Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện cao minh thắng

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 8 SVTH: CAO MINH THẮNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU Trong chương này chúng ta xem xét các vấn đề của hệ thống truyền

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIẢI

TÍCH LƯỚI ĐIỆN AC-DC

Người hướng dẫn: TS Trần Thanh Sơn Sinh viên thực hiện: Cao Minh Thắng Lớp: Đ4-H2

Không có sự thành công nào không gắn liền với sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều,

dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian hơn 4 năm học và rèn luyện tại trường Đại học Điện lực với sự nỗ lực của bản thân cùng với rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của Thầy cô, gia đình và bạn bè đến nay tôi đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp của mình

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi đến quý Thầy cô ở khoa Hệ thống điện trường Đại học Điện lực đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Đặt biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Trần Thanh Sơn là

người trược tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Cảm ơn thầy đã tìm cho tôi một đề tài tốt nghiệp rất thú vị và bổ ích, tạo mọi điều kiện thuận lợi và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian vừa qua

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp, những người đã ở bên cạnh vàcho tôi những kỷ niệm đẹp trong quãng đời sinh viên

Cuối cùng, lời cảm ơn đặc biệt nhất mà tôi muốn gửi đến bố mẹ và gia đình đã ủng

hộ và tạo điều kiện cho tôi được học tập và hoàn thành bản đồ án của mình

Hà nội, tháng 12 năm 2013 Sinh viên thực hiện

Cao Minh Thắng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ

XOAY CHIỀU 8

1.1 Giới thiệu 8

1.2 So sánh giữa truyền tải điện xoay chiều và một chiều 9

1.2.1 So sánh về phương diện kinh tế 9

1.2.2 So sánh về phương diện kỹ thuật 10

1.2.3 Những vấn đề kết nối các mạng HVAC và truyền tải HVDC 11

1.3 Ứng dụng của truyền tải HVDC 11

CHƯƠNG 2: GIẢI TÍCH LƯỚI ĐIỆN AC-DC 13

2.1 Đặt vấn đề 13

2.2 Mô hình hệ thống DC 15

2.2.1 Chuyển đổi biến 15

2.2.2 Bộ biến đổi và các phương trình 17

2.3 Phương pháp giải tích lưới điện AC-DC 27

2.3.1 Mô hình hệ thống DC gồm nhiều bộ chuyển đổi 27

2.3.2 Phương pháp giải và thuật toán chương trình 32

CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB 44

3.1 Giới thiệu về phần mềm Matlab 44

3.2 Xây dựng chương trình 45

3.2.1 Xây dựng các file dữ liệu 48

3.2.2 Đọc dữ liệu nút AC 48

3.2.3 Đọc dữ liệu nhánh AC 49

3.2.4 Đọc dữ liệu nút DC 49

3.2.5 Đọc dữ liệu nhánh DC 49

3.2.6 Tính ma trân tổng dẫn nút Y, B’ và B” 50

3.3 Kiểm tra chương trình và kết quả 51

KẾT LUẬN CHUNG 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

Hình 1.1 So sánh về cột điện giữa đường dây AC-DC 9

Hình 2.1 Chế độ chỉnh lưu 13

Hình 2.2 Chế độ nghịch lưu 14

Hình 2.3 Chuyển đổi DC cơ bản 16

Hình 2.4 Mạch tương đương cho chuyển đổi cơ bản 16

Hình 2.5 Mạch tương đương của mạch biến đổi ba pha toàn sóng 18

Hình 2.6 Dạng sóng điện áp và dòng điện của mạch cầu 19

Hình 2.7 Dạng sóng điện áp và dòng điên qua các van với góc kích trễ 20

Hình 2.8 Dạng sóng điện áp và chu kỳ dẫn chế độ chỉnh lưu 22

Hình 2.9 Dạng sóng điện áp và chu kỳ dẫn chế độ nghịch lưu 22

Hình 2.10 Hệ thống nhiều bộ chuyển đổi 30

Hình 2.11 Thuật toán chương trình 43

Hình 3.1 Xây dựng chương trình trong Matlab 46

Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống IEEE 14 nút 51

Bảng 3.1 Dữ liệu nút AC 51

Bảng 3.2 Dữ liệu nhánh AC 52

Bảng 3.3 Dữ liệu nút DC 53

Bảng 3.4 Dữ liệu nhánh DC 54

Bảng 3.5 Kết quả sau khi chạy chương trình 54

HVAC Truyền tải cao áp xoay chiều HVDC Truyền tải cao áp một chiều

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 8 SVTH: CAO MINH THẮNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU

VÀ XOAY CHIỀU

Trong chương này chúng ta xem xét các vấn đề của hệ thống truyền tải điện một chiều và hệ thống truyền tải điện xoay chiều Bố cục của chương bao gồm:

- Mục 1: Giới thiệu về hệ thống truyền tải điện một chiều

- Mục 2: So sánh truyền tải điện một chiều và xoay chiều

- Mục 3: Ứng dụng của hệ thống truyền tải điện một chiều

1.1 Giới thiệu

Con người biết đến điện từ hàng nghìn năm trước qua hiện tượng tự nhiên như giông sét, hiện tượng tĩnh điện khi cọ xát các vật với nhau.Thomas Edison đã đưa điện vào sử dụng trong thực tế vào năm 1882 bằng hệ thống phân phối điện một chiều tại New York phục vụ mục đích chiếu sáng Cũng từ đây nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng cao, yêu cầu đặt ra cần phải truyền tải điện đi xa đến các hộ tiêu thụ, nhưng truyền tải đi

xa bằng dòng điện một chiều điện áp thấp lúc này là điều không thể Để giải quyết vấn đề này George Westinghouse đã chế tạo ra máy biến áp, cùng với đó thay người ta thay truyền tải điện một chiều bằng hệ thống truyền tải điện xoay chiều Điện áp sẽ được nâng cao và truyền tải đi xa hơn rất nhiều, chính vì vậy trong một thời gian dài người ta chuyển sang truyền tải điện bằng điện xoay chiều mà không sử dụng điện một chiều

Trong quá trình truyền tải điện bằng dòng xoay chiều cao áp người ta đã phát hiện

ra nhiều vấn đề khó khăn mà khó có thể giải quyết được Điện áp càng nâng cao càng truyền tải đi xa nhưng cũng phát sinh nhiều vấn đề phức tạp về từ trường, điện trường, điều kiện ổn định, biến thiên điện áp, độ không sin, không đối xứng, độ lệch tần số.v.v hay việc truyền tải điện qua các vùng biển đến các đảo, truyền tải điện qua các vùng có điều kiện đặt biệt khó khăn bắt buộc phải sử dụng đến dòng một chiều

Những thành tựu đạt được trong những năm gần đây của công nghệ điện tử công suất đã mở rộng khả năng ứng dụng của điện một chiều trong hệ thống điện lớn Việc kết

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 9 SVTH: CAO MINH THẮNG

hợp truyền tải điện bằng điện xoay chiều và điện một chiều cao áp là giải pháp tối ưu trong giai đoạn hiện tại đã và đang được nhiều nước trên thế giới áp dụng

Do đó em chọn đề tài này nhằm tìm hiểu về việc kết hợp truyền tải điện xoay chiều và một chiều cao áp, lợi ích của nó và khả năng ứng dụng cho hệ thống điện Việt Nam trong tương lai

1.2 So sánh giữa truyền tải điện xoay chiều và một chiều

Truyền tải điện bằng dòng điện xoay chiều cao áp hay một chiều cao áp mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng của nó Việc xem xét sử dụng truyền tải điện bằng dòng một chiều hay xoay chiều cần phải dựa vào từng hoàn cảnh cụ thể

1.2.1 So sánh về phương diện kinh tế

Giá thành của một đường dây truyền tải bao gồm nhiều thành phần, cột điện, dây dẫn, cách điện, thiết bị đầu cuối…

So với đường dây tải điện xoay chiều, đường dây tải điện một chiều có chi phí về kim loại (cột điện, dây dẫn) và cách điện cho dây dẫn thấp hơn, hành lang an toàn thấp hơn

Hình 1.1 So sánh về cột điện giữa đường dây AC-DC

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 10 SVTH: CAO MINH THẮNG

1.2.2 So sánh về phương diện kỹ thuật

Truyền tải bằng HVDC có thể điều khiển nhanh nhạy, điều khiển hoàn toàn công suất phát, đồng thời nó có khả năng nâng cao khả năng ổn định động, cách ly sự cố giữa các lưới điện HVAC Ngoài ra nó còn có nhiều ưu điểm nổi bật hơn so với lưới điện HVAC

v Giới hạn ổn định

Công suất truyền tải trên đường dây xoay chiều phụ thuộc vào độ lệch pha về điện

áp giữa hai đầu của đường dây Khi chiều dài đường dây tăng lên góc này cũng tăng lên Công suất truyền tải lớn nhất của đường dây HVAC bị giới hạn bởi điều kiện ổn định và

ổn định quá độ Khả năng truyền tải điện của đường dây HVAC tỷ lệ nghịch với khoảng cách truyền tải trong khi đó khả năng tải của đường dây HVDC không phụ thuộc vào khoảng cách truyền tải

v Điều chỉnh điện áp

Điện áp trên đường dây HVAC luôn luôn thay đổi do tổn thất công suất phản kháng ở đường dây nhưng vẫn luôn phải giữ cho điện áp cuối đường dây trong giới hạn cho phép nên cần có những thiết bị bù dọc theo đường dây

Đường dây HVDC chỉ truyền tải công suất tác dụng nên không cần bù trên đường dây nhưng cần xây dựng các nhà máy phát công suất phản kháng ở gần các phụ tải để cung cấp cho phụ tải

v Bù trên đường dây

Với những đường dây HVAC dài chúng ta cần quan tâm đến giới hạn ổn định cùng với công suất phát sinh trên đường dây khiến cho điện áp cuối đường dây thường cao hơn nhiều ở đầu đường dây Vì vậy cần sử dụng bù dọc, bù ngang bằng kháng, tụ điện hay sử dụng các trạm SVCs, STATCOMs

Đường dây HVDC không cần bù

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 11 SVTH: CAO MINH THẮNG

v Cách ly sự cố rã lưới

Ưu điểm nữa của HVDC so với HVAC là nó không truyền nhiễu loạn từ hệ thống điện này sang hệ thống điện khác nên nó cách ly được sự cố rã lưới

1.2.3 Những vấn đề kết nối các mạng HVAC và truyền tải HVDC

v Những vấn đề của kết nối các mạng HVAC

Việc kết nối giữa hai hệ thống điện bằng dây HVAC thường gặp phải yêu cầu máy phát tự điều chỉnh ở cả hai hệ thống điện, hệ thống điện phải tương đương nhau nhưng vẫn thường xuyên gặp vấn đề như:

- Dao động tần số, dao động điện áp

- Tăng khả năng bị sự cố

- Truyền tải cả nhiễu loạn từ hệ thống điện này sang hệ thống điện kia

v Những vấn đề của truyền tải điện HVDC

Ứng dụng của truyền tải điện HVDC bị giới hạn do những nguyên nhân chính sau:

- Thiết bị biến đổi phức tạp và đắt tiền, chi phí xây dựng trạm cao hơn

- Khó chuyển đổi và không có nhiều cấp điện áp

- Phát sinh các sóng hài bậc cao, đòi hỏi mạch lọc

- Phải có nhà máy cung cấp công suất phản kháng

- Chế tạo máy cắt một chiều khó khăn hơn

- Vận hành phức tạp hơn

1.3 Ứng dụng của truyền tải HVDC

Cáp ngầm dưới nước có chiều dài hơn 30 km Truyền tải điện xoay chiều sẽ không thực tế đối với khoảng cách dài do điện dung của cáp lớn đòi hỏi phải có các trạm bù trung gian

Nối kết không đồng bộ giữa hai hệ thống xoay chiều khi mà các đường dây nối xoay chiều là không khả thi vì lý do ổn định hệ thống hay có sự khác nhau về tần số định mức của hai hệ thống

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 12 SVTH: CAO MINH THẮNG

Truyền tải một lượng công suất lớn trên khoảng cách xa bằng đường dây trên không Truyền tải HVDC là một phương án cạnh tranh được với truyền tải điện xoay chiều đối với khoảng cách dài hơn 600 km

Hệ thống HVDC được dùng để tải công suất từ một trạm lớn từ xa đến trung tâm phụ tải cách vài trăm km Nếu có sự cố trong hệ thống xoay chiều thì các máy phát ở nguồn phát sẽ không cắt ra vì đường kết nối DC không đồng bộ sẽ cô lập nhà máy với hệ thống

AC

Liên kết giữa các hệ thống lớn: nhằm trao đổi liên tục công suất với các hệ thống lân cận bất chấp có biến đổi về điện áp và tần số Các liên kết DC đảm bảo sự tồn tại hoạt động của các đường nối trong những tình trạng nghiêm ngặt nhất của lưới điện cấu thành

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 13 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

CHƯƠNG 2: GIẢI TÍCH LƯỚI ĐIỆN AC-DC

Trong chương này chúng ta lựa chọn các biến và xây dựng mô hình toán học của

hệ thống điện AC-DC Dựa trên cơ sở tích hợp từ hệ thống AC bằng phương pháp tách biến nhanh và các phương trình bộ chuyển đổi DC ta xây dựng thuật toán giải tích lưới điện AC-DC

Bố cục chương bao gồm 3 phần Phần 1: Đặt vấn đề Phần 2 xây dựng các phương trình từ mô hình hệ thống DC Phần 3 giới thiệu về ứng dụng phương pháp và thuật toán chương trình giải tích lưới điện AC-DC

2.1 Đặt vấn đề

Chế độ của hệ thống điện được xác định bởi véc tơtrạng thái [ V, θ, X]T, trong đó

V, θ là điện áp và góc pha điện áp tại tất cả thanh cái của hệ thống xoay chiều,X là véc tơbiến trạng thái của hệ thống DC Cách tính toán V vàθtrong hệ thống AC trong nghiên cứu này là sử dụng phương pháp tách biến nhanh và lựa chọn biến X được trình bày ở phần 2.2

Mô hình chuyển đổi dòng công suất:

Hệ thống

AC

Hình 2.1 Chế độ chỉnh lưu

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 14 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Hình 2.2 Chế độ nghịch lưu

Theo định luật Kirchhoff 1 ta có:

Ptai - P(ac) – P(dc) = 0 (2.1)

Qtai - Q(ac) – Q(dc) = 0 (2.2) Trong đó:

+ P(ac), Q(ac) lần lượt là công suất tác dụng và công suất phản kháng tại thanh cái của hệ thống AC

+ P(dc), Q(dc) lần lượt là công suất tác dụng và công suất phản kháng tại thanh cái của hệ thống DC

+ Ptai, Qtai lần lượt là công suất tác dụng và công suất phản kháng của tải tại thanh cái của hệ thống AC

Giới hạn công suất Q(dc) và P(dc) là chức năng của bộ biến đổi điện áp trên thanh cái hệ thống DC và được coi là lời giải từ các phương trình hệ thống DC Chúng được dùng làm dữ liệu đầu vào trong lần lặp kế tiếp để giải các phương trình hệ thống AC

Ví dụ:

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 15 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Từ các phương trình có nguồn gốc hệ thống AC, ta có hệ phương trình cân bằng công suất của hệ thống như sau:

ΔP( V,θ)ΔP( V,θ,X)ΔQ( V,θ)ΔQ( V,θ,X)

Với k=1, ứng với số chuyển đổi hiện tại

Các phương trình của bộ chuyển đổi được trình bày ở phần 2.2

Phương trình của hệ thống DC (2.3), (2.4), (2.6) được thực hiện độc lập với hệ thống AC

Kết hợp với các phương trình từ AC và thiết bị chuyển đổi ta nhận được hệ phương trình mô tả chế độ của hệ thống như sau:

P(V, )P(V, ,X )

2.2.1 Chuyển đổi biến

Sơ đồ mô tả quá trình chuyển đổi các biến

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 16 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Hình 2.3 Chuyển đổi DC cơ bản

Sơ đồ chuyển đổi tương đương

+ IP, IS : thành phần dòng điện phía sơ cấp và thứ cấp máy biến áp

+ α: góc trễ pha của thiết bị điện tử công suất bộ chuyển đổi

+ a: tỷ số máy biến áp

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 17 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

+ Vd,Id : điện áp và dòng điện một chiều

- Thành phần biến X của hệ thống một chiều được mô tả:

b Phân tích mạch cầu toàn sóng ba pha

v Góc kích trễ bằng không

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 18 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Hình 2.5 Mạch tương đương của mạch biến đổi ba pha toàn sóng

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 19 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Hình 2.6 Dạng sóng điện áp và dòng điện của mạch cầu

a Điện áp pha và điện áp dây của mạch xoay chiều

b Dòng điện qua các van và chu kỳ dẫn

c Dòng điện pha a Các giả thiết:

+ Hệ thống xoay chiều bao gồm máy biến áp biến đổi được biểu diễn bằng một nguồn áp lý tưởng có điện áp, tần số không đổi nối tiếp với điện kháng tản của máy biến áp

+ Dòng một chiều Id không đổi và không gợn sóng do có cuộn kháng lọc Ld làm bằng phẳng đặt về phía DC

+ Các van điện là khóa lý tưởng có điện trở bằng không khi dẫn và bằng vô cùng khi ngưng

Điện áp pha của nguồn điện áp:

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 20 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Em: biên độ của điện áp pha Em= α.V

Tính theo điện áp hiệu dụng pha (Epha) và điện áp dây hiệu dụng (Eday):

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 21 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

v Các quan hệ giữa dòng điện và góc pha

Khi góc kích trễ α tăng, góc lệch pha giữa điện áp và dòng xoay chiều cũng thay đổi Dạng sóng dòng điện xoay chiều bao gồm nhiều xung hình chữ nhật

Dòng điện một chiều giả thiết không đổi bằng Id Vì mỗi van dẫn trong khoảng thời gian ứng với 1200 điện, dòng xoay chiều của đường dây bao gồm các xung chữ nhật

có biên độ Id và kéo dài 1200

Với giả thiết không có chồng chập chuyển mạch thì dạng của dòng điện dây xoay chiều độc lập với α

Trị số hiệu dụng của dòng điện:

Ở đây k rất gần với giá trị đơn vị, trong tính toán cho phép lấy k= 0,995

c Ảnh hưởng của góc chồng chập chuyển mạch

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 22 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Hình 2.8 Dạng sóng điện áp và chu kỳ dẫn chế độ chỉnh lưu

Hình 2.9 Dạng sóng điện áp và chu kỳ dẫn chế độ nghịch lưu

Do điện cảm Lc của nguồn xoay chiều, dòng điện trong các pha không thể thay đổi tức thời Sự chuyển tiếp dòng điện từ pha này sang pha khác đòi hỏi một thời gian nhất định gọi là thời gian chuyển mạch hay thời gian chồng chập Góc chuyển mạch (góc chồng chập) hay góc trùng dẫn, ký hiệu là 𝜇

Trong chế độ chỉnh lưu vận hành bình thường, góc chồng chập nhỏ hơn 600, trị số tiêu biểu lúc đầy tải thay đổi từ 150 đến 250 Với 0<𝜇< 600, trong thời gian chuyển mạch

có ba van dẫn đồng thời, tuy vậy giữa các lần chuyển mạch chỉ có hai van dẫn Một lần chuyển mạch bắt đầu ở mỗi 600 và kéo dài một góc 𝜇 Do đó khi hai van dẫn điện với góc

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 23 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

kích trễ bằng0là 600-𝜇 Trong mỗi thời kỳ chuyển mạch, dòng điện trong van được đưa vào dẫn điện tăng từ 0 đến Id trong khi dòng điện trong van sắp ngưng dẫn điện giảm từ Id

về 0 Sự chuyển mạch bắt đầu khi 𝜔t=𝛼 và chấm dứt khi 𝜔t =𝛼 + 𝜇=𝛿, 𝛿 gọi là góc tắt

Trong chế độ nghịch lưu cũng diễn tả theo 𝛼 và 𝛿 như trong chế độ chỉnh lưu nhưng có giá trị từ 900 đến 1800 và dùng ký hiệu góc kích 𝛽 và góc tắt 𝛾 để mô tả

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 24 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Rc là điện trở chuyển mạch tương đương biểu diễn cho sụt áp do chuyển mạch chồng chập, không là điện trở thực và không tiêu thụ công suất

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 25 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Công suất phản kháng một chiều được suy ra:

QDC = V.Ip sinφ= V.k1.a.Id sinφ (2.30)

f Kết hợp của phương trình điều khiển

Hệ thống HVDC có tính điều khiển cao, sử dụng thích hợp hệ thống điều khiển nhằm đảm bảo vận hành mong muốn của hệ thống

Điện áp ở bất kỳ điểm nào trên đường dây và dòng điện hay công suất có thể được điều khiển bằng cách điều khiển điện áp nội Vdcl.cos𝛼 và Vdnl.cos𝛾 Điều này được thực hiện bằng cách điều khiển góc kích các van hay điều khiển điện áp xoay chiều qua việc thay đổi đầu phân áp của máy biến áp biến đổi

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 26 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

Điều khiển kích cổng tốc độ nhanh (1 đến 10ms) và thay đổi đầu phần phân áp tốc

độ chậm (5 đến 6 giây mỗi nấc) được kết hợp bổ sung Điều khiển kích cổng được thực hiện trước tiên do tác động nhanh, tiếp theo là thay đổi đầu phân áp để duy trì các đại lượng của bộ biến đổi (𝛼 đối với chỉnh lưu và 𝛾 đối với nghịch lưu) ở khoảng cách định mức của chúng

v Các xem xét sau đây ảnh hưởng đến sự lựa chọn các đặc tính điều khiển

+ Tránh dao động lớn về dòng điện một chiều do thay đổi điện áp trong hệ thống xoay chiều

+ Giữ điện áp một chiều gần với định mức

+ Duy trì hệ số công suất ở đầu phát và đầu nhận càng cao nếu có thể được + Tránh sự cố chuyển mạch trong bộ chỉnh lưu và nghịch lưu

v Các phương trình điều khiển

Mỗi bộ chuyển đổi trong hệ thống DC có hai biến độc lập với hệ thống ứng với hai phương trình điều khiển

Các thống số điều khiển quy định được dùng cho việc xây dựng phương trình toán học:

- Quy định chuyển đổi máy biến áp : a- asp = 0

- Quy định điện áp DC : Vd – Vdsp = 0

- Quy định về dòng điện DC : Id – Idsp = 0

- Quy định góc mở tối thiểu : cos𝛼 – cos𝛼min = 0

- Quy định công suất truyền tải DC : Vd.Id - Pdcsp = 0

Vậy mô hình hệ thống DC được tóm tắt từ các phương trình như sau:

Với

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 27 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

R(1) = Vd- k1.a.V cosφ

R(2) = Vd – k1.a.V cosα+3 d c

.I X π

R(3) = f(Vd,Id) R(4)= phương trình điều khiển= Vd- spVd

R(5)= phương trình điều khiển = cosα − cosαmin

- Quá trình đảo được của bộ chuyển đổi (chế độ nghịch lưu) phương trình R(2) được viết lại:

R(2) =Vd – k1.a.Vterm cosγ+

3 I X

Quy định : cosγ − cosγmin=0

2.3 Phương pháp giải tích lưới điện AC-DC

2.3.1 Mô hình hệ thống DC gồm nhiều bộ chuyển đổi

Mỗi bộ chuyển đổi bổ sung thêm 5 biến DC tương ứng với 5 phương trình

v Trường hợp chỉ có 1 bộ chuyển đổi (chỉnh lưu)

Hệ thống gồm 5 phương trình tương ứng

R(1) = Vd- k1.a.V cosφ

R(2) = Vd – k1.a.V cosα+3 d c

.I X π

R(3) = f(Vd,Id) = Vd- Id.RdR(4)= phương trình điều khiển= Vd- spVd

GVHD: TS TRẦN THANH SƠN 28 SVTH: ĐẶNG QUỐC DŨNG

R(5)= phương trình điều khiển = cosα − cosαminv Trường hợp có 2 bộ chuyển đổi (chỉnh lưu tại nút 1 và nghịch lưu tại nút 2)

R(4) = Vd2 – k1.a2.V2 cosγ2+3 d 2 c 2

π

R(5) = Vd1+ Vd2- Id1.Rd1- Id2.Rd2R(6) = Id1- Id2

R(7)= phương trình điều khiển= Vd1- sp

Vd1

R(8)= phương trình điều khiển= Vd2- spVd2

R(9)= phương trình điều khiển = cosα −1 cosα1min

R(10)= phương trình điều khiển = cosγ −2 cosγ2 minv Xây dựng tổng quát đối với từng trường hợp có số bộ chuyển đổi khác nhau

+ Các phương trình R(1), R(2),R(4),R(5) từ hàm (2.30) ứng với từng bộ chuyển đổi độc lập với nhau