Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
1


CHƯƠNG 1

KHÁI NIỆM VỀ SÓNG HÀI



Chương 1 nhắc lại một số kiến thức cơ bản về sóng hài, tác dụng của
sóng hài đối với lưới điện cũng như đưa ra một số phương pháp để hạn chế sóng
hài.

Nội dung chương 1 gồm 4 phần chính :
1.1 Khái niệm về sóng hài
1.2 Ảnh hưởng của sóng hài
1.3 Nguồn tạo sóng hài
1.4 Mạch lọc tích cực

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
2

1.1 Khái niệm về sóng hài
Chúng ta biết rằng, các dạng sóng điện áp sin được tạo ra tại các nhà
máy điện, trạm điện lớn thì rất tốt. Tuy nhiên, càng di chuyển về phía phụ
tải, đặc biệt là các phụ tải phi tuyến thì các dạng sóng càng bị méo dạng.
Khi đó dạng sóng không còn sin.

H1.1 A- Dạng sóng sin, B- Dạng sóng hài

Sóng hài có thể coi như là tổng của các dạng sóng sin mà tần số của
nó là bội số nguyên của tần số cơ bản.

H1.2 Thành phần cơ bản và các hài

- Sử dụng chuỗi Fourier với chu kỳ T - seconds và tần số cơ bản
f=1/T Hz, or ω=2πf rad/s, có thể biểu diễn một sóng hài f(t) với biểu thức
sau :

-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 0.0041 0.0082 0.0123 0.0164
Time Secs
Seventh
Fifth
Fundamental
f(t)
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
3
Harmonic spectrum
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60

0.70
0.80
0.90
1.00
1 3 5 7 9 1113151719212325272931
Harmonic Order
Amplitude
∑
∞
=
++=
1
0
)cos()(
n
nn
tnCCtf
θω
(1.1)
Với :
C0 là giá trị DC của hàm sóng hài f(t)
Cn là giá trị đỉnh của thành phần hài bậc n và θn là giá trị góc pha.

- Phổ của sóng hài được thể hiện theo hình H1.3

H1.3 Phổ của sóng hài

- THD: Tham số quan trọng nhất dùng để đánh giá sóng hài là hệ số
méo dạng (THD).
THD =
C
/
C
2
n
2
1
∞
∑
(1.2)

Với C1: Biên độ thành phần cơ bản
Cn là giá trị đỉnh của thành phần hài bậc n .
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
4
1.2 Ảnh hưởng của sóng hài.
Ảnh hưởng quan trọng nhất của sóng hài đó là việc làm tăng giá trị
hiệu dụng cũng như giá trị đỉnh của dòng điện và điện áp, có thể thấy rõ
qua công thức sau :

2
)1(
0
2
1)(
1
U
T
RMS
THDUdttu
T
U +==
∫
(1.3)

2
)1(
0
2
1)(
1

I
T
RMS
THDIdtti
T
I +==
∫
(1.4)

Đồng thời có thể quan sát 1 cách trực quan qua kết quả sau :












H1.4 Giá trị đỉnh và RMS theo các thành phần sóng hài.

Khi giá trị hiệu dụng và giá trị biên độ của tín hiệu điện áp hay dòng
điện tăng do sóng hài, sẽ dẫn đến hàng loạt những vấn đề sau :
 Làm tăng phát nóng của các thiết bị điện, dây dẫn điện.
 Ảnh hưởng đến độ bền cách điện của vật liệu, khả năng mang tải của
dây dẫn điện.
 Ả

nh hưởng đến hoạt động của các thiết bị bảo vệ ( tác động sai ):
cầu chì, CB, relay, Đồng thời các thiết bị đo đếm như kWh ghi
nhận sai dữ liệu.
 Tổn hao trên cuộn dây và lõi thép của động cơ tăng, ảnh hưởng đến
mô men trên trục của động cơ.
 Làm các mạch PLL trong điều khiển hoạt động sai.
 Ảnh hưởng đến các thiết bị
viễn thông.

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
5
1.3 Nguồn tạo sóng hài
1.3.1 Tải không tuyến tính
a. Máy biến thế
Hiện tượng bảo hòa mạch từ của máy biến áp lực có thể sinh ra sóng hài.
Hình H1.5 mô tả nguyên lý tạo sóng hài từ hiện tượng bảo hoà mạch từ.
Để duy trì điện áp sin, từ thông sin phải được tạo ra từ dòng từ -
magnetizing current. Khi biên độ của điện áp ( và từ thông ) đủ lớn để rơi vào
trường hợp không tuyến tính trong đường cong B-H, sẽ dẫn đến dòng điện từ lớn
bị méo dạng và ch
ứa sóng hài.

H1.5 Hiện tượng bão hòa mạch từ máy biến thế

Dạng sóng và phổ của của dòng pha a khi máy biến thế hoạt động với
điều kiện qúa điện áp 110%.










H1.6 Dòng pha a và phổ của nó khi máy biến thế hoạt động ở 110% điện áp điện mức





0 100 200 300 400 500 600
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1

Hz

A


0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Time
A
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
6
b. Động cơ :
Tương tự như vơi máy biến áp, động cơ xoay chiều khi hoạt động tạo ra
dòng điện hài. Nếu như không sử dụng máy biến thế đấu Delta, một động cơ
đồng bộ 1 pha sẽ sinh ra dòng điện hài bậc 3 có gía trị khoảng 10%, và một động
cơ đồng bộ 3 pha sẽ sinh ra dòng điện hài bậc 3 có gía trị khoảng 30%.

Ví dụ dạng sóng dòng điệ
n bị méo dạng của máy lạnh được cho theo hình
H1.7, THD = 6.3%

H1.7 Dòng điện của máy lạnh

Ví dụ dạng sóng dòng điện của máy điều hòa không khí được cho theo
hình H1.8 , THD =10.5%














H1.8 Dòng điện của máy điều hoà không khí

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
7
1.3.2 Thiết bị điện tử công suất
a. Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha
Các thiết bị điện tử thường được cung cấp nguồn DC qua bộ chỉnh lưu
cầu 1 pha Diode, điện áp DC ngõ ra bộ chỉnh lưu được san bằng với tụ điện C.
Công suất của các thiết bị nhỏ, từ vài W đến vài kW. Hệ số méo dạng THD của
dòng điện thường lớn hơn 100% .













H1.9 Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha Diode

Các thiết bị điện gia dụng và công nghiệp sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 1 pha
Diode thông dụng là :
 Các thiết bị của tivi, Đầu ghi video
 Máy vi tính, máy in
 Lò vi sóng
 Bộ điều chỉnh tốc độ.
 Đèn huynh quang.

 Bộ UPS nhỏ .
Ví dụ dòng điện của bộ thu tivi – tivi receiver có độ méo dạng rất lớn
THD =120% như hình H1.9












H1.10 Điện áp và dòng điện thiết bị thu của tivi- tivi receiver

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
8
b. Bộ biến đổi công suất Six-pulse bridges.
Bộ biến đổi công suất 3 pha Six-pulse bridges ( chỉnh lưu, nghịch lưu)
được áp dụng rất rộng rãi và trở thành thành phần quan trọng không thể thiếu
trong hệ thống điện. Một số ứng dụng quan trọng của chúng có thể liệt kê là :
 Các bộ điều khiển tốc độ động cơ DC- AC .
 Các bộ lưu điện UPS.
 Các bộ điều khi
ển SVC, STACOM, HVDC,

Tuỳ theo mục đích sử dụng, các van bán dẫn có thể là linh kiện được điều
khiển ( GTO, MOSFET, Thyristor, ) hay là các linh kiện không điều khiển

được (diode). Ví dụ bộ chỉnh lưu cầu diode 3 pha không điều khiển được có mô
hình như hình H1.11 dưới đây :













H1.11 Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển

Hình H1.12 biểu diễn dòng điện pha a của bộ chỉnh lưu cầu 3 pha, dễ
dàng nhận thấy dòng điện có độ méo dạng rất lớn.

H1.12 Dạng sóng dòng điện bộ chỉnh lưu cầu 3 pha



Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
9
1.4 Mạch lọc tích cực
Có nhiểu phương pháp khử và hạn chế các sóng hài như dùng mạch lọc
thụ động (passive filter), sử dụng máy biến thế đấu Y/∆, Nhưng phương pháp
sử dụng mạch lọc tích cực là phương pháp hiện đại và đang được áp dụng nhiều
nhất trong lãnh vực khử sóng hài.

1.4.1 Nhiệm vụ mạch lọc tích cực
a. Bù công suất:
Việc thực hiện bù công suất đồng thời với chứ
c năng lọc thì các cấu hình
thiết kế, có thể chỉ giới hạn ở mức độ công suất nhỏ. Do nhiều thiết bị bù tuy có
đáp ứng chậm hơn nhưng giá thành rẻ, ví dụ bù bằng SVC –đóng ngắt bằng
thyristor.
b. Bù sóng hài điện áp:
Bù điện áp không được chú ý nhiều trong hệ thống điện vì nguồn thường
có trở kháng thấp và điện áp tiêu thụ tại điể
m đấu dây chung thường duy trì
trong phạm vi giới hạn cơ bản đối với các sự cố trồi hặc giảm áp.
Vấn đề bù điện áp chỉ được xem xét đến khi tải nhạy cảm với sự xuất hiện
sóng hài điện áp trong lưới nguồn như các thiết bị bảo vệ hệ thống điện,
superconducting magnetic energy storage
c. Bù sóng hài dòng điện:
Bù các thành phần sóng hài dòng điện có ý nghĩ

a quan trọng đối các tải
công suất nhỏ và vừa. Việc giảm thành phần sóng hài dòng điện trong lưới còn
có tác dụng giảm độ méo dạng điện áp lưới tại điểm đấu dây chung.

1.4.2 Phạm vi công suất của mạch lọc tích cực
a. Các ứng dụng phạm vi công suất thấp:
Các ứng dụng có công suất nhỏ hơn 100kVA, chủ yếu phục vụ các khu
dân cư, các tòa nhà kinh doanh, bệnh viện, các hệ
truyền động công suất nhỏ và
vừa.
Tính chất của các hệ thống tải này đòi hỏi hệ thống mạch lọc tích cực
tương đối phức tạp có đáp ứng động học cao, thời gian đáp ứng nhanh hơn nhiều
mạch lọc tích cực ở dãy công suất cao hơn thay đổi trong khoảng chục us đến vài
ms.
b. Các phạm vi ứng dụng công suất vừa:
Phạm vi công suấ
t hoạt động của các thiết bị này nằm trong khoảng từ
100kVA đến 10MVA. Ví dụ các mạng cung cấp điện trung và cao áp và các hệ
thống truyền động điện công suất lớn mắc vào nguồn áp lớn.
Mục đích chính của các mạch lọc tích cực là khử bỏ hoặc hạn chế các
sóng hài dòng điện.
Tốc độ đáp ứng bù lọc trong hệ thống ở khoảng hàng chụ
c ms.
c. Các phạm vi ứng dụng công suất rất lớn
Dãy công suất rất lớn thường gặp trong hệ thống truyền tải hoặc truyền
động động cơ DC công suất rất lớn hoặc hệ thống truyền tải điện DC.
Mạch bù lọc tích cực cho phạm vi công suất rất lớn là rất tốn kém vì đòi
hỏi đến việc sử dụng các linh kiện công suất có khả n
ăng đóng ngắt dòng điện
với công suất rất lớn.

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
10
Điều thuận lợi là đối với dãy công suất lớn trên 10MVA, lượng sóng hài
bậc cao xuất hiện nhỏ nên các yêu cầu đối với nó không còn nghiêm nhặt như
dãy công suất nhỏ.
Thời gian đáp ứng đòi hỏi trong các trường hợp trên ở mức hàng chục
giây, đủ để các hệ thống điều khiển relay lựa chọn và tác động một cách phù
hợp.

1.4.3 Phân loại mạch lọc tích cực
Có nhiề
u cách phân loại mạch lọc tích cực.
a. Phân loại theo bộ biến đổi công suất .
Căn cứ vào cấu hình của bộ biến đổi công suất được sử dụng trong mạch
lọc, ta có 2 loại mạch lọc tích cực : VSI - bộ biến đổi nguồn áp và CSI - bộ biến
đổi nguồn dòng.
Cấu trúc mạch lọc tích cực VSI :










H1.13 Cấu hình VSI

Đặc điểm của cấu trúc của cấu hình VSI là có thể mở rộng ra cấu trúc đa

bậc.
Cấu trúc mạch lọc tích cực CSI :










H1.14 Cấu hình CSI


Đặc điểm của cấu trúc của cấu hình CSI là tổn hao do đóng cắt linh kiện
cao, không thể mở rộng ra cấu trúc đa bậc.

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
11
b. Phân loại theo sơ đồ
Phân loại theo sơ đồ, ta có mạch lọc tích cực song song và mạch lọc tích
cực nối tiếp.
Mạch lọc tích cực song song

H1.14 Mạch lọc tích cực song song

Đặc điểm của mạch lọc tích cực song song :
 Bù sóng hài dòng điện.
 Bù công suất phản kháng.
 Bù thành phần dòng điện không cân bằng.

Mạch lọc tích cực nối tiếp













H1.15 Mạch lọc tích cực nối tiếp

Đặc điểm của mạch lọc tích cực nối tiếp :

 Bù sóng hài điện áp
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
12


CHƯƠNG 2

MẠCH LỌC TÍCH CỰC SONG SONG
3 PHA – 4 DÂY



Chương 2 trình bày nguyên lý hoạt động của mạch lọc song song 3 pha 4
dây, từ đó đưa ra cở sở để xây dựng sơ đồ khối điều khiển mạch lọc.

Chương 2 gồm các nội dung chính :
1. Nguyên lý hoạt động
2. Mô hình toán học mạch lọc


Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
13
1. Nguyên lý hoạt động

Xét mô hình mạch lọc tích cực 3 pha – 4 dây theo hình H2-1

Hình 2-1 Nguyên lý hoạt động mạch lọc song song 3 pha 4 dây.

Ta có 2 giả thiết sau :
 Nguồn áp lý tưởng : v
0
=v
a
+v
b
+v
c
= 0
Do đó : p
0
=v
0
.i
0
= 0 , thành phần thứ tự không công suất tải bằng 0.
(Thành phần này chỉ khác không khi có thêm điều kiện nguồn không
đối xứng hay không sin.)
 Bỏ qua công suất tổn hao do đóng cắt của bộ nghịch lưu : p

loss
=0

Công suất cung cấp cho tải 3 pha – 4 dây không tuyến tính p, q được phân
tích thành :

⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+
+
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
LL
L
L
L
L
qq
pp

q
p
~
~
__
__
(2.1)

Trong đó
L
p
__
là công suất DC,
L
p
~
là công suất xoay chiều của tải
Công suất p
L
, q
L
này được cung cấp bởi mạch lọc tích cực -APF như sau
:

⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢

⎣
⎡
−−
−
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
LL
L
AF
AF
qq
p
q
p
~
~
__
(2.2)

Thành phần công suất DC của tải
L
p
__
và công suất tổn hao của bộ nghịch
lưu p

loss
được cung cấp bởi nguồn .
p
Source
= -
__
p - p
loss
(2.3)
Kết luận :

 Nguồn chỉ cung cấp cho tải thành phần công suất DC của tải và công
suất tổn hao của bộ nghịch lưu
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
14
 Mạch lọc tích cực có nhiệm vụ cung cấp thành phần công suất AC và
thành phần công suất phản kháng q.

2. Mô hình toán học mạch lọc

Dựa trên cơ sở lý luận phần 1 ở trên, ta xây dựng mô hình điều khiển
mạch lọc tích cực như sau :


Hình 2-2 Nguyên lý điều khiển mạch lọc

Các tín hiệu i
a
, i
b

, i
c
là các tín hiệu dòng điện của tải, v
a
, v
b
, v
c
là tín hiệu
điện áp tải.
Các thành phần dòng điện và điện áp tải được chuyển sang hệ toạ độ αβ :

⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢

⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
c
b
a
v
v
v
v
v
v

2

3
2
3
0
2
1
2
1
1
2
1
2
1
2
1
3
2
0
β
α
(2.4)

⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢

⎣
⎡
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
c

b
a
i
i
i
i
i
i

2
3
2
3
0
2
1
2
1
1
2
1
2
1
2
1
3
2
0
β
α

(2.5)
Từ đó, ta xác định công suất tải :
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢

⎢
⎢
⎣
⎡
β
α
αβ
βα
i
i
i
vv
vv
v
q
p
p
000
0
0
00

(2.6)
Thành phần p
0
=0, cho thành phần p qua mạch lọc HPF ta nhận được
thành phần AC là
p
~

Dòng điện yêu cầu của mạch lọc được tính toán :

.
~
.
1
22
*
*
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
+−
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
+
=
⎥
⎥
⎦
⎤

⎢
⎢
⎣
⎡
q
pp
v
v
v
v
vv
i
i
Loss
c
c
α
β
β
α
βα
β
α
(2.7)
Chuyển về hệ toạ độ thực :
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
15
⎥
⎥
⎥

⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−−
−=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡

*
*
0
*
*
*
.
2/3
2/3
0
2/1
2/1
1
21
21
21
.
3
2
β
α
c
c
cc
cb
ca
i
i
i
i

i
i
(2.8)
Các dòng yêu cầu được so sánh với dòng hồi tiếp của mạch lọc, từ đó xác
định xung đóng cắt cho các van bán dẫn bộ nghịch lưu.





Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
16
CHƯƠNG 3

XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠCH LỌC
TÍCH CỰC SONG SONG 3 PHA 4 DÂY
TRONG SIMULINK /MATLAB


Trong chương này, ta sẽ thiết lập mô hình mô phỏng hệ thống mạch lọc
tích cực song song sử dùng phần mềm Matlab, chức năng simulink. Cụ thể gồm
các phần chính sau :

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG MẠCH LỌC TÍCH CỰC SONG SONG 3 PHA
4 DÂY .
3.1.1 Nguồn xoay chiều 3 pha
3.1.2. Tải không cân bằng
3.1.3 Bộ nghịch lưu
3.1.4 Các khâu lấy tín hiệu

3.2 KHÂU TẠO XUNG CHO BỘ NGHỊCH LƯU – PULSE
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
17
3.1 SƠ ĐỒ KHỐI
Sơ đồ khối gồm hệ thống mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây gồm
các khâu chính như sau :
- Nguồn : Hệ thống nguồn 3 pha 4 dây cung cấp cho tải không cân
bằng.
- Tải không cân bằng : Tải gồm bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn
toàn đối xứng, kết hợp với bộ chỉnh lưu cầu 1 pha Diode được nối vào pha a.
- Bộ
nghịch lưu 3 pha được điều khiển theo quy tắc kích đóng đối
nghịch, được nối với hệ thống thông qua cuộn cảm L .
- Nguồn DC cấp áp cho bộ nghịch lưu.
- Khâu tạo xung bộ nghịch lưu – Pulse, tạo xung dóng cắt cho bộ nghịch
lưu .
- Bộ điều khiển bộ nghịch lưu : Điều khiển thời điểm bộ
nghịch lưu tác
động vào lưới thông qua CB 3 pha . Đồng thời cũng điều khiển thời điểm tác
động của xung điều khiển đóng cắt các van ban dẫn cho bộ nghịch lưu.
- Các khâu lấy tín hiệu V- điện áp 3 pha, i
L
– dòng điện tải 3 pha, ….
dùng để phục vụ cho mục đích tính toán dòng điện yêu cầu của bộ nghịch lưu.

Hình 3-1 Mô hình hệ thống nguồn, tải không cân bằng và mạch lọc tích cực.


v
+
-
v
+
-
v
+
-

Vdc
Vdc
a
b
c
N
Unbalanced Load
a
b
c
N
Source
A
B
C
A
B
C
Lf
Pulse
iFn
iLniSn
iS
V
iF
iL
i
+
-
i

+
-
i
+
-
i
+
-
i
+
-
i
+
-
i
+
-
i
+
-
i
+
-
i
+
-
i
+
-
i

+
-
Control
com
A
B
C
a
b
c
CB
g
A
B
C
+
-
BO NGHICH LUU
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
18
4
N
3
c
2
b
1
a
Vc
Vb

Va
3.1.1 Nguồn xoay chiều 3 pha .
Nguồn xoay chiều 3 pha có giá trị hiệu dụng pha V
rms
=220V, tần số
50Hz, giá trị góc pha của các pha a,b,c lệch nhau 120
0
. Ngoài ra, nguồn có dây
trung tính để cấp cho tải không cân bằng.
Mô hình nguồn 3 pha và các thành phần của nó được thể hiện trên hình
H3-2














Hình H3-2 Nguồn xoay chiều 3 pha và các thành phần của nó.

Thông số cài đặt cho pha a được cho theo hình H3-3. Các pha b, c được
cài đặt tương tự như pha a, chỉ có tham số góc pha – Phase(deg) tương ứng của
pha b là -120

0
và pha c là 120
0
.














Hình H3-3 Thông số cài đặt pha a.

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
19
4
N
3
c
2
b
1
a

i
+
-
i
+
-
i
+
-
iA
v
+
-
v
+
-
Vd
v
+
-
Vca
v
+
-
Vbc
v
+
-
Vab
Step

i
+
-
Id
0
alpha_deg
AB
BC
CA
Block
pulses
BO TAO XUNG
DONG BO
A
B
+
-
BO CHINH LUU
1P
g
A
B
C
+
-
BO CHINH LUU
3 PHA
3.1.2. Tải không cân bằng :
Mô hình tải không cân bằng được thể hiện theo hình H3-4.

Hình H3-4 Mô hình tải không cân bằng.

Tải không cân bằng gồm bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn và
bộ chỉnh lưu cầu 1 pha Diode.
Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha có góc kích được điều khiển bằng bộ tạo xung
động bộ, trước bộ chỉnh lưu cầu 3 pha là các cuộn cảm cản, có tác dụng làm
giảm độ dốc dòng điện của bộ chỉnh lưu cầu.
Bộ tạ
o xung đồng bộ có chức năng tạo xung kích cho bộ chỉnh lưu cầu 3
pha theo giá trị góc kích yêu cầu. Ngõ vào của bộ tạo xung là các tín hiệu sau :
- Các tín hiệu điện áp đồng bộ V
ab
, V

bc
, V
ca

- Tín hiệu alpha_deg : điều khiển góc kích của bộ nghịch lưu, đơn vị
là độ.
- Tín hiệu block : Cho phép bộ tạo xung hoạt động khi giá trị của tín
hiệu block =0 hay < 0.
Ngõ ra của bộ tạo xung là 6 tín hiệu tạo xung đóng cắt cho bộ chỉnh lưu
cầu theo thứ tự như sau :
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
20











Hình H3-5 Ngõ ra của bộ tạo xung đồng bộ

Cài đặt thông số cho bộ điều khiển xung đồng bộ như sau :

Hình H3-6 Cài đặt thông số cho bộ tạo xung đồng bộ.

a. Tải 1 pha - bộ chỉnh lưu cầu 1 pha diode
Tải DC của bộ chỉnh lưu cầu 1 pha là tải RL, với R=30Ω, L=5e-3H, được
cài đặt thông số theo hình H3-7 :












Hình H3-7 Thông số tải DC của bộ chỉnh lưu 1 pha.

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
21
Dòng điện, điện áp phía DC của bộ chỉnh lưu cầu 1 pha có giá trị như
hình H3-8.
-

Hình H3-8 Dòng điện, điện áp DC của tải 1 pha

Dòng điện phía AC của tải chỉnh lưu cầu Diode cũng chính là dòng điện
trung tính của tải không cân bằng
Hình H3-9 Dòng AC của tải 1 pha (Dòng trung tính của tải không cân bằng)

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây

22
b. Tải 3 pha
Tải DC của bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn là tải RL với
R=10Ω, L=1.5e-3H, được cài đặt thông số theo hình H3-10













Hình H3-10 Thông số tải DC của bộ chỉnh lưu cầu 3 pha.


Tuỳ theo giá trị của góc kích, các giá trị dòng điện và điện áp DC của bộ
chỉnh lưu cầu 3 pha sẽ thay đổi như theo H3-11.

Hình H3-11 Dòng điện, điện áp DC của chỉnh lưu cầu 3 pha khi góc kích thay đổi.


Góc kích =0
Góc kích =180
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
23

Dòng điện AC của tải 3 pha khi góc kích thay đổi .


Hình H3-12 Dòng điện của chỉnh lưu cầu 3 pha khi góc kích thay đổi.

c. Dòng tải không cân bằng
Dựa trên kết quả H3-12 ( dòng điện của chỉnh lưu cầu 3 pha ) và kết quả
H3-9 (dòng điện chỉnh lưu cầu 1 pha), ta có dòng điện của tải 3 pha không cân
bằng sẽ có giới hạn hoạt động như hình H 3-13 (khi góc kích của bộ chỉnh lưu
cầu thay đổi từ 0 đến 180):
Pha b, c : đỉnh biên độ dao động từ 0 -> 50A
Pha a : đỉnh biên độ dao động từ 10-> 60A


Hình H3-13 Giới hạn dòng điện 3 pha của 3 pha không cân bằng.

Góc kích =0
Góc kích =180
Góc kích =0
Góc kích =180
Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
24
3.1.3 Bộ nghịch lưu
Bộ nghịch lưu sử dụng cấu trúc bộ nghịch lưu có sẵn của matlab-
Universal Bridge, với cấu hình mắc đối song Mosfet/ Diode như sau

Hình H3-14 Cấu trúc bộ nghịch lưu

Các tham số của bộ nghịch lưu được cài đặt theo các giá trị sau :
Số pha :
- Number of bridge arms =3 : do là bộ nghịch lưu 3 pha.
Điện trở và điện dung mắc song song
- Snubber resistance Rs =1e8 Ω
- Snubber capacitance Cs=inf – vô cùng
Điện trở trong của thiết bị bán dẫn
- Ron = 1e-4 Ω

Hình H3-15 Cài đặt thông số bộ nghịch lưu.

Luận văn cao học Nghiên cứu mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây
25
3.1.4 Các khâu lấy tín hiệu :
Để tính toán, cần thiết phải sử dụng các giá trị điện áp, dòng điện tải,
dòng điện bộ nghịch lưu, … . Cụ thể gồm các khâu lấy tín hiệu sau :
- [iS] : Dòng điện nguồn các pha a,b,c .
- [iSn] : Dòng trung tính của nguồn .
- [V] : Điện áp các pha a, b, c.
- [iL] : Dòng điện tải pha a,b,c .
- [iLn] : Dòng điện trung tính tải .
- [iF] : Dòng điện mạch lọc tích cực các pha a, b, c.
- [iFn] : Dòng điện trung tính của mạch l
ọc .
Sử dụng công cụ “Goto”, ta sẽ có các biến trung gian phục vụ cho công
việc tính toán dòng điện yêu cầu của bộ nghịch lưu. Ví dụ, với dòng điện các pha
nguồn [ia,ib,ic], trước hết ta định nghĩa biến iS= [ia, ib, ic ] bằng cách sử dụng
khâu Mux :








Hình H3-16 Khâu nén 3 tín hiệu

Tiếp theo, sử dụng công cụ Block Parameter sẽ lưu giá trị iS vào bộ nhớ.
Thông số cài đặt như sau :












Hình H3-17 Lưu dữ liệu vào bộ nhớ