt Từ viết tắt PWM GA Thuật ngữ tiếng anh frequency modulated Điều khiển điều chế tần số triangular carrier) sóng mang genetic algorithm Giải thuật di truyền Nửa chu kỳ NCKCB SANS THD Thuật ngữ tiếng việt (spread of acoustic noise spec- trum) total harmonic distortion) Trải phổ nhiễu âm Độ méo hài toàn phần f-ref Tần số đặt f-est Tần số ước lượng PLL MPPT DG (phase-locked loop) (Maximum Power Point Track- ing) (Distributed Generation) Vịng khóa pha Dị điểm cơng suất cực đại Nguồn điện phân tán Là phần mềm cho phép tính tốn MATLAB Matrix Laboratory số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số, thuật toán v DANH MỤC BẢNG BIỂU Tên bảng biểu Trang Bảng 1.1: Khả khai thác lượng tái tạo…………………… 10 Bảng 2.1: Giới hạn độ méo sóng hài điện áp……………………… 22 Bảng 2.2: Tiêu chuẩn quy định ngưỡng sóng hài……………… 23 Bảng 2.3: So sánh TDD hiệu suất kỹ thuật điều khiển khác… 28 Bảng 3.1: Tóm tắt tổn hao chuyển mạch sóng hài……… 50 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Tên hình Trang Hình 1.1: Cấu trúc hệ hệ thống điện lượng tái tạo nối lưới 15 Hình 2.1: Nghịch lưu nối lưới cầu H………………………………… 18 Hình 2.2: Sóng mang, điện áp độ nhấp nhơ dịng điện………………… 20 Hình 2.3: Dạng sóng thành phần bản……………………………… 21 Hình 2.4: Dạng sóng dịng điện điện áp……………………………… 30 Hình 3.1: Dịng điện ngõ nghịch lưu……………………………… 35 Hình 3.2: Mã hóa chu kỳ sóng mang sử dụng GA ……………………… 37 Hình 3.3: Chu kỳ ban đầu biên GA………………………… 38 Hình 3.4: Giai thuật GA………………………………………………… 39 Hình 3.5: Kết Ts-var sau thực GA………………………… 40 Hình 3.6: Đáp ứng dòng điện điện áp ngõ chu kỳ cố định 41 Hình 3.7: Tổn hao chuyển mạch THD chu kỳ cố định…………… 42 Hình 3.8: Tổn hao chuyển mạch THD phương phápTDD………… 43 Hình 3.9: Đáp ứng dịng điện điện áp ngõ độ nhấp nhô số 44 Hình 3.10: Tổn hao chuyển mạch THD CR ……………………… 45 Hình 3.11: Đáp ứng dịng điện điện áp ngõ MSANS……… 46 Hình 3.12: Đáp ứng kỹ thuật đề nghị ……………………………… 47 Hình 3.13: Chu kỳ tổn hao chuyển mạch phóng to hệ số cơng suất 1……………………………………………………………………… 48 Hình 3.14: Dịng áp cosφ