Nghiên cứu và thiết kế bộ lọc tích cực cho việc giảm hài dõng điện nâng cao chất lượng lưới điện.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---o0o--- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO VIỆC GIẢM HÀI DÕNG ĐIỆN NÂNG

Trang 1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

-o0o -

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO VIỆC GIẢM HÀI

DÕNG ĐIỆN NÂNG CAO CHÂT LƯỢNG LƯỚI ĐIỆN

NGUYỂN NHƯ NGHĨA

THÁI NGUYÊN 2011

Trang 2

Học viên : Nguyễn Như Nghĩa

Người HD Khoa Học: TS Nguyễn Duy Cương

THÁI NGUYÊN 2011

Trang 3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

***

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tư Do - Hạnh Phúc -o0o -

THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO VIỆC GIẢM HÀI

DONG ĐIỆN NÂNG CAO CHÂT LƯỢNG LƯỚI ĐIỆN

Chuyên ngành : Tự động hoá Người hướng dẫn : TS Nguyễn Duy Cương Ngày giao đề tài : 2/2011

Ngày hoàn thành đề tài : 8/2011

TS Nguyễn Duy Cương

Nguyễn Như Nghĩa

Trang 4

Mục Lục

Mục lục 1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………… 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

LỜI NÓI ĐẦU ……… ……… 8

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI 11

1.1 Đặt vấn đề……… 11

1.2 Tổng quan về sóng hài……… 11

1.2.1 Khái niệm và phân tích sóng hài……… 11

1.2.2 Tổng méo điều hòa THĐ……… 16

1.3 Các nguồn sinh ra sóng hài ……… 17

1.3.1 Máy biến áp……… 17

1.3.2 Động cơ điện……… 18

1.3.3 Thiết bị điện tử công suất……… 18

1.3.4 Đèn huỳnh quang ……… 20

1.3.5 Bộ điều chỉnh tốc độ truyền động……… 22

1.3.6 Lò điện ……… 23

1.4 Ảnh hưởng của sóng hài……… 24

1.5 Kết luận……… 28

CHƯƠNG II: CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ SÓNG HÀI 29

2.1 Biện pháp ngăn ngừa tạo ra sóng hài……… 29

2.2 Tăng điện kháng phía nguồn xoay chiều đầu vào tải phi tuyến……… 30

2.3 Bộ lọc thụ động……… 32

2.3.1 Bộ lọc thụ động mắc song song……… 33

2.3.2 Bộ lọc thụ động mắc song song……… 34

2.4 Bộ lọc tích cực……… 41

2.4.1 Phân loại theo bộ biến đổi công suất……… 42

Trang 5

Nghiên cứu và thiết kế bộ lọc tích cực cho việc giảm hài dòng điện

để nâng cao chất l-ợng l-ới điện

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.5 Kết luận……… 50

CHƯƠNG III: CẤU TRÚC VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BỘ LỌC TÍCH CỰC

51 3.1 Đặt vấn đề……… 51

3.2 Bộ biến đổi điện ỏp xoay chiều ba pha……… 51

3.3 Lý thuyết cụng suất tức thời p – q……… 52

3.4 Xõy dựng thuật toỏn điều khiển cho bộ lọc tớch cực… 56

3.5 Xõy dựng cấu trỳc điều khiển cho bộ lọc tớch cực…… 57

3.5.1 Đề xuất cấu trỳc điều khiển bộ lọc tớch cực ba pha ba dõy……… 58

3.5.2 Điều khiển điện ỏp một chiều………… 59

3.6 Kết luận……… 60

CHƯƠNG IV: Mễ PHỎNG HỆ THỐNG 61

4.1 Sơ đồ mụ phỏng……… 61

4.2 Kết quả mụ phỏng……… 68

4.3 Kết luận 72 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

5.1 Kết luận 73

5.2 Kiến nghị 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

TểM TẮT 76

Trang 6

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Mẫu dạng sóng bao gồm các sóng điều hòa 11

Hình 1.2: Ví dụ méo sóng AC điển hình 14

Hình1.3: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển 18

Hình 1.4: Dòng điện lưới của chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển 19

Hình 1.5: Sơ đồ chinh lưu điốt ba pha 19

Hình1.6: Dòng pha A của chỉnh lưu điốt ba pha 20

Hình 1.7: Phổ dòng điện chỉnh lưu điôt ba pha 20

Hình 1.8 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển 21

Hình 1.9 Dạng dòng điện một pha của chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển 21

Hình1.10 Dạng phổ dòng điện của chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển 21

Hình 1.11: Dòng đầu vào của bóng đèn huynh quang điển hình bóng đèn huỳnh

quang 22

Hình 1.12 Dòng đầu vào và phổ dòng điều hòa của ASD điển hình 23

Hình 1.13 Dòng đầu vào và phổ sóng hài của lò điện điển hình 23

Hình 2.1 Dòng đầu vào và phổ sóng điều hòa bộ biến đổi của (a)buck, (b) boots và (c) BIFRED 30

Hình 2.2 Dòng điều hòa sinh ra từ cầu chỉnh lưu ba pha có tụ lọc phía một chiều 31

Hình 2.3 Dòng điều hòa sinh ra từ cầu chỉnh lưu ba pha có kháng lọc 31

Hình 2.4 Độ giảm méo điều hòa của một ASD loại PWM có kháng lọc đầu vào 32

Hình 2.5 Biểu diễn một số sơ đồ bộ lọc thông thường 33

Hình 2.6 Bộ lọc sóng hài ―notch‖ bậc 5 và tác động của nó lên hệ thống 34 Hình 2.7 Biểu diễn sơ đồ bộ lọc thụ động mắc nối tiếp điển hình 34

Hình 2.8 Sơ đồ mặch chỉnh lưu không có bộ lọc 38

Hình 2.9 Kết quả mô phỏng thu được dòng và áp 38

Hình 2.10 Phổ của nguồn áp 39

Hình 2.11 Sơ đồ mạch chỉnh có bộ lọc thụ động 39

Hình 2.12 Kết quả mô phỏng thu được dòng và áp 40

Hình 2.13 Phổ của nguồn áp 40

Hình 2.14 Nguyên lý bù cơ bản của bộ lọc tích cực 41

Hình 2.15 Tải, APF và dạng sóng dòng nguồn 41

Hình 2.16 Bộ lọc tích cực ba pha ba dây nguồn dòng 42

Hình 2.17 Bộ lọc tích cực mắc song song nguồn áp 43

Trang 7

dũng điều hào của tải, (b) bự ỏp điều hũa của tải, (c) bự ỏp của nguồn

Hỡnh 2.19 Sơ đồ bộ lọc tớch cực một pha mắc song song 45

Hỡnh 2.20 Dũng của tải, bộ lọc và nguồn của hệ thống 46

Hỡnh 2.21 Bộ lọc cụng suất tớch cực mắc nối tiếp tương đương với một pha 47

Hỡnh 2.22 Bộ lọc hỗn hợp của bộ lọc thụ động mắc song song 49

Hỡnh 2.23 Dũng của bộ lọc thụ động, bộ lọc tớch cực, tải, và nguồn 49

Hỡnh 2.24 Bộ lọc hỗn hợp của bộ lọc tớch cực và bộ lọc thụ động mắc nối tiếp 49

Hỡnh 2.25 Sơ đồ cấu trỳc UPQC 50

Hỡnh 3.1 Mạch điện phớa lưới (a) và mụ hỡnh phớa lưới (b) 51

Hỡnh 3.2: Cụng suất tỏc dụng trờn tải 54

Hỡnh 3.3 Thuật toỏn điều khiển dựa trờn lý thuyết p- q 56

Hỡnh 3.4: Bộ lọc tớch cực song song 58

Hỡnh 3.5: Cấu trỳc điều khiển bộ lọc tớch cực 59

Hỡnh 3.6 Bộ điều khiển điến ỏp một chiều sử dụng bộ điều chỉnh PI 60

Hỡnh 4.1 Mạch lực của mạch lọc tớch cực ba pha ba dõy 61

Hỡnh 4.2 Mụ hỡnh mạch lọc tớch cự ba pha ba dõy trờn Simulink 62

Hỡnh 4.3 Mụ hỡnh tải phi tuyến 63

Hỡnh 4.4 Bộ điều khiển điện ỏp và tớnh toỏn cụng suất ổn định trờn tụ 63

Hỡnh 4.5 Mụ hỡnh khối tớnh toỏn dũng bự chuẩn 64

Hỡnh 4.6 Khối chuyển điện ỏp trong hệ abc  α  64

Hỡnh 4.7 Khối chuyển dũng điện abc  α  65

Hỡnh 4.8 Khối tớnh toỏn cụng suất tức thời p,q 65

Hỡnh 4.9 Khối tớnh cụng suất bự 65

Hỡnh 4.10 Khối tớnh dũng bự 66

Hỡnh 4.11 Khối tỡnh dũng điện chuẩn 66

Hỡnh 4.12 Khối điều khiển dũng và phỏt xỳng 67

Hỡnh 4.13 Biểu diễn ỏp của nguồn khi bộ lọc chưa tỏc động 68

Hỡnh 4.14 Biểu diễn dũng điện cấp cho tải 68

Hỡnh 4.15 THĐ của bậc súng hài dũng điện pha A 69

Hỡnh 4.16 Dũng nguồn sau khi bộ lọc tỏc động 70

Hỡnh 4.17 Dũng của tải 70

Hỡnh 4.18 Dũng của mạch lọc trước và sau khi tỏc động 70

Hỡnh 4.19 THĐ của bậc súng hài dũng điện một pha 71

Hỡnh 4.20 Cụng suất tỏc dụng của nguồn trước và sau khi bộ lọc tỏc động 71

Hỡnh 4.21 Cụng suất phản khỏng của nguồn trước và sau khi bộ lọc tỏc động 72

Trang 8

Hình 4.22 Công suất phản kháng của nguồn trước và sau khi bộ lọc tác động 72

Trang 9

LPF Low Pass Filter - Bộ lọc thụng thấp

PWM Pulse Width Modulation - Điều chế độ rộng xung

PI Proportional – integral - Bộ điều khiển PI

THD Total Harmonic Distortion - Độ mộo hài tổng

PCC Point of Common Coupling - Điểm nối chung

VSI Voltage Source Inverter – Bộ biến đổi nguồn ỏp

VSAF Voltage Source Active Filter – Bộ lọc tớch cực nguồng ỏp UPS Uninterruptible Power Supply – Nguồn cấp điện liờn tục

UPQC Unified Power Quality Conditioners

Trang 10

Bảng1.3: Giới hạn biến dạng dòng sóng hài (Ih) trong phần trăm của ( IL)

Bảng 1.4 Giới hạn méo điện áp

Trang 11

data error !!! can't not

read

Trang 12

read

Trang 13

read

Trang 14

read

Trang 15

read

Trang 17

read

Trang 18

read

Trang 19

read

Trang 20

read

Trang 21

read

Trang 22

read

Trang 23

read

Trang 24

read

Trang 26

read

Trang 27

read

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	311,77 KB