Ngày nay, do mức độ phức tạp về cấu trúc, nguồn điện và phụ tải của các hệ thống điện lớn, các vấn đề về chất lượng điện năng ngày càng được sự quan tâm rộng rãi bởi: Nhiều phụ tải đan
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-
PHAN MINH KHÔI
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THÔNG SỐ BỘ LỌC CỦA THIẾT BỊ DVR NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ TRONG NGĂN CHẶN SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN
Hà Nội – Năm 2017
Trang 2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-
PHAN MINH KHÔI
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THÔNG SỐ BỘ LỌC
CỦA THIẾT BỊ DVR NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ
TRONG NGĂN CHẶN SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS TRƯƠNG NGỌC MINH
Hà Nội – Năm 2017
Trang 31
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
Nếu sai với lời cam đoan trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm
Tác giả luận văn
PHAN MINH KHÔI
Trang 42
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu với sự nỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS Trương
Ngọc Minh, tác giả đã hoàn thành luận văn với đề tài “Nghiên cứu tính toán thông
số bộ lọc của thiết bị DVR nhằm nâng cao hiệu quả trong ngăn chặn sụt giảm điện
áp ngắn hạn”
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS TRương Ngọc Minh, xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện - Trường đại học Bách khoa Hà Nội và Viện Đào tạo sau đại học - Trường đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian thực hiện đề tài
Do kiến thức còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những chỉ dẫn, góp ý của các thầy giáo, cô giáo để luận văn được hoàn thiện hơn
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn!
Trang 53
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 1
LỜI CẢM ƠN 2
MỤC LỤC 3
DANH MỤC HÌNHẢNH 6
MỞ ĐẦU 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN 13
1.1 Chất lượng điện năng 13
1.1.1 Độ tin cậy cung cấp điện 13
1.1.2 Chất lượng tần số 13
1.1.3 Chất lượng điện áp 14
1.2 Hiện tượng sụt giảm điện áp 15
1.3 Nguyên nhân gây ra sụt áp ngắn hạn 15
1.4 Các anh hưởng của sự cố sụt áp ngắn hạn 15
1.5 Các đặc điểm của hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn 15
1.6 Các biện pháp hạn chế sụt giảm điện áp 16
1.7 Kết luận 17
CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA DVR 18
2.1 Cấu tạo thiết bị DVR 18
2.1.1 Bộ phận cấp năng lượng 18
2.1.2 Bộ biến đổi 21
2.1.3 Bộ lọc tần số chuyển mạch 27
2.1.4 Máy biến áp ghép nối tiếp 28
2.1.5 Lựa chọn sơ đồ cấu trúc cho DVR 28
2.2 Phương pháp xác định giá trị điện áp bù của DVR 29
2.2.1 Phương pháp điều khiển tối ưu chất lượng điện áp 29
2.2.2 Phương pháp điều khiển tối ưu biên độ điện áp 30
2.2.3 Phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng 30
Trang 64
2.3 Phương pháp Clark và Park 31
2.4 Khóa pha PLL 34
2.5 Kết luận 36
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THÔNG SỐ L, C CỦA BỘ LỌC 37
3.1 Cấu trúc của bộ lọc tần số chuyển mạch 37
3.2 Phương pháp xác định các thông số của bộ lọc [9] 39
3.2.1 Xác định các giá trị của cuộn cảm 40
3.2.2 Xác định giá trị điện dung 42
3.3 Kết luận 42
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA DVR 43
4.1 Sơ đồ mô phỏng 43
4.2 Thiết bị DVR 44
4.2.1 Bộ phận lưu trữ năng lượng 45
4.2.2 Mạch nghịch lưu 45
4.2.3 Mạch lọc 46
4.2.4 Máy biến áp ghép 48
4.2.5 Bộ điều khiển điện áp 48
4.3 Kết quả mô phỏng khi chưa lắp bộ DVR 50
4.4 Kết quả mô phỏng khi có lắp bộ DVR trong hệ thống 51
4.4.1 Ngắn mạch ba pha chạm đất điện áp ba pha sụt giảm đến 45% giá trị danh định 51
4.4.2 Ngắn mạch hai pha A,B chạm đất gây sụt giảm đến 45% điện áp danh định 52
4.4.3 Ngắn mạch hai pha A và B gây ra sụt giảm đến 40% điện áp danh định 53
4.4.4 Ngắn mạch chạm đất pha A gây ra sụt giảm hơn 40% điện áp danh định 55
4.4.5 Khi điện áp nguồn thay đổi 56
4.5 Đánh giá ảnh hưởng của bộ lọc LC tới hiệu quả làm việc của DVR 58
Trang 75
4.6 Kết luận 61KẾT LUẬN CHUNG 62TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
Trang 86
Hình 1.1 Sụt áp một pha và sụt áp ba pha[2] 15
Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của DVR[7] 17
Hình 2.1 DVR với nguồn bổ sung là điện áp một chiều không đổi [7] 18
Hình 2.2 DVR với nguồn bổ sung là điện áp một chiều thay đổi [7] 19
Hình 2.3 DVR không sử dụng nguồn cấp bổ sung với chỉnh lưu nối phía nguồn [7] 19
Hình 2.4 DVR không sử dụng nguồn cấp bổ sung với chỉnh lưu nối phía tải [7] 19
Hình 2.5 Cấu trúc bộ biến đổi nửa cầu kết nối MBA kiểu sao/sao hở 22
Hình 2.6 Cấu trúc bộ biến đổi cầu ba pha kết nối MBA kiểu tam giác/sao hở 23
Hình 2.7 Các cấu trúc bộ biến đổi kết nối trực tiếp một pha 23
Hình 2.8 Cấu trúc bộ biến đổi kết nối trực tiếp hệ thống ba pha 24
Hình 2.9 Mạch nghịch lưu cầu 3 pha 25
Hình 2.10 Tín hiệu điều khiển van và điện áp các pha 26
Hình 2.11 Điện áp dây và điện áp pha 26
Hình 2.12 Nguyên tắc tạo xung của thuật toán điều chế SPWM 27
Hình 2.13 Sơ đồ cấu trúc của DVR kết nối lưới phân phối [1] 28
Hình 2.14 Ba phương pháp tính điện áp bù DVR [7] 29
Hình 2.15 Phép biến đổi Clark [6] 31
Hình 2.16 Phép biến đổi Park [6] 32
Hình 2.17 Điện áp trên hệ tọa độ ba pha ABC (Hình a) và hệ tọa độ dq (Hình b) khi sự cố ba pha 32
Hình 2.18 Điện áp trên hệ tọa độ ba pha ABC (Hình a) và hệ tọa độ dq (Hình b) khi sự cố pha A 33
Hình 2.19 Mô hình vòng khóa pha PLL [6] 34
Hình 2.20 Cấu trúc vòng khóa pha thực hiện trên hệ tọa độ dq [6] 34
Hình 2.21 Giản đồ vecto điện áp trong tọa độ αβ và dq [6] 35
Hình 3.1 Tụ điện kết nối phía nguồn 37
Hình 3.2 Tụ điện kết nối phía nguồn và tải 37
Trang 97
Hình 3.3 Cấu trúc bộ lọc có tụ điện kết nối song song với bộ biến đổi 38
Hình 3.4 Cấu trúc bộ lọc LC phía bộ biến đổi 38
Hình 3.5 Cấu trúc bộ lọc RC phía nguồn 39
Hình 3.6 Dạng sóng đầu ra của biến tần 40
Hình 3.7 Hình ảnh phóng to dạng sóng điện áp đầu ra dưới dòng điện cực đại 41
Hình 4.1 Sơ đồ mô phỏng 43
Hình 4.2 Sơ đồ mô phỏng thiết bị DVR 44
Hình 4.3 Thông số bộ lưu trữ năng lượng 45
Hình 4.4 Mạch nghịch lưu cầu ba pha 45
Hình 4.5 Sơ đồ và thông số mạch điều chế xung SPWM 46
Hình 4.6 Thông số mạch lọc thông thấp LC 47
Hình 4.7 Thông số của máy biến áp ghép 48
Hình 4.8 Khối biến đổi điện áp từ hệ tọa độ abc sang dq0 48
Hình 4.9 Khối biến đổi điện áp từ hệ hệ tọa độ dq0 sang abc 49
Hình 4.10 Mô hình khối PLL 49
Hình 4.11 Bộ điều khiển PI của DVR 49
Hình 4.12 Điện áp ba pha của nguồn 50
Hình 4.13 Điện áp ba pha trên tải 50
Hình 4.14 Hệ số méo tổng THD (%) 50
Hình 4.15 Điện áp ba pha của nguồn 51
Hình 4.16 Điện áp ba pha của tải 51
Hình 4.17 Điện áp bơm vào lưới của DVR 51
Hình 4.18 Hệ số méo tổng THD (%) 52
Hình 4.19 Điện áp ba pha của nguồn 52
Hình 4.20 Điện áp ba pha của tải 52
Hình 4.21 Điện áp bơm vào lưới điện của DVR 53
Hình 4.22 Hệ số méo tổng THD (%) 53
Hình 4.23 Điện áp ba pha của nguồn 53
Hình 4.24 Điện áp ba pha của tải 54
Trang 108
Hình 4.25 Điện áp bơm vào lưới điện của DVR 54
Hình 4.26 Hệ số méo tổng THD (%) 54
Hình 4.27 Điện áp ba pha trên nguồn 55
Hình 4.28 Điện áp ba pha của tải 55
Hình 4.29 Điện áp bơm vào lưới điện của DVR 55
Hình 4.30 Hệ số méo tổng THD (%) 56
Hình 4.31 Điện áp ba pha của nguồn 56
Hình 4.32 Điện áp ba pha của tải 57
Hình 4.33 Điện áp bơm vào lưới điện của DVR 57
Hình 4.34 Hệ số méo tổng THD (%) 57
Hình 4.35 Thông số của bộ lọc LC 58
Hình 4.36 Điện áp ba pha của tải 58
Hình 4.37 Điện áp bơm vào lưới điện của DVR 59
Hình 3.38 Hệ số méo tổng THD (%) 59
Hình 4.39 Thông số của bộ lọc LC 59
Hình 4.40 Điện áp ba pha của tải 60
Hình 4.41 Điện áp bơm vào lưới điện bởi DVR 60
Hình 4.42 Hệ số méo tổng THD (%) 60
Trang 119
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DVR Dynamic Voltage Restorer Thiết bị khôi phục điện áp động VSC Voltage Source Converter Bộ nghịch lưu nguồn áp
THD Total Harmonic Distortion Hệ số méo tổng
PWM Pulse Width Modullation Điều chế độ rộng xung
Ký hiệu Ý nghĩa
Upre-dip Giá trị điện áp nguồn trước khi xảy ra sụt áp
Udip Giá trị điện áp nguồn trong khi xảy ra sụt áp
Φdip Góc nhảy pha điện áp
θLoad Góc pha của tải
Psupply Công suất nguồn
PDVR Công suất bơm vào của DVR
UDVR Điện áp bơm vào của DVR
θSupply Góc pha của nguồn
Trang 1210
MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Điện năng là một yếu tố quan trọng đảm bảo an ninh và phát triển kinh tế của bất kì quốc gia nào Ngày nay, do mức độ phức tạp về cấu trúc, nguồn điện và phụ tải của các hệ thống điện lớn, các vấn đề về chất lượng điện năng ngày càng được sự quan tâm rộng rãi bởi:
Nhiều phụ tải đang sử dụng các thiết bị điện tử công suất, các bộ điều khiển vi xử lý, máy tính Đây đều là các thiết bị này rất nhạy cảm với các nhiễu loạn trên lưới điện;
Yêu cầu nâng cao hiệu suất của các thiết bị điện và vận hành của hệ thống điện đòi hỏi phải ứng dụng các kĩ thuật điều khiển nâng cao như các bộ biến tần, các bộ tụ có điều khiển, các thiết bị điện tử công suất Điều này dẫn đến
sự gia tăng sóng hài trong hệ thống;
Người sử dụng điện ngày càng nhận thức được vai trò quan trọng của chất lượng điện năng;
Các hệ thống điện hiện đại phức tạp về cấu trúc và thiết bị sử dụng Điều đó
có nghĩa rằng bất cứ một sự cố xảy ra ở một phần tử nào trong hệ thống cũng
có thể gây ra hậu quả lớn đối với cả hệ thống
Chất lượng điện năng bao gồm: độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng tần số, chất lượng dòng điện, chất lượng điện áp Tuy vậy, khi xem xét đối tượng là lưới trung áp, người ta thường chú trọng đến vấn đề chất lượng điện áp
Sụt giảm điện áp ngắn hạn là hiện tượng gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện năng trong lưới trung áp bởi tần suất xảy ra nhiều Để ngăn ngừa ảnh hưởng tiêu cực của sự cố này, thiết bị khôi phục điện áp động (Dynamic Voltage Restorer - DVR) thường được sử dụng Hiệu quả làm việc của thiết bị này phụ thuộc vào phương pháp hiện sụt áp ngắn hạn, bộ điều khiển và bộ lọc loại bỏ các thành phần hài không mong muốn
Nhằm nâng cao hiệu quả của thiết bị DVR trong việc ngăn ngừa sự cố sụt giảm điện áp ngắn hạn, tác giả thực hiện nghiên cứu, phân tích, lựa chọn cấu hình cho một thiết bị DVR và đề xuất một phương pháp tính toán thông số L,C của bộ lọc trong luận văn
Trang 1311
2 Mục đích nghiên cứu
Mục đích của luận văn nghiên cứu quy trình tính toán, chọn lựa các thông số của bộ lọc trong thiết bị DVR sao cho điện áp bơm vào lưới của thiết bị DVR có độ chính xác cao so với yêu cầu điện áp cần bù và có THD nhỏ hơn 5% theo tiêu chuẩn của IEEE
3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu : Hiệu quả của thiết bị DVR trong việc ngăn chặn sụt
giảm điện áp ngắn hạn Mô phỏng hoạt động của nó trong lưới điện phân phối bằng phần mềm mô phỏng Matlab/Simulink
* Phạm vi nghiên cứu : Trên cơ sở mục đích nghiên cứu của luận văn, phạm
vi nghiên cứu sẽ được tập trung nghiên cứu tính toán thông số L, C của bộ lọc của thiết bị DVR, để đảm bảo điện áp đầu ra của thiết bị DVR phù hợp với điện áp tải, với trị số THD thu hỏ
4 Các luận điểm cơ bản của luận văn
Luận văn trình bày cấu trúc nguyên lý hoạt động của thiết bị DVR, nghiên cứu tính toán thông số bộ lọc của thiết bị DVR để đảm bảo điện áp đầu ra của thiết bị DVR phù hợp với điện áp của tải
Nội dung chính của luận văn được bố cục thành bốn chương như sau :
Chương 1 : tổng quan về hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn Tác giả trình bày tổng quan về các chỉ tiêu về chất lượng điện năng Hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn, nguyên nhân và ảnh hưởng của nó tới các thiết bị trong hệ thống điện Các biện pháp hạn chế sụt giảm điện áp
Chương 2 : cấu trúc và nguyên lý hoạt động của DVR Tác giả nghiên cứu về chức năng, nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động của các thành phần trong thiết
bị DVR điển hình
Chương 3 : phương pháp tính toán thông số thông số L, C của bộ lọc Tác giả
đề xuất quy trình tính toán thông số L,C của bộ lọc để điện áp trên tải, điện
áp đầu ra của DVR chính xác với luôn là dạng hình sin, với trị số THD nhỏ
Trang 1412
Chương 4 : kết quả mô phỏng hoạt động của DVR Tác giả sử dụng phần mềm Matlab/Simulink mô phỏng hoạt động của thiết bị DVR trong lưới 0,4kV
5 Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng phần mềm Matlab/Simulink phục vụ mô phỏng hoạt động của thiết bị DVR trong lưới điện 0,4kV với nguồn cấp là vô cùng lớn
Trang 151.1 Chất lượng điện năng
Các vấn đề về chất lượng điện năng bao gồm những hiện tượng liên quan đến điện áp và tần số trong lưới điện Một số hiện tượng cụ thể là:
Sụt giảm và tăng điện áp
Độ méo của điện áp
Nhấp nháy điện áp
Thay đổi tần số hệ thống
1.1.1 Độ tin cậy cung cấp điện
Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống bao gồm:
Xác suất công suất phụ tải lớn hơn công suất nguồn điện
Xác suất thiếu điện trong thời gian phụ tải cực đại
Điện năng cung cấp thiếu (hay điện năng mất) cho phụ tải do có sự cố trong hệ thống trong một năm
Thiệt hại kinh tế mất điện
Thời gian mất điện trung bình cho một phụ tải trong một năm
Số lần mất điện cho một phụ tải trong một năm
Số lần mất điện trung bình của lưới điện phân phối – SAIFI (System Average
Interruption Frequency Index)
Số lần mất điện thoáng qua trung bình của lưới điện phân phối – MAIFI (
Momentary Average Interruption Frequency Index )
Thời gian mất điện trung bình lưới điện phân phối – SAIDI ( System Average
Interruption Duration Index )
Trang 16Dao động tần số đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tần
số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%
1.1.3 Chất lượng điện áp
Chất lượng điện áp gồm các tiêu chí sau:
a, Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lưới điện:
% dm.100%
dm
U U U
Tốc độ biến thiên từ Umin đến Umax không được nhỏ hơn 1%/s Dao động điện
áp gây ra chập chờn ánh sáng và gây nhiễu các thiết bị điện tử
c, Độ không đối xứng
Phụ tải không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng Sự không đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ tự nghịch U2 của điện áp Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả hoạt động, giảm tuổi thọ của thiết bị điện và tăng tổn thất điện năng
d, Độ không sin
Các thiết bị có đặc tính phi tuyến như máy biến áp không tải, thiết bị điện tử công suất, thiết bị điều khiển … làm biến dạng điện áp khiến cho nó không còn hình sin và xuất hiện các sóng hài bậc cao Các sóng hài bậc cao này làm giảm điện áp trên các thiết bị sinh nhiệt, tăng tổn thất sắt từ trong động cơ, tăng tổn thất trong lưới điện và thiết bị sử dụng điện
Trang 1715
1.2 Hiện tượng sụt giảm điện áp
Theo tiêu chuẩn IEEE 1159-1995, sụt giảm điện áp ngắn hạn là “hiện tượng suy giảm điện áp xuống còn 0.1 đến 0.9 điện áp định mức ở tần số công nghiệp trong khoảng thời gian từ 0.5 chu kì đến 1 phút”
Một số hình ảnh mô tả sụt áp được thể hiện ở hình 1.1
Hình 1.1 Sụt áp một pha và sụt áp ba pha[2]
1.3 Nguyên nhân gây ra sụt áp ngắn hạn
Trong hệ thống điện sụt áp ngắn hạn được hình thành do các nguyên nhân sau:
Có sự cố (ngắn mạch, chạm đất…) trong hệ thống điện
Đóng điện không tải máy biến áp lực
Phụ tải có công suất lớn tham gia vào lưới, hoặc các phụ tải cùng làm việc vào
một thời điểm (giờ cao điểm)
1.4 Các anh hưởng của sự cố sụt áp ngắn hạn
Khi sụt áp ngắn hạn xảy ra trên lưới điện:
Đối với các thiết bị điện tử thông thường sử dụng trong sinh hoạt, có thể gây
ra nguy cơ khởi động lại thiết bị và nếu tần suất xảy ra nhiều có thể gây ra giảm tuổi thọ cho thiết bị
Đối với các thiết bị điện tử trong công nghiệp, có thể gây ra lỗi sản phẩm trong dây chuyền sản xuất, gây hư hỏng hoặc làm giảm tuổi thọ thiết bị Nghiêm trọng hơn có thể gây ra việc tạm ngừng dây chuyền sản xuất dẫn đến thiệt hại nặng nề
1.5 Các đặc điểm của hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn
Các đặc điểm chính của một hiện tượng sụt giảm điện áp là mức độ sụt giảm điện áp và khoảng thời gian tồn tại sụt áp Bên cạnh đó hiện tượng này còn có thể gây ra:
Không cân bằng ba pha;
Nhảy góc pha
Trang 1816
1.6 Các biện pháp hạn chế sụt giảm điện áp
Hạn chế sự cố xảy ra trên hệ thống : hạn chế sự cố xảy ra trên hệ thống
không những giảm tần suất sụt áp mà còn giảm tần suất mất điện Đây là cách hiệu quả và ít tốn kém để cải thiện chất lượng điện năng của nguồn cấp
Giảm thời gian loại trừ sự cố : giảm thời gian loại trừ sự cố sẽ giảm mức độ
nghiêm trọng của sự cố
Thay đổi kết cấu lưới : bằng cách thay đổi kết cấu lưới, mức độ nghiêm
trọng của sự cố được giảm bớt, điều này dẫn đến mức độ sụt giảm điện áp cũng giảm theo Nhược điểm của phương pháp này là giá thành thực hiện rất tốn kém
Cải thiện khả năng chịu đựng sụt áp của các thiết bị : Cải thiện khả năng
chịu đựng sụt áp của thiết bị là phương pháp hiệu quả nhất chống lại hiện tượng sụt giảm điện áp Ngoài ra, cần xem xét kỹ về khả năng chịu đựng điện áp sụt với toàn bộ contactor, rơle, cảm biến,
Giảm thiểu sụt giảm điện áp bằng thiết bị khôi phục điện áp động (DVR)
DVR là thiết bị điện tử công suất mắc nối tiếp với hệ thống bao gồm bốn bộ phận chính, tài liệu [7]:
Bộ phận cấp năng lượng: Có khả năng lưu trữ năng lượng và kết nối với VSC
để có thể tạo ra điện áp xoay chiều cần thiết bù cho một sự cố sụt giảm điện
áp
Bộ biến đổi: Phổ biến hiện nay là bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha (VSC) xây dựng dựa trên các van bán dẫn IGBT, được điều khiển bằng áp dụng điều chế PWM
Bộ lọc tần số chuyển mạch: Làm giảm các hài chuyển mạch phát ra bởi PWM của VSC, cải thiện dạng sóng điện áp bơm vào của DVR
Máy biến áp ghép: Cách ly về điện giữa hệ thống DVR và lưới, đồng thời nâng điện áp cung cấp bởi DVR khi cần thiết
DVR được sử dụng với vai trò chủ yếu để hạn chế sụt áp, trên cơ sở bơm một điện áp có biên độ, tần số và góc pha mong muốn vào điểm kết nối của DVR và tải Trong điều kiện bình thường DVR không hoạt động hoặc chỉ bơm một lượng điện
áp rất nhỏ để bù điện áp rơi trên các thiết bị Cấu trúc cơ bản của DVR được thể hiện trên hình 1.2:
Trang 1917
Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của DVR[7]
Ưu điểm của DVR là thời gian đáp ứng nhanh, hiệu quả hoạt động cao và thích hợp với nhiều dạng tải và điều kiện lưới điện khác nhau
1.7 Kết luận
Sụt giảm điện áp ngắn hạn là một trong những hiện tượng gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện năng trong hệ thống điện Hiện nay, việc sử dụng các thiết bị điện tử công suất, máy vi tính, các dây chuyền sản xuất tự động hóa , đã đặt ra vấn
đề hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối càng trở nên quan trọng
Trong các giải pháp chống sụt giảm điện áp ngắn hạn, thiết bi ̣ DVR là biện pháp hiệu quả bởi thiết bị này có thể khôi phục nhanh điện áp phụ tải trước các sự
cố gây sụt giảm điện áp
Trang 20
2.1 Cấu tạo thiết bị DVR
2.1.1 Bộ phận cấp năng lượng
Chức năng của bộ phận này là cung cấp năng lượng cần thiết để DVR, bù điện
áp thiếu hụt trên tải trong quá trình xảy ra sụt áp Đây là bộ phận quyết định khả năng làm việc, chất lượng điện áp bù bởi DVR Tùy theo chất lượng lưới điện, loại tải, mức độ nghiêm trọng của sụt áp mà người ta lựa chọn cấu hình bộ phận cấp năng lượng phù hợp từ các cấu hình dưới đây:
2.1.1.1 DVR sử dụng nguồn cấp bổ sung
Khi DVR có nguồn cấp bổ sung thì giá thành tăng đáng kể nhưng chất lượng điện áp của phụ tải được đảm bảo tốt hơn, độ méo giảm đi, ngăn ngừa được các sụt
áp nghiệm trọng (nguồn cấp bị sụt giảm vượt quá 40-50%) và dòng điện chạy qua
bộ nghịch lưu không vượt quá dòng định mức của tải Dựa vào đặc điểm của nguồn
1 chiều mà ta chia làm 2 loại:
DVR với nguồn cấp bổ sung một chiều thay đổi (Variable DC-link)
DVR với nguồn cấp bổ sung một chiều không đổi (Constant DC-link)
Sơ đồ nguyên lý của hai loại nguồn này được thể hiện trên hình 2.1 và hình 2.2:
Hình 2.1 DVR với nguồn bổ sung là điện áp một chiều không đổi [7]
Hiệu quả cấu hình này (cấu trúc 1) giảm đi đối với các dạng sụt áp trong thời gian dài bởi năng lượng của nguồn này suy giảm dần theo thời gian Khi quá trình sụt áp kết thúc, năng lượng trên tụ được nạp lại nhờ biến đổi dòng điện từ lưới (thông qua bộ nghịch lưu) hoặc sử dụng bộ nạp Với các sụt áp trong thời gian ngắn
ta có thể sử dụng cấu trúc này
Trang 2119
Hình 2.2 DVR với nguồn bổ sung là điện áp một chiều thay đổi [7]
Cấu trúc 2 được sử dụng khi sụt áp xảy ra ở xa nguồn cấp và thời gian dài hơn
Ở cấu hình này một bộ lưu trữ năng lượng độc lập và một bộ biến đổi DC/DC đảm bảo duy trì điện áp trên DC-link không đổi Trong qúa trình phục hồi, năng lượng được truyền từ bộ lưu trữ năng lượng đến DC-link thông qua bộ biến đổi DC/DC
2.1.1.2 DVR không sử dụng nguồn cấp bổ sung
Kiểu DVR này có đặc trưng không có hệ thống riêng để lưu trữ năng lượng [1,7] Tụ điện phía một chiều bộ biến đổi chỉ phục vụ như bộ lọc làm giảm dao động điện áp Hệ thống này có thể được cấp nguồn liên tục Hạn chế của kiểu này là khi có sụt áp dòng điện qua bộ nghịch lưu và chỉnh lưu tăng nhanh, bên cạnh đó bộ chỉnh lưu có thể gây méo dòng điện dẫn đến ảnh hưởng xấu đến điện áp tải Do vậy, kiểu DVR này phù hợp với các sụt áp có thời gian dài, nhưng không phù hợp với các sụt áp gây giảm mạnh điện áp
Hình 2.3 DVR không sử dụng nguồn cấp bổ sung với chỉnh lưu nối phía nguồn [7]
Hình 2.4 DVR không sử dụng nguồn cấp bổ sung với chỉnh lưu nối phía tải [7]
Trang 2220
Bộ phận quan trọng của các hệ thống này là bộ chỉnh lưu phải đảm bảo cấp nguồn cho phía DC-link Trong các phương án thực tế, hệ thống dùng bộ biến đổi không điều khiển chiếm ưu thế Trên phương diện điểm nối nguồn bộ chỉnh lưu, ta
có thể phân biệt hai kiểu cấu trúc:
Bộ chỉnh lưu nối về phía nguồn (Suppy side) hình 2.3
Bộ chỉnh lưu nối về phía tải (Load side) hình 2.4
2.1.1.3 So sánh và lựa chọn cấu hình bộ phận cấp năng lượng DVR
Dựa trên đặc điểm của các bộ phận cấp năng lượng được nêu trên, ta thấy cấu hình không sử dụng nguồn cấp bổ sung chỉ phù hợp với trường hợp giảm sụt áp tại phụ tải có biên độ sụt áp không lớn hoặc trong thời gian dài Với các trường hợp sụt
áp trong khoảng thời gian ngắn và biên độ sụt áp lớn, thì cấu hình sử dụng nguồn cấp bổ sung hoạt động tốt hơn
Nhìn chung, cấu hình không dùng nguồn cấp bổ sung và sử dụng chỉnh lưu nối phía tải mang lại hiệu quả cao với giá thành thấp, đơn giản trong điều khiển và khả năng chống sụt áp trong thời gian dài Nhược điểm của cấu hình này là công suất của bộ nghịch lưu lớn và khi bù sụt áp có thể gây ảnh hưởng đến lưới
Cấu hình nguồn cấp bổ sung mô ̣t chiều thay đổi có khả năng bù các sụt áp với biên độ và thời gian rất hạn chế Tuy vậy sự đơn giản của cấu hình này và yêu cầu công suất cho bộ nghịch lưu cũng như bộ nạp thấp nhất nên trong một số trường hợp các hạn chế này có thể chấp nhận được Cấu hình không dùng nguồn cấp bổ sung và sử dụng chỉnh lưu nối phía nguồn mang lại hiệu quả thấp nhất và chỉ có thể
áp dụng trong một số rất ít các trường hợp
Cấu hình nguồn bổ sung mô ̣t chiều không đổi có khả năng bù được các sụt áp
có biên độ lớn nhất và đem lại một chất lượng điện năng tốt nhất cho tải
Với mong muốn giảm thiểu ảnh hưởng của sự cố sụt áp ngắn hạn đến tải, luận văn lựa chọn cấu hình thiết bị DVR có nguồn bổ sung một chiều không đổi (Constant DC-link)
2.1.1.4 Các phương pháp tích trữ năng lượng cho Constant DC-link
Lựa chọn được phương pháp tích trữ năng lượng phù hợp giúp tăng khả năng của hệ thống DVR trong việc bù sụt áp trên lưới điện Các hệ thống tích trữ năng lượng dùng cho mạch điện tử công suất đòi hỏi phải có khả năng nạp điện và phóng điện nhanh Dưới đây là các phương án thường sử dụng[1,6]:
Trang 2321
Tụ điện: Là phương pháp tích trữ năng lượng hay dùng nhất Ưu điểm của các
tụ điện là công suất tức thời có thể đạt được lớn Hiện nay các tụ điện gốm
được sử dụng có thể làm việc với điện áp cố định tới 1kV
Các siêu tụ điện: Các siêu tụ điện là một giải pháp thay thế lớn đối với các tụ điện do có điện dung và giá trị năng lượng tích trữ trên đơn vị khối lượng
lớn Hiệu suất (đo trong chu kì nạp-phóng) dao động trong khoảng 90-95%
Các ắc quy axit chì: Giá thành của ắc-quy rẻ hơn các tụ điện khi xét trên khả năng tích trữ năng lượng trên đơn vị khối lượng nhưng có trở kháng cao và động học phóng điện phức tạp Do ắc-quy là hệ thống điện hóa, chúng có ảnh hưởng xấu đến môi trường tự nhiên và đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên Các
tính chất này làm cho ắc-quy ít được sử dụng trong các hệ thống DVR
Các cuộn cảm siêu dẫn: Các cuộn cảm siêu dẫn (SMES) là phần tử tích trữ năng lượng điện trong từ trường tạo ra bởi dòng điện một chiều chạy trong cuộn siêu dẫn Đăc điểm của các cuộn cảm là cấu trúc gọn, tuổi thọ cao và
tiếp cận tức thời công suất Tuy nhiên chúng có giá thành cao
Các giải pháp điện cơ: Các giải pháp điện cơ dựa trên việc sử dụng bánh quay (Bánh đà) nơi mà năng lượng tích trữ ở dạng động năng của khối lượng quay Giá trị năng lượng này phụ thuộc vào mô-men quán tính và tốc độ quay của bánh quay Nhược điểm của chúng là tổn thất năng lượng lớn do cọ xát với sức cản của không khí, có thể loại bỏ bằng cách áp dụng hộp chân
không Nhưng giải pháp này làm tăng giá thành chung của cả hệ thống
Bộ biến đổi của DVR khi làm việc với lưới thông thường được sử dụng là bộ biến đổi nguồn áp kết nối gián tiếp thông qua máy biến áp, hoặc có thể kết nối trực tiếp không qua máy biến áp Tuy nhiên việc sử dụng máy biến áp có nhiều ưu điểm hơn [1,2,3,7]
Trang 2422
2.1.2.1 Cấu trúc bộ biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp
a, Những ưu điểm của cấu trúc bộ biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp [1]
Biến áp có thể được sử dụng để đảm bảo cách ly về điện cho DVR với lưới điện
Tỷ số biến áp được lựa chọn để giảm điện áp làm việc của bộ biến đổi
Máy biến áp có thể được sử dụng như là một phần của bộ lọc đầu ra, hoặc là điện cảm thứ nhất gần bộ biến đổi hoặc là một điện cảm gần với tải trong một cấu trúc bộ lọc LCL
Điều khiển đơn giản hơn so với cấu trúc bộ biến đổi kết nối trực tiếp
b, Một số nhược điểm khi sử dụng máy biến áp ghép nối tiếp [1]
Tổn thất của máy biến áp có tính chất phi tuyến, là yếu tố hạn chế về lựa chọn băng thông của hệ thống DVR
Các máy biến áp nối tiếp tần số thấp thường cồng kềnh và có giá thành cao
c, Một số cấu trúc tiêu biểu của bộ biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp
Cấu trúc bộ biến đổi nửa cầu kết nối máy biến áp nối sao/sao hở, [1,7]
Hình 2.5 Cấu trúc bộ biến đổi nửa cầu kết nối MBA kiểu sao/sao hở
Cấu trúc trên sử dụng 6 van chuyển mạch, tạo ra ba mức điện áp –UDC/2, 0, +
UDC/2, luôn có 3 van chuyển mạch trong đường dẫn dòng điện Cấu trúc này có khả năng tạo ra các thành phần điện áp thứ tự thuận ,thứ tự nghịch Để có thể tạo ra thành phần thứ tự không, tụ điện phía DC-link được phân tách và điểm giữa được nối tới dây trung tính của máy biến áp nối tiếp
Trang 2523
Cấu trúc bộ biến đổi cầu ba pha kết nối máy biến áp nối tam giác/sao hở [1,7]
Hình 2.6 Cấu trúc bộ biến đổi cầu ba pha kết nối MBA kiểu tam giác/sao hở
Bộ biến đổi có 6 van chuyển mạch chỉ tạo ra hai mức điện áp –UDC, +UDC Phía DC-link chỉ có một tụ điện với điện áp dễ dàng khống chế vì không phải điều khiển để đảm bảo cân bằng điện áp như sơ đồ nửa cầu Sơ đồ này có khả năng tạo ra các thành phần điện áp thứ tự thuận và thứ tự nghịch Nên có thể sử dụng trong trường hợp cần bù các sự cố mất cân bằng điện áp với ảnh hưởng của dòng thứ tự không không đáng kể hoặc cấu trúc liên kết được đặt ở vị trí lưới trung áp không có dây trung tính
Hai cấu trúc trên đây khá đơn giản, số lượng các van bán dẫn nhỏ, điều khiển đơn giản
2.1.2.2 Cấu trúc bộ biến đổi nối lưới trực tiếp
Cấu trúc bộ biến đổi kết nối lưới trực tiếp là sự cải tiến bộ biến đổi kết nối máy biến áp Kết nối trực tiếp là tốt nhất và phù hợp cho các thiết bị nối tiếp mà chỉ trao đổi công suất phản kháng với lưới điện, do hoạt động nạp năng lượng cho DC-link là riêng biệt Đặc trưng của cấu trúc này là không có hệ thống lưu trữ năng lượng riêng, khả năng bù sụt áp phụ thuộc vào điện áp nguồn cực đại của bộ biến đổi (trong đó có tỉ số biến áp nguồn) [1]
Hình 2.7 Các cấu trúc bộ biến đổi kết nối trực tiếp một pha
Trang 2624
Hình 2.8 Cấu trúc bộ biến đổi kết nối trực tiếp hệ thống ba pha
a, Những ưu điểm của bộ biến đổi kết nối lưới trực tiếp
Đặc tính động học sẽ được cải thiện, vì băng thông không bị giảm bởi các máy biến áp ( các ảnh hưởng phi tuyến, tổn thất điện áp gây ra bởi các máy biến
áp được loại bỏ)
Tránh được sự cồng kềnh của máy biến áp, giúp DVR nhỏ gọn, giá thành thấp, trọng lượng nhẹ…
b, Một số nhược điểm của bộ biến đổi kết nối lưới trực tiếp
Bảo vệ các bộ biến đổi điện tử công suất là phức tạp hơn và cách điện phải bảo đảm tốt hơn
Cấu trúc liên kết của bộ biến đổi sẽ phức tạp dẫn đến yêu cầu cách ly cao với đất
Trong các cấu trúc bộ biến đổi kết nối biến áp nối tiếp, điện áp tạo ra của bộ biến đổi được lựa chọn với điện áp thấp, thường nhỏ hơn rất nhiều so với giá trị cực đại của điện áp lưới cần bơm vào Trong khi cấu trúc bộ biến đổi không máy biến
áp, điện áp này phải gần bằng điện áp lưới cần bơm vào Như thế, nó yêu cầu phải
sử dụng các linh kiện có khả năng chịu được điện áp cao tăng giá thành của DVR
Vì vậy, sử dụng cấu trúc bộ biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp ghép
có hiệu quả tốt hơn và sẽ được sử dụng ở trong luận văn này
2.1.2.3 Các phương pháp điều chế
Phương pháp điều chế phổ biến hiện này là sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM) với sóng mang dạng răng cưa Nguyên lý của phương pháp PWM là so sánh tín hiệu (sóng điều chế) cho trước u(t) với tín hiệu răng cưa bất kì (sóng mang) Tỷ số biên độ điện áp của sóng điều chế và sóng mang được gọi là hệ số điều chế m[2]:
mdc
mc
U m U
(2.1)
Trang 27sử dụng tần số chuyển mạch lớn làm tăng tổn hao, nhất là trong các hệ thống công suất lớn
Phương pháp điều chế vector cũng thường được sử dụng Phương pháp này có thể cho tần số chuyển mạch thấp hơn với so với phương pháp PWM Ưu điểm của phương pháp này là khai thác tốt điện áp một chiều và dễ dàng áp dụng khi sử dụng các bộ xử lý tín hiệu
2.1.2.4 Điều khiển bộ nghịch lưu
Dựa trên việc tìm hiểu các ưu nhược điểm của hai bộ nghịch lưu đã trình bày ở mục 2.1.2.1, tác giả lựa chọn mạch nghịch lưu cầu ba pha để mô phỏng
Cấu trúc của bộ nghịch lưu cầu ba pha được thể hiện như trên hình 2.6 Pha A của bộ nghịch lưu gồm có 2 khóa bán dẫn S1 và S4 và 2 điôt mắc song song ngược [2,3]:
Hình 2.9 Mạch nghịch lưu cầu 3 pha
Các tín hiệu điều khiển van, trình tự chuyển mạch và điện áp pha so với trung tính một chiều N (VaN, VbN, VcN ):
Trang 2826
Hình 2.10 Tín hiệu điều khiển van và điện áp các pha
Trình tự chuyển mạch như sau:
561(V1)612(V2)123(V3)234(V4)345(V5)456(V6)561(V1) Trong đó 561 là: S5, S6, S1 dẫn/mở/on
Điện áp dây và điện áp pha bộ nghịch lưu cầu 3 pha
- Điện áp dây: Vab, Vbc, Vca được xác định theo:
Trang 2927
Để nâng cao chất lượng điện áp đầu ra nghịch lưu và giảm kích thước bộ lọc các thuật toán điều chế được sử dụng để điều khiển các chuyển mạch Một phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp là phương pháp điều chế độ rộng xung theo luật điều khiển SPWM
Nguyên tắc tạo xung điều khiển của SPWM: Tín hiều điều khiển 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 có tần số bằng tần số ra và biên độ tỷ lệ với biên độ điện áp ra của nghịch lưu sẽ được
so sánh với tín hiệu dạng răng cưa 𝑉𝑡𝑟𝑖và tạo các xung có độ rông tương ứng với các thời điểm mà 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 = 𝑉𝑡𝑟𝑖
Các trạng thái quá độ trong điện áp và dòng điện của bộ biến đổi, của tải hoặc nguồn có thể làm mạch LC dao động cộng hưởng, gây ra các hài bậc cao trong điện áp lưới
Các phần tử của bộ lọc gây giảm điện áp và tổn hao công suất tác dụng
Sự có mặt của bộ lọc gây phức tạp điều khiển hệ thống DVR
Trang 3028
2.1.4 Máy biến áp ghép nối tiếp
Nhiệm vụ chính của máy biến áp ghép là biến đổi điện áp từ VSC sang điện áp lưới Với DVR 3 pha có thể sử dụng một máy biến áp một pha hoặc 3 máy biến áp một pha
Ưu điểm khi sử dụng máy biến áp ghép nối tiếp:
- Tạo cách ly về điện giữa lưới điện và bộ biến đổi
- Tạo điều kiện để áp dụng bộ biến đổi có mức điện áp khác với lưới (thường
là thấp hơn)
- Dập tắt các hài bậc cao (qua việc thêm điện cảm phân bố) và tắt dần dao động (qua trở kháng cuộn dây)
Nhược điểm của máy biến áp ghép là:
- Chiếm phần lớn chi phí chế tạo DVR
- Có thể nguy hiểm nếu xảy ra bão hòa trong lõi máy biến áp Do đó máy biến
áp ghép phải có công suất lớn hơn tính toán từ các thông số của bộ biến đổi
2.1.5 Lựa chọn sơ đồ cấu trúc cho DVR
Qua các phân tích ở trên, ta có thể thấy các vấn đề cần lưu ý khi lựa chọn cấu trúc cho DVR bao gồm:
Vị trí của DVR trong lưới điện;
DVR cần bù cho các thành phần điện áp nào (thành phần thứ tự thuận, nghịch
và thứ tự không);
Đặc tính của tải;
Đặc điểm của sụt áp tại vị trí cần đặt DVR để bảo vệ (kết quả khảo sát của sụt
áp tại vị trí tải được bảo vệ)
Cấu trúc phần cứng của DVR được lựa chọn trong luận văn như ở hình 2.13
Hình 2.13 Sơ đồ cấu trúc của DVR kết nối lưới phân phối [1]
Trang 3129
Cấu trúc này cho phép DVR có khả năng bù được cả thành phần thứ tự thuận
và thứ tự nghịch khi xảy ra một sụt áp không cân bằng Kết hợp với một thuật toán điều khiển chính xác sẽ có khả năng bù được cả độ lớn và góc pha điện áp khi có sụt áp xảy ra
2.2 Phương pháp xác định giá trị điện áp bù của DVR
Khi xảy ra sụt áp, điện áp tải thay đổi về biên độ và có thể thay đổi cả góc pha Tuỳ thuộc vào yêu cầu điện áp tải, đặc trưng của sụt áp (điện áp sụt, nhảy góc pha, đối xứng hay không đối xứng), khả năng bơm của DVR (điện áp, công suất, năng lượng) mà chúng ta chọn phương pháp tính điện áp bù cho DVR Các phương pháp xác định điện áp bù thường được sử dụng [7]:
Phương pháp điều khiển tối ưu chất lượng điện áp ( 𝑈𝐷𝑉𝑅1)
Phương pháp điều khiển tối ưu biên độ điện áp ( 𝑈𝐷𝑉𝑅2)
Phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng (𝑈𝐷𝑉𝑅3)
Hình 2.14 Ba phương pháp tính điện áp bù DVR [7]
2.2.1 Phương pháp điều khiển tối ưu chất lượng điện áp
Khi sử dụng phương pháp điều khiển tối ưu chất lượng điện áp, điện áp tải
được bù cho đến biên độ và pha trước khi xảy ra sụt áp Xét U pre-dip là giá tri ̣ điê ̣n áp
nguồn trước khi xảy ra su ̣t áp, U dip là giá tri ̣ điê ̣n áp nguồn trong khi xảy ra su ̣t áp,
θ dip là góc nhảy pha điê ̣n áp Giả sử Upre dip 1 0(pu) khi đó điện áp và công suất
bơm vào được tính theo biểu thức [7]:
Trang 32Ta thấy công suất bơm vào của DVR khi xảy ra su ̣t áp phụ thuộc vào hệ số
công suất tải và sự nhảy pha Điện áp bơm vào không chịu ảnh hưởng của hệ số
công suất, nhưng khi có nhảy pha sẽ tăng điện áp DVR bơm vào Ngay cả khi biên
độ điê ̣n áp trên tải là 1pu, nếu xảy ra nhảy pha thì DVR vẫn phải hoa ̣t đô ̣ng bơm
một lượng điện áp vào ma ̣ch để phục hồi lại giá trị góc pha điện áp tải
2.2.2 Phương pháp điều khiển tối ưu biên độ điện áp
Phương pháp này phục hồi giá trị biên độ điện áp tải trong khi xảy ra sụt áp
bằng với biên độ điện áp ở chế độ bình thường Điện áp bơm vào bởi DVR cùng
pha với điện áp nguồn trong khi xảy ra su ̣t áp và có thể được tính theo biểu thức sau
2.2.3 Phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng
Phương pháp này được đưa ra để giảm thiểu dung lượng của bộ phận lưu trữ
năng lượng đến mức nhỏ nhất có thể hoặc trong điều kiện nguồn năng lượng lưu trữ
hạn chế Phương pháp này dựa trên nguyên lý: công suất lớn nhất có thể được cung
cấp bởi nguồn đạt được khi dòng tải và điện áp nguồn đồng pha Như vậy có thể
tăng lượng năng lượng cung cấp bởi nguồn bằng cách giảm góc pha của điện áp
nguồn và dòng điện tải Hệ số công suất của tải sẽ quyết định lượng công suất có
thể tăng thêm từ nguồn Công suất nguồn [7]:
supply supply load load
P U I c (2.8) Lượng công suất tác dụng có thể tăng thêm được tính theo biểu thức [10]:
Kết luận: Ta thấy được phương pháp điều khiển tối ưu chất lượng điện
áp phù hợp với tất cả loại tải khi xảy ra sụt áp Vì thế, đây là phương pháp
được chọn để mô phỏng trong luận văn này
Để áp dụng phương pháp tối ưu chất lượng điện áp cần phải phát hiện được
sụt áp, xác định được biên độ điện áp và góc pha tải khi xảy ra sụt áp Một trong
những phương pháp được áp dụng phổ biến hiện nay là phương pháp biến đổi Clark
và Park