Nghiên cứu mạch lọc tích cực 3 pha 3 dây bằng hệ biến tần đa bậc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN LÊ BẢO LÂN NGHIÊN CỨU MẠCH LỌC TÍCH CỰC PHA DÂY BẰNG HỆ BIẾN TẦN ĐA BẬC S K C 0 9 NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN LÊ BẢO LÂN NGHIÊN CỨU MẠCH LỌC TÍCH CỰC PHA DÂY BẰNG HỆ BIẾN TẦN ĐA BẬC ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIÊN TỬ - 605270 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2013 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sóng hài 2.1.1 Các khái niệm sóng hài Hệ thống phân phối cấp từ nguồn điện áp pha hình sin Một đặc tính quan trọng mơt hệ thống cung cấp nguồn dạng sóng phải gần với sóng sin Tuy nhiên ảnh hưởng nhiễu sóng hài dịng, áp thiết bị tạo nguồn hài hồ quang điện từ lị luyện kim, biến đổi cơng suất, hệ thống đèn chiếu sáng dẫn đến dạng sóng khơng cịn sin mong muốn - Thành phần hài: Có dạng hình sin với tần số bội số tần số Biên độ sóng hài thường nhỏ biên độ thành phần Hình 2.1: Thành phần hài - Bậc hài: Được xác định tỉ số: n  fn f1 (2.1) Trong đó: n số bậc, f n tần số hài bậc n, f1 tần số hài bậc (hài bản) - Phổ: Là dãy biên độ bậc hài khác -5- Hình 2.2: Phổ sóng hài - Biểu diễn dạng sóng nhiễu: hàm số có dạng khơng sin biểu diễn chuỗi Fourier sau: n  f (t )  H   H n 2cos(nt   n ) (2.2) n 1 Trong đó: + H biên độ thành phần DC + H n giá trị hiệu dụng thành phần hài bậc n +  n góc pha thành phần hài bậc n Khi tần số tăng biện độ hài giảm Vì ta xem với hài có bậc 40 trở lên biên độ không đáng kể - Giá trị hiệu dụng sóng nhiễu: Giá trị hiệu dụng Hn hài dạng sóng sin giá trị cực đại chia cho Ở trạng thái xác lập, lượng phát sinh theo định luật Joule: RI 2t  RI12t  RI 22t   RI n2t Trong đó: I  I12  I 22   I n2 Đặt I  (2.3) (2.4) n  I n 1 n (2.5) -6- Nếu điện trở xem số giá trị hiệu dụng sóng nhiễu đo trực tiếp dụng cụ đo lường chuyên dụng phân tích qua máy phân tích phổ - Tỉ số hài thành phần độ méo dạng toàn phần THD: + Tỉ số hài thành phần tỉ số biên độ sóng hài bậc n sóng hài bản: In I1 + Độ méo dạng toàn phần THD tỉ số giá trị hiêu dụng tất cá sóng hài so với trị số xác định dựa vào tiêu chuẩn sau:  Tiêu chuẩn IEC 61000-2-2: n  THD  H n2 n (2.6) H1  Dựa số lượng dạng sóng hài đo (0 < THD < 1): n  THD  H n2 n (2.7) n  H n 1 n Việc tính tốn THD áp dụng theo tiêu chuẩn IEC 61000-2-2 Tiêu chuẩn áp dụng có yêu cầu 2.1.2 Ảnh hƣởng nhiễu sóng hài dịng điện sóng hài điện áp 2.1.2.1 Ảnh hƣởng tức thời - Hài điện áp gây nhiễu thiết bị điều khiển điện tử (ảnh hưởng đóng cắt Thyristor), gây sai số dụng cụ đo lường cảm ứng - Các thu tín hiệu thiết bị “Ripple control” relay sử dụng để điều khiển đóng cắt thiết bị hộ tiêu thụ từ trung tâm điều khiển bị nhiễu sóng hài điện áp có tần số gần với tần số điều khiển - Lực điện động phát sinh dòng tức thời có liên quan đến sóng hài gây dao động phát sinh tiếng ồn thiết bị điện tử, đặc biệt thiết bị điện từ MBA, cuộn kháng -7- - Đối với thiết bị điện tử viễn thông mạch điều khiển bị nhiễu mạch điều khiển chạy song hành với mạch phối có mang dịng hài Cấp độ nhiễu tín hiệu phụ thuộc vào khoảng cách, chiều dài song hành mạch tần số sóng hài 2.1.2.2 Ảnh hƣởng lâu dài Sự tồn sóng hài làm giảm chất lượng điện gây số vấn đề sau: Sự phát nóng tụ điện tượng từ trễ chất điện môi Các tụ dễ bị hư hỏng tải, tần số vượt tần số hài điện áp Sự phát nóng nhiệt dẫn đến già hóa đánh thủng chất điện mơi Tổn thất máy điện quay: máy phát cung cấp cho tải phi tuyến, dòng hài bậc cao tạo tổn thất phát sinh stator (tổn thất đồng sắt) rotor (cuộn cảm, mạch từ) máy phát gây sai lệch vận tốc từ trường quay cảm ứng rotor Sóng hài dịng điện gây nên tượng rung động từ trường đập mạch phát sinh dịng thứ tự khơng Khi tần số sóng hài trùng với tần số dao động học máy điện dẫn đến máy điện bị phá hủy Tổn thất MBA tượng từ trễ dịng điện xốy (tổn hao sắt từ), gây bão hòa mạch từ làm cho MBA bị tải Tổn thất dây dẫn điện hiệu ứng bề mặt (gia tăng điện trở cuộn dây theo tần số) gây phát nóng mức cho phép giá trị hiệu dụng dòng điện tăng 2.2 Các giới hạn tiêu chuẩn sóng hài 2.2.1 Giới hạn chung sóng hài - Động đồng bộ: dòng nhiễu Stator cho phép từ 1,3% đến 1,4% - Động khơng đồng bộ: dịng nhiễu Stator cho phép từ 1,5% đến 3,5% - Cáp dẫn điện: nhiễu điện áp lõi cách điện cho phép từ 10% -8- 2.2.2 Các tiêu chuẩn sóng hài - Tiêu chuẩn IEC 61000-3-2 xác định giới hạn sóng hài thiết bị tiêu thụ điện có dịng điện pha  16 A Các thiết bị tiêu thụ dòng > 16 A  75 A xác định theo tiêu chuẩn IEC/TS 61000-3-12 - Tiêu chuẩn IEC 61000-2-2 đưa mức hài điện áp tương thích nhiễu dẫn tần số thấp tạo tín hiệu hệ thống cung cấp điện hạ áp công cộng - Tiêu chuẩn IEC 61000-2-4 đưa mức hài điện áp tương thích khu công nghiệp nhiễu dẫn tần số thấp - Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 trình bày bên đưa giới hạn hài dòng điện hài điện áp hệ thống điện Độ méo dạng hài dòng điện lớn (% hài bản) Tỉ số dòng ngắn mạch (ISC/IL) Các hài bậc lẻ h < 11 11  h < 17 17  h < 23 23  h < 35 35  h TDD 1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0 Bảng 2.1: Các giới hạn độ méo dạng hài dòng điện hệ thống phân phối (120 V – 69 kV) Cấp điện áp Độ lớn hài thành phần (%) THDV (%)  69 kV 3,0 5,0 69 – 161 kV 1,5 2,5  161 kV 1,0 1,5 Bảng 2.2: Các giới hạn độ méo dạng hài điện áp 2.3 Mạch lọc tích cực Có nhiểu phương pháp khử hạn chế sóng hài dùng mạch lọc thụ động (passive filter), sử dụng máy biến đấu Y/∆ phương pháp sử dụng -9- mạch lọc tích cực phương pháp đại áp dụng nhiều lĩnh vực khử sóng hài 2.3.1 Nhiệm vụ mạch lọc tích cực 2.3.1.1 Bù công suất: Việc thực bù công suất đồng thời với chức lọc cấu hình thiết kế, giới hạn mức độ cơng suất nhỏ Do nhiều thiết bị bù có đáp ứng chậm giá thành rẻ, ví dụ bù SVC – đóng ngắt thyristor 2.3.1.2 Bù sóng hài điện áp: Bù điện áp không ý nhiều hệ thống điện nguồn thường có trở kháng thấp điện áp tiêu thụ điểm đấu dây chung thường trì phạm vi giới hạn cố trồi giảm áp Vấn đề bù điện áp xem xét đến tải nhạy cảm với xuất sóng hài điện áp lưới nguồn thiết bị bảo vệ hệ thống điện, superconducting magnetic energy storage 2.3.1.3 Bù sóng hài dịng điện: Bù thành phần sóng hài dịng điện có ý nghĩa quan trọng đối tải công suất nhỏ vừa 2.3.2 Phạm vi công suất mạch lọc tích cực 2.3.2.1 Các ứng dụng phạm vi cơng suất thấp: Các ứng dụng có cơng suất nhỏ 100kVA, chủ yếu phục vụ khu dân cư, tòa nhà kinh doanh, bệnh viện, hệ truyền động cơng suất nhỏ vừa Tính chất hệ thống tải đòi hỏi hệ thống mạch lọc tích cực tương đối phức tạp có đáp ứng động học cao, thời gian đáp ứng nhanh mạch lọc tích cực dãy cơng suất cao khoảng vài chục us đến vài ms 2.3.2.2 Các phạm vi ứng dụng công suất vừa: Phạm vi công suất hoạt động thiết bị nằm khoảng từ 100 kVA đến 10 MVA Ví dụ mạng cung cấp điện trung cao áp hệ thống truyền động điện công suất lớn mắc vào nguồn áp lớn Mục đích mạch lọc tích cực khử bỏ hạn chế sóng hài dịng điện Tốc độ đáp ứng - 10 - bù lọc hệ thống khoảng hàng chục ms 2.3.2.3 Các phạm viứng dụng công suất lớn Dãy công suất lớn thường gặp hệ thống truyền tải truyền động động DC công suất lớn hệ thống truyền tải điện DC Mạch bù lọc tích cực cho phạm vi công suất lớn tốn địi hỏi đến việc sử dụng linh kiện cơng suất có khả đóng ngắt dịng điện với công suất lớn Điều thuận lợi dãy cơng suất lớn 10MVA, lượng sóng hài bậc cao xuất nhỏ nên yêu cầu khơng cịn nghiêm ngặt dãy cơng suất nhỏ Thời gian đáp ứng đòi hỏi trường hợp mức hàng chục giây, đủ để hệ thống điều khiển relay lựa chọn tác động cách phù hợp 2.4 Phân loại mạch lọc tích cực 2.4.1 Phân loại theo biến đổi cơng suất Căn vào cấu hình biến đổi cơng suất sử dụng mạch lọc, ta có loại mạch lọc tích cực: VSI - biến đổi nguồn áp CSI - biến đổi nguồn dịng Hình 2.3: Cấu hình VSI Đặc điểm cấu trúc cấu hình VSI là: o Có thể mở rộng cấu trúc đa bậc o Tự cung cấp điện áp DC - 11 - Hình 2.4: Cấu hình CSI Đặc điểm cấu trúc cấu hình CSI o Hạn chế tần số đóng cắt o Tổn hao công suất lớn o Không thể mở rộng cấu trúc đa bậc 2.4.2 Phân loại theo sơ đồ Căn vào sơ đồ có hai loại: mạch lọc tích cực song song mạch lọc tích cực nối tiếp Hình 2.5: Mạch lọc tích cực song song Đặc điểm mạch lọc tích cực song song: o Bù sóng hài dịng điện o Bù cơng suất phản kháng Hình 2.6: Mạch lọc tích cực nối tiếp Đặc điểm mạch lọc tích cực nối tiếp: o Lọc sóng hài điện áp o Điều chỉnh cân điện áp nút o Lọc lan truyền sóng hài - 12 -  Chapter 1: Overview The first chapter introduces an overview of the research directions of the subject, purpose, and research methods  Chapter 2: Theoretical basis This chapter presents harmonics, active power filter, the basic structure of the multilevel inverters, PWM control methods, the instantaneous power theory to control active power filter  Chapter 3: Building a model of three phase three wire active power filter with multilevel inverter control a state This chapter presents components of active power filter with unbalanced / balanced source, unbalanced and distortion source with non-linear load  Chapter 4: Simulation results of the reponse of active power filter This chapter presents simulation results of active power filter with unbalanced / balanced source, unbalanced and distortion source with non-linear load  Chapter 5: Conclusion The last chapter presents the results of the thesis, the problems exists and development of the subject - vi - MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác Nhận Của Cán Bộ Hướng Dẫn Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv ABSTRACT vi Mục Lục viii Danh sách chữ viết tắt xiii Danh sách hình xv Danh sách bảng xx Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - vii - 1.3 Mục tiêu, khách thể đối tượng nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4.2 Giới hạn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sóng hài 2.1.1 Các khái niệm sóng hài 2.1.2 Ảnh hưởng nhiễu sóng hài dịng điện sóng hài điện áp 2.1.2.1 Ảnh hưởng tức thời 2.1.2.2 Ảnh hưởng lâu dài 2.2 Các giới hạn tiêu chuẩn sóng hài 2.2.1 Giới hạn chung sóng hài 2.2.2 Các tiêu chuẩn sóng hài 2.3 Mạch lọc tích cực 2.3.1 Nhiệm vụ mạch lọc tích cực 10 2.3.1.1 Bù công suất 10 2.3.1.2 Bù sóng hài điện áp 10 2.3.1.3 Bù sóng hài dòng điện 10 2.3.2 Phạm vi công suất mạch lọc tích cực 10 2.3.2.1 Các ứng dụng phạm vi công suất thấp 10 2.3.2.2 Các phạm vi ứng dụng công suất vừa 10 2.3.2.3 Các phạm vi ứng dụng công suất lớn 11 2.4 Phân loại mạch lọc tích cực 11 2.4.1 Phân loại theo biến đổi công suất 11 2.4.2 Phân loại theo sơ đồ 12 2.5 Bộ nghịch lưu áp đa bậc 13 2.6 Cấu trúc nghịch lưu áp đa bậc 14 2.6.1 Cấu trúc Diode kẹp (Neutral Point Clamped Multilevel Inverter) 14 - viii - 2.6.2 Cấu trúc dạng ghép tầng (Cascade H-Bridge Multilevel Inverter) 15 2.6.3 Cấu trúc dùng tụ điện thay đổi (Floating Capacitor Multilevel Inverter) 16 2.7 Phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 17 2.7.1 Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM 17 2.7.1.1 Các tiêu chí đánh giá nghịch lưu áp 17 2.7.1.2 Các dạng sóng mang dùng kỹ thuật PWM 18 2.7.1.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung sin (Subharmonic PWM) 19 2.7.1.4 Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến (Modified PWM) 20 2.7.1.5 Phương pháp điều khiển PWM theo dòng điện 21 2.7.2 Phương pháp điều khiển SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation) 23 2.7.3 Phương pháp điều khiển Carrier Based Single-state PWM Technique 25 2.8 Mạch lọc tích cực song song pha dây 29 2.8.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình mạch lọc tích cực song song pha dây 29 2.8.2 Mô hình tốn học mạch lọc 30 Chƣơng XÂY DỰNG MƠ HÌNH MẠCH LỌC TÍCH CỰC PHA DÂY BẰNG HỆ BIẾN TẦN ĐA BẬC ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI …32 3.1 Chiến lược điều khiển công suất tức thời số (Constant Instantaneuos Power Strategy) Trường hợp điện áp nguồn cân 32 3.1.1 Nguồn cung cấp pha dây cân 32 3.1.2 Mơ hình tải phi tuyến khơng cân 33 3.1.3 Mô hình nghịch lưu áp NPC 11 bậc nhánh 34 3.1.4 Các cuộn kháng 36 3.1.5 Các khối lấy tín hiệu 37 3.1.6 Khối điều khiển (controller) 37 3.1.6.1 Khối chuyển trục tọa độ abc sang  37 3.1.6.2 Khối tính tốn cơng suất 38 3.1.6.3 Khối tính dịng điện bù tham chiếu hệ tọa độ  39 3.1.6.4 Khối biến đổi dòng bù từ hệ tọa độ  sang abc 40 3.1.6.5 Khối điều khiển nghịch lưu 41 - ix - 3.2 Chiến lược điều khiển dịng điện hình sin (Sinusoidal Current Control Strategy): Trường hợp điện áp nguồn cân méo dạng 42 3.2.1 Nguồn cung cấp pha dây không cân 42 3.2.2 Nguồn cung cấp pha dây không cân méo dạng 43 3.2.3 Khối phát điện áp thứ tự thuận 45 Chƣơng KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐÁP ỨNG CỦA MẠCH LỌC 46 4.1 Khảo sát làm việc hệ thống nguồn cân 46 4.1.1 Khi tải phi tuyến không cân không đổi 46 4.1.1.1 Thiết lập thơng số cho mơ hình mô 46 4.1.1.2 Kết mô 46 4.1.2 Khi tăng góc kích  chỉnh lưu cầu pha 48 4.1.2.1 Thiết lập thơng số cho mơ hình mơ 48 4.1.2.2 Kết mô 48 4.2 Khảo sát hệ thống nguồn không cân 50 4.2.1 Khi tải phi tuyến không cân không đổi 50 4.2.1.1 Thiết lập thơng số cho mơ hình mơ 50 4.2.1.2 Kết mô 50 4.2.2 Khi tăng góc kích  chỉnh lưu cầu pha 52 4.2.2.1 Thiết lập thông số cho mô hình mơ 52 4.2.2.2 Kết mô 53 4.3 Khảo sát làm việc hệ thống nguồn không cân méo dạng 55 4.3.1 Khi tải phi tuyến không cân không đổi 55 4.3.1.1 Thiết lập thông số mô 55 4.3.1.2 Kết mô 55 4.3.2 Khi tăng góc kích chỉnh lưu cầu pha 57 4.3.2.1 Thiết lập thông số mô 57 4.3.2.2 Kết mô 57 4.4 Phân tích FFT nguồn cân bằng, thay đổi góc kích tải 59 4.4.1 Khi góc kích  = 00 59 -x- 4.4.2 Khi góc kích  = 300 61 4.5 Khảo sát THD dòng điện nguồn mạch lọc tích cực pha dây hệ biến tần NPC 11 bậc nhánh điều khiển vector Trường hợp nguồn cân bằng, thay đổi góc kích chỉnh lưu cầu pha 63 4.5.1 Khi góc kích  = 00 63 4.5.2 Khi góc kích  = 300 64 4.5.3 Tổng hợp kết phân tích FFT mạch lọc tích cực pha dây hệ biến tần NPC 11 bậc nhánh điều khiển vector điều khiển vector 66 4.6 Kết luận kết mô 66 Chƣơng KẾT LUẬN 68 5.1 Kết đạt luận văn 68 5.2 Những vấn đề tồn hướng phát triển đề tài 68 5.2.1 Những vấn đề tồn đề tài 68 5.2.2 Hướng phát triển đề tài 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC A 71 A.1 Code matlab thuật toán PWM trạng thái cho nghịch lưu 11 bậc 71 A.2 Code matlab khối tạo xung ……………………………………… 72 - xi - DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT iS_abc: Dòng điện pha nguồn iL_abc: Dòng điện pha tải iF_abc: Dòng điện bù pha mạch lọc tích cực iL_rms: Trị hiệu dụng dòng điện tải iS_rms: Trị hiệu dụng dòng điện nguồn iS_a: Dòng điện nguồn pha a iL_a: Dòng điện tải pha a iF_a: Dòng điện bù pha a iS_: Dòng điện pha nguồn hệ tọa độ  iL_: Dòng điện pha tải hệ tọa độ  Iref_abc: Dòng điện bù tham chiếu pha mạch lọc pS: Công suất tác dụng nguồn pL: Công suất tác dụng tải qS: Công suất phản kháng nguồn qL: Công suất phản kháng tải THD iS_abc: Tổng độ méo dạng hài dòng điện nguồn THD iL_abc: Tổng độ méo dạng hài dòng điện tải vS_a: Điện áp nguồn pha a vS_: Điện áp pha nguồn hệ tọa độ  Vđk_abc: Áp điều khiển nghịch lưu NPC 11 bậc APF: Active Power Filter APOD: Alternative Phase Opposition Disposition BJT: Bipolar Juntion Transistor - xii - CB: Circuit Breaker CPWM: Carriers Pulse Width Modulation DC: Direct Curent FFT: Fast Fourier Transform GTO: Gate Turn off Thyristor IGCT: Integrated Gate Commutated Thyristor IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor IEC: International Electrotechnical Commission IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers LPF: Low Pass Filter MOSFET: Metal Oxide Simiconductor Field Effect Transistor NPC: Neutral Point Clamped PD: Phase Disposition POD: Phase Opposition Disposition PF: Power Factor PI: Proportional Integral PLL: Phase Locked Loop PWM: Pulse Width Modulation SCR: Sillicon Controllrd Rectifier SH-PWM: Subharmonic Pulse Width Modulation SFO-PWM: Switching Frequency Optimal Pulse Width Modulation SPF: Source Power Factor SVPWM: Space Vector Pulse Width Modulation THD: Total Harmonic Distortion DANH SÁCH CÁC HÌNH - xiii - HÌNH TRANG Hình 2.1: Thành phần hài Hình 2.2: Phổ sóng hài Hình 2.3: Cấu hình VSI 11 Hình 2.4: Cấu hình CSI 12 Hình 2.5: Mạch lọc tích cực song song 12 Hình 2.6: Mạch lọc tích cực nối tiếp 12 Hình 2.7: Bộ nghịch lưu áp đa bậc NPC 15 Hình 2.8: Bộ nghịch lưu áp đa bậc dạng tụ điện thay đổi 16 Hình 2.9: Bộ nghịch lưu áp đa bậc dạng Cascade H-Bridge 17 Hình 2.10: Dạng sóng mang APOD 18 Hình 2.11: Dạng sóng mang PD 18 Hình 2.12: Dạng sóng mang POD 18 Hình 2.13: Quan hệ biên độ sóng mang sóng điều khiển 20 Hình 2.14: Quan hệ biên độ sóng mang sóng điều khiển 21 Hình 2.15: Điều khiển theo dịng điện sử dụng mạch kích trễ 22 Hình 2.16: Điều khiển theo dịng điện sử dụng mạch hiệu chỉnh 22 Hình 2.17: Biểu đồ vector không gian nghịch lưu bậc 24 Hình 2.18: Vùng điều khiển tuyến tính biên độ điện áp hài lớn phương pháp sin PWM SVPWM 24 Hình 2.19: Giản đồ thời gian chuyển mạch nghịch lưu đa bậc 26 Hình 2.20: Nguyên lý PWM trạng thái 27 Hình 2.21: Giải thuật điều khiển nghịch lưu 28 Hình 2.22: Mơ hình mạch lọc tích cực song song 29 Hình 2.23: Mơ hình luồng cơng suất tối ưu tọa độ  29 Hình 2.24: Sơ đồ khối tính tốn dịng u cầu mạch lọc 30 Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch lọc tích cực pha dây nguồn cân 32 Hình 3.2: Nguồn xoay chiều pha dây cân 32 - xiv - Hình 3.3: Tải phi tuyến 33 Hình 3.4: Các tham số tạo xung đồng 33 Hình 3.5: Khâu điều khiển góc kích chỉnh lưu cầu pha 34 Hình 3.6: Tham số khâu Step1 34 Hình 3.7: Các tham số tải DC chỉnh lưu cầu pha 34 Hình 3.8: Bộ nghịch lưu NPC 11 bậc nhánh 35 Hình 3.9: Các tham số IGBT 35 Hình 3.10: Các tham số tụ điện 36 Hình 3.11: Tham số cuộn kháng Lf_load 36 Hình 3.12: Tham số cuộn kháng Lf_APF 36 Hình 3.13: Sử dụng khối Goto để lưu liệu vào vùng nhớ 37 Hình 3.14: Khâu biến đổi trục tọa độ từ abc sang  38 Hình 3.15: Sơ đồ chuyển đổi điện áp vS_abc sang vS_ 38 Hình 3.16: Sơ đồ chuyển đổi dòng điện nguồn iS_abc sang iS_ 38 Hình 3.17: Khâu tính tốn cơng suất tải 38 Hình 3.18: Tính tốn dịng bù hệ tọa độ  39 Hình 3.19: Tham số mạch lọc thơng thấp 40 Hình 3.20: Khâu biến đổi dịng điện bù từ hệ tọa độ  sang abc 40 Hình 3.21: Khối điều khiển nghịch lưu 41 Hình 3.22: Tham số khâu hiệu chỉnh PI 41 Hình 3.23: Tham số khâu Saturation 41 Hình 3.24: Sơ đồ nguồn pha dây không cân 42 Hình 3.25: Tham số nguồn áp Va1 42 Hình 3.26: Tham số nguồn áp Vb1 43 Hình 3.27: Tham số nguồn áp Vc1 43 Hình 3.28: Nguồn pha dây không cân méo dạng 43 Hình 3.29: Tham số nguồn áp Va2 44 Hình 3.30: Tham số nguồn áp Vb2 44 Hình 3.31: Tham số nguồn áp Vc2 44 - xv - Hình 3.32: Sơ đồ khối phát điện áp thứ tự thuận 45 Hình 3.33: Sơ đồ khối mạch khóa pha PLL circuit 45 Hình 4.1: Điện áp nguồn pha dây 46 Hình 4.2: Dịng điện pha nguồn 47 Hình 4.3: Điện áp nguồn, dịng điện nguồn, dòng điện tải pha a 47 Hình 4.4: Cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng nguồn 47 Hình 4.5: Hệ số công suất tải nguồn 47 Hình 4.6: THD dòng điện nguồn 48 Hình 4.7: Dịng điện pha nguồn 48 Hình 4.8 Điện áp nguồn, dịng điện nguồn, dòng điện tải pha a 49 Hình 4.9: Cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng nguồn 49 Hình 4.10: Hệ số công suất tải nguồn 49 Hình 4.11: THD dòng điện nguồn 50 Hình 4.12: Điện áp nguồn pha dây không cân 50 Hình 4.13: Dịng điện pha nguồn 51 Hình 4.14: Điện áp nguồn, dịng điện nguồn, dịng điện tải pha a 51 Hình 4.15: Công suất tác dụng công suất phản kháng nguồn 51 Hình 4.16: Hệ số cơng suất tải nguồn 52 Hình 4.17: THD dịng điện nguồn 52 Hình 4.18: Điện áp nguồn pha dây khơng cân 53 Hình 4.19: Dòng điện pha nguồn 53 Hình 4.20: Điện áp nguồn, dòng điện nguồn, dòng điện tải pha 53 Hình 4.21: Cơng suất tác dụng công suất phản kháng nguồn 54 Hình 4.22: Hệ số cơng suất tải nguồn 54 Hình 4.23: Điện THD dịng điện nguồn 54 Hình 4.24: Điện áp pha dây không cân méo dạng 55 Hình 4.25: Dịng điện pha nguồn 55 Hình 4.26: Điện áp nguồn, dịng điện nguồn, dòng điện tải pha a 56 Hình 4.27: Cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng nguồn 56 - xvi - Hình 4.28: Hệ số cơng suất tải nguồn 56 Hình 4.29: THD dịng điện nguồn 57 Hình 4.30: Điện áp pha dây không cân méo dạng 57 Hình 4.31: Dịng điện pha nguồn 58 Hình 4.32: Điện áp nguồn, dịng điện nguồn, dòng điện tải pha a 58 Hình 4.33: Cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng nguồn 58 Hình 4.34: Hệ số công suất tải nguồn 59 Hình 4.35: THD dòng điện nguồn 59 Hình 4.36: Phần trăm hài thành phần THD dòng điện nguồn pha a 60 Hình 4.37: Phần trăm hài thành phần THD dòng điện nguồn pha b 60 Hình 4.38: Phần trăm thành phần hài THD dịng điện nguồn pha c 60 Hình 4.39: Phần trăm thành phần hài THD dòng điện nguồn pha a 61 Hình 4.40: Phần trăm thành phần hài THD dòng điện nguồn pha b 61 Hình 4.41: Phần trăm thành phần hài THD dòng điện nguồn pha c 62 Hình 4.42: Dạng sóng, phổ hài THD dòng điện nguồn pha a 63 Hình 4.43: Dạng sóng, phổ hài THD dịng điện nguồn pha b 63 Hình 4.44: Dạng sóng, phổ hài THD dịng điện nguồn pha c 64 Hình 4.45: Dạng sóng, phổ hài THD dòng điện nguồn pha a 64 Hình 4.46: Dạng sóng, phổ hài THD dòng điện nguồn pha b 65 Hình 4.47: Dạng sóng, phổ hài THD dòng điện nguồn pha c 65 - xvii - DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 21: Các giới hạn độ méo dạng hài dòng điện hệ thống phân phối (120 V – 69 kV) Bảng 2.2: Các giới hạn độ méo dạng hài điện áp Bảng 2.3: Giải thuật PWM trạng thái 28 Bảng 4.1: So sánh kết phân tích FFT ( = 00) với tiêu chuẩn IEEE 519-1992 61 Bảng 4.2: So sánh kết phân tích FFT ( = 300) với tiêu chuẩn IEEE 5191992 62 Bảng 4.3: So sánh kết phân tích FFT ( = 00) với tiêu chuẩn IEEE 5191992 64 - xviii - Bảng 4.4: So sánh kết phân tích FFT ( = 300)với tiêu chuẩn IEEE 5191992 65 Bảng 4.5: THD dòng điện kỹ thuật vector kỹ thuật vector 66 - xix - ... cho nghịch lưu - 31 - Chƣơng XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠCH LỌC TÍCH CỰC PHA DÂY BẰNG HỆ BIẾN TẦN ĐA BẬC ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI 3. 1 Các thành phần mạch lọc tích cực pha dây hệ biến tần đa bậc điều khiển... cấu trúc đa bậc 2.4.2 Phân loại theo sơ đồ Căn vào sơ đồ có hai loại: mạch lọc tích cực song song mạch lọc tích cực nối tiếp Hình 2.5: Mạch lọc tích cực song song Đặc điểm mạch lọc tích cực song... Sơ đồ khối mạch lọc tích cực pha dây thực phần mềm Matlab / Simulink Hình 3. 1: Sơ đồ khối mạch lọc tích cực pha dây nguồn cân 3. 1.1 Nguồn cung cấp pha dây cân Nguồn xoay chiều pha dây cân với