CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH THÔNG SỐ ĐIỆN CỦA MBA ĐÊ PHẦN TÍCH ĐÁP ÚNG TẦN SỐ
5.2 Mô hình mạch mô phỏng và xác định các giá trị điện dung
Việc xây dựng mô hình thông số phân bố là một khâu rất quan trọng để có thể đánh giá các kết quả mô phỏng có gần chính xác với phép đo. Từ các mô hình và phân tích ở
Chương 3, mô hình được lựa chọn thử nghiệm là cuộn dây kiểu đĩa thường cho cuộn HV và LV có dạng (trên 1 pha) như hình sau:
Chương 5: Mô phỏng và phân tích 27
HƯ LV
winding winding
Hình 5.1: Mô hình thông số phân bố trên 1 pha với n phân đoạn của 1 MBA 2 cuộn dây
Advanced Design System 2009 (ADS) là hệ thống phần mềm thiết kế điện tử tự động hóa được tạo ra bởi Keysight EEsof EDA, một bộ phận của Keysight Technologies. Phần mềm này cung cấp một môi trường thiết kế tích hợp để thiết kế các sản phẩm điện tử như điện thoại di động, máy nhắn tin, mạng không dây, truyền hình vệ tinh, hệ thống radar, kết nối dữ liệu tốc độ cao. Ngoài ra, ADS Keysight hỗ trợ tất cả các bước của quá trình thiết kế, layout, kiểm tra các quy tắc thiết kế, mô phỏng mạch điện theo miền tần số - miền thời gian và mô phỏng điện từ trường xung quanh hệ thống, cho phép người dùng có thể mô tả đầy đủ và tối ưu hóa thiết kế mà không phải sử dụng nhiều công cụ.
Sử dụng phần mềm ADS để mô phỏng MHPB có ưu điểm là được cung cấp các công cụ hỗ trợ, môi trường thiết kế mạch điện thuận lợi và tương đối đơn giản. Do đó trong luận văn này sử dụng ADS mô phỏng và xây dựng mô hình mạch, phân tích cho đối tượng MBA. Hình 5.2 trình bày minh họa 1 phần mô hình MBA sử dụng phần mềm ADS để xây dựng:
Chương 5: Mô phỏng và phân tích 28
5.2.2 Giá trị điện dung
Đối với mô hình thông số phân bố trong hình 5.1 thể hiện trên, giá trị điện dung thành phần (với chỉ số 0 đỉ kèm) có thể dễ dàng được xảc định từ cảc giá tộ điện dung tỏng tương ứng như sau: CgHo
= CgỊỉ/n; CgL0 = CgjJn\ ciwo = ciw/n; CsH0 = CsH*n\ CsL0 = CsL*n (với n; số phân đoạn được chọn để mô phỏng; CgH = CGỊỊ/3; CgL = CQI/3; ciw = CỊĨĨ/3)'
5.2.2.1 Điện dung với đất tổng và điện dung liên cuộn dây tổng
Bảng 5.1 trình bày các giá trị điện dung thu được từ 2 kỹ thuật đo thông thường (conventional technique) và kỹ thuật mới (new technique) [5], Kết quả đạt được cho thấy giá trị điện dung CHG và CHL thay đổi không đáng kể so với tần số, giá trị CLG giảm, mà việc giảm giá trị này là do sự thay
TWFI . ft
ft52 • • • • li=ftiAJC ft) Ohir IM RÍT
c • • •
. . C4. ...
. . C-£sM,5)
►ẠÁAẠ
R 1:51 R=(B-sA£ to
I <—■
Ể
c...
R (LSI- • •
Fjy Ep| : C ...
C12
. . C=.ffEAjQ/2>
R
■R5Í*
• k=$sM ,'í ŨhiT
I|l_l(_7 i1 c ...
. . C1I ...
LAI
JL=I-AAH . C8 . .
I.R- . . . C^ộCA>0ụỆ2) j7 c=jOCiiflựlM
•"ẶMr
— ft ft RJIft=Rj
Gbiffl
■B=4LAaGfò
Al-*-
c ■
'Ĩ19S • • - n = iKA^ci'il
Ah- •c • •
L=LAAH C1Ỗ- ■ .CFK^D
•“VẠr— . ft
■L19P- • •
-C1Q-
. C=C*Ễ4) r. . . í= & JB
Ohm ■ ■ .
f-w-i
. .R ...
. . Rộl ...
L ỊỊ1^
c ■
. C9...
. .ft. . . .
. .ftiflQ . . FT =JLAJC '2}
OhH
A l*
■—Wr-
L=L*i HI fc=’ ■
::::: ih-i(
c
Hình 5.2: Mô hình mặt cắt ngang các phần tử pha A
Ihm
•—Wy—I
.AỊC . 2 r
R. . RjJ R=ii Clkn
■-Sj M^Ohia LRLM
Ặ R = IA ÍW T I -| .p T
Ah c
. ■ C14 •
1 C24
■ C-iAjO/i) L
- - l: ...
tip . ...
E= JflsAJC to Ohn
!<■ J( >
C . CM
■ Csffflftdto
Chương 5: Mô phỏng và phân tích 29
đổi của độ điện thẩm cách điện giữa cuộn LV và lõi. Do đó, để thực hiện phân tích đáp ứng tần số tại dải tần số trung bình (medium frequencies), giá trị điện dung với đất và điện dung liên cuộn dây từ kỹ thuật mới sẽ được sử dụng cho các mô phỏng tiếp theo.
Bảng 5.1: Giá trị điện dung đất và liên cuộn dây
Capacitance in pF Conventional (2 kV AC) New (1 V AC)
15Hz 220Hz 400Hz 1kHz
CHG 1973 1957 1952 1886
CHL 6635 6601 6598 6514
CLG 8115 7863 7787 7591
5.2.2.2 Điện dung nối tiếp tổng
Điện dung nối tiếp thông thường chỉ phụ thuộc vào thuộc tính dây, loại dây quấn và cách điện, và nó không phụ thuộc vào các hệ số khác như là phần nối đất (thùng MBA, lõi MBA) hoặc cách điện hệ thống giữa các cuộn dây. Giá trị điện dung này có thể rất thấp cho cuộn dây kiểu đĩa thường (ordinary disc), hoặc cao hơn cho cuộn dây kiểu lớp (layer) hoặc cuộn dây kiểu đĩa xen kẽ (interleaved disc).
Hình 5.3 trình bày kết quả mô phỏng đáp ứng tần số của oc DPI giữa A-N cuộn HV mà không có sự hiện diện của Cs. Hình 5.4 trình bày kết quả mô phỏng đáp ứng tần số của oc DPI giữa a-c cuộn LV mà không có sự hiện diện của Cs. Từ kết quả trên hình 5.3 và 5.4 cho thấy giữa kết quả mô phỏng và kết quả đo có độ chênh lệch, điều này được lý giải là do việc không thiếu giá trị điện dung nối tiếp trong mạch mô phỏng.
Chương 5: Mô phỏng và phân tích 30
Frequency in Hz —>
Hình 5.3: Kết quả phép đo và mô phỏng đáp ứng tần số của oc DPI giữa A-N cuộn HV dùng mô hình phân bố
Frequency in IHz —>
Hình 5.4: Kết quả phép đo và mô phỏng đáp ứng tần số của oc DPI giữa a-c cuộn LV dùng mô hình phân bố
Để xác định giá trị cs trong mạch, thực hiện chọn 1 điểm chuẩn (ref) trong vùng tần số 1 kHz đến 10 kHz mà tại điểm đó có giá trị thuần dung (gỏc pha xấp xỉ -90°). Từ điểm ref kẻ dóng đường vuông góc lên kết quả đo và mô phỏng, từ đó xác định sơ bộ giá trị CsH với hinh 5.3 và giá trị CsL
vói hinh 5.4.
Sau khi xác định sơ bộ giá trị CsH và CsL thực hiện mô phỏng lần lượt với các giá trị thay đổi quanh giá trị sơ bộ. Hình 5.5 thực hiện mô phỏng đáp ứng tần số của oc DPI giữa A-N cuộn HV cỏ CSỈỊ và hình 5.6 thực hiên mô phỏng đáp ứng tần số của oc DPI giữa a-c cuộn LV có CsL.
ỉ ... measured
~ 1ũ&
í JV \ v --- s imu 1 ated (without Csi
A r --- ---- --- 1 --- . ---- 1 . ■ I ■ I 1 --- 1 --- . 1
f: -k ... measured
1 ob
M A - - -simulated (without Cs)
10 10
G 10
"O
c
ro
10 10
Chương 5: Mô phỏng và phân tích 31
Frequency in Hz --- >
Hình 5.5: Kết quả phép đo và mô phỏng đáp ứng tần số của oc DPI giữa A-N cuộn HV dùng mô hình phân bố (có Cs)
Frequency in Hz --- >
Hình 5.6: Kết quả phép đo và mô phỏng đáp ứng tần số của oc DPI giữa a-c cuộn LV dùng mô hình phân bố (có Cs)
Dựa vào giá trị điện dung nối tiếp trong kết quả kết quả mô phỏng trong hình 5.5 và 5.6 thu được kết quả giá trị thích hợp cho CSH và CsL được xác định lần lượt như sau: CsH ~ 1.812 nF hoặc CsL ~ 2.016 nF. Với các giá trị này thì kết quả mô phỏng và kết quả đo cỏ vẻ phù hợp.