Các chữ viết tắt: PWM Điều chế độ rộng xung SAG, DIP Điện áp bị lõm FACTS Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt IGBT Van bán dẫn IGBT MOSFET Van bán dẫn MOSFET GTO Van bán dẫn G
Trang 1-
LUËN V¡N TH¹C SÜ KHOA HäC NGµNH: Tù §éNG HãA
NGHI£N CøU §IÒU KHIÓN NGHÞCH L¦U PWM §A N¡NG TRONG THIÕT BÞ NGUåN Dù TR÷
LµM VIÖC ë L¦íI §IÖN CôC Bé
PHÝ V¡N KI£N
Hµ Néi – 2009
Trang 2lời cảm ơn
Nghiên cứu điều khiển nghịch lưu PWM đa năng trong thiết bị nguồn dự
trữ làm việc ở lưới điện cục bộ là một đề tài có ý nghĩa thực tiễn cao Đây là
đề tài mới ở nước ta, lại có tính phức tạp cao nên đòi hỏi khá nhiều công sức
nghiên cứu
Với sự hướng dẫn tận tình, sự giúp đỡ vô tư của các thầy cô giáo trong bộ
môn Tự động hóa XNCN, trường ĐHBK Hà nội và đặc biệt là sự chỉ bảo,
hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS-TS Nguyễn Văn Liễn, tôi đã hoàn thành
bản luận văn đúng thời hạn, đạt được các mục tiêu đã đề ra
Vì vậy, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Tự động
hóa XNCN trường ĐHBK Hà nội Xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS-TS
Nguyễn Văn Liễn đã dành nhiều thời gian và công sức để hướng dẫn, giúp đỡ
tôi trong quá trình thu thập tài liệu, số liệu, nghiên cứu thiết kế để tôi có thể
hoàn thành được đề tài này
Tôi rất cảm ơn gia đình tôi, bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã hết lòng
động viên, ủng hộ, giúp đỡ về cả tinh thần và vật chất, kinh nghiệm để tôi có
thể chuyên tâm nghiên cứu
Do thời hạn, có nhiều khó khăn về tài liệu, thiết bị thực nghiệm và trình độ
bản thân còn hạn chế nên bản luận văn này còn có nhiều thiếu sót Tôi rất
mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo, đồng nghiệp
và bạn bè để bản luận văn này dược hoàn thiện hơn
Hà nội, tháng năm 200
Trang 3Lời CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là do tôi tự nghiên cứu dưới sự hướng
dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Liễn Các nội dung, thông số và số
liệu trong đề tài là hoàn toàn trung thực và được trích dẫn trong các tài liệu
tham khảo được liệt kê ở cuối quyển luận văn
Tác giả luận văn
Phí Văn Kiên
Trang 4
Mục lục
Mục lục
DAnh mục hình vẽ 0
Danh mục các bảng 0
bảng các ký hiệu và chữ viết tắt 0
Lời Mở ĐầU 0 TóM TắT NộI DUNG các chương trong luận văn 0
CHƯƠNG I 1 Chất lượng điện năng 1
1.1 Tổng quan về CHấT LƯợNG ĐIệN NĂNG 1
1.1.1 Đặc điểm về chất lượng điện năng 1
1.1.2 Nguyên nhân và đặc điểm của việc suy giảm chất lượng điện 1
1.1.2.1 Điện áp bị lõm (SAG, DIP) 2
1.1.2.2 Sóng hài 3
1.1.2.3 Quá điện áp 4
1.1.2.4 Biến thiên điện áp 5
1.1.2.5 Điện áp không đối xứng 5
1.2 Các biện pháp NÂNG CAO CHấT LƯợNG ĐIệN NĂNG 6
1.2.1 Nâng cao chất lượng điện áp bằng bộ bù tĩnh 6
1.2.1.1 Bộ bù tĩnh SVC (Static var compensator) 6
1.2.1.2 Bộ bù nghịch lưu Statcom 7
1.2.1.3 Bộ khống chế dòng công suất 8
1.2.1.4 Bộ phục hồi điện áp động DVR 10
1.2.2 Bộ lọc tích cực 11
1.2.2.1 Phân loại các bộ lọc tích cực 12
1.2.2.2 Bộ lọc tích cực song song 14
1.2.2.3 Bộ lọc tích cực nối tiếp 17
CHƯƠNG II 20
Trang 5Mục lục
nghịch lưu và phương pháp điều khiển 20
2.1 Nghịch lưu 20
2.1.1 Bộ nghịch lưu áp 21
2.1.1.1 Bộ nghịch lưu áp một pha 22
2.1.1.2 Bộ nghịch lưu áp ba pha 23
2.1.1.3 Bộ nghịch lưu áp đa mức (Multi-level Voltage Source Inverter) 24
2.1.2 Phân tích bộ nghịch lưu áp 27
2.1.2.1 Phân tích điện áp bộ nghịch lưu áp ba pha 27
2.1.2.2 Phân tích bộ nghịch lưu áp 1 pha 30
2.1.2.3 Phân tích điện áp bộ nghịch lưu áp đa mức 34
2.2 phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp 35
2.2.1 Một số chỉ tiêu đánh giá kỹ thuật PWM của bộ nghịch lưu 35
2.2.2 Phương pháp điều khiển theo biên độ 38
2.2.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung sin (SIN PWM) 40
2.2.4 Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến (MODIFIED SPWM) 44
2.2.5 Điều chế theo mẫu (REGULAR SAMPLING TECHNIQUES) 46
2.2.6 Phương pháp điều chế độ rộng xung tối ưu (OPTIMUM PWM) 47
2.2.7 Phương pháp điều rộng (SINGLE PUSLE WIDTH MODULATION) 49
2.2.8 Phương pháp điều chế vectơ không gian (SPACE VECTOR MODULATION hoặc SPACE VECTOR PWM) 50
2.2.9 Quá điều chế (OVERMODULATION) 59
2.2.10 Phương pháp điều khiển PWM dòng điện 64
2.2.11 Phương pháp điều khiển véctơ dòng điện (Space vector Current Control) .67
2.2.12 Điều khiển dòng điện bằng dự báo (Predictive Current Control) 69
2.2.13 Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp đa mức 76
2.2.13.1 Phương pháp điều rộng 76
2.2.13.2 Phương pháp điều biên 78
2.2.13.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung 79
Trang 6Mục lục
2.2.13.4 Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến (Modified PWM hoặc
Switching Frequency Optimal PWM method- SFO-PWM) 83
2.2.13.5 Phương pháp điều chế véctơ không gian 84
Chương III 90 Tổng hợp điều khiển và mô phỏng 90 3.1 Cấu trúc hệ thống 90
3.1.1 Mô hình hệ thống trong hệ tọa độ abc 91
3.1.2 Mô hình hệ thống trong khung tọa độ dq 92
3.2 Hệ thống điều khiển 94
3.2.1 Điều khiển dòng phía xoay chiều 94
3.2.2 Bộ điều khiển điện áp mạng một chiều DC 96
3.2.3 Bộ điều khiển điện áp lưới 98
3.3 MÔ PHỏNG Hệ THốNG ĐIềU KHIểN 99
3.3.1 Mô hình thiết bị nguồn dự trữ 99
3.3.2 Cấu trúc một số khối chính trong sơ đồ 100
3.3.3 Các kết quả đạt được 104
3.3.3.1 Bù công suất phản kháng 104
3.3.3.2 Bù công suất tác dụng 106
3.3.3.3 Bù dao động điện áp lưới 108
kết luận và đề xuất 110 Kết luận 110
Đề xuất 110
Tài liệu tham khảo 112 Tài liệu tiếng Việt: 112
Tài liệu tiếng Anh: 112
Trang 7Danh mục hình vẽ
DAnh mục hình vẽ
Hình 1.1: Chỗ lõm điện áp 2
Hình 1.2: Dạng sóng và phổ của một số tải phi tuyến 4
Hình 1.3: TSC và TCR 7
Hình 1.4: Sơ đồ bộ nghịch lưu dùng IGBT 8
Hình 1.5: Đặc tính vôn - ampe của: STATCOM a); SVC b) 8
Hình 1.6: Bộ khống chế dòng công suất 9
Hình 1.7: Phạm vi hoạt động của bộ khống chế dòng công suất 9
Hình 1.8: Bộ khống chế dòng công suất hoạt 10
động tức thời như STATCOM 10
Hình 1.9: Bộ phục hồi điện áp động 11
Hình 1.10: Các sơ đồ bộ lọc tích cực với PWM-VSL 13
Hình 1.11: Đặc tính bù của bộ lọc tích cực song song 15
Hình 1.12: Bộ lọc tích cực song song với NPC-VSI ba mức 16
Hình 1.13: Dạng sóng dòng điện và điện áp bộ lọc tích 16
cực song song NPC-VSI ba mức 16
Hình 1.14: Bộ lọc tích cực nối tiếp hoạt động như bộ bù điện áp 17
Hình 1.15: Phối hợp bộ lọc tích cực nối tiếp và lọc thụ 18
động để bù sóng hài dòng điện 18
Hình 1.16: Cấu trúc bộ lọc tích cực nối tiếp 18
Hình 2.1: Bộ nghịch lưu áp một pha dạng mạch cầu 22
Hình 2.2: Bộ nghịch lưu mắc dưới dạng mạch tia 22
Hình 2.3: Bộ nghịch lưu áp nửa cầu 23
Hình 2.4: Bộ nghịch lưu áp ba pha 23
Hình 2.5: Bộ nghịch lưu áp đa mức 25
Hình 2.7: Phương pháp điều khiển theo biên độ 39
Hình 2.8: Phương pháp điều chế độ rộng xung sin 41
Hình 2.9: Biên độ tín hiệu điều chế lớn hơn biên độ sóng mang 43
Trang 8Danh mục hình vẽ
Hình 2.10: Điều chế độ rộng xung cải biến 44
Hình 2.11: Điều chế theo mẫu 46
Hình 2.12: Điều chế độ rộng xung tối ưu 47
Hình 2.13: Quan hệ giữa chỉ số điều chế cực đại 49
đạt được theo SHE và số sóng hài (n) được triệt tiêu 49
Hình 2.14: Phương pháp điều rộng 50
Hình 2.15: Phép biến hình véctơ không gian 52
Hình 2.16: Đồ thị véctơ trung bình 55
Hình 2.17: Điều chế vector không gian 56
Hình 2.18: Giản đồ kích dẫn các linh kiện của ba pha bộ nghịch lưu áp 56
Hình 2.19: Mạch điều chế vector không gian 57
Hình 2.20: Điều khiển vector điện áp theo nguyên lý từ thông 58
Hình 2.21: Quá điều chế 62
Hình 2.22: Quá điều chế ở chế độ 1>m>0,9514 63
Hình 2.23: Điều khiển PWM dòng điện 64
Hình 2.24: Cấu trúc mạch điều khiển bộ nghịch lưu áp theo dòng điện 65
Hình 2.24: Cấu trúc mạch điều khiển bộ nghịch lưu áp theo dòng điện 66
Hình 2.25a: Điều khiển vector dòng điện trong hệ tọa độ quay 67
Hình 2.25b: Điều khiển vector dòng điện trong hệ tọa độ đứng yên 68
Hình 2.26: Điều khiển dòng điện bằng dự báo 70
Hình 2.27: Phân chia hệ tọa độ α-β của 71
mặt phẳng dòng điện thành 6 vùng 71
Hình 2.28: Lựa chọn vector điện áp 72
Hình 2.29: Phương pháp điều rộng 77
Hình 2.30: Phương pháp điều biên 79
Hình 2.31: Điều chế độ rộng xung 80
Hình 2.32: Bộ nghịch lưu dạng cascade 5 mức 81
Hình 2.33: Giản đồ xung 82
Hình 2.34: Tín hiệu PWM cải biến 83
Hình 2.35: Dạng sóng 83
Trang 9Danh mục hình vẽ
Hình 2.36: Điều chế vector không gian nghịch lưu đa mức 86
Hình 2.37: Góc phần sáu thứ nhất của hình lục giác giới hạn bởi ba vector Vur 0 ,Vur 2 và 6 Vur .88
Hình 2.38: PWM dựa vào sóng mang 88
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống bộ nguồn dự trữ được kết 90
nối với lưới điện tại đầu cực phía phụ tải 90
Hình 3.2: Mạch tương đương của hệ thống trên hình 3.1 91
Hình 3.3: Sơ đồ khối của bộ điều chỉnh dòng điện 95
được đề xuất cho thiết bị dự trữ nguồn ở hình 3.1 95
Hình 3.4: Sơ đồ khối của bộ điều chỉnh điện áp DC của bộ dự trữ nguồn 98
Hình 3.5: Sơ đồ khối của bộ điều khiển điện 98
áp lưới của bộ dự trữ nguồn của hình 3.1 98
Hình 3.6: Mô hình matlab/Simulink điều khiển nghịch lưu PWM đa 99
năng trong thiết bị nguồn dự trữ làm việc ở lưới điện cục bộ 99
Hình 3.7: Khối nghịch lưu cầu IGBT/Diode 100
Hình 3.8: Khối nguồn ắc qui 100
Hình 3.9: Khối vòng khóa pha 100
Hình 3.10: Khối chuyển đổi trục tọa độ abc sang dq 101
Hình 3.11: Khối đo điện áp 3 pha 101
Hình 3.12: Khối điều chỉnh dòng điện ở chế độ nghịch lưu 101
Hình 3.13: Khối điều chỉnh dòng điện ở chế độ nạp ắc qui 102
Hình 3.14: Khối điều chỉnh công suất 103
Hình 3.15: Khối chuyển đổi trục tọa độ dq sang abc 103
Hình 3.16: Điện áp phụ tải được bù ổn định khi cấp thêm tải mang tính 106
cảm kháng (đóng thêm phụ tải ở thời điểm t=0,5 giây 106
và cắt phụ tải ở thời điểm t=0,75 giây) 106
Hình 3.17: Bù công suất tác dụng (đóng thêm phụ tải ở thời điểm t=0,5 giây và cắt phụ tải ở thời điểm t=0,75 giây) 108
Hình 3.18: Điện áp phụ tải được bù ổn định khi xảy ra giao động điện áp lưới 109
Trang 10Danh mục các bảng
Danh mục các bảng
Bảng 1.1: Các hiện tượng bất thường ảnh hưởng đến chất lượng điện năng 5 Bảng 1.2: Tính năng của bộ lọc tích cực song song và nối tiếp 14 Bảng 2.1: Các giá trị có thể đạt của điện áp pha - tâm nguồn trong nghịch lưu áp sáu
mức dạng chứa cặp diode kẹp 34
Bảng 2.2: Vị trí vector và dấu dòng điện sai lệch 73 Bảng 2.3: Trạng thái vector điện áp đang tác dụng 74
Trang 11Bảng các ký hiệu và chữ viết tắt
bảng các ký hiệu và chữ viết tắt
1 Các chữ viết tắt:
PWM Điều chế độ rộng xung
SAG, DIP Điện áp bị lõm
FACTS Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt
IGBT Van bán dẫn IGBT
MOSFET Van bán dẫn MOSFET
GTO Van bán dẫn GTO
BJT Transistor lưỡng cực
SVC Bộ bù tĩnh
TSC Tụ điện được chuyển mạch bằng tiristo
TCR Điện kháng được điều khiển bằng tirioto
STATCOM Bộ bù nghịch lưu tự chuyển mạch
DVR Bộ phục hồi điện áp động
PWM-VSI Nghịch lưu áp dùng phương pháp điều chế độ rộng xung NPC Điểm chốt trung tính
UPS Lưu điện
Trang 12Vα; Vβ Thành phần điện áp trong hệ tọa độ αβ
iα; iβ Thành phần dòng điện trong hệ tọa độ αβ
Trang 14Lời mở đầu
Lời Mở ĐầU
Trong hệ thống cơ sở hạ tầng lĩnh vực tin học và viễn thông, nguồn cấp
điện có một vai trò rất quan trọng Chất lượng điện có ảnh hưởng rất lớn đến
sự làm việc tin cậy, độ liền mạch thông tin và tuổi thọ thiết bị Các thiết bị viễn thông, tin học có yêu cầu rất cao về nguồn cấp điện Trong khi đó hệ thống điện của nước ta hiện nay công suất tiêu thụ điện của cả lưới thay đổi theo chu kỳ ngày (đêm dùng ít hơn ngày), và năm (mùa nóng tốn nhiều điện chạy máy lạnh, mùa lạnh tốn nhiều điện để sưởi) nên dẫn đến tình trạng lúc cao điểm thì điện áp cấp cho các phụ tải giảm xuống, ở thời điểm thấp điểm thì lại tăng lên Ngoài ra trên hệ thống điện ở điều kiện làm việc bình thường cũng tồn tại nhiều sóng hài, lõm điện áp do quá trình đóng cắt phụ tải, phụ tải phi tuyến, tự bản thân các bộ biến đổi cấp cho phụ tải, … gây ra Và để tránh phải huy động nguồn điện đắt tiền vào lúc tiêu thụ cao điểm, có thể lập những
hệ thống lưu điện để hút điện vào những lúc dư điện và nhả điện ra những lúc thiếu điện Nhu cầu về quản lý các hệ thống điện hiệu quả hơn và loại bỏ các sóng hài gây ảnh hưởng đến thiết bị đã thúc đẩy việc nghiên cứu một thiết bị
có thể lưu trữ được điện, bù sụt áp, loại bỏ các sóng hài, duy trì ổn định nguồn cấp điện cho các thiết bị trong Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt nam Và cần điều khiển những hệ thống lưu điện này hút hay nhả điện đúng lúc để nâng cao chất lượng điện
Kết quả mô phỏng cho thấy chất lượng điện tăng lên khá nhiều Sau này có
điều kiện có thể chế tạo thành sản phẩm áp dụng vào các cơ sở của Tập đoàn Ngoài ra có thể phát triển để áp dụng cho ngành ngân hàng, hệ thống điện quốc gia và các lĩnh vực kinh tế khác
Trang 15Tóm tắt nội dung các chương trong luận văn
TóM TắT NộI DUNG các chương trong luận văn
Trong phạm vi quyển luận văn với đề tài “Nguyên cứu điều khiển nghịch lưu PWM đa năng trong thiết bị nguồn dự trữ làm việc ở lưới điện cục bộ” tập chung nghiên cứu thuật điều khiển nghịch lưu để bù công suất phản kháng, ổn
định điện áp, trao đổi công suất tác dụng và có thể tích trữ năng lượng
Nội dung luận văn được trình bày trong ba chương
- Chương 1: Chất lượng điện năng
- Chương 2: Nghịch lưu và phương pháp điều khiển
- Chương 3: Tổng hợp điều khiển và mô phỏng
Trang 16Chương I: Chất lượng điện năng
CHƯƠNG I Chất lượng điện năng
1.1 Tổng quan về CHấT LƯợNG ĐIệN NĂNG
1.1.1 Đặc điểm về chất lượng điện năng
Đặc điểm của điện năng là các đặc tính của nó phụ thuộc đồng thời vào việc sản xuất, truyền tải, phân phối điện, vào các nhà chế tạo thiết bị lẫn người vận hành sử dụng Chất lượng điện là một chủ đề có ý nghĩa chiến lược đối với toàn ngành điện, tới các nhân viên kỹ thuật vận hành, khai thác, bảo dưỡng, các nhà chế tạo thiết bị, vì các lý do:
- Tính chất cạnh tranh của nền kinh tế đòi hỏi điện năng phải được đảm bảo thường xuyên với chất lượng tốt
- Việc sử dụng ngày càng rộng rãi các phụ tải nhạy cảm với chất lượng
điện như máy tính, thiết bị đo lường - điều khiển, hệ thống thông tin liên lạc
đòi hỏi phải được cung cấp điện với chất lượng cao
- Việc suy giảm chất lượng điện làm cho thiết bị vận hành với hiệu suất thấp, tuổi thọ bị giảm
1.1.2 Nguyên nhân và đặc điểm của việc suy giảm chất lượng điện
Hệ thống điện làm việc trong thời gian thực, sự suy giảm chất lượng điện
có thể được đánh giá bằng ảnh hưởng của chúng tới biên độ, dạng sóng, tần số
và sự đối xứng của điện áp
Các hiện tượng bất thường này có thể mang đặc tính ngẫu nhiên (ngắn mạch, sét, thao tác), hoặc thường xuyên (do máy hàn, lò hồ quang làm việc liên tục)
Trang 17Chương I: Chất lượng điện năng
1.1.2.1 Điện áp bị lõm (SAG, DIP)
Điện áp bị lõm là sự suy giảm điện áp tức thời đột ngột tại một thời điểm, giá trị của nó dao động giữa 90% và l0% so với điện áp quy chuẩn, tiếp theo
điện áp được phục hồi trong một thời gian rất ngắn, từ một nửa chu kỳ của
điện áp lưới (10ms) đến 60s
Hình 1.1a mô tả diễn biến chỗ lõm của điện áp theo đơn vị tương đối Vpu
a)
b) Hình 1.1: Chỗ lõm điện áp
Điện áp quy chuẩn nói chung là điện áp hạ áp định mức Thông thường người ta sử dụng giá trị hiệu dụng (rms), là giá trị hiệu dụng của tín hiệu trên một chu kỳ cơ bản của các nửa chu kỳ (hình 1.lb) với ∆U là độ lõm sâu của
Trang 18Chương I: Chất lượng điện năng
biên độ và ∆T là khoảng thời gian điện áp bị lõm Nếu ∆T < T/2 là nửa chu kỳ của sóng cơ bản, sự nhiễu loạn điện áp có đặc tính quá độ
Nguyên nhân của lõm điện áp:
Sự cố trong lưới truyền tải và phân phối Lõm kéo dài phụ thuộc vào việc chỉnh định thời gian của các hệ thống bảo vệ
Để cách ly sự cố cần có thiết bị cắt Nguyên nhân chủ yếu gây lõm điện áp
là dòng điện qua tổng trở của mạch tăng đột ngột, làm tăng điện áp rơi trên lưới do đó điện áp tại điểm quan sát giảm đi Mặc dù khi sự cố nguồn cung cấp bị cắt nhưng vẫn còn điện áp dư trên động cơ không đồng bộ và đồng bộ trong quá trình giảm tốc (từ 0,3 đến ls) hoặc điện áp tồn dư trong tụ điện
- Đóng cắt tải công suất lớn như động cơ không đồng bộ, lò hồ quang, máy hàn cũng dẫn tới suy giảm đột ngột điện áp
- Sự suy giảm điện áp quá độ (∆T < T/2) do đóng cắt tụ điện, đóng cắt máy cắt, cháy cầu chì, chuyển mạch của các bộ biến đổi nhiều pha
1.1.2.2 Sóng hài
Các sóng hài làm méo điện áp lưới có thể do các nguyên nhân sau đây:
- Các tải công nghiệp: các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn,
bộ khởi động điện tử, đóng mạch máy biến áp công suất lớn,
- Các tải dân dụng: đèn phóng điện trong chất khí, lò vi sóng, tivi, máy phôtôcopy,
Hình 1.2 trình bày dạng sóng của một số tải phi tuyến và hệ số méo của chúng Độ méo điều hoà phụ thuộc vào chế độ vận hành của thiết bị Do sự
đối xứng của dạng sóng dòng điện, phân tích phổ của chúng chỉ chứa các điều hòa mức lẻ Phổ có thể gián đoạn hoặc liên tục, có tính ngẫu nhiên (lò hồ quang) hoặc lặp lại (máy hàn)
Trang 19Ng−êi ta ph©n chia qu¸ ®iÖn ¸p lµm ba lo¹i:
- Qu¸ ®iÖn ¸p tøc thêi ë tÇn sè c«ng nghiÖp
- Qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn (sÐt)
- Qu¸ ®iÖn ¸p thao t¸c
Trang 20Chương I: Chất lượng điện năng
1.1.2.4 Biến thiên điện áp
Biến thiên điện áp là biến thiên trị hiệu dụng hay biên độ điện áp theo thời
gian nhỏ hơn 10% điện áp định mức Dao động điện áp thường có tính chu kỳ
và được đặc trưng bởi biến thiên biên độ và chu kỳ
1.1.2.5 Điện áp không đối xứng
Hệ thống ba pha không đối xứng khi biên độ điện áp các pha không bằng
nhau và (hoặc) góc lệch pha không bằng 1200
Bảng 1.1: Các hiện tượng bất thường ảnh hưởng đến chất lượng điện năng
Trang 21Ghi chú: T: thường xảy ra; I: ít xảy ra
1.2 Các biện pháp NÂNG CAO CHấT LƯợNG ĐIệN NĂNG
1.2.1 Nâng cao chất lượng điện áp bằng bộ bù tĩnh
Chủ đề chất lượng điện rất rộng và đa dạng Hệ thống truyền tải điện xoay
chiều linh hoạt FACTS (Flexible AC Transmission System) triệt để sử dụng
các giải pháp dựa trền thiết bị điện tử công suất được triển khai rộng rãi Các
bộ biến đối tiristo và IGBT có thể làm việc với dòng điện 1000A và điện áp
vài kilôvôn
1.2.1.1 Bộ bù tĩnh SVC (Static var compensator)
Trước đây giải pháp tốt nhất để điều chỉnh công suất phản kháng, dẫn đến
điều chỉnh điện áp là điều chỉnh kích từ của máy phát đồng bộ Tuy nhiên việc
điều chỉnh kích từ có giới hạn về cả phương diện kinh tế và kỹ thuật Bộ bù
tĩnh ra đời đáp ứng với điều chỉnh điện áp ở mọi cấp, nó thay thế cho máy bù
đồng bộ và cuộn kháng bão hòa ở hầu hết ứng dụng
Phần chủ yếu đóng vai trò chuyển mạch các tụ điện và cuộn kháng là các
van tiristo nối song song ngược Trên hình 1.3 là sơ đồ tụ điện được chuyển
Trang 22Chương I: Chất lượng điện năng
mạch bằng tiristo TSC (Thyristor Switched Capacitor) và điện kháng được
điều khiển bằng tiristo TCR (Thyristor Controlled Reactor)
Hình 1.3: TSC và TCR Các tiristo công suất được mắc nối tiếp với số lượng phụ thuộc vào điện áp lưới Việc đóng- mở các tiristo sẽ điều chỉnh công suất phản kháng của tụ điện
và kháng điện, nhờ đó có thể:
- Điều chỉnh công suất phản kháng;
- Điều chỉnh điện áp;
- Hạn chế quá điện áp khi tải thay đổi;
- Cản dịu dao động công suất trong lưới
điều khiển GTO và tranzito lưỡng cực cổng cách ly IGBT GTO dùng cho điện
áp cao, còn IGBT dùng cho điện áp thấp hơn Sơ đồ STATCOM sử dụng bộ nghịch lưu IGBT được cho trên hình 1.4
Điều khiển TSC
Máybiến dòng
Máybiến
áp
Van
Kháng điện
Trang 23Chương I: Chất lượng điện năng
Hình 1.4: Sơ đồ bộ nghịch lưu dùng IGBT STATCOM chịu được điện áp tốt hơn và có thể cải thiện ổn định quá độ
bằng cách cung cấp công suất phản kháng một cách liên tục
a) b) Hình 1.5: Đặc tính vôn - ampe của: STATCOM a); SVC b)
Việc giảm thiểu sóng hài được thực hiện bằng chiến lược điều khiển
PWM
1.2.1.3 Bộ khống chế dòng công suất
Dòng công suất trong hệ thống truyền tải điện xoay chiều phụ thuộc vào
tổng trở đường dây, độ lớn điện áp nguồn và tải, góc lệch pha giữa chúng Để
điều khiển dòng công suất này có thể thực hiện sơ đồ ở hình 1.6
Phụ tải Lưới
Bộ nghịch lưu IGBT
Trang 24Chương I: Chất lượng điện năng
Hình 1.6: Bộ khống chế dòng công suất Trong sơ đồ hình 1.6 hai bộ nghịch lưu cho phép trao đổi công suất qua mạch một chiều và cách ly công suất phản kháng của hai phía xoay chiều, như vậy công suất phản kháng không truyền qua mạch Mỗi bộ nghịch lưu có thể làm việc với một hệ số công suất phù hợp Phạm vi hoạt động của bộ khống chế dòng công suất được cho trên hình 1.7
δref Qref Giá trị đo
Trang 25Chương I: Chất lượng điện năng
Hệ thống này chứng tỏ sự linh hoạt của công nghệ SVC Khối song song
có thể hoạt động như một thiết bị STATCOM độc lập với một bộ bù tĩnh độc lập cân bằng Sơ đồ đơn giản hóa được cho trên hình 1.8 Thiết bị này có thể
sử dụng hai STATCOM nối song song ngược để tạo nên một liên kết không
đồng bộ giữa hai hệ thống xoay chiều
Hình 1.8: Bộ khống chế dòng công suất hoạt động tức thời như STATCOM
1.2.1.4 Bộ phục hồi điện áp động DVR
Để bảo vệ các tải nhạy cảm chịu ảnh hưởng suy giảm hoặc tăng đột biến
điện áp có thể sử dụng bộ phục hồi điện áp động DVR (Dynamic Voltage Restorer) Một DVR gồm có VSC mắc nối tiếp với tải qua máy biến áp nguồn nhằm duy trì điện áp trên tải không đổi Hình 1.9 minh họa hệ thống này
Chỗ lõm điện áp được xét với thời gian kéo dài dưới l phút, điện áp giảm từ
0, l đến 0,9 định mức, nếu dưới 0, l định mức phải xử lý ngắt
MBA Shunt
Máy biến áp trung gian
Máy biến áp trung gian
MBA Shunt
nối tiếp
Bộ nghịch lưu 1 Bộ nghịch lưu 2
Trang 26Chương I: Chất lượng điện năng
Hình 1.9: Bộ phục hồi điện áp động Khi sự cố nghiêm trọng hoặc thời gian suy giảm điện áp lâu không phải bao giờ DVR cũng đáp ứng được Cần có nguồn năng lượng dự trữ cần thiết để
bù vào, tiện lợi nhất là lấy từ nguồn điện một chiều Các tụ điện có khả năng
dự trữ năng lượng khoảng 800 kJ, cũng có thể sử dụng nguồn ắcquy dự phòng Cũng có thể dự trữ năng lượng dưới dạng bánh đà, tuy nhiên chi phí vận hành cao
1.2.2 Bộ lọc tích cực
Việc sử dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị điện tử công suất lớn tạo nên những thách thức to lớn đối với chất lượng điện Các phụ tải công nghiệp và sinh hoạt sử dụng điện tử công suất tạo nên các sóng hài làm cho điện áp nguồn bị méo, gây ảnh hưởng xấu tới các thiết bị nhạy cảm với chất lượng
điện
Để khắc phục vấn đề này người ta chú ý đến các bộ lọc Giải pháp sử dụng
bộ lọc thụ động LC tạo nên mạch cộng hưởng song song với tổng trở mạch lọc các sóng hài, bù công suất phản kháng ở tần số cơ bản Tuy nhiên giải pháp này thiếu linh hoạt trong việc bù động các sóng hài tần số khác nhau Cần có giải pháp bù động và có điều chỉnh để giải quyết vấn đề này Bộ lọc tích cực
Trang 27Chương I: Chất lượng điện năng
có thể bù các điều hòa dòng điện và điện áp, công suất phản kháng, điều chỉnh
điện áp đầu cuối, khắc phục dao động điện áp, cải thiện cân bằng điện áp trong mạch ba pha Ưu điểm cơ bản của bộ lọc tích cực là chúng thích ứng với
sự thay đổi của lưới và của tải Chúng có thể bù một số điều hòa mà không làm ảnh hưởng đến đặc tính của lưới và tránh được nguy cơ cộng hưởng giữa
bộ lọc và trở kháng lưới
1.2.2.1 Phân loại các bộ lọc tích cực
Công nghệ bộ lọc tích cực đã được phát triển trong khoảng hai mươi năm gần đây và đã chín mùi Các bộ lọc tích cực đều được phát triển cùng với bộ nghịch lưu PWM nguồn dòng hoặc nguồn áp Bộ nghịch lưu cầu PWM nguồn dòng có dòng điện không hình sin, có điện kháng đảm bảo dẫn điện liên tục Chúng hoạt động tin cậy nhưng có tổn hao lớn và đòi hỏi tụ lọc song song có giá trị lớn Ngoài ra chúng không được sử dụng ở chế độ nhiều mức để cho phép bù với công suất định mức lớn hơn Bộ nghịch lưu nguồn áp thích hợp hơn đối với mục đích lọc bởi chúng nhỏ và rẻ tiền hơn, mở rộng tới phương án nhiều mức, cải thiện tính năng đối với việc bù công suất lớn với tần số chuyển mạch thấp Bộ nghịch lưu PWM nguồn áp được nối với nguồn xoay chiều qua
điện kháng
Tải phi tuyến Nguồn
Bộ lọc tích cực AF
Bộ lọc tích cực AF
Vdc
Trang 28Chương I: Chất lượng điện năng
c) Hỗn hợp Hình 1.10: Các sơ đồ bộ lọc tích cực với PWM-VSL Các bộ lọc tích cực được phân loại dựa trên kiểu bộ biến đổi, sơ đồ bố trí, sơ đồ điều khiển và đặc tính bù Phổ biến hơn cả là việc phân loại dựa trên sơ
đồ bố trí : nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp Sơ đồ hỗn hợp là sự phối hợp
đồng thời cả bù thụ động và tích cực Hình 1.10 biểu diễn các sơ đồ bộ lọc tích cực
Bộ lọc tích cực song song (hình 1.10a) được sử dụng rộng rãi trong bù các
điều hòa dòng điện, công suất phản kháng và các tải không đối xứng Nó cũng
được sử dụng như bộ bù tĩnh công suất phản kháng để giữ ổn định và cải thiện chất lượng điện áp
Bộ bù tích cực nối tiếp (hình 1.10b) được mắc nối tiếp trước tải vào nguồn
điện qua máy biến áp để loại bỏ các sóng hài điện áp, để cân bằng và điều chỉnh điện áp đầu cực tải hay đường dây
Sơ đồ hỗn hợp (hình 1.10c) phối hợp cả bộ bù song song và nối tiếp thích hợp với việc bù cho hệ thống lớn, bởi vì công suất định mức của bộ lọc tích cực giảm đáng kể Do điều kiện vận hành, các bộ lọc tích cực nối tiếp và song song chỉ có thể bù được những vấn đề chất lượng cụ thể, do vậy việc lựa chọn kiểu bộ lọc phụ thuộc vào nguồn và được cho trong bảng 1.2:
Tải phi tuyến
Bộ lọc tích cực AF
Trang 29điện tải sẽ triệt tiêu và chỉ còn dòng điện hình sin cùng pha với điện áp Ngoài
ra với sơ đồ điều khiển thích hợp, bộ lọ tích cực cũng có thể bù hệ số công suất, khi đó hệ thống coi tải phi tuyến và bộ lọc tích cực như một điện trở lý tưởng Đặc tính bù tích cực song song được mô tả ở hình 1.11
Trang 30Chương I: Chất lượng điện năng
Hình 1.11: Đặc tính bù của bộ lọc tích cực song song
Bộ lọc tích cực song song thường được bố trí với nghịch lưu nguồn áp PWM Trong ứng dụng này PWM-VSI hoạt động như nguồn áp có dòng điện
được điều khiển Theo truyền thống PWM -VSI hai mức được nối với thanh cái xoay chiều qua máy biến áp : cách nối này có mục đích là bù cho tải phi tuyến công suất trung bình (vài trăm kVA) do giới hạn công suất của linh kiện bán dẫn Tuy nhiên gần đây bộ nghịch lưu nguồn áp nhiều mức được phát triển đã cho ra đời những bộ lọc tích cực có công suất trung bình và lớn
Việc sử dụng bộ nghịch lưu chốt điểm trung tính (neutral-point-clamped NPC inverter) ở hình 1.12 cho phép cân bằng điện áp giữa các linh kiện bán dẫn nối tiếp trong từng pha
Tải phi tuyến Nguồn
Bộ lọc tích cực AF
Vdc
Ic
I L
Is Dòng điện nguồn Dòng điện tải
Dòng điện bù
L ghép nối
Trang 31Chương I: Chất lượng điện năng
Hình 1.12: Bộ lọc tích cực song song với NPC-VSI ba mức
Tuy nhiên đối với các ứng dụng, bộ lọc tích cực sử dụng nghịch lưu NPC
ba mức cần có thể tạo dòng điện ra theo dòng điện chuẩn tương ứng chứa sóng hài do tải đòi hỏi Dạng sóng dòng điện và điện áp của NPC - VSI ba mức
được cho trên hình 1.13
a) Dòng điện tải b) Dòng điện hệ thống đã bù (THD=3,5%)
c) Dòng điện do bộ lọc phát d) Điện áp ra bộ nghịch lưu
Hình 1.13: Dạng sóng dòng điện và điện áp bộ lọc tích
cực song song NPC-VSI ba mức
Tải phi tuyến
I S
I L
Trang 32ắc qui) và công suất định mức của các linh kiện nhỏ Các bộ lọc tích cực mắc nối tiếp có thể được xem như nguồn áp có điều khiển, bù chỗ lõm điện áp về phía tải (hình 1.14)
Hình 1.14: Bộ lọc tích cực nối tiếp hoạt động như bộ bù điện áp
Nếu có bộ lọc LC song song với tải, bộ lọc tích cực nối tiếp hoạt động như
bộ cách ly điều hoà, bắt buộc các sóng hài dòng điện chủ yếu chạy qua bộ lọc thụ động Ưu điểm của sơ đồ này là công suất định mức của bộ lọc tích cực nối tiếp chỉ khoảng 5% công suất định mức của tải
Tuy nhiên trong trường hợp bù điện áp, công suất biểu kiến của bộ lọc tích cực nối tiếp có thể tăng thêm
Cấu trúc của mạch công suất: Cấu trúc của bộ lọc tích cực nối tiếp được
cho trên hình 1.15 Trường hợp chung nhất gồm có bộ nghịch lưu ba pha PWM mắc nối tiếp với nguồn qua ba máy biến áp một pha Một số loại ứng dụng có thể thay bộ nghịch lưu ba pha bằng ba bộ nghịch lưu một pha Tuy nhiên trường hợp này đòi hỏi nhiều linh kiện, do đó giá thành cao hơn
Trang 33ba pha phi tuyến
Bộ lọc tích cực
L S
C/T
Bộ lọc thụ động
Trang 34Chương I: Chất lượng điện năng
Với sơ đồ điều khiển thích hợp, bộ lọc tích cực nối tiếp có thể bù các hài dòng điện do tải phi tuyến tạo ra, điện áp không đối xứng và chỗ lõm điện áp trên các cực phụ tải
Tuy nhiên với sơ đồ này rất khó bù hệ số công suất Với hệ thống ba pha bốn dây, bộ lọc tích cực ở hình 1.16 có thể bù các thành phần sóng lùi dòng
điện qua dây trung tính
Nguyên lý hoạt động
Bộ lọc tích cực nối tiếp bù dòng điện hệ thống bị méo do tải phi tuyến bằng cách tạo nên đường có trở kháng cao với các sóng hài và các dòng điện tần số cao phải chạy qua mạch lọc thụ động LC nối song song với tải Trở kháng cao do bộ lọc tích cực nối tiếp tạo nên do điện áp cùng tần số với các hài dòng điện cần phải loại trừ Việc điều chỉnh điện áp hoặc điện áp không
đối xứng có thể được thực hiện với thành phần cơ bản thứ tự thuận, thứ tự ngược, thứ tự không của nguồn Khi đó bộ lọc tích cực nối tiếp bơm thành phần điện áp nối tiếp với nguồn và do đó được coi như một nguồn áp có điều khiển bù cho điện áp tải và điện áp không đối xứng
Trang 35Chương II: Nghịch lưu và phương pháp điều khiển
CHƯƠNG II nghịch lưu và phương pháp điều khiển
2.1 Nghịch lưu
Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện một chiều không đổi sang dạng năng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều Đại lượng được điều khiển ở ngõ ra là điện áp hoặc dòng điện Trong trường hợp đầu, bộ nghịch lưu được gọi là bộ nghịch lưu áp và trường hợp sau là bộ nghịch lưu dòng
Nguồn một chiều cung cấp cho bộ nghịch lưu áp có tính chất nguồn điện
áp và nguồn cho bộ nghịch lưu dòng có tính nguồn dòng điện Các bộ nghịch lưu tương ứng được gọi là bộ nghịch lưu áp nguồn áp và bộ nghịch lưu dòng nguồn dòng hoặc gọi tắt la bộ nghịch lưu áp và bộ nghịch lưu dòng Trong trường hợp nguồn điện ở đầu vào và đại lượng ở ngõ ra không giống nhau, ví
dụ bộ nghịch lưu cung cấp dòng điện xoay chiều từ nguồn điện áp một chiều,
ta gọi chúng là bộ nghịch lưu điều khiển dòng điện từ nguồn điện áp hoặc bộ nghịch lưu dòng nguồn áp
Các bộ nghịch lưu tạo thành bộ phận chủ yếu trong cấu tạo của bộ biến tần ứng dụng quan trọng và tương đối rộng rãi của chúng nhằm vào lĩnh vực truyền động điện động cơ xoay chiều với độ chính xác cao Trong lĩnh vực tần
số cao, bộ nghịch lưu được dùng trong các thiết bị lò cảm ứng trung tần, thiết
bị hàn trung tần Bộ nghịch lưu còn được dùng làm nguồn điện xoay chiều cho nhu cầu gia đình, làm nguồn điện liên tục UPS, điều khiển chiếu sáng, bộ nghịch lưu còn được ứng dụng vào lĩnh vực bù nhuyễn công suất phản kháng Các tải xoay chiều thường mang tính cảm kháng (ví dụ động cơ không
đồng bộ, lò cảm ứng), dòng điện qua các linh kiện không thể ngắt bằng quá
Trang 36Chương II: Nghịch lưu và phương pháp điều khiển
trình chuyển mạch tự nhiên Do đó, mạch bộ nghịch lưu thường chứa linh kiện
tự kích ngắt để có thể điều khiển quá trình ngắt dòng điện Trong các trường hợp đặc biệt như mạch tải cộng hưởng, tải mang tính chất dung kháng (động cơ đồng bộ kích từ dư), dòng điện qua các linh kiện có thể bị ngắt do quá trình chuyển mạch tự nhiên phụ thuộc vào điện áp nguồn hoặc phụ thuộc vào điện
áp mạch tải Khi đó, linh kiện bán dẫn có thể chọn là thyristor (SCR)
2.1.1 Bộ nghịch lưu áp
Bộ nghịch lưu áp cung cấp và điều khiển điện áp xoay chiều ở ngõ ra
Trong các trường hợp khảo sát dưới đây ta xét bộ nghịch lưu áp với quá trình chuyển mạch cưỡng bức sử dụng linh kiện có khả năng điều khiển ngắt dòng
điện
Nguồn điện áp một chiều có thể ở dạng đơn giản như ắc qui, pin điện hoặc
ở dạng phức tạp gồm điện áp xoay chiều được chỉnh lưu và lọc phẳng
Linh kiện trong bộ nghịch lưu áp có khả năng kích đóng và kích ngắt dòng
điện qua nó, tức đóng vai trò một công tắc Trong các ứng dụng công suất nhỏ
và vừa, có thể sử dụng transistor BJT, MOSFET, IGBT làm công tắc và ở phạm vi công suất lớn có thể sử dụng GTO, IGCT hoặc SCR kết hợp với bộ chuyển mạch
Với tải tổng quát, mỗi công tắc còn trang bị một diode mắc đối song với
nó Các diode mắc đối song này tạo thành mạch chỉnh lưu cầu không điều khiển có chiều dẫn điện ngược lại với chiều dẫn điện của các công tắc Nhiệm
vụ của bộ chỉnh lưu cầu diode là tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi công suất ảo giữa nguồn một chiều và tải xoay chiều, qua đó hạn chế quá điện
áp phát sinh khi kích ngắt các công tắc
Trang 37Chương II: Nghịch lưu và phương pháp điều khiển
2.1.1.1 Bộ nghịch lưu áp một pha
Bộ nghịch lưu áp một pha dạng mạch cầu (còn gọi là bộ nghịch lưu dạng
chữ H), hình 2.1a, chứa 4 công tắc và 4 diode mắc đối song
a) b) Hình 2.1: Bộ nghịch lưu áp một pha dạng mạch cầu
Giản đồ kích đóng các công tắc và đồ thị áp tải được vẽ trên hình 2.1b
Bộ nghịch lưu cũng có thể mắc dưới dạng mạch tia, hình 2.2 Mạch gồm
hai công tắc và hai diode mắc đối song với chúng
a) b) Hình 2.2: Bộ nghịch lưu mắc dưới dạng mạch tia
Mạch tải và ngõ ra của bộ nghịch lưu cách ly qua máy biến áp với cuộn sơ
cấp phân chia Trong trường hợp không sử dụng máy biến áp cách ly phía tải,
nguồn điện áp một chiều cần thiết kế với nút phân thế ở giữa, hình 2.3, đây là
dạng mạch nghịch lưu áp nửa cầu
Trang 38Chư¬ng II: NghÞch lưu vµ phư¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn
a/- b/- H×nh 2.3: Bé nghÞch lưu ¸p nöa cÇu
Trang 39Chương II: Nghịch lưu và phương pháp điều khiển
d/- Mạch chứa 6 công tắc S1,S2 S6 và 6 diode đối song D1,D2 D6 Tải ba pha có thể mắc ở dạng hình sao, hình 2.4b hoặc tam giác, hình 2.4c
2.1.1.3 Bộ nghịch lưu áp đa mức (Multi-level Voltage Source Inverter)
Các bộ nghịch lưu vừa được mô tả ở phần 2.1.1.1 và 2.1.1.2 chứa hai khóa bán dẫn (IGBT) trên mỗi nhánh pha tải Chúng được gọi chung là loại nghịch lưu áp hai mức (two- level VSI), được áp dụng rộng rãi trong phạm vi công suất vừa và nhỏ Khái niệm hai mức xuất phát từ quá trình điện áp giữa đầu một pha tải (vị trí 1,2,3) đến một điểm điện thế chuẩn trên mạch một chiều (điểm 0) thay đổi giữa hai mức giá trị khác nhau, ví dụ khi chọn điểm có điện thế chuẩn là tâm nguồn một chiều thì điện áp từ pha tải đến tâm nguồn thay
đổi giữa (+U/2) và (-U/2) trong quá trình đóng ngắt các linh kiện Bộ nghịch lưu áp hai mức có nhược điểm là tạo điện áp cung cấp cho cuộn dây động cơ với độ dốc (dV/dt) khá lớn và gây ra một số vấn đề khó khăn bởi tồn tại trạng thái khác không của tổng điện thế từ các pha đến tâm nguồn một chiều (xem dạng điện áp uNO) Bộ nghịch lưu áp đa mức được phát triển để giải quyết các vấn đề gây ra nêu trên của bộ nghịch lưu áp hai mức và thường được sử dụng cho các ứng dụng điện áp cao và công suất lớn
Ưu điểm của bộ nghịch lưu áp đa mức: công suất của bộ nghịch lưu áp
tăng lên; điện áp đặt lên các linh kiện được giảm xuống nên công suất tổn hao
do quá trình đóng ngắt của linh kiện cũng giảm theo; với cùng tần số đóng ngắt, các thành phần sóng hài mức cao của điện áp ra giảm nhỏ hơn so với trường hợp bộ nghịch lưu áp hai mức
Trang 40Chương II: Nghịch lưu và phương pháp điều khiển
a) b) Hình 2.5: Bộ nghịch lưu áp đa mức
Đối với tải công suất lớn, điện áp cung cấp cho các tải có thể đạt giá trị
tương đối lớn
Cấu hình dạng cascade (Cascade inverter): hình H2.5b, sử dụng các
nguồn một chiều riêng, thích hợp sử dụng trong trường hợp nguồn một chiều
có sẵn, ví dụ dưới dạng ắc qui, pin Bộ nghịch lưu áp dạng cascade gồm nhiều
bộ nghịch lưu áp cầu một pha ghép nối tiếp, các bộ nghịch lưu áp dạng cầu
một pha này có các nguồn một chiều riêng Bằng cách kích đóng các linh kiện
trong mỗi bộ nghịch lưu áp một pha, ba mức điện áp (-U, 0, U) được tạo
thành Sự kết hợp hoạt động của n bộ nghịch lưu áp trên một nhánh pha tải sẽ
tạo nên n khả năng mức điện áp theo chiều âm (-U, -2U, -3U, , -nU), n khả
năng mức điện áp theo chiều dương (U, 2U, 3U, , nU) và mức điện áp 0 Như
vậy, bộ nghịch lưu áp dạng cascade gồm n bộ nghịch lưu áp một pha trên mỗi
nhánh sẽ tạo thành bộ nghịch lưu (2n+1) mức Tần số đóng ngắt trong mỗi mô
đun của dạng mạch này có thể giảm đi n lần và dv/dt cũng giảm đi như vậy
