Kết quả mô phỏng nhƣ sau

Mô phỏng hệ thống HVDC hình 4.1 với nguồn chỉnh lưu 500kV, tần số 60Hz, nguồn nghịch lưu 345kV, tần số 50Hz, chiều dài đường dây 300km, cho ta một số kết quả và nhận xét sau:

a, Phía chỉnh lưu:

Hình 4.6 : Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu: a, Đồ thịđiện áp; b.Đồ thịdòng điện;

Hình 4.7: Dòng điện phía chỉnh lưu; a, Hình dạng, b, Phổhài dòng điện

b, Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu:

68 c,

Hình 4.8 : Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu: a, Đồ thị điện áp; b.Đồ thị dòng

điện; c, Đồ thị góc mở α của Thysistor.

Hình 4.9: Dòng điện phía nghịch lưu; a, Hình dạng dòng điện b, Phổhài dòng điện

Hình 4.6 và hình 4.8 là kết quả mô phỏng đầy đủ dòng điện, điện áp và góc mở α của Thysistor từ khi bắt đầu xuất hiện tín hiệu điều khiển cho đến khi đạt trạng thái ổn định. Để thấy rõ sự thay đổi dưới đây ta xét trong từng khoảng thời gian.

Dòng điện xoay chiều của các bộ chỉnh lưu (hình 4.7a) và nghịch lưu có dạng không sin (hình 4.9a), phân tích phổ hài cho dòng điện này thấy rằng các thành phần bậc cao là rất lớn.

4.2.1. Khi chƣa xuất hiện dòng điện t = 0s ÷ 0,35s

Hình 4.10: Kết quả mô phỏng Điện áp Uabc; dòng điện Iabcđầu vào bộ chỉnh lưu

Hình 4.11: Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu: Đồ thịđiện áp, dòng điện, góc mởα

của Thysistor, lệnh điều khiển

Quan sát (hình 4.10) và (hình 4.11) ta thấy đồ thị dòng điện một chiều bắt đầu được xây dựng và đường dây DC được nạp điện ở điện áp danh định của nó.

Kết quả mô phỏng điện áp đầu vào Uabc của bộ chỉnh lưu (hình 4.10) biến thiên hình sin 3 pha đối xứng lệch nhau 120 độ. Trạng thái ban đầu của bộ chỉnh lưu là góc điều khiển Thysistor α = 900 (hình 4.11) để đảm bảo điện áp 1 chiều và dòng 1 chiều đều bằng 0 tại thời điểm đầu của đồ thị. Ngay khi có lệnh điều khiển, góc mở alpha của Thysistor thay đổi theo chiều giảm góc mở để tăng điện áp chỉnh lưu VDL, trong mô hình này góc mở alpha Thysistor (hình 4.11) giảm từ α = 900 xuống α = 480. Khi bắt đầu có lệnh điều khiển góc mở Thysistor thì điện áp bắt đầu tăng nhanh từ 0 đến hơn 1pu. . Trong khoảng thời gian từ 0,3s đến 0,3025s góc điều khiển α giảm từ 480 đến 350. Tại t=0,3025s dòng điện bắt đầu thay đổi.

Hình 4.13: Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu: Đồ thịđiện áp, dòng điện, góc mởα

của Thysistor, lệnh điều khiển (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu (hình 4.12 và 4.13) cho thấy các thông số nghịch lưu cấp năng lượng lên lưới AC như sau: Trạng thái ban đầu của bộ nghịch lưu góc điều khiển alpha Thysistor α = 920 (hình 4.13) để đảm bảo điện áp một chiều và dòng điện một chiều đều bằng 0 tại điểm đầu của đồ thị. Ngay khi có lệnh điều khiển góc mở Thysistor thay đổi theo chiều tăng góc mở để tăng điện áp nghịch lưu trong mô hình này góc mở thysistor tăng từ α = 920đến α = 1660 đường thứ 3 trong hình 4.13. Trong khoảng thời gian này dòng điện cũng bắt đầu xuất hiện nhưng có giá trị không đáng kể.

4.2.2. Khi dòng điện tăng dần t = 0,35s ÷ 0,6s

Hình 4.14: Kết quả mô phỏng trong giai đoạn quá độtăng dòng chỉnh lưu; a, Điện áp Uabc, b, dòng điện Iabcđầu vào

Hình 4.15: Kết quả mô phỏngquá độtăng dòng chỉnh lưu: Đồ thịđiện áp, dòng

điện, góc mởα của Thysistor, lệnh điều khiển

Kết quả mô phỏng dòng điện Iabc đầu vào của bộ chỉnh lưu (hình 4.14) và (hình 4.15) ta thấy, do tính chất gián đoạn và tính chất cảm trong hệ thống nên dạng dòng điện biến thiên không sin nhưng vẫn trùng pha so với điện áp nguồn cấp.

Hình 4.15 cho thấy đồ thị dòng điện một chiều bắt đầu xuất hiện và đường dây DC được nạp điện ở điện áp danh định của nó và có thể nhìn rõ nhất t=0,4s.

Trong khoảng thời gian t=0,4s đến t=0,6s ta thấy góc điều khiển α tiếp tục giảm tới giá trị α = 16,50 quan sát hình dòng điện quy chiếu thay đổi từ 0 đến 1 p.u trong thời gian quá độ. Trong khoảng thời gian này, điện áp vẫn giữ nguyên giá trị ổn định 1pu.

Hình 4.16: Kết quả mô phỏng Điện áp Uabc; dòng điện Iabc đầu vào bộ nghịch lưu

Hình 4.17: Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu: Đồ thịđiện áp, dòng điện, góc mởα

của Thysistor, lệnh điều khiển

Quan sát (hình 4.16) và (hình 4.17) ta thấy trong khoảng thời gian từ 0,35s đến 0,5s góc điều khiển α giảm liên tục từ 1580 đến 1430. Trong khoảng thời gian

t=0,4s đến t=0,6s góc điều khiển α tiếp tục giảm tới giá trị α = 1430 quan sát hình dòng điện quy chiếu thay đổi từ 0 đến 1 p.u trong thời gian quá độ.

Do quá trình quá độ trước đó nên điện áp tăng vọt lên giá trị đặt và đạt là 1,2pu tại t=0.3s.Trong khoảng thời gian t=0,3s đến t=0,35s điện áp giảm từ 1,3pu đến 1pu sau khoảng thời gian đó điện áp giữ nguyên giá trị ổn định 1pu.

4.2.3. Khi dòng ổn định t = 0,6s ÷ 1,4s

Hình 4.18: Kết quả mô phỏng Điện áp Uabc; dòng điện Iabcđầu vào bộ chỉnh lưu

Hình 4.19: Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu: Đồ thịđiện áp, dòng điện, góc mởα

Quan sát (hình 4.18) và hình (4.19) tại t = 0,7s đến t = 0,8s góc điều kiển α có giá trị 22,50 xuất hiện dòng điện bước, dòng điện giảm 0.2 pu, điện áp giảm 0,1pu được áp dụng trong suốt 0,1 giây với dòng tham chiếu hiện đểcó thể quan sát các đáp ứng động của bộ biến đổi. Ta có thể quan sát rất rõ trên đường cong dòng điện. Sau khoảng thời gian đó từ t=0,8s đến 1,4s góc điều khiển α giữ nguyên giá trị 16,50các thông số điện áp, dòng điện đạt trạng thái ổn định.

Trong khoảng thời gian này ta thấy xuất hiện lõm dòng điện có sự suy giảm dòng điện đột ngột tại t = 0,7s đến t = 0,8s (hình 4.18). Giá trị dòng điện hiệu dụng của nó bằng 80% so với dòng điện chuẩn. Sau thời gian 0,1s này dòng điện được phục hồi.

Nguyên nhân gây ra lõm là do khởi động thiết bị có công suất lớn so với công suất ngắn mạch của hệ thống tại điểm kết nối. Sự giảm gây ra bởi sự khởi động mạch truyền đông công suất lớn thông thường nhất là ba pha đối xứng. Hoặc có thể do đóng mạch các biến áp năng lượng vào hệ thống dẫn đến lõm dòng điện không đối xứng về biên độ kết hợp với sự có mặt của các hài bậc chẵn.

Hình 4.21: Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu: Đồ thịđiện áp, dòng điện, góc mởα

của Thysistor, lệnh điều khiển

Quan sát (hình 4.20) và hình (4.21) Tại t = 0,7s đến t = 0,8s góc điêu kiển α tăng từ 1430 đến 1450 lúc này xuất hiện dòng điện, dòng điện giảm 0.2 pu được áp dụng trong suốt 0,1 giây với dòng tham chiếu hiện đểcó thể quan sát các đáp ứng động của bộ biến đổi. Ta có thể quan sát rất rõ trên đường cong dòng điện.Sau khoảng thời gian đó từ t=0,8s đến 1,4s góc điều khiển α giữ nguyên giá trị 1430

các thông số điện áp, dòng điện đạt trạng thái ổn định. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Tương tự như phía chỉnh lưu bên nghịch lưu cũng thấy xuất hiện lõm dòng điện có sự suy giảm dòng điện đột ngột tại t = 0,7s đến t = 0,8s (hình 4.20).

4.3. Kết quả mô phỏng khi thay đổi thông số

Chúng ta sẽ thay đổi các thông số: Tần số, chiều dài đường dây và thông số bộ lọc.

4.3.1. Thay đổi tần số

Mô phỏng hệ thống hình 4.1 khi tần số nguồn cấp phía chỉnh lưu bằng tần số nguồn cấp phía nghịc lưu là 50Hz. Nguồn chỉnh lưu 500kV, nguồn nghịch lưu 345kV, chiều dài đường dây 300km.

Hình 4.22: Hộp thoại thay đổi tần số phía 500kV từ 60Hz thành 50Hz

4.3.1.1. Kết quả mô phỏng khi hai nguồn có cùng tần số

a, Kết quả mô phỏng khi thay đổi tần số phía chỉnh lưu

Hình 4.23 : Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu: a, Đồ thị điện áp; b.Đồ thị dòng

điện; c, Đồ thị góc mở α của Thysistor.

Hình 4.24:Dòng điện phía chỉnh lưu khi tần số hai nguồn đều 50Hz; a, Hình dạng

dòng điện, b, Phổhài dòng điện

79 a,

Hình 4.25 : Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu: a, Đồ thị điện áp; b.Đồ thị dòng

điện; c, Đồ thị góc mở α của Thysistor.

Hình 4.26: Dòng điện phía nghịh lưu khi tần số hai nguồn đều 50Hz; a, Hình dạng

dòng điện, b, Phổhài dòng điện

Quan sát hình 4.23 và hình 4.25 ta thấy khi tiến hành thay đổi tần số thì góc điều khiển α thay đổi và đồ thị dòng điện, điện áp cũng thay đổi và sự khác nhau rõ nhất ta thấy trong khoảng 0,6s đầu nên dưới đây ta chỉ xét hệ thống trong khoảng này.

Dòng điện xoay chiều của các bộ chỉnh lưu (hình 4.24a) và nghịch lưu có dạng không sin (hình 4.26a), phân tích phổ hài cho dòng điện này thấy rằng các thành phần bậc cao ít. Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu (hình 4.24b) cho thấy rằng tổng méo hài còn 73,79%. Phía nghịch lưu (hình 4.26b) cho thấy rằng tổng méo hài có thể đạt tới 51,05%.

81 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

4.3.1.2. Kết quả mô phỏng khi thay đổi tần số trong khoảng 0s ÷ 0,6s

Hình 4.27: Kết quả mô phỏng Điện áp Uabc; dòng điện Iabcđầu vào bộ chỉnh lưu

Hình 4.28: Kết quả mô phỏng phíachỉnh lưu: Đồ thị điện áp, dòng điện, góc mởα

của Thysistor, lệnh điều khiển, góc tắt.

Khi tiến hành thay đổi tần số từ 60Hz xuống 50Hz trong khoảng thời gian từ 0s đến 0,6s quan sát những thay đổi ở (hình 4.27) và (4.28) ta thấy:

Trạng thái ban đầu của bộ chỉnh lưu là góc điều khiển Thysistor α = 900 để đảm bảo điện áp 1 chiều và dòng 1 chiều đều bằng 0 tại thời điểm đầu của đồ thị. Khi chưa có lệnh điều khiển góc mở Thysistor thì điện áp và dòng điện vẫn là 0.

Ngay khi có lệnh điều khiển góc mở Thysistor tại t = 0.025s thì điện áp bắt đầu tăng vọt lên trên 1pu sau đó giảm nhanh, dòng điện cũng tăng vọt lên đến 1,5pu. Trong khoảng t = 0,025s đến t = 0,07s do góc điều khiển α thay đổi theo chiều tăng từ α = 90đến 1660 nên điện áp và dòng điện lại giảm nhanh về 0pu.

Từ t = 0,07s đến 0,46s góc điều khiển α giảm từ 166đến 910 lớn hơn 900

nên dòng điện vẫn có giá trị là 0 pu, từ t = 0,27s đến t=0,46 điện áp có xu hướng tăng nhẹ từ 0pu đến 0,5pu.

Từ t = 0,46s đến t = 0,6s góc điều khiển α giảm từ 900 đến 500 quan sát đồ thị (hình 4.28) ta thấy điện áp tăng từ 0,5pu đến 0,75pu trong khi đó dòng điện bắt đầu tăng từ 0pu đến 0,2pu.

Hình 4.30: Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu: Đồ thịđiện áp, dòng điện, góc mởα

của Thysistor, lệnh điều khiển, góc tắt

Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu ở (hình 4.29) và (hình 4.30) khi thay đổi tần số cho thấy các thông số nghịch lưu cấp năng lượng lên lưới AC như sau: Trạng thái ban đầu của bộ nghịch lưu góc điều khiển Thysistor α = 920. để đảm bảo điện áp một chiều và dòng điện một chiều đều bằng 0 tại điểm đầu của đồ thị. Trước khi có lệnh điều khiển điện áp và dòng điện có giá trị 0 pu.

Ngay khi có lệnh điều khiển góc mở Thysistor vẫn giữ là 920 điện áp và dòng điện bắt đầu tăng. Điện áp tăng từ 0 đến 1,2pu còn dòng điện tăng đến 1,5pu.

Với t = 0,04s đến 0,08s góc mở thysistor tăng từ α = 920 đến α = 1660 lúc này điện áp và dòng điện giảm về 0

Từ t= 0,08s đến t = 0,46s góc điều khiển α giữ nguyên 1660 dòng điện vẫn có giá trị là 0 pu, điện áp có xu hướng tăng nhẹ từ 0pu đến 0,5pu.

Từ t = 0,46s đến t = 0,6s góc điều khiển α giảm từ 1480đến 1230 quan sát đồ thị (hình 4.30) ta thấy điện áp tăng từ 0,5pu đến 0,75pu trong khi đó dòng điện bắt đầu tăng từ 0pu đến 0,5pu.

Quan sát hình 4.7; hình 4.9 và hình 4.24; hình 4.26 cho thấy sóng hài bậc cao khi thay đổi tần số xuất hiện ít hơn, hệ số méo dạng dòng điện THD thấp hơn so với khi chưa thay đổi thông số hệ thống.

Khi thay đổi tần số chu kỳ của dòng điện kéo dài hơn ta quan sát trong hình 4.7a và hình 4.24a. Ở hình 4.7a 1 chu kỳ dòng điện pha a phía chỉnh lưu (màu đỏ) bắt đầu từ t = 0,5s và kết thúc tại t = 0,518s còn hình 4.24a chu kỳ của dòng điện pha a phía chỉnh lưu (màu đỏ) bắt đầu từ t = 0,5s và kết thúc tại t = 0,523s.

Quan sát hình 4.9a và hình 4.26a ta thấy dòng điện pha a phía nghịch lưu (màu đỏ) bắt đầu từ t = 0,5s và kết thúc tại t = 0,519s còn hình 4.26a chu kỳ của dòng điện pha a phía nghịch lưu (màu đỏ) bắt đầu từ t = 0,5s và kết thúc tại t = 0,52s.

Hệ số THD khi chưa thay đổi thông số của bộ chỉnh lưu là 68,64%, của bộ nghịch lưu là 75%.

Hệ số THD khi thay đổi tần số của bộ chỉnh lưu 50 Hz là 73.79%, của bộ nghịch lưu là 51.05%.

Khi thay đổi tần số của hệ thống thì hình dạng dòng điện bên phía nghịch lưu méo ít hơn khi chưa thay đổi tần số.

4.3.2. Tăng chiều dài đƣờng dây

Đường dây truyền tải một chiều có ưu thế hơn khi truyền năng lương đi xa với tần số đến hàng nghìn km. Ở đây mô phỏng ví dụ cho chiều dài đường dây 1487 km (bằng chiều dài đường dây truyền tải Hòa Bình TP HCM).

Ta tiến hành mô phỏng hệ thống hình 4.1 với nguồn chỉnh lưu 500kV tần số 60Hz, nguồn nghịch lưu 345kV tần số 50Hz, chiều dài đường dây 1487km.

85 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

4.3.2.1. Kết quả mô phỏng khi tăng chiều dài đường dây

a, Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu:

Hình 4.32: Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu: a, Đồ thị điện áp; b.Đồ thị dòng điện;

c, Đồ thị góc mởα của Thysistor.

Hình 4.33: Dòng điện phía chỉnh lưu khi đường dài đường dây tăng lên; a, Hình dạng dòng điện, b, Phổhài dòng điện

b, Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu:

87 c,

Hình 4.34: Kết quả mô phỏng phía nghịch lưu: a, Đồ thịđiện áp; b.Đồ thị dòng

điện; c, Đồ thị góc mở α của Thysistor.

Hình 4.35: Dòng điện phía nghịch lưu khi đường dài đường dây tăng lên; a, Hình dạng dòng điện, b, Phổhài dòng điện

Quan sát hình 4.32 và hình 4.34 ta thấy khi tiến hành tăng chiều dài đường dây thì góc điều khiển α hầu như không thay đổi còn đồ thị dòng điện, điện áp có thay đổi và sự khác nhau rõ nhất ta thấy trong khoảng 0,4s đầu nên dưới đây ta chỉ xét hệ thống trong khoảng này.

Dòng điện xoay chiều của các bộ chỉnh lưu (hình 4.33a) và nghịch lưu có dạng không sin (hình 4.35a), phân tích phổ hài cho dòng điện này thấy rằng các thành phần bậc cao là rất lớn. Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu (hình 4.33b) cho thấy rằng tổng méo hài có thể đạt tới 80,30%. Phía nghịch lưu (hình 4.9b) cho thấy rằng tổng méo hài có thể đạt tới 80,29%

4.3.2.2. Kết quả mô phỏng trong khoảng từ 0s ÷ 0,4s

Hình 4.36: Kết quả mô phỏng Điện áp Uabc; dòng điện Iabcđầu vào bộ chỉnh lưu

Hình 4.37: Kết quả mô phỏng phía chỉnh lưu: Đồ thịđiện áp, dòng điện, góc mởα

Khi tiến hành tăng chiều dài đường dây từ 300km lên tới 1487km trong khoảng thời gian từ 0s đến 0,4s quan sát những thay đổi ở (hình 4.36) và (4.37) ta thấy:

Mục lục