1. 5 Giới thiệu yêu cầu bài toán
1.6. Kết luận chương 1
Trong chương 1 tác giả đã trình bày:
Sự phát triển mạnh mẽ của nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo do tính bền vững và thân thiện với môi trường trong khi tiềm năng vô cùng to lớn.
Đặc điểm của nguồn năng lượng tái tạo này là loãng và không ổn định nên cần nối lưới để có được một nguồn điện có chất lượng cao với giá thành thấp.
So với hệ thống điện gió, điện mặt trời nối lưới có nhiều thuận lợi hơn để tác giả tiếp cận nghiên cứu. Vì vậy, luận văn này tập trung chủ yếu vào hệ thống nghịch lưu điện mặt trời nối lưới.
lưới hoạt động tốt cần phải hạn chế các sóng hài.
Chương 2 tác giả sẽ trình bày về nguồn gốc sóng hài, phân tích sóng hài, các tiêu chuẩn sóng hài, các ảnh hưởng của sóng hài, các biện pháp hạn chế sóng hài.
CHƯƠNG 2: NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI LÊN HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1 Nguồn gốc sóng hài
Các bộ biến đổi công suất IGBT dựa trên việc chuyển đổi công suất nhanh chóng đang trở nên phổ biến thay thế cho hầu hết các bộ biến đổi sử dụng thyristor do có khả năng biến đổi nhiều năng lượng hơn và đáp ứng các tiêu chuẩn kết nối lưới điện. Các hệ thống điện mặt trời và điện gió sử dụng các bộ chuyển đổi chuyển mạch nhanh dựa trên IGBT này để chuyển đổi điện áp DC ra thành nguồn AC. Tuy nhiên, các bộ chuyển đổi năng lượng dựa trên IGBT lại tạo ra các sóng hài đưa vào lưới điện, các tải riêng lẻ và điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của toàn bộ hệ thống.
Để phân tích sóng hài dòng điện, một nghịch lưu cầu H điều chế PWM đơn cực như hình được sử dụng làm chuẩn.
Hình 2.1.Nghịch lưu nối lưới cầu H
Dựa vào nguyên lý xếp chồng, dòng điện ngõ ra của nghịch lưu bao gồm dòng điện cơ bản và độ nhấp nhô dòng điện [5], [6].
Dòng điện ngõ ra của nghịch lưu tăng trong bán kỳ dương của mỗi nửa chu kỳ chuyển mạch và giảm trong bán kỳ âm.
đỉnh iL1 được tính như sau:
Trong đó: Lf là điện cảm của bộ lọc ngõ ra của nghịch lưu; Vdc là điện áp của nguồn DC; d(t) là tín hiệu điều chế, và Ts là chu kỳ của sóng mang.
Độ giảm của dòng điện iL2 trong nửa bán kỳ âm của nửa chu kỳ chuyển mạch được xác định một cách tương tự như sau:
Cộng (2.1) và (2.2) cho cả 2 nửa bán kỳ dương và âm sẽ thu được kết quả độ nhấp nhô dòng đỉnh-đỉnh như (2.3).
(2.3)
Giá trị hiệu dụng của độ nhấp nhô dòng điện trong mỗi chu kỳ sóng tam giác chuyển mạch bằng cách chia cho căn bậc 2 của 3 như sau:
(2.4)
Phương pháp điều khiển dòng điện thường được dùng trong nghịch lưu nối lưới, do đó sóng điều chế thường có một sự trễ pha nhất định so với điện áp (nếu có phát công suất kháng Q, nghĩa là hệ số công suất nhỏ hơn 1 hoặc là tải R-L).
(2.5)
Thay (2.5) vào (2.4) sẽ thu được giá trị hiệu dụng của độ nhấp nhô dòng điện như sau:
(2.6) (2.2)
Hình 2.2. Sóng mang, điện áp và độ nhấp nhô dòng điện
Và độ méo hài toàn phần THD (total harmonic distortion) có quan hệ với độ nhấp nhô dòng điện hiệu dụng như sau:
THD= ∆I/I1
Từ các phân tích trên cho thấy có bốn nguyên nhân cơ bản phát sinh sóng hài trong nghịch lưu nối lưới như sau:
Kỹ thuật điều chế: Chu kỳ chuyển mạch Ts sẽ ảnh hưởng đến độ nhấp nhô dòng điện của nghịch lưu. Đây là bộ phận phát sinh sóng hài đáng kể nhất trong nghịch lưu nên được nhiều nhà khoa học không ngừng nghiên cứu để cải tiến
Độ chính xác của tham số hòa đồng bộ: dựa vào công thức (2.5) cho thấy sóng điều chế cũng sẽ ảnh hưởng đến sóng hài. Sai số của các tham số ước lượng được của điện áp lưới như biên độ, tần số, góc pha trong quá trình đồng bộ do sai số cảm biến cũng như dao động của điện áp lưới sẽ ảnh hưởng
đến tín hiệu điều chế. Độ chính xác này thường phụ thuộc vào chất lượng của vòng khóa pha.
Sự ổn định của nguồn điện DC: sóng hài của nghịch lưu còn phụ thuộc vào điện áp nguồn DC ở biểu thức (2.6) và biên độ dòng điện cơ bản khi công suất ngõ vào thay đổi (do nắng, gió thay đổi). Do đó, kỹ thuật dò điểm công suất cực đại của dàn pin mặt trời cũng ảnh hưởng đến điện áp DC nên sẽ ảnh hưởng đến sóng hài.
Tham số của bộ điều khiển: Tham số các bộ điều khiển ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu điều chế nên cũng ảnh hưởng đến sóng hài ngõ ra của nghịch lưu nối lưới.