ifR f L f
3.1. Vài nột về bộ nghịch lƣu ỏp ba pha nối lƣới 1 Định nghĩa
3.1.1. Định nghĩa
Bộ nghịch lưu ỏp ba pha cú nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện một chiều sang dạng năng lượng điện xoay chiều ba pha để cung cấp cho Tải. Bộ nghịch lưu ỏp là một bộ nghịch lưu cú nguồn một chiều cung cấp là nguồn ỏp và đối tượng điều khiển ở ngừ ra là điện ỏp. Linh kiện trong bộ nghịch lưu ỏp cú vai trũ như một khúa dựng để đúng, ngắt dũng điện qua nú. Để đúng cắt xung với tần số cao ta sẽ lựa chọn linh kiện bỏn dẫn cho bộ nghịch lưu là MOSFET, IGBT…
Nghịch lưu ỏp nối lưới được thiết kế khỏc với nghịch lưu độc lập. Điện ỏp đầu ra của nghịch lưu ỏp nối lưới cần phải thỏa món một số điều kiện để chỳng cú thể hũa lưới và chuyển năng lượng vào lưới. Cỏc điều kiện đú là:
- Độ lớn và gúc pha của điện ỏp biến tần phải bằng độ lớn và gúc pha của
điện ỏp lưới;
- Tần số điện ỏp nghịch lưu phải bằng tần số điện ỏp lưới.
Để đảm bảo cỏc điều kiện đầu người ta thường lấy mẫu điện ỏp lưới để làm tham chiếu cho thiết kế tớn hiệu chuyển đổi.
Bờn cạnh đú tải của nghịch lưu nối lưới cũng khỏc với tải của nghịch lưu độc lập. Tải của nghịch lưu nối lưới là lưới điện và cú cụng suất lớn hơn rất nhiều so với cụng suất của nghịch lưu. Cụng suất tỏc dụng và cụng suất phản khỏng chảy từ nghịch lưu vào lưới được thể hiện qua phương trỡnh (3.1) và (3.2)
cos sin 2 t L B t B t L B Z U U Z U Q Z U U P
Trong đú: UB là điện ỏp đầu ra nghịch lưu, UL là điện ỏp đầu ra lưới điện,
Zt là trở khỏng của đường dõy liờn kết, là gúc lệch pha giữa UNL và UL.
Từ (3.1) ta thấy, gúc quyết định đến mức năng lượng tỏc dụng và phản
khỏng phỏt từ pin mặt trời (PV) vào lưới. Khi = 900 cụng suất tỏc dụng chuyển
vào lưới sẽ cực đại. Tuy nhiờn để đảm bảo giới hạn ổn định của nghịch lưu, gúc
cần nhỏ hơn 900. Trong biểu thức (3.1) giỏ trị sin cú thể dương hoặc õm. Khi
sin dương cụng suất tỏc dụng sẽ chảy từ nghịch lưu vào lưới, khi sin õm chỳng chảy theo hướng ngược lại.
3.1.2. Phõn loại
Bộ nghịch lưu ỏp dựa theo cỏc tiờu chớ khỏc nhau cú thể phõn loại như sau: - Theo số pha điện ỏp đầu ra: một pha, ba pha.
- Theo số bậc điện ỏp giữa một đầu pha tải và một điểm điện thế chuẩn trờn mạch (phase to pole voltage): hai mức (two level), đa mức (multilevel).
- Theo cấu trỳc của bộ nghịch lưu: dạng nối tầng (cascade inverter), dạng điụt kẹp (diode clamped inverter), dạng flying capacitor …
- Theo phương phỏp điều chế: + Phương phỏp điều rộng
Phương phỏp điều rộng PWM (Pulse - Width – Modulation) là phương phỏp điều chỉnh điện ỏp ra tải hay núi cỏch khỏc là phương phỏp điều chế dựa trờn sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuụng dẫn đến sự thay đổi điện ỏp đầu ra.
(3.1) (3.2)
Phương phỏp được sử dụng rộng rói ở cỏc biến tần dựng Transistor và hệ thống cú chất lượng cao. Đặc điểm của phương phỏp này là yờu cầu tần số làm việc của ngắt điện từ vài trăm Hz đến 15 KHz và sơ đồ điều khiển phức tạp. Và đặc biệt là vừa điều khiển điện ỏp lại cú thể kết hợp với hạn chế súng hài bậc cao.
+ Phương phỏp điều biờn
Điều biờn hay cũn gọi là điều chế biờn độ là một kỹ thuật được sử dụng trong điện tử viễn thụng, phổ biến nhất là dựng để truyền thụng tin qua một súng mang vụ tuyến. Kỹ thuật này là thay đổi biờn độ của tớn hiệu súng mang theo biờn độ của tớn hiệu thụng tin cần gửi đi, hay núi cỏch khỏc là điều chế súng mang bằng biờn độ theo tớn hiệu mang tin. Vớ dụ, thay đổi cường độ tớn hiệu cú thể được dựng để phản ỏnh cỏc õm thanh được tỏi tạo lại bởi một người núi, hoặc để xỏc định độ chúi của cỏc điểm ảnh truyền hỡnh. (Trỏi ngược với điều biờn là điều tần, cũng thường được sử dụng để truyền õm thanh, trong đú tần số truyền được thay đổi; và điều pha thường được sử dụng trong điều khiển từ xa, trong đú pha của tớn hiệu súng mang được thay đổi).
+ Phương phỏp điều chế độ rộng xung dựng súng mang (CBPWM)
Đõy là phương phỏp sử dụng một tớn hiệu xung tam giỏc gọi là súng mang đem so sỏnh với tớn hiệu sin chuẩn gọi là tớn hiệu điều khiển để tạo ra điện ỏp xoay chiều. Nếu đem xung điều khiển này cấp cho bộ nghịch lưu thỡ ở đầu ra sẽ thu được dạng xung điện ỏp mà thành phần điều hũa cơ bản cú tần số bằng tần số tớn hiệu điều khiển và biờn độ phụ thuộc vào nguồn điện một chiều cấp cho bộ nghịch lưu và tỷ số giữa biờn độ súng sin mẫu và biờn độ súng mang. Tần số súng mang lớn hơn rất nhiều tần số tớn hiệu điều khiển. Điện ỏp đầu vào một chiều là khụng đổi, để điều chỉnh biờn độ và tần số của điện ỏp đầu ra ta chỉ việc điều chỉnh biờn độ và tần số của tớn hiệu sin chuẩn. Đặc trưng cơ bản của phương phỏp này là thành phần súng điều hũa của điện ỏp ra. Muốn giảm cỏc súng điều hũa bậc cao cần phải tăng
tần số súng mang hay tần số PWM. Tuy nhiờn càng tăng tần số PWM thỡ tổn hao chuyển mạch lại tăng lờn.
+ Phương phỏp điều chế độ rộng xung cải biến (SFO-PWM)
Đõy là một trong những phương phỏp hạn chế súng hài bậc cao. Với ưu điểm là tần số đúng ngắt cú thể điều khiển được, dạng ỏp cỏc bỏn kỳ và cỏc pha
giống nhau khi cú sự đồng bộ giữa cỏc súng mang Vc và ỏp điều khiển Vref. Nhược
điểm là cú sơ đồ nguyờn lý phức tạp.
+ Phương phỏp điều chế vectơ khụng gian (SVM)
Phương phỏp điều chế vộc tơ khụng gian cú nhiều ưu điểm hơn so với cỏc phương phỏp khỏc như giảm súng hài, nõng cao chất lượng điện ỏp đầu ra nờn trong phạm vi đề tài chọn phương phỏp điều chế cho bộ nghịch lưu ỏp ba pha là phương phỏp điều chế vộc tơ khụng gian. Phương phỏp điều chế vectơ khụng gian cũng khỏc với cỏc phương phỏp điều chế độ rộng xung khỏc. Với phương phỏp điều chế PWM khỏc, bộ nghịch lưu được xem như ba bộ biến đổi đẩy kộo riờng biệt với ba điện ỏp pha độc lập nhau. Đối với phương phỏp điều chế vectơ khụng gian, bộ nghịch lưu được xem như một khối duy nhất với 8 trạng thỏi đúng ngắt từ 0 đến 7.