Thông số mạch lực bộ biến đổi MMC được tính toán dựa trên thông số bộ bù D-STATCOM với N = 10 SM mỗi nhánh, điện áp UDC = 10000 V, công suất Sn = 3 MVA.
Tổng số SM là: 10 2 3 = 60 (SM) Số lượng van IGBT là: 60× 2 = 120 (van). Dòng điện từ nguồn cấp:
Idc =
Điện áp trên mỗi SM:
U
SM
Giả sử trường hợp lý tưởng, công suất ba pha cân bằng thì dòng điện từ nguồn DC chảy qua mỗi pha là:
ISM =
I
dc
Chọn hệ số an toàn là 1.5 thì điện áp ngược tối đa cho phép mỗi van IGBT là:
UCE =USM 1.5 =1000 1.5 =1500(V )
Từ các thông số tính toán trên ta chọn van IGBT BSM200GA1700DLC với thông số như sau: UCE = 1700V , I max = 200A .
Tính chọn tụ điện
Bộ biến đổi MMC là bộ biến đổi kiểu Module, ưu điểm của bộ biến đổi này là không cần nguồn nuôi riêng cho mỗi SM thay vào đó mỗi SM sẽ có một tụ điện để lưu trữ năng lượng. Năng lượng tối đa được lưu trữ trong các tụ điện là
ECmax được quyết định bởi công suất định mức của D-STATCOM Sn và hệ số tỉ số năng lượng công suất EP. Ở đây EP có thể thay đổi từ 10J/kVA đến 50J/kVA.
ECmax = EP.Sn
Năng lượng tối đa được lưu trữ trong các tụ điện được liên kết với nguồn DC của MMC 3 pha 6 nhánh được tính như sau [8]:
E = 6 N
C max
Trong đó:
CSM: điện dung mỗi SM Carm: điện dung cả nhánh Tổng điện dung trên 1 nhánh:
16
C arm =
Điện dung của mỗi SM được tính như sau:
CSM =Carm.N
Tính chọn cuộn cảm
Cuộn cảm L ở mỗi nhánh dùng để ngăn chặn dòng có tần số cao gây ra bởi sự khác biệt về điện áp nhánh trên và nhánh dưới. Làm phẳng dòng điện khi các van chuyển mạch. Giá trị của cuộn cảm phụ thuộc vào điện áp trên tụ của SM
(UDC/N), kĩ thuật điều chế, tần số chuyển mạch và bộ điều khiển. Điện dung được tính theo công thức sau [8]:
L arm = a Trong đó: ma là hệ số điều chế. Carm là điện dung nhánh. là tần số điện áp. hlà bậc sóng hài ảnh hưởng lớn nhất.
Với ma = 1 thì điện áp hiệu dụng của D-STATCOM U ra được tính bởi công thức (2.28) [8]:
17 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN CHO D-STATCOM
D-STATCOM có thể cung cấp nhanh chóng và hiệu quả CSPK để nâng cao độ ổn định điện áp. Phần quan trọng nhất của bộ bù này là hệ thống điều khiển. Các linh kiện điện tử bán dẫn như IGBT chịu trách nhiệm đóng cắt mạch lực của D- STATCOM. Các mô hình điều khiển như điều khiển thích nghi, điều khiển PI truyền thống, điều khiển trễ, điều khiển mờ và điều khiển dự báo MPC được ứng dụng để kiểm soát bộ bù. Trong hầu hết các phương pháp kể trên, bộ điều chế như PWM, SVM,…là yêu cầu bắt buộc để tạo ra tín hiệu vào của van bán dẫn, bao gồm cả vòng điều khiển bên trong và bên ngoài. Tùy thuộc vào phương pháp mà tần số chuyển mạch được giữ cố định tại một giá trị. Tuy nhiên, MPC là phương pháp có thể triển khai một cách đơn giản mà không tuân theo những quy tắc trên. Trong MPC, tần số đóng cắt thay đổi linh hoạt và tín hiệu đầu vào được điều khiển trực tiếp từ bộ điều khiển vì không cần sử dụng bộ điều chế. Một trong những lợi thế của phương pháp này là khắc phục được những vấn đề về ràng buộc và phi tuyến, cũng như không giới hạn số lượng biến điều khiển. Tức là nó có thể điều khiển được nhiều biến, nhưng vấn đề quan trọng nhất là tính toán trong thời gian trích mẫu ngắn, từ đó giải quyết vấn đề tối ưu hóa trong bộ điều khiển.