v a, b, c bo loc tich cuc noi tiep
4.5.8. Bộ lọc tích cực cho bù công suất phản kháng sử dụng lý thuyết abc
Như đã đề cập trong chương 2, lý thuyết công suất tức thời ngoài cách chuyển hệ trục như phép biến đổi Clarke còn có lý thuyết abc để biến đổi và tính toán trực tiếp các công suất trên hệ trục abc mà không cần phép chuyển hệ trục. Ở đây ta cũng tiến hành mô phỏng hệ thống lưới điện với thông số nguồn tương tự như phần trên, sử dụng cho bộ cầu chỉnh lưu Thyristor góc mở 300, bộ lọc tích cực với phần công suất vẫn là cầu nghịch lưu IGBT như trên tuy nhiên khác biệt ở thuật toán tính toán ra dòng quy chiếu so với các lý thuyết p-q ở trên.
Cụ thể :
Sơ đồ khối toàn bộ hệ thống thì tương tự như hình 4.15. Tải là bộ cầu chỉnh lưu Thyristor góc mở 300 như hình 4.49:
Ở đây, khối tính toán được tính cụ thể như sau :
Hình 4.62: Sơ đồ khối tính toán trong lý thuyết abc
Tín hiệu vào cũng được đo lường trực tiếp từ các điện áp pha và các dòng điện dây như trước. Tuy nhiên thuật toán tính toán thì khác hoàn toàn :
Hình 4.64: Sơ đồ khối tính toán dòng không tác dụng
Ban đầu các điện áp pha và dòng dây được đo lường trực tiếp từ lưới điện rồi tiến hành đưa vào khối tính toán ra các dòng điện tác dụng iwa , iwb , iwc theo công thức (2.80) và (2.81) trong chương 2. Sau đó tính toán ra các dòng không tác dụng iqa , iqb , iqc theo công thức (2.79). Đồng thời đây cũng chính là các dòng quy chiếu sử dụng cho bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ sử dụng tín hiệu này để so sánh với các dòng thực tế của nghịch lưu, lấy sai lệch rồi đưa đi điều khiển.
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.040 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 thoi gian (s) P ( W )
Hình 4.65: Đồ thị công suất thực từ nguồn
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -14000 -12000 -10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 thoi gian (s) Q ( V A R )
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04-60 -60 -40 -20 0 20 40 60 thoi gian (s) is a ( A ) Hình 4.67: Đồ thị dòng từ nguồn Hình 4.68: Phân tích phổ dòng nguồn
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04-60 -60 -40 -20 0 20 40 60 thoi gian (s) iL a ( A ) Hình 4.69: Đồ thị dòng tải Hình 4.70: Phân tích phổ dòng tải
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04-40 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 thoi gian (s) i (A ) ibu icanbu Hình 4.71: Đồ thị dòng bù từ bộ lọc và dòng tính toán Hình 4.72: Phân tích phổ dòng bù
Hình 4.73: Phân tích phổ dòng cần bù
Như vậy, với lý thuyết abc thì chỉ được sử dụng để bù công suất phản kháng của nguồn, còn dòng điện thì không sin, công suất tác dụng thì vẫn dao động. Đồ thị 4.69 và 4.70 cho biết dòng tải rất méo với THD =34,51%, bộ lọc tích cực phải tiến hành lọc sóng hài với THD = 43,21%. Sau khi bộ lọc tích cực hoạt động thì dòng từ nguồn tới tải có THD giảm xuống còn 9,68% do bộ lọc đã bù thành phần công suất phản kháng dao động tới tải. Tuy nhiên, lý thuyết abc tức thời chỉ thích hợp để dùng bù công suất phản kháng cho tải, ngoài ra không để bù bất cứ một thành phần công suất nào khác.
4.6. NHẬN XÉT
Với những kết quả mô phỏng và phân tích ở trên ta thấy: Lý thuyết abc thì đơn giản hơn trong thao tác tính toán nhưng nhược điểm chính của nó là chỉ bù được công suất phản kháng cho nguồn còn các thành phần khác thì không bù được.
Lý thuyết công suất tức thời có ưu điểm là lựa chọn được phần công suất cần bù một cách rất linh động và với nhiều thuật toán khác nhau thì kết quả bù cũng khác nhau. Thuật toán bù dựa trên lý thuyết công suất tức thời tối ưu nhất là bù cả phần công suất thực dao động và công suất phản kháng của nguồn. Khi đó nguồn chỉ cung cấp hằng số công suất tức thời tới tải, dòng nguồn thì hoàn toàn hình sin và cùng pha với điện áp pha tương ứng. Toàn bộ sự méo của dòng hài do tính phi tuyến của phụ tải gây ra đều được triệt tiêu qua bộ lọc tích cực.
Như vậy bộ lọc tích cực sử dụng lý thuyết công suất tức thời với thuật toán tối ưu nhất có thể làm giảm ô nhiễm sóng hài của dòng nguồn do các phụ tải phi tuyến gây ra, bù công suất phản kháng và cải thiện hệ số công suất một cách đáng kể. Bộ lọc tích cực là một thiết bị điện rất cần thiết tại xí nghiệp công nghiệp.
KẾT LUẬN
Sau 12 tuần nghiên cứu, cùng với sự nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo PHẠM TUẤN ANH , các thầy cô trong bộ môn Điện tự động công nghiệp và các bạn đồng ngành, em đã hoàn thành đồ án này. Về cơ bản đồ án đã đạt được những thành công sau :
• Giới thiệu về hệ thống lưới điện thông minh, các vấn đề chất lượng điện trong lưới điện thông minh, tổng quan về một số bộ bù STATCOM và bộ UPFC.
• Trình bày về lý thuyết công suất cổ điển, lý thuyết công suất tức thời và sự so sánh giữa chúng, ứng dụng mạnh mẽ của lý thuyết công suất tức thời cũng được đề cập.
• Trình bày về các cấu trúc lọc tích cực trong lưới điện, bao gồm cấu trúc lọc tích cực nối tiếp, lọc tích cực song song và sự kết hợp giữa lọc thụ động và lọc tích cực, ứng dụng của chúng trong thực tế.
• Đồ án đã tiến hành mô phỏng thành công bộ lọc tích cực song song 3 pha 3 dây trong lưới điện với các thuật toán khác nhau và thu được kết quả tương đối chính xác.
• Đồ án là nền tảng vô cùng quan trọng để tiến hành xây dựng mô hình thực tế.
Cùng với sự hoàn thành của đồ án, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong bộ môn và đặc biệt là thầy giáo PHẠM TUẤN ANH và các bạn trong ngành đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Do sự hạn hẹp của thời gian và trình độ chuyên môn nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, em mong được các thầy cô và các bạn giúp đỡ để đồ án có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hải phòng ngày 12/2/2011
Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
Ths. Phạm Tuấn Anh Nguyễn Đức Công
