Ứng dụng bộ lọc tích cực PWM để cải thiện chất lượng điện năng cho phụ tải công nghiệp

Mục đích nghiên cứu: Nhận thấy được tầm quan trọng của bộ lọc tích cực đối với các tải phi tuyến, do đó Luận văn đã đi sâu nghiên cứu ứng đụng bộ lọc tích cực PWM để cải thiện chất lượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NÀNG

MAI THỊ ĐOAN THANH

ỨNG DỤNG BỘ LỌC TÍCH CỰC PWM ĐỂ CẢI THIỆN

CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CHO PHU TAI CONG NGHIEP

Chuyên ngành: Tự động hoa

Mã so: 60.52.60

TOM TAT LUAN VAN THAC Si KY THUAT

Người hướng dẫn khoa hoc: TS Võ Như Tiến

Đà Nẵng - Năm 2011

Công trình được hoàn thành tại DAI HOC DA NANG

Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Như Tiến

Phản biện Ì: «se «se sec + se ss «se

Phản biện 2: - « «se s s5 s sec sssss

Luận văn sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận

văn nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày tháng năm 2011

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng.

MO DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Trong những năm gân đây, tình trạng thiếu hụt điện năng

ngày càng nghiêm trọng vì lý do là các trung tâm Thủy điện, Nhiệt

điện, Điện khí lớn đã được khai thác triệt để Chính Phủ đã và đang

vận động từng người, từng nhà tiết kiệm điện nhưng Nhà nước chưa

có giải pháp tốt cho vấn để tiết kiệm điện năng ở các Nhà máy Xí

nghiệp Công nghiệp, vì đây mới chính là những hộ tiêu thụ điện với

sản lượng gấp nhiều lần so với các hộ sinh hoạt Có một biện pháp

cực kỳ hiệu quả mà ít các Doanh nghiệp và nhà Quản lý nghĩ tới, đó

là lọc sóng điều hòa bậc cao, trả lại tín hiệu dòng điện và điện áp

hình sin cho lưới

Chúng ta biết rằng, chỉ có thành phần cơ bản mới có tác dụng

tích cực, còn hầu như các thành phần sóng điều hòa còn lại chỉ có tác

dụng ngược lại Nó không những gây thất thoát mà còn gây ra những

vấn để như: nỗ tụ lọc, tụ bù, cháy van bán dẫn của các bộ biến đổi,

tác động sai của máy cắt gây thăng giáng điện áp lưới, gây quá tải

cho hệ thống nguồn cung cấp, đưa nhiễu vào MBA, làm cho điện áp

không 6n định, gây tổn thất cho hệ thống truyền dẫn, giảm tuổi thọ

của các thiết bị lân cận, gây nhiễu thiết bị điều khiển, truyền thông và

cảnh báo nhằm của UPS

2 Mục đích nghiên cứu:

Nhận thấy được tầm quan trọng của bộ lọc tích cực đối với

các tải phi tuyến, do đó Luận văn đã đi sâu nghiên cứu ứng đụng bộ

lọc tích cực PWM để cải thiện chất lượng điện năng cho phụ tải

công nghiện

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đề tài tiến hành xây dựng cấu trúc, thuật toán điều khiển cho

bộ lọc tích cực nhằm loại bỏ sóng điều hòa để cho đòng điện sin hơn

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu hiện trạng thực tiễn của tải bể mạ, đánh giá các thành phần dòng điện bậc cao sinh ra bởi tải bể mạ lên lưới điện

- - Xây dựng câu trúc và thuật toán điều khiển cho bộ lọc để làm chức năng lọc sóng điều hòa bậc cao

- — Đánh giá chất lượng dòng điện trên lưới sau khi sử dụng bộ lọc

5, Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Công trình có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao Mục đích chính là nâng cao chất lượng điện năng, bộ lọc tích cực hoàn toàn có

thể triển khai và ứng dụng với giá thành hợp lý

6 Câu trúc của luận văn:

Luận văn này được trình bày trong bốn chương sau:

Chương 1 - Tổng quan về sóng điều hòa tại phụ tải

Chương 2 - Các phương pháp lọc sóng điêu hòa

Chương 3 - Thiết kế bộ lọc PWM

Chương 4 - Mô phỏng và đánh giá kết quả

Chuong 1 - TONG QUAN VE SONG DIEU HOA TAI PHU TAI

1.1 Giới thiệu chung

Trong quá trình truyễn tải điện từ nơi sản xuất tới nơi tiêu thụ

chất lượng điện năng bị giảm di rõ rệt Do đó cần phải có các biện

pháp để cải thiện chất lượng điện năng sao cho điện năng tới nơi tiêu

thụ phải có chất lượng tốt nhất

Như vậy đảm bảo chất lượng điện năng thì cần phải lọc bỏ

sóng điều hòa bậc cao Tiếp theo ta sẽ đi tìm hiểu chung về sóng điều

hòa bậc cao

1.2 Tổng quan về sóng điều hòa

1.2.1 Giới thiệu chung

Sóng điều hòa là một dạng nhiễu không mong muốn, có thể

coi là tổng của các dạng sóng sin mà tần số của nó là bội số của tần số

cơ bản (nếu là bội số nguyên lần thì gọi là hài (harmonie), bội số khác

số nguyên gọi là hiện tượng âm hài (inter-harmonie))

Sóng điều hòa dòng điện bậc cao là dòng điện có tần số bằng

bội số nguyên lần tần số cơ bản, là dòng không sử dụng được với các

thiết bị trên lưới Vì vậy nó sẽ chuyển sang dạng nhiệt năng và gây

tốn hao

1.2.2 Các nguôn tạo sóng điều hòa

Các nguồn sinh sóng điều hòa trong công nghiệp được tạo ra

bởi tất cả các tải phi tuyến Các phần tử phi tuyến điển hình là lõi thép

của MBA, động cơ (đặc tính bão hòa của vật liệu sắt từ), các dụng cụ

bán dẫn công suất như thyristor, diode của các bộ biến đổi (chỉnh lưu,

nghịch lưu, điều áp xoay chiều ), các đèn điện tử, nguôn hàn, các hệ

truyền động điện, lò hỗ quang điện, lò nâu thép cảm ứng, lò tôi cao

tan

1.2.3 Ảnh hướng của sóng điều hòa bậc cao

Sự tổn tại sóng điều hòa bậc cao gây ảnh hưởng tới tất cả các thiết bị và đường dây truyên tải điện Chúng gây ra quá áp, méo điện

áp lưới làm giảm chất lượng điện năng Nói chung chúng gây ra tăng nhiệt độ trong các thiết bị và ảnh hưởng tới 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 điều hòa 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 điều hòa bậc cao sẽ gây ra một số vấn đề:

- _ Làm tăng phát nóng của dây dẫn điện, thiết bị điện

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

- — Với MBA: gây ra tổn thất đồng, tốn thất từ thông tản và tổn thất sắt làm tăng nhiệt độ MBA., làm tăng tốn thất điện năng

- - Động cơ điện: Tổn hao trên cuộn dây và lõi thép động cơ tăng, làm méo dạng momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng

ổn

1.3 Xuất phát điểm của đề tài

Trong ngành công nghiệp thép, luyện kim rất nhiều đối tượng như: lò hồ quang điện một chiều, bể mạ, 10 nau thép cảm ứng, là những đối tượng sử dụng điện có công suất lớn, đặc tính làm việc rất phức tạp, đây là nguyên nhân làm cho chất lượng điện năng kém chất lượng Để khắc phục hiện tượng trên cần làm giảm hay triệt tiêu thành phần dòng bậc cao Việc này được thực hiện bằng các

thiét bi loc sóng điều hòa bậc cao, mạch gọi là bộ lọc tích cực song

song (AF: Shunt Active Filter)

1.4 Kết luận chương 1:

Như vậy để cải thiện chất lượng điện năng thì cần phải lọc

các thành phân dòng điều hòa bậc cao Có nhiều thiết bị khác nhau có

thê thực hiện lọc dòng điều hòa bậc cao Tùy thuộc vào yêu cầu kinh

tế, kỹ thuật và tính chất của tải mà lựa chọn thiết bị và phương pháp

phù hợp

Chương 2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC SÓNG ĐIÊU HOA

Thực hiện chức năng lọc sóng điều hòa bậc cao có nhiều

phương pháp khác nhau cá về cấu trúc phần cứng và phần mềm điều

khiến Sóng điều hòa bậc cao được lọc bằng cách sử dụng các bộ lọc

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 số khác

2.1 Bộ lọc thụ động

Nguyên lý làm việc của bộ lọc loại này là ngắn mạch đối với

sóng điều hòa cần lọc để sóng điều hòa đó chảy ra khỏi hệ thống

2.1.1 Bộ lọc RC

se Uu điểm:

-_ Bộ lọc RC là loại bộ lọc đơn giản nhất, giá thành rẻ

- _ Vận hành ôn định

e_ Nhược điểm:

- Có tốn hao trên điện trở, tổn hao này càng lớn khi công suất

lớn

- _ Khả năng chọn lọc tân sô kém

2.1.2 Bộ lọc LC

se Uu điểm:

Bộ lọc LC có khả năng lọc tốt nhất, có khả năng lọc được nhiều tần số theo ý muốn

e_ Nhược điểm:

- _ Giá thành đắt và sự vận hành của mạch kém tin cậy hơn bộ

lọc RC do trong mạch có cuộn cảm

- Gây nhiễu cho các thiết bị thông tin do có sự phát sinh sóng điện từ từ cuộn cảm

- _ Có thể xuất hiện hiện tượng cộng hưởng làm tăng dòng và

áp dẫn đến hỏng thiết bị

2.2 Bộ lọc chủ động

2.2.1 Vai trò của bộ lọc tích cực e_ Đù công suất:

e Bù sóng điều hòa điện áp:

e Bù sóng điều hòa dòng điện:

2.2.2 Phân loại bộ lọc tích cực

e - Phân loại theo bộ biến đổi công suất:

- - Bộ lọc tích cực VSI: Đặc điểm là có thể mở rộng ra cầu trúc đa bậc

- - Bộ lọc tích cực CSI: Đặc điểm là có tần số đóng cắt hạn chế, tổn hao đóng cắt lớn, không thể mở rộng ra cấu trúc đa bậc

e - Phân loại theo sơ đề:

- B6 loc tich cuc song song AF(Shunt Active Filter): bù sóng

điều hòa dòng điện, bù CSPK, bù thành phan dong điện

không cân bằng

- B6 loc tich cuc nối tiép AFs(Series Active Filter): bu song

điều hòa điện áp bậc cao, điều chỉnh và cân bằng điện áp tại

điểm kết nối

e Phân loại theo nguồn cấp:

- _ Bộ lọc tích cực hai dây

- _ Bộ lọc tích cực ba dây

- _ Bộ lọc tích cực bốn dây

2.3 Bộ lọc hỗn hợp

Thực chất là sự kết hợp của bộ lọc chủ động và bộ lọc thụ

động Mục đích là giảm chi phí đầu tư ban đầu và cải thiện hiệu quả

của bộ lọc động Bộ lọc thụ động sẽ lọc những sóng điều hòa mà bộ

lọc chủ động không lọc được hoặc lọc một cách khó khăn

Ngoài ra khi kết hop AF va AFs ta duoc bộ UPQC (Unified

Power Quality Conditioner) két hop duoc ca tinh nang cia AF va AFs

nhu Hinh 2.11

2.4 Nguyên lý làm việc của bộ lọc tích cực

2.4.1 Bộ lọc tích cực song song AF:

e Chức năng của AF là triệt tiêu các sóng điều hòa dòng điện

bậc cao sinh bởi tải phi tuyến ảnh hưởng lên đường dây, trả lại

cho dòng điện trên đường dây hình sin chuẩn

Ta có thể phân tích thành phần dòng tải thành hai thành phân:

thành phần cơ bản ¡; và thành phần sóng điều hòa i¡:

i, =1, +1, Dòng do AF bơm lên đường dây: 1c=lụ

Khi đó dòng trên đường dây sẽ là:

1g=1, -1, =1p +1, -1, =lp Nhu vay dòng trên đường dây chỉ chứa thành phân cơ bán,

các thành phần điều hòa bậc cao đã được bộ lọc loại bỏ

2.4.2 Bộ lọc tích cực nỗi tiếp AFs:

Chức năng của AFEs là triệt tiêu thành phần sóng điểu hòa điện áp bậc cao sinh bởi tải phi tuyến để điện áp có dạng sin chuẩn Ngoài ra nó còn có chức năng điều chỉnh và cân bằng điện áp

Ta có thể phân tích điện áp nguồn thành hai thành phản là:

thành phần cơ bản U; và thành phân sóng điều hòa U/:

Us=Un+Ur Điện áp dọc đường dây do AFs tạo ra ngược pha với tổng sóng điều hòa điện áp bậc cao và triệt tiêu thành phần điều hòa bậc cao này đám bảo điện áp có dạng sin Nhìn từ phía tải AFs tạo ra một tổng trở đường dây Tổng trở này bằng 0 đối với sóng cơ bản và bằng

vô cùng lớn với các sóng điều hòa bậc cao do đó giữa nguồn và tải có

sự cách ly sóng điều hòa

2.5 Kết luận chương 2:

Trong chương này đi tìm hiểu vấn đề chính đó là tìm hiểu về các phương pháp lọc sóng điều hòa băng các bộ lọc tĩnh và lọc tích cực, phân tích ưu nhược điểm của hai loại trên Qua đó đề tài cũng đi phân tích nguyên lý làm việc của các loại lọc tích cực

Có nhiều phương pháp lọc sóng điều hòa bậc cao, với sự phát triển của điện tử công suất thì ngày nay người ta đã chế tạo được các van bán dẫn chịu được dòng và áp cao do đó những hạn chế ở dải công suất của các bộ lọc và bù sử dụng các thiết bị điện tử công suất được cải thiện đáng kế và chúng ngày càng được sử dụng rộng rãi để cải thiện chất lượng điện năng

Chuong 3 - THIET KE BO LOC TICH CUC PWM

Bộ lọc tích cực AF và nghịch lưu PWM có cấu trúc phần

cứng giống hệt nhau gồm bộ biến đổi nguồn áp và tụ điện một chiêu,

do đó về nguyên lý ta có thể sử dụng nghịch lưu PWM để thực hiện

chức năng của bộ lọc tích cực bằng việc sử dụng thuật toán điều khiển

thích hợp Trong chương này ta sẽ ứng dụng nghịch lưu PWM để

thực hiện chức năng bộ lọc tích cực

3.1 Tìm hiểu chung về nghịch lưu PWM

3.1.1 Nguyên lý làm việc

Hình 3.1 Sơ đỗ mạch lực của nghịch lưu PWM

Nhận thấy rằng nghịch lưu PWM có cấu trúc phần cứng giống

như bộ biến đổi nguồn áp VSC do đó us phụ thuộc vào hệ số điều chế

của VSC và điện áp trên tụ Điện cảm L nỗi giữa lưới và nghịch lưu

PWM là một phần không thể thiếu của mạch nghịch lưu đóng vai trò

như thành phân tích phân của hệ và một nguồn dòng để tạo đặc tính

nâng của nghịch lưu PWM Điện áp rơi trên cuộn cảm L 1a u, chinh là

hiệu giữa điện áp nguôn u¡, và điện áp của bộ biến đổi us:

uj; =uy —Us

Với u¡ không đôi do là điện áp nguôn do đó sẽ điêu khiên

được u¡ thông qua điều khiến us Từ việc điều khiển được u; ta sẽ điều

khiển được dòng điện ¡¡ chạy trên đường dây

3.1.2 Câu trúc điều khiển

® - Phương pháp vòng hở:

Phương pháp này dựa trên việc đo thành phân dòng điện phía

tải từ đó tách ra thành phần sóng điều hòa chứa trong dòng tải

Theo phương pháp này thì không có thông tin phản hôi về dòng điên trên lưới Tất cả sai lệch trong hệ thống cả trong quá trình

đo và điều khiển sẽ gây ra các sóng điều hòa trên dòng điện lưới, các thành phần này là không xác định Cấu trúc điều khiển này có ưu điểm là ổn định nhưng yêu cầu số cảm biến đo dòng nhiều (4 cam

biến)

® - Phương pháp vòng kín:

Phuong pháp này dựa trên việc đo dòng điện trên lưới từ đó xác định được dòng bù cần thiết

Theo phương pháp điều khiển vòng kín sẽ có thêm một mạch vòng điều chỉnh dòng điện lưới bên ngoài mạch vòng điều chỉnh dòng tải Phương pháp này có ưu điểm là thuật toán điều khiển đơn giản hơn so với cấu trúc vòng hở và yêu cầu sô cảm biến đo dòng ít hơn (2 cảm biến)

3.2 Ứng dụng nghịch lưu PWM để làm bộ lọc tích cực

3.2.1 Cơ sở của phương pháp điêu khiển Nguyên lý chung để lọc sóng điều hòa là thiết bị lọc sẽ tạo ra dòng bù bằng với tổng sóng điều hòa dòng điện bậc cao nhưng ngược pha theo đó sẽ triệt tiêu sóng điều hòa bậc cao trên dòng phía nguồn

Nhu vay van đề cơ bản của cấu trúc điều khiến là ta phải xác định được dòng cần bù được tạo ra bởi bộ lọc để loại bỏ các dong điều hòa bậc cao Việc xác định đòng bù cần thiết có nhiều phương pháp khác nhau

3.2.1 1 Phương pháp dựa trên miễn tần số

* Phương pháp DFT (Discrete Fourier Transform): la thuat toan biến đổi cho các tín hiệu rời rạc, kết quả của phép phân tích đưa ra cả biên độ và pha của thành phần sóng điều hòa mong

Mỗi thành phần điều hòa được xác định từ đó tổng hợp lại

trong miễn thời gian để tạo tín hiệu bù cho bộ điều khiển

° Phương pháp Fast Fourier Transform (FFT):

Ưu điểm của phương pháp FET là có thể tác động tới từng

thành phần sóng điều hòa theo ý muốn nhưng có khối lượng tính toán

rất lớn

3.2.1 2 Phương pháp dựa trên miễn thời gian

Phương pháp này có ưu điểm hơn phương pháp trên miễn tần

số là khối lượng tính toán ít hơn so với trên miền tần số Phương pháp

này có một số phương pháp như phương pháp dựa trên thuyết p - q,

phương pháp trên khung toa d6 dq

° Phương pháp thuyết p — q :

Các bước đề xác định dòng bù cân thiết theo phương pháp này

được tiễn hành như sau:

- - Trước hết tính toán đòng điện và điện áp trong hệ tọa độ

ap từ hệ tọa độ abc theo các công thức (3.1) và (3.2):

1 41 1

BE Gy

"Ea 2 2"

"lu 5 BÍ

2 2 Tương tự ta có: + + + |

2 V2 42 Ị

1Í | Ì -— lh

3 2_ 2 |

ig ọ vã J3 i,

2

Với hệ thống 3 pha không có dây trung tính thì thành phân iụ

không tổn tại (1,+i,+i,=0) do đó (3.1), (3.2) có thể viết như sau:

1 1

= J— Uy 3.3 =,/— 1 3.4

iM 3) 3 a | 3) | 3) VB 3|" 64)

c

Cc

Từ (3.3) và (3.4) ta tính được công suất tải:

- Công suất p, q có thể tách thành hai thành phân:

Thành phần DC p- q tương ứng với thành phần cơ bản của dong tai

Thanh phan dao dong p, q tương ứng với thành phần điều

hòa bậc cao

Trong đó :

P 3-phase p: thành phần CSTD của PS nhac q: thành phần CSPK của PS hase Nguồn chỉ cung cấp thành phần công suất DC của tải và công

: tổng công suất tức thời xác định bởi tải

suất tôn hao của bộ biến đổi

Bộ lọc tích cực có nhiệm vụ cung cấp thành phần công suất

AC D của p và CSPK q Tùy theo yêu cầu của bộ lọc có yêu cầu kết

hợp bù CSPK hay không mà thành phần q # Ö hay q=0

Khi đó ta có công suất cung cấp bởi bộ lọc:

đr | LY

Từ (3-5) và (3-6) ta có dòng cần bù:

Tuy nhién do dién dp trén tu 14 khong 6n định do đó để đảm

bảo điện áp trên tụ là không đổi thì nguồn cần cung cấp một công suất

Po dé duy trì điện áp trên tụ không đổi Khi đó từ (3.7) ta có:

ina _ 1 Uy, —Ug || — P + Po

Đây là công thức tính dòng bù cần thiết trong hệ g khi kết

hợp cả chức năng lọc sóng điều hòa và bù CSPK

Từ dòng bù tính được trong hệ tọa độ d[] ta tính được dòng

cần bù trong hệ abc Từ (3.4) và (3.8) ta thu được:

0

2 2 Như vậy bằng cách sử dụng thuyết p—q ta đã xác định

(3.9)

được dòng bù cân thiết từ đó xây dựng cấu trúc điều khiển cho AE

® Phương pháp xác định dòng bù trong hệ dạ: theo phương

pháp này có thể xác định toàn bộ dòng bù hoặc có thể lựa chọn từng

thành phần sóng điều hòa cần bù

Công thức đổi dòng điện từ khung toạ độ œ (được sử dụng

trong phương pháp thuyết p — q) sang khung toạ độ dd:

i,|=|0 cos@ sin@ |i,

i, 0 -sin@ cos@ ig

Với hệ thống 3 pha không có dây trung tính thì thành phân iụ

không tổn tại (1,+i,+i,=0) do đó (3.10) có thể viết như sau:

Mỗi thành phan dong dién (ig, ig) c6 thé tach thanh hai thanh

phan:

- Thanh phan DC i, , i „ tương ứng với thành phân cơ bản của dòng

- Thành phan dao động ?đ, ze „ tương ứng với thành phân điều hòa bậc

cao ld — ad TT td

Từ (3 ) nen phan dong tai trén truc d 1a:

“= +U; B juz +ue B

Pap

les + U5 |

0

Cd Ug +Ug 1 fy fe Ajuz + Ug Va tp 1 (3.17) 2,2 2, 2| #

Sau khi tính được dòng cần bù ở khung toạ độ ơB ta cần chuyển qua khung toạ độ abc theo công thức (3.9)

Ta có công thức tính dòng điện của bộ loc là:

wk

lp =, ~I¢

3.3 Cau tric diéu khién nghich lru PWM lim chức năng bộ lọc

sóng điều hòa:

3.3.1 Nguyên lý điều khiển

Trong cấu trúc này chỉnh lưu PWM thực hiện cả chức năng

lọc sóng điều hòa bậc cao và bù CSPK Nguôn một chiều cấp cho

biến đổi có thể cấp trực tiếp từ nguồn một chiều hoặc từ tụ điện Dòng

bù được coi như là tín hiệu chuẩn và đòng điện phát ra bởi bộ biến đổi

phải đảm bảo bám theo dòng này Đề thực hiện việc này có thể có

nhiều cách nhưng ở đây tác giả chọn bộ điều khiển logic mờ để điều

khiến

3.3.2 Thiết kế bộ điều khiển mò:

Mục tiêu điều khiến là tín hiệu dòng 1; do bộ lọc phát ra bám

theo tín hiệu đặt in

+ Tín hiệu vào: Sai lệch e=i, -ir va dao ham sai lệch de/dt (kí

hiệu de)

+ Tín hiệu ra: u

3.4 Kết luận chương 3:

Do mục tiêu của Luận văn là đi triệt tiêu sóng điều hòa đòng

điện bậc cao, do đó bộ lọc tích cực được lựa chọn là AF Nguyên lý

làm việc của AF có nhiều điểm tương đồng với bộ nghịch lưu PWM

nên trong chương này đi nghiên cứu về nguyên lý làm việc của

nghịch lưu PWM Trong chương này cũng đã nêu ra các cơ sở lý

thuyết và ứng dụng nó để xây dựng thuật toán điều khiển để điều

khiển bộ nghịch lưu PWM làm chức năng của bộ lọc tích cực Từ

những cơ sở trên và dựa vào tính chất của phụ tải, đề tài đã đi lựa

chọn cấu trúc phần cứng và sử dụng phương pháp dq vào việc điều

khiển AF (bộ lọc tích cực song song)

Chương 4—- MO PHONG VA DANH GIA KET QUA

4.1 Tính toán các tham số của bộ lọc AE 4.1.1 Xác định giá trị điện áp một chiêu cấp cho nghịch lưu Thông thường chọn điện áp một chiều ở gia tri:

Uae = q 2 +1.3)U go (4.2)

Từ (4.1) va (4.2) ta tính được điện áp một chiều cấp cho mạch nghịch lưu là: Ugc= 1.3*2.45*127 = 400 (V)

4.1.2 Xác định giá trị tụ điện Cụ

Gia tri tu dién C được tính toán sao cho đảm bảo tạo được điện áp cấp ôn định cho mach nghịch lưu là 400(V) và Cụ, phải đủ lớn

để loại bỏ được những thành phần điện áp lăn tăn trên tụ

_U„.AU,„ 2Ø,

Thay số vào (4.3) ta có :

dc

_ 831399.15

“ 400 *20*2*2* 7 *50 ~0.1654(F)

4.1.3 Xác định giá trị điện cam L;

Theo tài liệu [8], giá trị điện cảm L¿ được xác định:

5 a D ve peak)

max(24)

dt Thay số vào (4.5) ta có:

#00 _12/J2

L =—————>2609*10 (7)

781580.468 150

4.1.4 Xác định và lựa chọn thông số van điêu khiển

Dòng điện cực đại qua van bằng tổng các thành phần sóng

điêu hòa

Với tản nhiệt có tiệt diện đủ lớn và điêu kiện làm mát băng

quạt ta có thể chọn van với dòng định mức qua van là:

Tam = 2l„„„=2* 1186.67 = 2373.34 (A)

4.2 Mô hình hóa hệ thống trên phần mềm matlab/simulink

ms _

⁄ Tải bể

mạ

ahe hi

aR aR

aB

dq

iFa iFb iFc

Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển chung của hệ thống bao gồm tải

bể mạ và bộ loc AF 4.2.1 Khâu cấp nguồn

4.2.2 Khâu đo lường

4.2.4 Khâu do dòng đâu ra của bộ lọc 4.2.5 Cuộn kháng đầu vào Lự của bộ lọc và tụ điện một chiêu

4.2.6 Mạch ôn định điện áp trên tụ Cụ

4.2.7 Khâu tính toán dòng bù chuẩn cho bộ chỉnh lưu PWM

Hình 4.9 Mô hình của khâu tính toán dòng bù chuẩn 4.2.8 Khâu phát xung điều khiến bộ chỉnh lưu PWM:

4.2.9.Khâu tải:

4.2.9.1, Tai R-L-C:

TTT id | ip R i

It

Lộ

ud ual i

orn —t |

Chinh luu

Hình 4.18 Mô hình tái R-L-C