v a, b, c bo loc tich cuc noi tiep
4.5.1.Sơ đồ chung
Để dễ dàng so sánh các thuật toán khác nhau, ta tiến hành mô phỏng cho cùng một hệ thống lưới điện xoay chiều 3 pha 3 dây cung cấp năng lượng cho bộ biến đổi là chỉnh lưu diode 3 pha, mô hình tương tự như hình 4.3 với các thông số cụ thể như sau :
• Nguồn 3 pha hình sin đối xứng : Ud = 380V
• Tần số nguồn : 50Hz
• Bộ biến đổi công suất là cầu chỉnh lưu diode 3 pha công suất 30KVA cung cấp cho tải RL công suất 25KVA.
• Tải trở cảm với thông số : R =10 (Ω) và L = 0,02(H)
• Bộ lọc tích cực sử dụng bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha với công suất giới hạn là 5KVA, Vdc = 600V, cấp nguồn cho cầu IGBT.
Từ sơ đồ 4.3 dễ dàng thấy rằng bộ lọc tích cực song song phải được ghép ở trước và song song với phụ tải trên đường dây truyền tải từ lưới tới.
Như đã đề cập ở chương 2, một lợi thế chính của lý thuyết công suất tức thời là nó có thể lựa chọn tùy ý công suất để bù bao gồm p , ~p , q hay q~ một cách tùy ý, phụ thuộc vào mục đích của người sử dụng. Ở chương này ta sẽ tiến hành đi sâu vào mô phỏng bộ lọc tích cực với các thuật toán lựa chọn công suất để bù khác nhau. Ứng với mỗi cách lựa chọn công suất để bù thì ta sẽ thu được các đáp ứng khác nhau. Cụ thể, ở đây ta sẽ tiến hành mô phỏng bộ lọc tích cực song song với các chiến lược :
•Điều khiển hằng số công suất tức thời
•Điều khiển dòng sin
Ở đây, sơ đồ hệ thống lưới là giống nhau, các thuật toán chỉ khác nhau cách lựa chọn thành phần công suất để bù. Hình 4.15 mô tả sơ đồ chung của toàn bộ hệ thống :
Hình 4.15: Sơ đồ khối mô phỏng bộ lọc tích cực song song trong môi trường Matlab và simulink
Ở đây bộ lọc tích cực song song chỉ tham gia vào lưới tại thời điếm 0,015s qua switch chuyển mạch.
Sơ đồ trên bao gồm khối nguồn 3 pha đối xứng, cấp nguồn bộ biến đổi chỉnh lưu cầu diode với tải trở cảm. Do sự phát sinh sóng hài trong quá trình các van chuyển mạch nên dòng trên lưới sẽ không sin và công suất dao động tương đối lớn. Vì vậy cần sự có mặt của bộ lọc tích cực với 2 khối chính là khối tính toán theo lý thuyết p-q và bộ nghịch lưu công suất tiêm dòng cho lưới.
Hình 4.16: Sơ đồ nguồn 3 pha đối xứng (Ud=380V, f=50Hz, trở kháng đường dây R=1Ω, L=0,00001H)
Hình 4.18: Sơ đồ bộ nghịch lưu 3 pha (Udc= 600V, L=0,0005H, R=0,1Ω, C=2µF ) Hình 4.19: Sơ đồ khối tính toán theo lý thuyết p-q
Hình 4.20: Khối chuyển từ hệ trục abc sang hệ trục αβ
Hình 4.22 : Khối tính toán dòng quy chiếu
Hình 4.24: Khối tính toán công suất thực và ảo của nguồn
Dưới tác động của nguồn gây ra sóng hài là bộ cầu chỉnh lưu diode 3 pha, dòng điện trên lưới sẽ bị méo và trở nên không sin. Bộ lọc tích cực thực hiện quá trình tính toán ra các dòng cần thiết để tiêm vào lưới để bù các phần dòng không mong muốn.
Trước tiên, hệ thống sử dụng các cảm biến dòng điện và điện áp để đo dòng tải và điện áp nguồn các pha. Sau đó 6 tín hiệu này được đưa vào khối tính toán theo lý thuyết p-q để tính ra các dòng cần bù quy chiếu cho các pha iCa* ,iCb* ,iCc* .Quá trình tính toán như sau : Ban đầu các điện áp pha và các dòng dây của lưới thu được từ đo lường được chuyển sang hệ trục alpha – beta qua phép biến đổi Clarke theo các công thức (2.50) và (2.52) trong chương 2. Sau đó các tín hiệu này được đưa vào khối tính toán công suất thực và ảo của tải theo công thức (2.59) trong chương 2. Sau khi tính toán xong p và q, 2 tín hiệu này sẽ được đưa qua khối lựa chọn công suất để bù (với mỗi thuật toán khác nhau thì công suất lựa chọn để bù cũng khác nhau- có thể là toàn bộ công suất ảo hay chỉ phần dao động của công
suất ảo, công suất thực….) . Tín hiệu công suất cần bù sau khi đã được lựa chọn được đưa vào khối tính toán dòng quy chiếu trên hệ trục alpha-beta theo công thức (2.60). Sau đó tín hiệu này được đưa tới khối chuyển đổi hệ trục từ alpha-beta sang hệ trục abc theo công thức (2.51) và (2.53) trong chương 2. Các dòng quy chiếu này được so sánh với các dòng nghịch lưu thực tế đưa ra ifa, ifb, ifc , sai lệch dòng
i
∆ được đưa vào bộ điều khiển rồi qua khâu điều khiển dòng HB sẽ xuất ra tín hiệu đóng mở các van IGBT tương ứng cho mỗi pha , kết quả là các dòng bù từ nghịch lưu đưa ra đạt theo đúng yêu cầu tính toán để bù các dòng không mong muốn trên lưới. Vì thông số của tải thay đổi liên tục vì vậy các tín hiệu đo lường phải được thực hiện một cách liên tục và nhạy từ hệ thống và yêu cầu tốc độ xử lý của khối tính toán phải nhanh và nhạy để đưa ra dòng cần bù vào đúng thời điểm tính.
Ở đây, ta cũng cần nhấn mạnh rằng, dòng điện từ nguồn dao động méo và không sin là do sự yêu cầu cung cấp thành phần công suất dao động ~p và q~ từ nguồn tới tải. Sự không cùng pha giữa Unguồn và inguồn là do sự yêu cầu cung cấp thành phần công suất ảo trung bình q từ nguồn tới tải. Nếu bộ lọc tích cực khắc phục được những đặc điểm này thì dòng điện từ nguồn tới tải sẽ hoàn toàn sin và cùng pha với điện áp nguồn.