(Luận văn thạc sĩ) cấu trúc phát điện tối ưu của hệ thống điện việt nam khi có sự tham gia của phát điện hạt nhân năm 2000

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ HỒNG ÁNH NGHIÊN CỨU BỘ CHỈNH LƯU BA PHA CASCADE BẬC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 S K C0 4 4 Tp Hồ Chí Minh, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ HỒNG ÁNH NGHIÊN CỨU BỘ CHỈNH LƯU BA PHA CASCADE BẬC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 Tp Hồ Chí Minh, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ HỒNG ÁNH NGHIÊN CỨU BỘ CHỈNH LƯU BA PHA CASCADE BẬC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 Hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN VĂN NHỜ Tp Hồ Chí Minh, năm 2014 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Thị Hồng Ánh Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 15/04/1975 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Tiền Giang Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc học tập, nghiên cứu: Giảng viên trƣờng Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng Chỗ riêng địa liên lạc: 931-937 Trần Hƣng Đạo, phƣờng 1, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại quan: Điện thoại DĐ: 0918588167 Fax: E-mail: ngohoanghong2004@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 9/1994 đến 2/1999 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Điện - Điện tử Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 3/2011 đến 3/2013 Nơi học(trƣờng, thành phố): Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Điện tử Tên luận văn: NGHIÊN CỨU BỘ CHỈNH LƢU BA PHA CASCADE BẬC i Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: tháng năm 2014, trƣờng Đại học Sƣ Phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Nhờ Tiến sĩ Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh, B1 III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác 10/1999 đến Trƣờng Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC (Ký tên, đóng dấu) Cơng việc đảm nhiệm - Ngày 13 tháng Giảng dạy 11 năm 2014 Ngƣời khai ký tên Nguyễn Thị Hồng Ánh ii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng năm 2014 Nguyễn Thị Hồng Ánh iii LỜI CẢM TẠ Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Văn Nhờ, giảng viên hƣớng dẫn em th ực luận văn, đã ta ̣o điề u kiê ̣n thuâ ̣n lơ ̣i và hƣớng dẫn tâ ̣n tiǹ h, định hƣớng nhắc nhở kịp thời thời gian qua để em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh cung cấp cho em kiến thức quý báu làm tảng cho nghiên cứu để hoàn thành luận văn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trƣờng Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện sở vật chất, phịng thí nghiệm để em triển khai đề tài suốt thời gian qua Tôi chân thành cảm ơn các anh em phòng thí nghiê ̣m , bạn bè lớp đã cùng nghiên cƣ́u giúp đỡ nhiề u quá trin ̀ h thƣ̣c hiê ̣n đề tài TP Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng năm 2014 Học viên thực Nguyễn Thị Hồng Ánh iv TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài thực kỹ thuật điều chế độ rộng xung để điều khiển nguồn AC/DC pha dạng Cascade bậc Kỹ thuật điều chế PWM sử dụng đƣợc hỗ trợ phần mềm MATLAB nhằm kiểm tra trạng thái hoạt động, đƣợc thực tải R Với cấu trúc Cascade bậc làm cho hệ số cơng suất gần một, chất lƣợng dịng điện nguồn đƣợc cải thiện, điện áp linh kiện chuyển mạch giảm so với cấu trúc thơng thƣờng, tăng công suất cho mạch Việc điều khiển chuyển đổi lƣợng AC/DC cân điện áp tụ DC đƣợc thực Phƣơng pháp sử dụng sóng mang thực đơn giản Phƣơng pháp đƣợc thực mô dùng phần mềm MATLAB, làm tảng để nghiên cức thực thực tế ABSTRACT This thesis presents PWM method to control Three phases AC/DC Power supply (5 level Cascade structure) PWM method used in this article is supported by MATLAB software to check the operating states, was tested with resistance load Using level Cascade structure makes the Power factor reach the unit, the output current quality is improved, switching elements voltages is lower than popular structure and the power of system is larger and THD is lower 6.5% The controlling of AC/DC converter and balance the voltages of DC capacitors was mentioned in this thesis Method was done simplier when using carier wave It was modulated using MATLAB software, that was base method to study in fact v MỤC LỤC Trang tựa Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM TẠ iv TÓM TẮT LUẬN VĂN .v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix DANH SÁCH CÁC HÌNH x DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii CHƢƠNG TỔNG QUAN .1 1.1 nƣớc Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết 1.1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu .1 1.1.2 Một số kết nghiên cứu nƣớc 1.2 Mục đích đề tài nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài .4 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan chỉnh lƣu 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Các cấu trúc chỉnh lƣu ba pha 2.2 2.2.1 Các phƣơng pháp điều khiển Kỹ thuật điều chế theo dòng điện đặt (Hysteresis current control) 10 vi 2.2.2 Kỹ thuật điều chế Delta-Sigma .11 2.2.3 Kỹ thuật điều chế sóng mang (CPWM) 13 2.3 Mạch chỉnh lƣu cầu pha 16 2.3.1 Sơ đồ mạch chỉnh lƣu cầu pha .16 2.3.2 Nguyên lý làm việc .16 2.3.3 Phƣơng pháp điều khiển: 17 2.3.4 Phân tích thành phần hài .18 2.4 Mạch chỉnh lƣu ba pha có điều khiển: .18 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý: 18 2.4.2 Các chế độ hoạt động: 19 2.4.3 Phƣơng trình tốn học mạch chỉnh lƣu ba pha: .20 2.4.4 Phƣơng pháp điều khiển theo ngõ vào có ba loại 24 2.5 Mạch chỉnh lƣu ba pha cascade năm bậc 25 2.5.1 Sơ đồ khối mạch .25 2.5.2 Sơ đồ mạch nguyên lý 26 2.5.3 Hoạt động mạch: 31 2.5.4 Mơ hình tốn học: 34 2.5.5 Thiết kế điều khiển: 35 CHƢƠNG 41 MÔ PHỎNG MẠCH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 41 3.1 Mô mạch chỉnh lƣu ba pha cascade năm bậc: .41 3.1.1 Sơ đồ mô chỉnh lƣu: .41 3.1.2 Sơ đồ Thiết lập thông số cho khối: 42 3.2 Sơ đồ điều khiển dùng phƣơng pháp dòng điện đặt: 46 3.2.1 Mơ hình mơ khối điều khiển: 46 3.2.2 Thực mơ dùng phƣơng pháp dịng điện đặt .48 3.3 Sơ đồ điều khiển dùng phƣơng pháp điều chế sóng mang: .51 3.3.1 Mơ hình mơ khối điều khiển: 51 3.3.2 Thực mô phỏng: 53 vii 1.25 249.5 (50Ω) Không tải 260.5 246.6 (12.5Ω) 61 Bảng 12 Bảng kết đo hệ số công suất nguồn v Tải (KW) Giá trị đo 0.417 0.9992 Dạng sóng hệ số cơng suất (150Ω) 1.25 0.999 (50Ω) 0.9986 (12.5Ω) Không tải S 0.3549 62 Bảng 13 Bảng số liệu độ méo dạng dòng điện nguồn i S Tải Giá trị đo (KW) (%) Độ méo dạng (THD) 0.417 (150Ω) 5.5 1.25 (50Ω) 1.85 63 (12.5Ω) 2.42 Không tải 820.99 Bảng 14 Bảng so sánh kết mô với tải khác Nguồn 220V THD (%) Thơng số R=12.5Ω 2.42 V dc (V) 246.6 Độ xác điện Nhấp nhô áp áp (%) (V) 98.64 (5KW) 64 2.5 Hệ số công suất 0.9986 R=50Ω 1.85 249.5 99.8 1.5 0.999 5.5 250.4 99.84 1.5 0.9992 820.99 260.5 95.8 0.3549 (1250W) R=150Ω (417W) Không tải Kết đo Bảng 14 cho thấy nhấp nhô điện áp tải nhỏ với công suất tải nhỏ, nhƣng độ méo dạng dòng điện nguồn thấp 3.5 Mô với nguồn 200V 240V ta thu đƣợc bảng kết sau Chế độ giả định lƣới điện bị suy giảm 200V tăng lên 240V(tức thay đổi 10%) Mạch chỉnh lƣu có đáp ứng ngõ khơng thay đổi có độ xác cao Bảng 15 Bảng so sánh kết chế độ xác lập với nguồn 200V, 240V Nguồn 240V THD Vdc Độ xác điện áp Nhấp nhô áp (%) (V) (%) (V) 6.37 250.3 99.88 Thông số R=100Ω 200V Độ vọt lố THD Vdc Độ xác điện áp Nhấp nhơ áp Độ vọt lố 4.67 250.4 99.84 2.25 3.6 Mô chế độ độ dùng phƣơng pháp dịng điện đặt phƣơng pháp sóng mang 3.6.1 Phƣơng pháp dịng điện đặt 65 Mơ trạng thái độ thay đổi tải thay đổi nguồn để giả định hoạt động mạch có tải nguồn thay đổi đột ngột tác động vào mạch chỉnh lƣu việc khảo sát đƣợc thực Thay đổi tải: Thứ tự thay đổi là: không tải→100Ω→ 50Ω Khi t