0 50
FFT window: o 205 f cyc sle o ef s lec ed signalt
Time (s) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Fre uenq cy(Hz) Funda en am t l (50Hz) = 56 52. , THD= .4 31% M m a n g o u ( % f F da en at l) Hình .2 15 K t ế quả p âh n tíc sh óng hà d ng i i ò đ ện ạ quach y cu c m t t , s ộn ả ừ =0 3 đến 0 4, s
D a vào cácự kếtquả mô ph ngỏ trên H nh 2.14aì thểhi nệ dạng i n áp ên cácđ ệ tr tụ trước và sauth i iờ đ ểm thuật toán cân bằng i n áp áđ ệ t c động (t = 0,2s a) t thấy hu t ật toán c n â bằng
đ ệi n áp một chi uề cho chỉnh lưu tíc ch ực nối tầng cầu chữ H được phát triển cho sơ đồ 7 mức, 3 cầu chữ H, ãđ thể ệhi n r t tấ ốt khả ă n ng c n â bằng i n áp, ngayđ ệ cả khi tải một chi u ề
chênh lệch n 50 .đế % Mức chênh lệch lớn nhất về tải mà s ơ đồcòn khả ă n ng cân bằng iđ ện áp ph hu c vào hiụ t ộ t ết kế dòng lớn nhất mà ph a xoay chi u còn í ề đảm bảo đượ Đ ềc. i u n ày lạiphụthu c vào gộ ái tr iị đ ện áp một chi uề tương đương ở s ơ đồch nhỉ lưu chtí cực một pha và vi c a ệ lự chọn cu n cộ ảm li ên k hù h p. ết p ợ
Cân bằng i n áp cho c c khâuđ ệ á DCcó ác t dụng uy q ết định n chđế ất lượn sóng hàg i của dòng xoay chi u u v o,ề đầ à kếtquảcho ên H n 2.14a, c chotr ì h thấy chất lượng dòng i nđ ệ có s khácự biệt trước à a i tv s u kh có huật toán ân c bằng iđ ện á mp ột chi uề ác ng p ânt độ , h t ch í sóng hà i ở Hình 2.15 (t =0,3s úc này l hệ thống ãđ xác lập cho) thấy chất lượng dòng i n đ ệ
ch y qua cu nạ ộ cảm được đảm bảo. i n áp Đ ệ đầu vào bộ bi n ế đổi có dạng bảy bậc nhưcho trên H nh 2.14d.ì Những kếtquảtrên ác gi ã côngt ả đ b ốtrên bàibáo số[1] trong danh mục các công nh công b c a t ìr ố ủ luận án.
Thuật toán đưa a â không yêu r ở đ y cầu mạch i u ch P M cđ ề ế W đặ bi ,ệt t i n suy nh ê ẽ cần t ngă số lần óngđ cắt của van do sử dụng các trạn t i dg há ư. S lố ần óngđ c tắ chỉ ựth c sự tăng thêm ong quátr r nh q á ,t ì u độ úc khl ở đội ng ha y tải t hay đổi . Thuật t oán cần cập nhật iđ ện áp DC với một tần số trích mẫu đủ lớn và ác nh c cx đị á i trgá ị lớn nh , nh nh . o óất ỏ ất D đ , vi cệ thực t i th huật toán cần có khâ xé u t dấu d ng xoay chi u và ò ề một mạch og c l i để lựa ch n cácọ trạng há t i dưphù hợp. Yêu cầu v ềđảm bảo độ m HD céo T ủa d ng i n o g các ò đ ệ tr n hệ thốn ST Tg A CO l rM à ất quan trọng nên hut ật t oán n y có à thể dáp ụng rất hiệu quả, nh ng i u này á gi ã côngữ đ ề t c ả đ bốtrong bài báo số[ ]4 trong danh mục các công trì h ng n cô bố c a ủ luận án.
2 3. Ph nâ ít c bh ộbi n ế đổi cở ổn g2
Cấu úc tr bộ bi n ế đổi ở ổ c ng 2 bao gồm 3 pha, mỗi pha có 3 module DC AC AC n- - ối tầng với n auh như H nh 2.16a.ì Một modu e bl ộ bi n ế đổi này gồm một cầu H ở ph aí một chi uề DC và một bộ bi n ế đổi AC AC- nối ở ph nầ xoay chiều, ha bi ộ bi n ế đổi àn y được ghép v n au hông q a áy bi n áp t n s cao F nh ới h t u m ế ầ ố H ưHình 2.16b.
C u úcấ tr bộ bi n ế đổi y nà đảm bảo h àn oàn các yêu o t cầu về truy nề công suất ha chi u, i ề
cách y hô g qua l t n bộ bi n ế đổi DC AC AC- - , trong óđ khâu trung g ani DC AC- dù gn máy bi n ápế tần sốcao. Nhờ có khâu tru gn g ani tần sốcao k chí thướcmáy bi nế sáp ẽgiảm nh ỏ đáng kể, tránh được sử dụng áy bi n áp m ế ở tần số cơ bản 0 z 5 H rất cồng kềnh. hâu bi K ến
đổi AC AC s- ử dụng cấu úc bi n tr ế tần trực tiếp ki uể m tra ậ đản m bảo ch cứ năng uy tr ền công su h chi uất ai ề v ới hiệu qu cao.ả Nhờ cấu trú c bi nế tần trực tiếp với iđ ều khi n c uy n ể h ể
m ch n gi n heo iạ đơ ả t đ ện áp, khâu tru i ng g an trởnên hu n án t ầ b dẫn, k c í h thước nhỏ gọn v ì không cần n cácđế tụ điện lớn. Một trong nh ngữ vấn đề cần quan â t m trong cấu úc tr bộ
bi n ế đổi ở cổng 2 à l việcthiết kế chế tạo máy bi nế áp tần sốcao, nh n ngh ênữ g i cứu chỉra trong à t i liệu 72 [ ] đã thểhi nệ vi c chệ ế ạ t o á bi n áp m y ế tần sốcao phù hợp với yêu cầu đặt ra đối với bộbiến đổi m luà ận án đề ậ c p hoà toà n nkh h .ả t i Tại Vi tệ Na , ãm đ có máy biến áp 50kVA – 0,38 110/ kV t, ần số 50 k zH tại công y ê doanh hóat li n chất PT ,N số S1, ở
Dầu- Quận Hồng àng Thành Ph B ố Hải Phòng. Tuy nh ên, vi c ngh êni ệ i cứu chế tạo máy bi n áp t n s cao không ph phế ầ ố ải ạm iv ngh ên c u c a i ứ ủ luận n. á
2 3 1 ác ng. . C u êy n ý i u l đ ề chế mạch AC AC -
Khâu bi n ế đổi AC AC- trực tiếp bi n ế đổi iđ ện áp dạng són ch nh ,g ữ ật tần số cao sang
đ ệi n áp dạng sóng s in cơ bản 5 0H Q trì z. uá nh bi n ế đổi có thể sử dụng nguyên lý cyc oconv el ert r để chuy nể mạch tự nh êni như t ià liệu [ ] [ ]36 , 94 . Quá trình i uđ ề ch ế
cyc oconv e tl ert r ạo tra ần s ốthấ ởp mỗ ửi n a ch u kỳ, n ó làdãy xung có r ng hay độ ộ t đổi t 0 ử đến Tpwm, tu tỳ hu c vàộ o vị ctrí ắt n uha của n tí hiệ đ ều i u chế m(t) với xu gn răng cưa PWM.
Đểvan có th ể ẫ d n dòng một cách tựnh ên,i chi uề dòng tải iL(t) phả đi ược xác định để chọn
đúng van h chi u c ai ề ó thể ẫ d n dòng. Như vậy dạng i n áp a đ ệ r ở tần sốthấp là dạng i nđ ệ áp của u ađầ r bộPWM thông thường. Ph ngươ ph pá cyc ocon el v rt re có nh c i ượ đ ểm thứ nhấtlà quá t ìrnh i u ch đ ề ế độ rộng xung di nễ ra bên sơ cấp m áy bi n áế p HF. i u nàĐ ề y dẫn n đế
trong ch ế độquá độ n t dò g ừhoá kh ng ô được câ n bằng, dẫn tới ì t nh trạng từhoá cưỡng bức mộtchi u.ề Nhược iđ ểmthứ ha à quái l nh chtrì uyển mạch òđ i hỏi cần biết được dấu của cả
dòng i n và i n áp u ađ ệ đ ệ đầ r tần số thấp, i uđ ề n yà rấtkhó có th thể ực hi n ệ đượ ởc vùng n tí hi u nhệ ỏ gần không, có đập mạch. Lu n ánậ thực hi n quáệ trình i u ch ki uđ ề ế ể m t ia x r conve ert r ở í ph a thứ ấ c p áy bi n áp khâ m ế ( u AC AC- ) ía s, ph ơ cấp áy bi n áp m ế đượ đ ềc i u ch heo ết kiể đu óng c ác van t o d ng i n áp sóng h nh ch nh t n s cao. ắt c ạ ạ đ ệ ì ữ ật ầ ố
C u h nhấ ì mạch lực như Hì nh 2.16b ã đ được giới t hiệu o g tr n một số tài liệu như [ ]52 , [115] đảm bảo hoàn oàn các yêu t cầu về truy nề công suất hai chi u,ề cá hc ly thông qua bộ
bi n ế đổi DC AC AC- - , ong ó khâu ung g an tr đ tr i DC AC- dùng áy bi n áp t n s cao m ế ầ ố . Khâu AC C-A có th thể ực hi n heo nguyênệ t lý biến t ần ma trận. guyên ý iN l đ ều ch heo ết ki u bi nể ế tần a m trận có thể ế đổbi n i trực tiế đ ệp i n áp xoay chi u ề dạng ung ch nh san x ữ ật g
đ ệi n áp xo y chi u a ề dạng s n i với bất kỳ tỷ lệ bi n ế đổi tần số nào, cao hơn ho cặ thấp hơn, b ng ph ng pháp i u ch r ng xung nh ngh ch l u gu n áp h ng ằ ươ đ ề ế độ ộ ư ở ị ư n ồ t ô thường 16[ ].
Vấn đề ích nh đối với bi nế ầ t n a m trận à i u khi n chuy n l đ ề ể ể mạch ong các van bán tr dẫn ha ci hiều. C i ó ha phươn g pháp chuy nể mạch ch nh í là chuy nể mạch he chi t o ều dòng iđ ện và chuy nể mạch theo i n áp. Theođ ệ bất cứ ph ngươ pháp nào chuy nể mạc phh ải đảm bảo không ngắn mạch ngu n áp và k ôngồ h hở mạch ngu n òng.ồ d Q t ìuá rnh chuy nể mạch thường diễn a heo 4r t bước, mỗi bước các nh uh a một kho ngả bằng th iờ i tg an off cần thiết
đểvan khoá lại r, t ong ó cóđ thểdiễn a chuy nr ể mạch cưỡng bức và ch uyển mạch tự nh ên. i Chuy nể mạch tựnh êni là khi van vào dẫn dòng sẽ tự nhận lấy oà dòng i n v va t n đ ệ à n đang dẫn trướ đc ó sẽ kh áo lại khi dòng qua nó đã bằng không. huy n C ể mạch cưỡng bức à k l hi van được mởđể sẵn sàng dẫn dòng nh ng chư ỉ dẫn dòng i n kh van angđ ệ i đ dẫn trướ đc ó bị
Ở mục 2.3 2 và 2.3.3 . đề xu ph ng án i u ch và chuy nất ươ đ ề ế ể mạch heo i n áp t đ ệ phối hợp vớiph n i uầ đ ề khi nể khâu DC AC - dùng ầu c H, iđ ện áp u a bi n áp giđầ r ế ảthiếtl ó à c thể biết ch nhí xác g á tri ị dương, âm của nó. h K i đó ph ng pháp c uy nươ h ể mạch sẽ tương
đố đơi n giản và rất ti n cậy, nh ngữ nội dung này ác gi t ả đã công bố tại bà i báo [2 k] và ết quả thực nghiệm công bố trong bài báo [6] trong danh m ục các công trì nh công bố của luận án.
2 3 2 i u ch. . Đ ề ế P M W cho bộbi n ế đổi DC AC- -AC v i ớ khâu AC AC i- đ ều ch ế ki u bi nể ế tần ma trận
Tương tựnhưph ngươ pháp i uđ ề chếcho ngh chị lưu cầu , H bộ DC AC C- -A cũng có th ể đ ềi u ch h o phế t e ương pháp i u chđ ề ế lưỡng cực à i u ch n v đ ề ế đơ cực o g ó ph ng pháp tr n đ ươ đ ềi u ch n c c có ch t lế đơ ự ấ ượng v sóng hà tề i t h n 15 Vố ơ [ ]. ề phương pháp i u ch n c c đ ề ế đơ ự
cũng có a cách các h i : h 1 l sà ử dụng mộtsóng i uđ ề chế và ha isóng mang, mỗi sóng mang lệch pha nh u 180 a 0, mỗisóng mang này dùng i u chđể đ ề ế mộtnhánh cửa cầu cách 2 à ; l sử
dụng một sóng mang at m ác nh ng dùng ha sóng igi ư i đ ều chế ng c ha nhau,ượ p mỗi sóng
đ ềi u chế lại iđ ều khi nể một nhánh n a c u. ử ầ E 1 S 4 S 3 S 2 S 1 g g3 4 g 2 g A B P N AB v P N
Hình .2 17 S tự ương đương v m t i ch ề ặ đ ều ế gi aữ khâu AC-AC ) v c H ) (a à ầu (b
vPh ng pháp dùng ha óng ang ươ i s m
Ph ng pháp i u ch ươ đ ề ế đơn cực dùng 2 sóng m g an được thể hi nệ trên đồ thị th iờ g an i trên H nh 2.18. Sóngì răng cưa tam ig ác đối xứng ên tr đồ thị Hì nh 2.18a có tần số fs, gồm hai h ệxun ug c+(t) uvà c-(t) ng cượ n uha 180 .° Xung i uđ ề khi nể các van V1, V2, V3 Vvà 4 của ngh chị lưu bên ph a í sơ cấp áy bi n áp F m ế H được iđ ều khi n ngể đồ bộ với xung răng cưa ở
t n s fầ ố s/2.
Giả sử m(t) đang dương. K i h đầu a ph a r í thứ ấ c p à i n áp l đ ệ dương Uf( )+ , gi ng nh ố ư
ph ng ph p iươ á đ ều chế PW mM ột cực nh tí , ở ph aí thứ cấp m áy bi n ápế H i v i F ha an ha chi uề S1, S2 điều khiển bởi tí n hiệu a cr ủa upwm+, là đầu a r của so sánh gi a n ữ tí hiệu m(t) với xung răng cưa uc+( )t , còn n á h van S3, 4 i u k h n S đ ề hiển ntí hiệu cra ủa upwm-, đầu a r khâu so sánh m(t) với c-(t). h K i đầu a r thứ cấp m y á bi n áp à i n áp âế l đ ệ m uf(-) t ì h ngược l , Sại 1, S2 i u khi n b uđ ề ể ởi pwm-, còn S3, S4 b uởi pwm+.
Hình .2 18 M xẫu ung i uđ ề ch Pế WM ho a c m trix c verter on dùng ha ó g i s n ma gn ngượ p a c h
Thuật toán i u ch đ ề ế được xây dựng nh giư ải t í h ch qua c c á đồ th trị ên Hì nh 2.18. T ín hi uệ uf có b ên i độ +/- 1, tần số fs/ l tí2, à n hi u i u khi nệ đ ề ể cầu V1, V2, V3, V4 bên ph aí sơ
cấp áy bi n áp F. T n hi m ế H í ệu m c +1 ở ặpvan V1, V4 và -1 mở ặ c p van V3, V2. T hi u u ín ệ đầ
ra khâu so ánh s của P M W cũng à l +/- g1, ồm hai hệ thống upwm+ uvà pwm-. h ó K i đ lấy c tí h uf*upwm+ và uf*upwm- sta ẽđược ngay tín hiệu i uđ ề khi nể van ha i chi uề S1 và S4 tương nứ g. Cần lưu ý rằng đối với ma x convetri rt r le à S3 phả đ ềi i u khi nể ng cượ với S1 Svà 2 ng c ượ
với S4, iđ ều này thể hi n ên ệ tr đồ thị Hì nh 2.18e và Hì nh 2.18 . ác kf C hoảng dẫn của van c ng ũ được thể hi n êệ tr n đồ thị. T n rê Hì nh 2.18g cho thấy dạng i n p ađ ệ á r của m t iar x conve ert r trong c ảhai trường hợp n hi u i u ch tí ệ đ ề ếm(t) dương và â . m Như v y mậ ạch og l ic có thểthiết kếthống nh , khá n gi nất đơ ả .
Mẫu xung i u khi n c c vanđ ề ể á S1, S2, S3, S4 ứng vớ ải c hai trường h ợp m(t) dương và âm bi u di nể ễ trên đồ thịHìn h 2.18e cùng với dạng xung của i n áp ađ ệ r umc(t). H nh 2.18 g chì o thấy rằng i n áp ra cóđ ệ dạng của i u ch Pđ ề ế WM một cực nh, kh tí i m( ) dươt ng chỉ có cá c xung dươn và kg hi m( ) m t â chỉ có các xung âm. Nếu b ê i n i nđộ đ ệ u áp x ng ch nhữ ật ở th ứ
cấp áy bi n áp m ế tần sốcao (H ) làF Uf thì iđ ện áp ra umc(t) mcó 3 ức +U: f, -Uf, à e o. v z r Ở
trạng há a t i r không, dòng tải iL ngắn mạch qua hánh van n (S1, S2) ho cặ (S3, S4), không đi