NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN BỘ BIẾN ĐỔI NHẰM GIẢM HÀI DÕNG ĐIỆN ĐỐI VỚI TẢI LÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU

77 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AC Dòng điện xoay chiều viết tắt của Alternating Current ASD Bộ điều khiển tốc độ điều chỉnh được viết tắt của Adjustable Speed Drive PMSM Đ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

-*** -

THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chuyên nghành : Tự động hoá Người hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Duy

Cương

Ngày giao đề tài : tháng 11 năm 2010 Ngày hoàn thành đề tài : tháng 9 năm 2011

BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC CB HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN

TS Nguyễn Duy Cương Phạm Đình Tiệp

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của Thầy giáo TS Nguyễn Duy Cương và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê Tôi không sao chép công trình của cá nhân khác dưới bất kỳ hình thức nào

Tác giả luận văn

M ỤC L ỤC

Trang

Trang bìa phụ ……… ……… …

Lời cam đoan ……… ……… …… 1

Mục lục ……… ……… … 2

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ……… ……… …… 4

Danh mục các bảng ……… …… 5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị ……… … ……… 6

Mở đầu……… … … …… 9

Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Tổng quan……… 11

1.2 Nhu cầu tăng trưởng các bộ điều khiển……… 11

1.2.1 Sự phát triển của điện tử bán dẫn……… 12

1.2.2 Nhu cầu tiết kiệm năng lượng……… 12

1.2.2.1 Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội……… 12

1.2.2.2 Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020………… 12

1.2.2.3 Tổng quan về nhu cầu điện đến năm 2020 của Việt Nam………… 13

1.2.3 Nâng cao hiệu suất các bộ ASD……… 14

1.3 Nhược điểm của bộ điều khiển……… 15

1.3.1 Chi phí ban đầu……… 15

1.3.2 Sóng điều hoà……… 16

1.4 Kết luận……… 17

Chương 2- CÁC BỘ BIẾN ĐỔI VÀ SÓNG ĐIỀU HOÀ 2.1 Tổng quan……… 18

2.2 Các bộ chỉnh lưu……… 19

2.2.1 Bộ chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ……… 20

2.2.2 Bộ chỉnh lưu nguồn áp PWM……… 21

2.2.3 Các bộ chỉnh lưu khác……… 22

2.3 Các bộ nghịch lưu……… 24

2.3.1 Bộ nghịch lưu nguồn áp……… 24

2.3.2 Bộ nghịch lưu nguồn dòng……… 24

2.4 Sóng hài trên hệ thống điện……… 25

2.4.1 Định nghĩa sóng hài……… 25

2.4.2 Các nguồn tạo sóng hài……… 27

2.4.3 Ảnh hưởng của sóng hài bậc cao……… 29

2.4.4 Sóng hài ba pha……… 30

2.4.5 Chuỗi Furie……… 32

2.4.6 Chỉ số chất lượng điện năng 33

2.4.7 Các tiêu chuẩn về sóng hài 34

2.4.8 Các bộ lọc sóng hài……… 36

2.4.8.1 Bộ lọc thụ động……… 36

2.4.8.2 Bộ lọc tích cực……… 41

2.4.8.3 Bộ lọc hỗn hợp……… 45

2.4.8.4 Ngăn ngừa sóng hài……… 36

2.5 Kết luận……… 46

Chương 3- THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN XOAY CHIỀU VỚI TẢI PMSM 3.1 Tổng quan về động cơ đồng bộ……… 48

3.1.1 Khái quát chung……… 48

3.1.2 Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu (PMSM)……… 49

3.2 Mô hình toán học của PMSM……… 50

3.2.1 Mô hình toán học của PMSM trong hệ toạ độ Stator……… 50

3.2.2 Mô tả toán học của động cơ trong hệ toạ độ qui chiếu (dq) 52

3.2.3 Giới thiệu chung về điều khiển Vector……… 53

3.3 Cấu trúc bộ điều khiển hệ truyền động PMSM……… 54

3.3.1 Khái quát chung……… 54

3.3.2 Nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu……… 55

3.3.3 Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu……… 57

3.3.4 Cấu trúc điều khiển nghịch lưu……… 59

3.4 Kết luận……… 61

Chương 4- MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 4.1 Tổng quan……… 62

4.1.1 Mô hình hoá hệ thống……… 62

4.1.2 Tổng quan về Simulink……… 62

4.2 Mô phỏng bộ chỉnh lưu……… 62

4.2.1 Mô phỏng bộ chỉnh lưu cầu đi ốt 3 pha……… 63

4.2.2 Xây dựng chương trình mô phỏng bộ chỉnh lưu……… 64

4.2.3 Các kết quả mô phỏng bộ chỉnh lưu……… 67

4.3 Mô phỏng hệ thống với tải PMSM……… 68

4.3.1 Xây dựng chương trình mô phỏng……… 69

4.3.2 Các kết quả mô phỏng hệ thống……… 72

4.4 Kết luận……… 75

Kết luận và kiến nghị……… 75

Tài liệu tham khảo……… 77

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AC Dòng điện xoay chiều (viết tắt của Alternating Current)

ASD Bộ điều khiển tốc độ điều chỉnh được (viết tắt của Adjustable Speed

Drive)

PMSM Động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (viết tắt của Permanent

Magnet Synchronous Machines)

PWM Điều chế độ rộng xung (viết tắt của Pulse-Width Modulated)

THD Độ méo dạng sóng hài tổng (viết tắt của Total Harmonic Distortion) IEEE Viện kỹ sư điện và điện tử (viết tắt của Institute of Electrical and

Electronics Engineers)

IEC Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (viết tắt của International

Electrotechnical Commission)

VSI Bộ nghịch lưu nguồn áp (viết tắt của Voltage Source Inverters)

CSI Bộ nghịch lưu nguồn dòng (viết tắt của Current Source Inverters)

UPS Bộ nguồn liên tục (viết tắt của Uninterruptable Power Supplies)

DC Điện một chiều (viết tắt của Direct Current)

TEHD Độ méo sóng hài chẵn tổng (viết tắt của Total Even Harmonic

Distortion)

TOHD Độ méo sóng hài lẻ tổng (viết tắt của Total Odd Harmonic Distortion)

PF Hệ số công suất (viết tắt của Power Factor)

PCC Điểm ghép nối chung (viết tắt của Point of Common Couping)

AHF Bộ lọc sóng hài tích cực (viết tắt của Active Harmonic Filters)

AF Bộ lọc tích cực (viết tắt của Active Filter)

AFS Bộ lọc tích cực nối tiếp (viết tắt của Active Filter Series)

UPQC Bộ xử lý phẩm chất công suất hỗn hợp (viết tắt của Unified Power

Quality Conditioner)

VC Điều khiển véc tơ (viết tắt của Vector Control)

SPWM Bộ biến tần điều chỉnh độ rộng xung hình sin (viết tắt của Sinusoidal

Pulse Width Modulation)

KCL Định luật Kirchoff về dòng điện (viết tắt của Kirchoff‟s Current Law)

HP Mã lực (viết tắt của Horse Power)

IGBT Insulated-Gate Bipolar Transistors

Danh mục các bảng

Trang

Bảng 1.1 Tốc độ tăng trưởng GDP trong giai đoạn 1998 † 2007 12

Bảng 1.2 Kịch bản phát triẻn kinh tế đến năm 2020 13

Bảng 1.3 Tổng hợp kết quả dự báo phát triển dân số giai đoạn 2003† 2020 13

Bảng 1.4 Dự báo nhu cầu điện toàn quốc đến 2010 14

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn IEEE std 519 cho thiết bị trên 75A ở dòng đầu vào

Hình 2.3 Cấu trúc bộ chỉnh lưu hình cầu sử dụng Điốt 20 Hình 2.4 Dòng qua bộ chỉnh lưu hình cầu sử dụng Điốt 20 Hình 2.5 Thành phần sóng hài của cầu Điốt 21 Hình 2.6 Cấu trúc bộ chỉnh lưu nguồn áp PWM 21 Hình 2.7 Dòng điện vào bộ chỉnh lưu PWM 22 Hình 2.8 Thành phần sóng hài của bộ chỉnh lưu PWM 22

Hình 2.23 Mạch chỉnh lưu AC/DC 12 xung không có bộ lọc 38 Hình 2.24 Dạng dòng và áp của Mạch chỉnh lưu 12 xung không có bộ lọc

tại B1 và B2

39

Hình 2.25 Phổ dòng điện tại B1 khi không có bộ lọc 39 Hình 2.26 Mạch chỉnh lưu AC/DC 12 xung khi có bộ lọc 40 Hình 2.27 Dạng dòng và áp của Mạch chỉnh lưu 12 xung khi có bộ lọc tại

B1 và B2

41

Hình 2.28 Phổ dòng điện tại B1 khi có bộ lọc 41 Hình 2.29 Cấu hình bộ lọc tích cực song song (AF) 42 Hình 2.30 Nguyên lý bộ lọc tích cực song song (AF) 42 Hình 2.31 Cấu hình bộ lọc tích cực nối tiếp (AFs) 44 Hình 2.32 Sơ đồ nguyên lý bộ lọc nối tiếp AFS 44

Hình 3.8 Sơ đồ cấu trúc điều khiển chỉnh lưu 59

Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển vectơ trong truyền động PMSM 60 Hình 4.1 Sơ đồ mô phỏng bộ chỉnh lưu cầu đi ốt 3 pha với tải 5HP 63 Hình 4.2 Dạng sóng dòng điện đầu vào bộ chỉnh lưu cầu đi ốt 63 Hình 4.3 Phổ sóng hài dòng điện của bộ chỉnh lưu cầu đi ốt 64 Hình 4.4 Sơ đồ mô phỏng bộ chỉnh lưu với tải một chiều 15.2A 65 Hình 4.5 Sơ đồ mô phỏng chi tiết khối điều khiển chỉnh lưu 66

Hình 4.6 Sơ đồ mô phỏng chi tiết khối tạo xung PWM 67 Hình 4.7 Sơ đồ mô phỏng chi tiết khối đo lường 67 Hình 4.8 Dạng sóng dòng điện qua bộ chỉnh lưu 68 Hình 4.9 Phổ sóng hài dòng điện của bộ chỉnh lưu 68 Hình 4.10 Sơ đồ mô phỏng toàn bộ hệ thống với tải PMSM 70 Hình 4.11 Sơ đồ mô phỏng nghịch lưu với tải PMSM 71 Hình 4.12 Sơ đồ mô phỏng chi tiết khối điều khiển tốc độ và mômen 71 Hình 4.13 Sơ đồ mô phỏng chi tiết khối chuyển đổi ABC thành DQ 72 Hình 4.14 Sơ đồ mô phỏng chi tiết khối chuyển đổi DQ thành ABC 72

Hình 4.18 Dòng điện Id so với dòng điện mẫu Id*

Hình 4.19 Dòng điện Iq với dòng điện mẫu Iq* 75

Mục đích của luận văn này là nghiên cứu cấu trúc bộ điều khiển tốc độ điều chỉnh được có thể giảm bớt độ méo dạng sóng hài, đây chính là mối quan tâm lớn hiện nay trong công nghiệp Giới hạn cho phép về sóng hài đã và đang là thách thức cho nhiều công ty chế tạo bộ điều khiển xoay chiều tìm kiếm các giải pháp có tính kinh tế cao, cho việc điều khiển số lượng sóng hài sinh ra tại điểm ghép nối chung (PPC) để phù hợp với tiêu chuẩn IEEE-519 và các tiêu chuẩn quốc tế khác về sóng hài

Cấu trúc được đề suất trong luận văn sử dụng bộ chỉnh lưu cầu dùng 3 điốt

và 3 IGBT

Công việc của luận văn này là giải thích lý thuyết điều khiển, thuật toán điều khiển và phương pháp cải thiện dạng sóng để từ đó đề xuất cấu trúc bộ biến đổi chỉnh lưu “bán điều khiển” Sau đó, hệ truyền động điện xoay chiều hoàn chỉnh với phụ tải là PMSM sẽ được mô hình hoá và đánh giá kết quả bằng phần mềm mô phỏng SIMULINK

Cấu trúc bộ biến đổi chỉnh lưu có nhiều ưu điểm hơn bộ biến đổi chỉnh lưu truyền thống như hình dạng sóng được cải thiện, méo sóng hài tổng (THD) giảm Ngoài ra, nó có giá thành thấp hơn đáng kể so với bộ biến đổi điều chế độ rộng xung (PWM), điều khiển toàn phần truyền thống

Được sự hướng dẫn của thầy giáo TS.Nguyễn Duy Cương - Trưởng Khoa Điện tử Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên, tôi đã tiến hành nghiên

cứu đề tài luận văn tốt nghiệp là “Nghiên cứu cải tiến bộ biến đổi nhằm giảm hài dòng điện đối với tải là động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu”

Kết cấu của luận văn gồm:

Chương 1: Tổng quan về các bộ điều khiển

Chương 2: Các bộ biến đổi và sóng điều hoà

Chương 3: Thiết kế bộ điều khiển xoay chiều với tải PMSM

Chương 4: Mô phỏng hệ thống

Kết luận và kiến nghị

Đề tài đã được hoàn thành, ngoài sự nỗ lực của bản thân còn có sự chỉ bảo, giúp đỡ động viên của các thầy cô giáo, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp Tôi xin

gửi lời cám ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo TS.Nguyễn Duy Cương, người đã luôn

quan tâm động viên, khích lệ và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Các vấn đề được đề cập đến trong quyển luận văn này chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng 10 năm 2011

Tác giả

Phạm Đình Tiệp

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Tổng quan

Nhỡn chung, tốc độ và mụ men của động cơ xoay chiều (Alternating Current

- AC) phụ thuộc vào đại lượng điện được đặt vào cỏc đầu dõy động cơ Trước đõy,

động cơ AC được hoạt động trực tiếp từ điện ỏp lưới tại một điện ỏp danh định khụng đổi và tần số khụng đổi là 50 Hz hoặc 60 Hz Điểm hoạt động cố định này hạn chế hoạt động của động cơ về bản chất ứng với một tốc độ tương ứng Để thay đổi tốc độ, cỏc động cơ cần phải được cung cấp nguồn cú điện ỏp và tần số thay đổi Điều này được thực hiện thụng qua một quỏ trỡnh chuyển đổi năng lượng bao gồm cỏc linh kiện điện tử bỏn dẫn cụng suất và cỏc mạch điều khiển cú phản hồi Hệ

thống này gọi là bộ điều khiển tốc độ điều chỉnh được (Adjustable Speed Drive - ASD), một hệ thống ASD điển hỡnh được chỉ ra như trong Hỡnh 1.1

Bộ xử lý công suất

Động cơ

Bộ

điều khiển

Cảm biến

Tải Nguồn

Đại l-ợng điều khiển (tốc độ, vị trí, mômen)

Hỡnh 1.1 Hệ thống ASD điển hỡnh 1.2 Nhu cầu tăng trưởng cỏc bộ điều khiển

Thị trường toàn cầu cho cỏc bộ điều khiển xoay chiều là 10.7 tỉ đụ la trong năm 2006 và được kỳ vọng là tăng tới 16.1 tỉ đụ la trong năm 2011 [5] Cỏc ASD là rất hấp dẫn từ một số quan điểm bao gồm chất lượng, sử dụng năng lượng và giảm chi phớ thường xuyờn ASD cú khả năng cung cấp lượng điện năng tiờu thụ cần thiết một cỏch chớnh xỏc cho động cơ điện, và do đú nú là điểm làm việc tốt nhất phự hợp

với phụ tải Đây là ưu điểm của các bộ ASD vì nó chỉ cho động cơ làm việc với công suất cần thiết cho phụ tải Ngoài ra, nó còn có khả năng ổn định do những thay đổi nhanh về tốc độ hoặc mô men tải

1.2.1 Sự phát triển của điện tử bán dẫn

Trong nhiều thập kỷ qua, các thiết bị điện tử bán dẫn đã cách mạng hoá quá trình chuyển đổi năng lượng Quá trình chuyển đổi năng lượng đã trở nên hiệu quả hơn, tinh vi hơn và kinh tế hơn so với trước đây Điều này một phần do sự cải tiến liên tục máy tính xử lý dòng điện và điện áp của các linh kiện bán dẫn công suất

Nó cũng là kết quả của cuộc cách mạng trong lĩnh vực vi điện tử, cho phép sử dụng các bộ điều khiển số tốc độ cao Sự kết hợp các yếu tố đó, như giảm chi phí, đã sớm được thừa nhận và sử dụng thịnh hành các bộ điều khiển điện để điều khiển tốc độ và/hoặc mô men của động cơ điện

1.2.2 Nhu cầu tiết kiệm năng lượng

Thực hiện đường lối đổi mới, nền kinh tế Việt Nam đã đạt được thành tựu nổi bật, đã đưa nước ta ra khỏi khủng hoảng kinh tế xã hội, tạo tiền đề quan trọng để bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá Chính từ sự phát triển nhanh của nền kinh tế đã đòi hỏi sử dụng ngày càng nhiều các hệ thống truyền động điện cũng như năng lượng để cung cấp cho các nhu cầu đó, việc thay thế các hệ truyền động điện truyền thống bằng các hệ thống ASD sẽ nâng cao hiệu suất điện năng và giảm

áp lực cho hệ thống điện quốc gia

1.2.2.1 Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội

Bảng 1.1 Tốc độ tăng trưởng GDP trong giai đoạn 1998 ÷ 2007

1.2.2.2 Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020:

Triển vọng phát triển kinh tế nước ta từ nay đến năm 2020, dựa vào phân tích tình hình kinh tế trong nước cũng như nhận định về xu hướng phát triển kinh tế toàn

khu vực, kết hợp các chỉ tiêu kinh tế theo nghị quyết kỳ họp thứ 2 quốc hội khoá XII và dự báo sơ bộ mới nhất của Viện Chiến Lược Phát Triển- Bộ Kế Hoạch và Đầu Tư cho thấy nền kinh tế Việt Nam có xu hướng tăng trưởng theo kịch bản Bảng 1-2

Bảng 1.2 Kịch bản phát triẻn kinh tế đến năm 2020

GDB (% năm) 2007÷2010 2011÷2020 2007÷2010 2011÷2020

8,5 ÷ 9,0 9,0 ÷ 9,5 9,0 ÷ 9,5 9,5 ÷ 10,5

Bảng 1.3 Tổng hợp kết quả dự báo phát triển dân số giai đoạn 2003÷ 2020

Hạng mục Đơn vị Năm 2003 Năm 2005 Năm 2010 Năm 2020

Dân số Triệu người 80,76 82,931 88,235 99,906

1.2.2.3 Tổng quan về nhu cầu điện đến năm 2020 của Việt Nam:

Giai đoạn 1997 đến năm 2006 tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm được biểu thị bằng đồ thị dưới đây

Hình 1.2 Đồ thị tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm 1997 -2006

Căn cứ vào báo c áo phương án tiến độ nguồn và dự thảo quy ho ạch tổng sơ

đồ phát triển điện lực VI, dự báo nhu cầu cho toàn quốc, các vùng miền được thể hiện bảng sau:

Bảng 1.4 Dự báo nhu cầu điện toàn quốc đến 2010

P(max) Miền Bắc Miền Tr ung Miền Nam

Điện

TP (GWh)

P(max) Điện

TP (GWh)

P(max) Điện

TP (GWh)

( Nguồn: Tổng sơ đồ VI kịch bản cơ sở -Viện Năng Lƣợng)

Theo kết quả dự báo tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm giai đoạn 2006 đến 2010 là 15,5%/ năm

Theo tổng sơ đồ phát triển điện lực VI kịch bản cơ sở, đến năm 2015 điện thương phẩm toàn quốc là 150,862 tỷ KWh, Pmax = 29.282 MW, tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm là 9,9 %/ năm Năm 2020 điện thương phẩm toàn quốc là 240,131 tỷ kWh , Pmax = 45.322 MW tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm là 9,7

%/ năm Mức gia tăng nhu cầu công suất Pmax giai đoạn 2006÷2010 là 14,7 %/ năm, giai đoạn 2011†2020 là 9,1 %/ năm

1.2.3 Nâng cao hiệu suất các bộ ASD

Nhiều động cơ điện kiểu mới được ứng dụng yêu cầu rất nghiêm ngặt và các

bộ điều khiển servo điều khiển vị trí chất lượng cao Bộ điều khiển Servo, một ngành của ASD, là cần thiết trong các lĩnh vực như rô bốt Thời gian đáp ứng và độ chính xác trong loại động cơ mà theo điều khiển vị trí có tính then chốt sẽ không thể

bỏ qua việc sử dụng các bộ điều khiển điện Thêm nữa bộ điều khiển vị trí động cơ servo, chất lượng của các bộ điều khiển tốc độ động cơ cũng được cải thiện lớn khi

sử dụng bộ điều khiển điện Trong máy bơm và các ứng dụng máy nén, năng lượng yêu cầu luôn luôn tỉ lệ với mô men hoặc luỹ thừa 3 của tốc độ Do đó, một sự giảm nhỏ tốc độ có thể dẫn tới một sự suy giảm lớn đáng kể trong điện năng yêu cầu Điều này được miêu tả trong Hình 1.3 bên dưới Bằng thực nghiệm đã chỉ ra rằng

sự suy giảm 50% tốc độ (lưu lượng) tương ứng với suy giảm 87.5% công suất đầu vào Ngoài ra, có một vài ứng dụng biểu hiện các tải dao động nhanh Sử dụng ASD trong các ứng dụng đó cho phép động cơ phản ứng nhanh với sự thay đổi của tải

Hình 1.3 Các đặc điểm tải máy bơm điển hình 1.3 Nhƣợc điểm của bộ điều khiển

Với hầu hết các hệ thống đang được sử dụng hiện nay, vẫn tồn tại những nhược điểm tương ứng Từ quan điểm của khách hàng, trở ngại lớn nhất để thực hiện một hệ thống truyền động điện là chi phí ban đầu Từ quan điểm của các nhà cung cấp thì một trong những trở ngại lớn nhất đó là kiểm soát lượng sóng hài sinh

ra và bơm vào hệ thống điện nguồn Cả hai vấn đề đó đang rất có giá trị và là chủ đề của nhiều nghiên cứu hiện nay trong lĩnh vực này

1.3.1 Chi phí ban đầu

Như chỉ ra trong Hình 1.4, Để thực hiện một hệ thống ASD cần một lượng

vốn đầu tư ban đầu lớn từ người sử dụng Như điều luật chung của quy tắc „ngón tay cái’, giá thành các ASD cơ sở cũng giống như các động cơ họ điều khiển,

nhưng nó phụ thuộc cao vào tính năng và những yêu cầu ứng dụng Chi phí cho các

bộ điều khiển cơ bản bắt đầu từ khoảng 520$ mỗi mã lực (HP) cho một bộ điều khiển HP và giảm mạnh tới khoảng 160$ mỗi HP cho 10 bộ điều khiển HP Mức chi phí cấp ra chậm hơn sau đó với các bộ điều khiển 40 HP vào khoảng 100$ cho mỗi

HP, và bộ điều khiển 500HP giảm xuống khoảng 70$ mỗi HP Chi phí lắp đặt, bộ lọc điện, và các tính năng đặc biệt cho mô men không đổi, các điều khiển đặc biệt, hoặc chuẩn đoán dễ dàng hơn có thể tăng gấp đôi chi phí [6]

Hình 1.4 Kết cấu giá của các bộ điều khiển

Mặc dù chi phí đầu tư lớn nhưng các hệ thống ASD, nhưngchi phí thường xuyên thấp nên thời gian hoàn vốn nhanh

1.3.2 Sóng điều hoà

Chất lượng điện năng bao gồm tần số, điện áp Tần số là thông số mang tính

hệ thống hầu như được giữ ổn định Một chỉ tiêu chất lượng quan trọng của điện áp

là thành phần sóng hài Trước đây thành phần sóng hài không được chú ý đến vì yêu cầu chất lượng điện chưa cao, mặt khác các thiết bị gây ra sóng hài còn ít Hiện nay chất lượng điện yêu cầu cao hơn, các thiết bị điện tử công suất lớn sử dụng nhiều, dẫn tới tăng tỷ lệ sóng điều hòa so với sóng cơ bản

Các thiết bị sử dụng điện hoạt động tốt nhất nếu chất lượng điện đảm bảo Tần số là thông số của hệ thống, ở mọi điểm là như nhau và được giữ ổn định Điện

áp là thông số có tính cục bộ, điện áp bị sụt giảm trên đường dây và các phần tử của lưới điện dẫn tới các phụ tải điện làm việc không bình thường

Sóng điều hòa sinh ra do trên lưới điện tồn tại các phần tử phi tuyến, gây ra các bất lợi như: gây méo tín hiệu sin của lưới điện, làm giảm hệ số công suất, tăng tổn thất, giảm độ tin cậy cung cấp điện, làm giảm chất lượng điện năng Nên việc đưa ra các tiêu chuẩn để áp đặt những giới hạn cho phép đối với các sóng hài tạo ra

từ các bộ điều khiển điện và các bộ chuyển đổi năng lượng khác là cần thiết

1.4 Kết luận

Việc sử dụng các bộ điều khiển để điều khiển động cơ điện đang tăng nhanh

và thị trường ASD rất phát triển Các ASD ngày càng trở lên phức tạp hơn, hiệu quả hơn và hoạt động tin cậy hơn Trong nhiều trường hợp, động cơ không làm việc ở một tốc độ cố định mà yêu cầu thay đổi tốc độ, do đó cần sử dụng ASD Tuy nhiên, việc sử dụng các ASD vẫn còn có những hạn chế như phát sinh ra các sóng hài, điều

đó cần phải được khắc phục Mục đích của luận văn này là nghiên cứu một cấu trúc ASD có thể giảm bớt độ méo dạng sóng hài sinh ra

Chương 2 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI VÀ SÓNG ĐIỀU HOÀ

Trong chương này, tác giả sẽ trình bày một cách tổng quan về các bộ biến đổi truyền thống Trước tiên Cấu trúc các bộ biến đổi truyền thống sẽ được trình bày ở mức độ hệ thống Sau đó, sẽ nghiên cứu chi tiết hơn về từng giai đoạn chuyển đổi năng lượng Tập trung vào chế độ chỉnh lưu và chế độ nghịch lưu Tiếp theo, đưa ra một cái nhìn tổng quan về phụ tải động cơ điển hình, với trọng tâm là máy điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu PMSM Cuối cùng, các sóng hài trên hệ thống điện sẽ được giới thiệu vì nó ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế các hệ thống truyền động điện xoay chiều

2.1 Tổng quan

Như đã nêu, đối tượng của một bộ điều khiển xoay chiều là biến đổi khối lượng điện ổn định thành nguồn cung cấp có thể thay đổi được, nhưng vẫn có thể điều khiển được khối lượng điện Trong một số trường hợp, chẳng hạn như bộ điều khiển xoay chiều tái sinh, nó thật sự cần thiết cho quá trình biến đổi năng lượng theo hướng ngược lại Nghĩa là, chuyển đổi chúng về dạng sóng cố định và trả về lưới điện Để thực hiện quá trình chuyển đổi này, năng lượng điện phải đi qua 3 giai đoạn: Chỉnh lưu, lưu giữ và nghịch lưu Hình 2.1 chỉ ra quá trình này cho bộ điều khiển xoay chiều không tái sinh Đối với bộ điều khiển xoay chiều tái sinh, quá trình biến đổi năng lượng chỉ ra trong Hình 2.1 có thể diễn ra theo chiều ngược lại

NghÞch l-u

Kh©u l-u gi÷

ChØnh l-u

Hình 2.1 Qui trình biến đổi năng lượng

Giai đoạn chỉnh lưu sử dụng các thiết bị bán dẫn để chuyển đổi biên độ cố định, tần số xoay chiều cố định từ nguồn cung cấp thành dạng sóng một chiều gần như không đổi, Sau khi chỉnh lưu, năng lượng này được lưu giữ qua một khâu trung gian, khâu lưu giữ này có thể là tụ điện hoặc cuộn cảm Giai đoạn cuối lại sử dụng các thiết bị bán dẫn để chuyển đổi năng lượng được lưu giữ thành một hình dạng phù hợp với luật điều khiển của động cơ Mỗi giai đoạn của quá trình chuyển đổi năng lượng sẽ được đề cập chi tiết hơn trong phần sau Đã có rất nhiều nghiên cứu tập trung vào từng giai đoạn và luận văn này tập trung chủ yếu vào giai đoạn chỉnh lưu

2.2 Bộ chỉnh lưu

Bộ biến đổi chỉnh lưu là giai đoạn đầu tiên của quá trình xử lý năng lượng trong các bộ điều khiển xoay chiều Mỗi một cấu trúc chỉnh lưu đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng Việc chọn bộ biến đổi là một phần quan trọng trong hệ thống điều khiển xoay chiều vì nó là khâu đầu tiên trong bộ điều khiển và được mắc với nguồn 3 pha hình sin Do đó, khi thiết kế bộ điều khiển phải xét đến chất lượng điện năng đầu vào bộ chỉnh lưu Tất cả các bộ chỉnh lưu có thể được phân thành loại tái sinh hoặc không tái sinh Điều này được miêu tả như trong Hình 2.2 Cấu trúc bộ chỉnh lưu được sử dụng thông thường nhất là các bộ chỉnh lưu đi ốt và các bộ chỉnh lưu nguồn áp PWM

Hình 2.2 Phân loại các bộ chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu

- Bộ chỉnh lưu nguồn áp

- Bộ chỉnh lưu nguồn dòng

- Đa xung (Đi ốt)

- Đa xung (Thyristor)

- Vienna

- Các bộ biến đổi khác

2.2.1 Bộ chỉnh lưu cầu điốt 3 pha

Các bộ chỉnh lưu điển hình không có khả năng tái sinh sử dụng bộ chỉnh lưu điốt 3 pha, hoặc bộ chỉnh lưu “6 xung” để chuyển đổi giá trị điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều (như trên Hình 2.3) Việc sử dụng các bộ chuyển đổi để loại

bỏ sự quá điều khiển với điện áp 1 chiều và thường cho kết quả dạng sóng có độ méo dạng sóng hài tổng (THD) quá cao (chỉ ra trên Hình 2.4 và Hình 2.5) THD có thể được cải thiện bằng cách tăng lượng điện cảm đầu vào Tuy nhiên, điều này làm cho hệ thống phản ứng chậm lại đáng kể Mặc dù có những hạn chế nhất định, song

nó vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng mà không đòi hỏi khả năng tái sinh vì nó có cấu trúc đơn giản, không cần điều khiển và có giá thành thấp

Hình 2.3 Cấu trúc bộ chỉnh lưu hình cầu sử dụng Điốt

Hình 2.4 Dòng qua bộ chỉnh lưu hình cầu sử dụng Điốt

Hình 2.5 Thành phần sóng hài của cầu Điốt 2.2.2 Bộ chỉnh lưu nguồn áp PWM

Bộ chỉnh lưu với khả năng tái sinh điển hình là bộ chỉnh lưu nguồn áp PWM Cấu trúc của bộ chỉnh lưu nguồn áp PWM được chỉ ra như trên Hình 2.6

Hình 2.6 Cấu trúc bộ chỉnh lưu nguồn áp PWM

Bộ chuyển đổi này có giá thành tương đối cao, song nó có một số ưu điểm hơn so với bộ chỉnh lưu không có điều khiển Bộ chỉnh lưu này có thể điều chỉnh được điện

áp và duy trì một hệ số công suất tối ưu cho cả hai chiều phát và nhận Ngoài ra, các

dòng điện 3 pha có thể được định hình để giảm thiểu độ méo sóng hài theo tiêu chuẩn IEEE-519, được chỉ ra như trên Hình 2.7 và 2.8

Hình 2.7 Dòng điện vào bộ chỉnh lưu PWM

Hình 2.8 Thành phần sóng hài của bộ chỉnh lưu PWM 2.2.3 Các bộ chỉnh lưu khác

Ngoài các bộ chỉnh lưu có cấu trúc điển hình như trên, còn có một vài sơ đồ khác như bộ chỉnh lưu Vienna được chỉ ra trên Hình 2.9 và bộ chỉnh lưu Minnesota được chỉ ra trên Hình 2.10 Bộ chỉnh lưu Minnesota biến thể do Ashida phát triển được chỉ ra trên Hình 2.11

Các bộ chỉnh lưu này dạng sóng đã cải thiện được đáng kể so với bộ chỉnh lưu sử dụng Điốt Với các thành phần hoạt động ít hơn và có giá tương đối thấp Nó cũng có thể điều khiển được hệ số công suất Tuy nhiên, vẫn còn một số vàn đề cần quan tâm như bù độ lớn điện áp

2.3 Các bộ nghịch lưu

Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ là chuyển đổi điện áp một chiều đã được chỉnh lưu thành dạng sóng xoay chiều mà biên độ và tần số có thể thay đổi được để thích hợp nhất với điểm làm việc của động cơ điện Có hai kiểu bộ nghịch lưu chính được

sử dụng trong công nghiệp đó là: Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) và bộ nghịch lưu nguồn dòng (CSI) Miêu tả tổng quát mỗi dạng sẽ được trình bày trong các mục sau

2.3.1 Bộ nghịch lưu nguồn áp

Bộ nghịch lưu nguồn áp được chỉ ra trên Hình 2.12 Chúng thường được sử dụng để cung cấp cho các động sơ công suất nhỏ và trung bình Đầu vào bộ nghịch lưu là điện áp một chiều, nên được gọi là bộ nghịch lưu nguồn áp Sự chuyển mạch trong VSI hoạt động ở tần số cao hơn nhiều so với tần số cơ bản mà nó tạo ra Do

đó, sóng hài sinh ra thường rất nhỏ

C d +V dc

Bộ nghịch lưu nguồn dòng thường được sử dụng cho các ứng dụng công suất lớn Các bộ nghịch lưu nguồn dòng yêu cầu sử dụng bộ chỉnh lưu có điều khiển để tạo ra dòng điện 1 chiều (xem Hình 2.13) Dòng điện 1 chiều được sử dụng như

đầu vào bộ nghịch lưu và sau đó được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều 3 pha

Với các lý do đã nêu trong chương 1, việc sử dụng các hệ truyền động điện

và các bộ chuyển đổi năng lượng khác ngày càng nhiều, nên việc sử dụng các thiết

bị bán dẫn phi tuyến ngày càng tăng nhanh Điều này đã tạo ra nhiều vấn đề về chất lượng điện năng của lưới điện Nhìn chung, do nhu cầu sử dụng các bộ biến đổi điện tử công suất để tạo ra các dạng sóng không sin từ lưới điện dẫn đến phát sinh các sóng hài trên hệ thống điện Vì vậy, điều quan trọng là phải hiểu và xét tới sóng hài khi thiết kế các hệ thống truyền động điện xoay chiều Trong phần này sẽ trình bày những cơ sở cần thiết để phân tích và tìm hiểu về sóng hài

2.4.1 Định nghĩa sóng hài

Sóng hài là những thành phần của điện áp hoặc dòng điện tuần hoàn bị méo,

có tần số là bội số nguyên của tần số cơ bản [10] Thuật ngữ “sóng hài” đã xuất hiện

từ lĩnh vực âm thanh Nó liên quan đến sự dao động của chuỗi cột âm ở tần số là bội

số của tần số cơ bản [11] Sự hiện diện của các sóng hài trên hệ thống điện chứng tỏ rằng một trong hai dạng sóng điện áp hoặc dòng điện hoặc cả hai dạng bị méo dẫn đến thuật ngữ “Méo sóng hài” Hình 2.16 minh hoạ vài dạng sóng hài tiêu biểu

Hình 2.16 Các dạng sóng hài điển hình 2.4.2 Các nguồn tạo sóng hài

Sự biến dạng sóng hài không chỉ còn là hiện tượng giới hạn trong thiết bị công nghiệp và quy trình kỹ thuật Đầu tiên nó liên quan đến sự phát triển chất lượng điện năng Các bộ nguồn liên tục (UPS), các máy tính cá nhân, các hộ tiêu thụ điện, thiết bị giải trí và các bộ điều khiển điện đều gây lên biến dạng sóng hài [11] Kết quả của sự biến dạng sóng hài là làm gia tăng nhiệt độ và tổn thất trong thiết bị dẫn tới giảm tuổi thọ đối với phụ tải nhạy cảm Trong hệ thống năng lượng, sóng hài làm gia tăng tổn thất và gây nhiễu hệ thống bảo vệ, điều khiển và mạch truyền thông [10] Điều đó đòi hỏi phải tăng cấp độ công suất toàn phần

Một số nguồn tạo sóng hài phổ biến trong công nghiệp:

1 Máy điện

- Máy biến áp: Trong vận hành máy biến áp nếu xuất hiện hiện tượng bão hòa của lõi thép do quá tải hoặc máy biến áp phải làm việc với điện áp cao hơn điện

áp định mức thì có thể sinh ra sóng hài bậc cao

- Động cơ điện: Tương tự máy biến áp động cơ xoay chiều khi hoạt động sinh ra sóng hài dòng điện bậc cao Các sóng hài bậc cao được phát sinh bởi máy điện quay liên quan chủ yếu tới các biến thiên của từ trở gây ra bởi các khe hở giữa roto và stato Các máy điện đồng bộ có thể sản sinh ra sóng hài bậc cao bởi vì dạng

từ trường, sự bão hòa trong các mạch chính và các đường dò và do các dây quấn dùng để giảm dao động đặt không đối xứng

2 Thiết bị điện tử công suất

Bản thân các bộ biến đổi điện tử công suất (chỉnh lưu, nghịch lưu, điều áp xoay chiều…) đều được cấu thành từ các thiết bị bán dẫn như diode, thyristor, MOSFET, IGBT, GTO… là những phần tử phi tuyến là nguồn gốc gây sóng hài bậc cao

Tùy thuộc vào cấu trúc của các bộ biến đổi mà sóng hài sinh ra khác nhau Các mạch chỉnh lưu trong biến tần thường là chỉnh lưu cầu ba pha có ưu điểm là đơn giản, rẻ, chắc chắn nhưng thành phần đầu vào chứa nhiều sóng hài Do đó để giảm bớt sóng hài có thể dùng hai mạch chỉnh lưu cầu ba pha ghép lai với nhau tạo thành chỉnh lưu 12 xung hoặc ghép 4 bộ chỉnh lưu cầu ba pha vào tạo thành bộ chỉnh lưu 24 xung sẽ cho ra dòng điện trơn hơn, giảm được các thành phần điều hòa Từ đó có thể thấy là khi muốn giảm sóng hài dòng điện ta có thể tăng số van trong mạch chỉnh lưu lên tuy nhiên khi đó gây ra một số bất lợi như cồng kềnh, nặng, tổn thất điện áp lớn và sinh ra sóng hài dòng điện bậc cao khi tải không đối xứng hoặc điện áp không đối xứng

3 Các đèn huỳnh quang

Ngày nay các đèn huỳnh quang được sử dụng rộng rãi do có ưu điểm là tiết kiệm được chi phí Thực tế thì loại đèn này không hơn gì về hiệu quả tạo ánh sáng

với đèn dây đốt, điểm nổi trội hơn của nó là độ sáng được duy trì trong thời gian dài, tuổi thọ lớn hơn Tuy nhiên sóng hài bậc cao sinh ra bởi đèn huỳnh quang cũng rất lớn

2.4.3 Ảnh hưởng của sóng hài bậc cao

Sự tồn tại sóng hài bậc cao gây ảnh hưởng tới tất cả các thiết bị và đường dây truyền tải điện Chúng gây ra quá áp, méo điện áp lưới làm giảm chất lượng điện năng Nói chung chúng gây ra tăng nhiệt trong các thiết bị giảm cách điện, làm tăng tổn hao điện năng, làm giảm tuổi thọ của thiết bị, trong nhiều trường hợp thậm chí còn gây hỏng thiết bị

Ảnh hưởng quan trọng nhất của sóng hài bậc cao đó là việc làm tăng giá trị hiệu dụng cũng như giá trị đỉnh của dòng điện và điện áp

Khi giá trị hiệu dụng và giá trị biên độ của tín hiệu dòng điện hay điện áp tăng do sóng hài bậc cao sẽ gây ra một số vấn đề:

 Làm tăng phát nóng của dây dẫn điện, thiết bị điện

 Gây ảnh hưởng đến độ bền cách điện của vật liệu, làm giảm khả năng mang tải của dây dẫn điện

 Với máy điện

cơ hoặc gây ra dao động cộng hưởng cơ khí làm hỏng các bộ phận cơ khí trong động cơ

 Gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị bảo vệ (tác động sai): các sóng hài bậc cao có thể làm momen tác động của rơle biến dạng gây ra hiện tượng nháy, tác động ngược, có thể làm méo dạng điện áp, dòng điện dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch

 Với các thiết bị đo: ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo, làm cho kết quả

2.4.4 Sóng hài ba pha

Hệ thống 3 pha, do cấu hình của chúng nên nó có tín hiệu sóng hài phân biệt

rõ ràng Hệ thống điện 3 pha 4 dây đấu hình sao được chỉ ra như trên Hình 2.17 Trong hệ thống 4 dây, những dòng hài có thể làm tăng dòng chạy trong dây trung tính và nó dễ dàng vượt quá giá trị định mức của lưới Các tụ điện để hiệu chỉnh hệ

số công suất cũng có thể làm tăng dòng rms dẫn tới phá hỏng dây dẫn Đối với hệ thống 4 dây, nó có thể chỉ ra rằng dòng trung tính chỉ chứa thành phần sóng hài bậc

3 [16] Tất các các tần số khác được loại bỏ như trong (2.13)

3

h

h h

Hình 2.17 Hệ thống liên kết bốn dây đấu Y

Trong hệ thống 3 dây, in (t) = 0 vì không có dây trung tính (xem Hình 2.18) Không

có dây trung tính, nên không có đường dẫn cho các sóng hài bậc 3 Do đó, một hệ thống 3 dây lý tưởng sẽ luôn luôn không có các sóng hài bậc 3 và độ lệch DC

Hình 2.18 Hệ thống liên kết ba dây đấu Y

Tương tự như hệ thống 3 dây, tải đấu tam giác (xem Hình 2.19) cũng không

có kết nối trung tính Do đó các dòng điện xoay chiều không chứa thành phần 1 chiều và thành phần sóng hài bậc 3

Tuy nhiên, có thể các thành phần này đang luân chuyển bên trong tam giác

2.4.5 Chuỗi Furie

Chuỗi Furie đã trở thành phương pháp được lựa chọn để phân tích và biểu diễn

sóng hài Theo định nghĩa, hàm f(t) là tuần hoàn khi f(t) = f(t+T), trong đó T là chu

kỳ Chuỗi Furie nói rằng, miễn là các điều kiện Dirichlet được đáp ứng Hàm tuần hoàn f(t) có thể được biểu diễn bởi một chuỗi lượng giác của các phần tử bao gồm các thành phần một chiều và các phần tử khác có tần số thoả hiệp với thành phần cơ

sở và một số hữu hạn bội số nguyên của tần số cơ sở Các điều kiện Dirichlet được cho như sau :

(1) Nếu hàm f(t) là gián đoạn có một số hữu hạn bước nhảy vượt quá chu kỳ T (2) Nếu f(t) có giá trị trung bình hữu hạn vượt quá chu kỳ T

(3) Nếu f(t) có một số hữu hạn giá trị cựu đại dương và âm

Giả thiết rằng các điều kiện được thoả mãn, mọi hàm tuần hoàn f(t) có thể được biểu diễn dưới dạng chuỗi lượng giác như sau:

t

2 2

h h

B

A

1tan

2.4.6 Chỉ số chất lượng điện năng

Một vài thuật toán/điều kiện đã được phát triển và nhận dạng được sử dụng

để miêu tả độ méo sóng hài trong mọi hệ thống điện Từ khi điện áp hoặc dòng điện

bị méo bao gồm các sóng hài riêng lẻ cộng tác với dạng sóng không sin toàn phần, giá trị rms phải được tính toán sử dụng (2.21)





1

2 ,

h rms h

Trong đó F cũng có thể được xét đến là dòng điện hoặc điện áp Hình 2.20 trình bày một dạng sóng dòng điện đường dây bị méo và xác định các tham số quan trọng được sử dụng trong phân tích

Hình 2.20 Độ méo dòng điện trên lưới

THD là cách thông thường nhất được sử dụng để đo chất lượng hệ thống năng lượng THD là sự biểu diễn số lượng hiện hành các thành phần có tần số không cơ bản của sóng THD là chỉ số quan trọng cho việc xác định ảnh hưởng của sóng hài tới điện áp hoặc dòng điện hệ thống điện và được xác định trong biểu thức (2.22) phía dưới

1

h

h F

F

F

Biểu thức (2.22) quan trọng giải thích rằng THD biểu diễn độ méo tổng của

1 sóng và cho không tự thị như là nhiều sóng hài riêng biệt có thể hiện hành Đây là

lý do mà Liu và Heydt [17] đề suất chỉ số độ méo sóng hài chẵn tổng (TEHD) và độ méo sóng hài lẻ tổng (TOHD) cho bởi (2.23) và (2.24) tương ứng

1 1

2 2

F

F TEHD h

h F





1 1

2 1 2

F

F TOHD h

h F



2.4.7 Các tiêu chuẩn về sóng hài

Với những tác hại của sóng hài như đã trình bày ở trên thì việc quy định một tiêu chuẩn thống nhất về các thành phần sóng hài bậc cao trên lưới cần được đưa ra

để hạn chế ảnh hưởng của chúng tới các thiết bị tiêu dùng điện khác và đảm bảo chất lượng điện năng Tuy nhiên ở nước ta hiện chưa có tiêu chuẩn nào về việc hạn chế thành phần sóng hài bậc cao trên lưới

Trên thế giới đưa ra một số tiêu chuẩn như IEEE std 519, IEC 1000-4-3 về giới hạn thành phần sóng hài bậc cao trên lưới

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn IEEE std 519

Điện áp tại điểm nối chung

(Point Common Couping

2.4.8 Các bộ lọc sóng hài

Lọc sóng hài là lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển nhanh Lọc sóng hài thực

ra là lý do theo đuôỉ của luận văn này Bộ lọc là thiết bị tạo ra đặc tuyến tần số định trước mà chức năng của nó là cho một số tần số đi qua đồng thời loại bỏ những tần

để sóng hài đó chạy ra khỏi hệ thống

Trong sơ đồ lọc ba pha có hai loại bộ lọc là bộ lọc RC và bộ lọc LC Trong

cả hai loại bộ lọc này đều có tụ điện, tụ điện có thể mắc hình tam giác hoặc hình sao

- Khi mắc tụ điện tam giác thì tiết kiệm dung lượng tụ xong không loại trừ được hết sóng hài điện áp dây

- Bộ tụ đấu hình sao có dung lượng tụ tăng lên 3 lần nhưng loại được sóng hài cả điện áp dây và điện áp pha và đặc biệt khi tụ đấu sao có trung tính thì có thể loại luôn điện áp thứ tự không sinh ra khi chuyển mạch van bán dẫn

Dưới đây ta xét một số loại bộ lọc:

+ Bộ lọc RC

Kết cấu của bộ lọc RC như hình vẽ:

Ví dụ: Mô phỏng bộ lọc thụ động cho tải phi tuyến:

+ Khi không có bộ lọc

Hình 2.23 Mạch chỉnh lưu AC/DC 12 xung không có bộ lọc

Kết quả sau khi mô phỏng: