Mô hình hệ thống 3 pha 3 dây
Hình 3.3 Sơ đồ bộ lọc tích cực mắc song song 3 pha 3 dây
Trong đó 𝑈𝑎, 𝑈𝑏, 𝑈𝑐 là điện áp cung cấp bởi bộ biến đổi giống như là hàm của 𝑈𝐷𝐶 [ 𝑈𝑎 𝑈𝑏 𝑈𝑐] = 𝑈𝐷𝐶 6 [−21 −21 11 1 1 −2 ] [ 𝐺𝑎 𝐺𝑏 𝐺𝑐] (3.15) 𝐺𝑎, 𝐺𝑏, 𝐺𝑐là các mức logic của các nhánh van, ví dụ như 𝐺𝑎= 1 nếu 𝑆1đó𝑛𝑔 và 𝐺𝑎 = −1 nếu 𝑆4 đó𝑛𝑔
Khi đó dòng điện phun ra bởi bộ lọc tích cực có thể được biểu diễn như sau
𝐿𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑡 = 𝑢𝐿𝑎 − 𝑈𝑎 (3.16 a) 𝐿𝑑𝑖𝑏 𝑑𝑡 = 𝑢𝐿𝑏 − 𝑈𝑏 (3.16 b) 𝐿𝑑𝑖𝑐 𝑑𝑡 = 𝑢𝐿𝑐 − 𝑈𝑐 (3.16 c) Điện áp phía tụ DC có thể tính toán từ các dòng bù như sau
𝑈𝐷𝐶 = −1
𝐶∫[𝐺𝑎𝑖𝑎+ 𝐺𝑏𝑖𝑏 + 𝐺𝑐𝑖𝑐] (3.17) Dựa trên lý thuyết công suất tức thời ta xây dựng thuật toán điều khiển bộ lọc tích cực cho hệ thống lọc tích cực 3 pha 3 dây tải phi tuyến.
Hình 3.4 Thuật toán điều khiển dựa trên thuyết p-q Giải thích thuật toán điều khiển dựa trên lý thuyết p-q:
Hai tín hiệu phản hồi là điện áp nguồn us (ua, ub, uc) và dòng điện tải iL( iLa, iLb, iLc ) được xử lý qua bộ chuyển đổi hệ trục toạ độ từ abc sang hệ αβ theo công thức (3.10) và (3.11).
Từ các tín hiệu trên ta thu được điện áp và dòng điện trong hệ toạ độ αβ là uα , uβ , iα và iβ. Các tín hiệu này được đưa vào khâu tính toán p&q theo công thức (3.12). Các tín hiệu ra khỏi khối này là p và q. Thành phần p được qua bộ lọc HPF để tách lấy thành phần xoay chiều p .
Tín hiệu điện áp 1 chiều UDC đo được từ nguồn 1 chiều cấp cho khối nghịch lưu được
so sánh với tín hiệu điện áp 1 chiều chuẩn UDCref . Sai lệch được đưa vào bộ tính toán PI
để đưa ra tín hiệu tổng hợp với tín hiệu p , p trong khâu tính toán dòng icα* và icβ* theo công thức (3.13) . Các tín hiệu này (icα* và icβ*) được đưa vào khâu chuyển đổi ngược từ hệ toạ độ αβ sang hệ toạ độ abc theo công thức (3.14) ta thu được tín hiệu dòng điện ica*, icb*, icc*.
Các tín hiệu dòng này được so sánh với tín hiệu hồi tiếp dòng của bộ lọc, để đưa ra tín hiệu cho khâu điều khiển trễ dòng điện. Khâu này sẽ tính toán, đưa ra tín hiệu phát xung điều khiển PWM để đóng mở các van công suất, đưa ra dòng bù thích hợp.
Kết luận:
Các thành phần thứ tự không trong điện áp và dòng điện cơ bản trong sóng hài không góp phần vào công suất p-q.
Toàn bộ năng lượng chảy trên một đơn vị thời gian, đó là công suất tác dụng , tức thời 3 pha, dù trong hệ thống méo không cân bằng, nó luôn luôn cân bằng với tổng các công suất thực và công suất thứ tự không, có thể bao hàm các thành phần công suất trung bình và công suất dao động.
Lý thuyết công suất tức thời đã đưa ra giải pháp tính toán bù sóng hài bậc cao một cách đơn giản, hiệu quả trong miền thời gian.
Dựa trên lý thuyết công suất tức thời ta có thể xây dựng thuật toán điều khiển bộ lọc tích cực để bù sóng hài. Thuật toán được xây dựng dựa trên lý thuyết này đơn giản, dễ dàng thực hiện và hiệu quả cao.
CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH LỌC TÍCH CỰC SONG SONG 3 PHA 3 DÂY CHO TẢI 1 CHIỀU TRONG SIMULINK/ MATLAB
Dựa trên lý thuyết công suất tức thời đã nghiên cứu ở chương 3, xây dựng mô hình mô phỏng mạch lọc tích cực 3 pha 3 dây cho tải phi tuyến trong công cụ Simulink/ Matlab. Đối tượng khảo sát tải phi tuyến chỉnh lưu cầu 3 pha.
Khảo sát đáp ứng của mạch lọc tích cực đối với các tải chỉnh lưu khác nhau: chỉnh lưu không điều khiển Diode tải RL và chỉnh lưu có điều khiển Thysistor tải RL.
Đánh giá chất lượng của bộ lọc: phân tích phổ dòng điện lưới trước khi và sau khi bộ lọc tích cực tác động.
Yêu cầu đối với mô hình xây dựng mạch lọc tích cực là giảm thiểu, triệt tiêu thành phần sóng hài bậc cao của lưới do tải phi tuyến gây ra và thoả mãn các tiêu chuẩn sóng hài trên lưới phân phối cho phép.