tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NGHIÊN cứu bù CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO lưới CUNG cấp và PHÂN PHỐI điện

1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

PHẠM THỊ THU THỦY
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGHIÊN CỨU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO
LƯỚI CUNG CẤP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN
Chuyên ngành : Thiết bị, mạng & Nhà máy điện
Mã số : 60.52.50
THÁI NGUYÊN - 2013
Luận văn được hoàn thành tại trường Đại học Kỹ tuật Công nghiệp
Thái Nguyên.
Cán bộ HDKH : PGS-TS. Nguyễn Như Hiển
Phản biện 1 : TS. Ngô Đức Minh
Phản biện 2 : TS. Nguyễn Văn Vỵ
Luận văn đã được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn, họp tại: Phòng cao
học số 02, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Vào 15 giờ 30 phút ngày 24 tháng 01 năm 2013.
Có thể tìm hiển luận văn tại Trung tâm Học liệu tại Đại học Thái Nguyên
và Thư viện trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.
2
MỞ ĐẦU
Điện năng cung cấp cho phụ tải không chỉ phải đảm bảo yêu cầu về số lượng
mà chất lượng điện năng cũng phải được đảm bảo. Trong điều kiện vận hành,
truyền tải điện năng, do trên lưới có nhiều phần tử phi tuyến dẫn tới làm xuất hiện
các thành phần sóng điều hòa bậc cao. Các thành phần sóng điều hòa bậc cao này
gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng như làm tăng tổn hao, làm giảm hệ số công
suất, ảnh hưởng tới các thiết bị tiêu dùng điện, làm giảm chất lượng điện năng
Giải pháp để hạn chế sóng điều hòa bậc cao trên lưới có nhiều giải pháp
khác nhau, một trong số đó là sử dụng bộ lọc tích cực và bù công suất phản

kháng. Bộ lọc tích cực và bù công suất phản kháng dựa trên thiết bị điện tử công
suất và điều khiển để thực hiện nhiều chức năng khác nhau.
Trong thời gian qua đã có một số công trình nghiên cứu về phương pháp sử
dụng bộ lọc tích cực để cải thiện chất lượng lưới điện cung cấp cho các phụ tải, và
đã có những kết quả nhất định. Trong khuôn khổ đề tài này, tác giả đưa ra thuật
toán thiết kế dựa trên lý thuyết p-q để thiết kế tích hợp bộ lọc tích cực có bù công
suất phản kháng nhằm đánh giá tính khả thi của việc áp dụng phương pháp này để
cải thiện chất lượng của hệ thống lưới điện. Sau đó được kiểm tra tính đúng đắn
của các thuật toán trên hệ thống mô phỏng Matlab/Simulink.
Nội dung của đề tài được chia làm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về sóng điều hòa và bù công suất lên lưới
Chương 2: Lọc sóng điều hòa bậc cao và bù công suất lên lưới
Chương 3: Thiết kế bộ lọc tích cực cho tải phi tuyến của lưới điện phân phối.
Chương 4: Mô hình hoá và mô phỏng hệ thống
Để hoàn thành luận văn, ngoài nỗ lực bản thân, tác giả đã nhận được rất nhiều
sự quan tâm giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các Thày, các Cô trong suốt quá trình
giảng dạy và khoa Đào tạo sau đại học trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
Thái Nguyên, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy PGS - TS.
Nguyễn Như Hiển trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên.
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ SÓNG ĐIỀU HÒA VÀ BÙ CÔNG SUẤT LÊN LƯỚI
1.1.Đặt vấn đề:

Sự tồn tại của các sóng điều hòa bậc cao trong hệ thống điện gây ra hiện tượng:
quá áp, méo điện áp lưới và dòng điện, tổn thất điện năng, quá nhiệt cho các phụ
tải, giảm chất lượng điện năng và gián đoạn cung cấp điện.
Vấn đề đặt ra là phải tìm cách loại bỏ các sóng điều hòa bậc cao ra khỏi hệ
thống điện. Các thiết bị được sử dụng để loại bỏ sóng điều hòa bậc cao gọi là các bộ
lọc.

1.2 Tổng quan về sóng điều hòa

Sóng chu kỳ không sin có thể coi như là tổng của các dạng sóng điều hoà
mà tần số của nó là bội số nguyên của tần số cơ bản.
Với điều kiện vận hành cân bằng các sóng điều hòa bậc cao có thể chia thành
các thành phần thứ tự thuận, nghịch và không.
Sóng điều hòa bậc cao ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện nên cần
phải chú ý khi tổng sóng điều hòa dòng điện bậc cao lớn hơn mức độ cho phép.
Hệ số méo dạng (THD - Total Harmonic Distortion): là tham số quan trọng
nhất dùng để đánh giá sóng điều hòa bậc cao.
2
2
1
n
n
X
THD
X
∞
=
=
∑
(1.4)
 Hệ số méo dạng dòng điện:
2
2
1
n
n
I

THD
I
∞
=
=
∑
(1.5)
 Hệ số méo dạng điện áp:
(1.6)
1.2.1. Ảnh hưởng của song điều hòa bậc cao và quy định giới hạn phần
song điều hòa bậc cao trên lưới điện.
4
*. 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,
* Giới hạn về thành phần sóng điều hòa bậc cao trên lưới điện.
Bảng 1.1: Tiêu chuẩn IEEE std 519 về giới hạn nhiễu điện áp
Điện áp tại điểm nối
chung
Nhiễu điện áp từng
loại sóng điều
hòa(%)=
Nhiễu điện áp tổng
cộng các loại sóng
điều hòa THD (%)
≤ 69 KV 3,0 5,0
Trên 69 KV đến 161KV 1,5 2,5
Trên 161 KV 1,0 1,5
Bảng 1.2 Tiêu chuẩn IEEE std 519 về giới hạn nhiễu dòng điện
Tỷ số ngắn
mạch(SCR=I

SC
/I
tả
i
)
h<11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 35≤h THD
<20 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0
Từ 20 đến 50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0
Từ 50 đến 100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0
Từ 100 đến 1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0
Trên 1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0
∗ Hài bậc chẵn được giới hạn tới 25% của giới hạn bậc lẻ ở bảng trên
∗ h: Bậc của sóng điều hòa
Bảng 1.3: IEC 1000-3-4
Bậc sóng điều
hòa (n)
Giá trị (%)
chấp nhận.
Bậc sóng điều
hòa (n)
Giá trị (%)
chấp nhận.
3 19 19 1,1
5 9,5 21 ≤0,6
7 6,5 23 0,9
9 3,8 25 0,8
11 3,1 27 ≤0,6
5
13 2,0 29 0,7
15 0,7 31 0,7

1.2.2 Một số nguồn tạo sóng điều hòa bậc cao trong công nghiệp:
- Các thiết bị điện tử công suất - Máy biến áp
- Động cơ - Đèn huỳnh quang
- Các thiết bị hồ quang
1.3 Tổng quan về công suất phản kháng:
1.3.1 Khái quát chung:
Biểu thức tính hệ số công suất được xác định:

P
PF
S
=
(1.9)
- Công suất tác dụng P là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng
trong các máy dùng điện (công suất hữu công).
- Công suất phản kháng không sinh công, nhưng bắt buộc phải có thì một số
thiết bị mới làm việc được, chẳng hạn công suất từ hóa lõi thép máy biến áp, động
cơ…
*. Phương án nâng cao hệ số PF tự nhiên
*. Phương án nâng cao hệ số PF nhân tạo
1.3.3 Hiệu quả của việc nâng cao hệ số công suất:
- Giảm tổn thất công suất trên lưới điện.
- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp.
1.4. Kết luận chương 1
- Chương I đã nghiên cứu tìm hiểu được nguyên nhân, tác động của sóng
điều hoà bậc cao trên lưới điện, từ đó tìm giải pháp lọc các thanh phần điều hòa
bậc cao và bù công suất phản kháng.
6
CHƯƠNG 2
LỌC SÓNG ĐIỀU HOÀ BẬC CAO VÀ BÙ CÔNG SUẤT LÊN LƯỚI

2.1 Bộ lọc sóng điều hòa bậc cao
2.1.1 Bộ lọc thụ động [9]
*. Bộ lọc RC
*. Bộ lọc LC
2.1.2 Bộ lọc chủ động (bộ lọc tích cực) :
2.1.2.1 Nhiệm vụ của bộ lọc tích cực:
a. Bù công suất:
b. Bù sóng điều hòa bậc cao điện áp:
c. Bù sóng điều hòa bậc cao dòng điện:
2.1.2.2 Giới hạn công suất của bộ lọc tích cực:
a. Các ứng dụng phạm vi công suất thấp (<100kVA): Chủ yếu phục vụ các
khu dân cư, các tòa nhà kinh doanh, bệnh viện, các hệ truyền động công suất vừa
và nhỏ.
7
R
C
Hình 2.1: Bộ lọc RC
Đầu nguồn
Đến phụ tải
L
C
Hình 2.2: Bộ lọc LC
Đầu nguồn
Đến phụ tải
b. Các ứng dụng phạm vi công suất trung bình (100kVA -> 10MVA): Các
mạng cung cấp điện trung và cao áp và các hệ thống truyền động điện công suất
lớn mắc vào nguồn áp lớn.
c. Các ứng dụng phạm vi công suất lớn và rất lớn:
Dãy công suất rất lớn thường gặp trong hệ thống truyền tải hoặc truyền động .
2.2 Phân loại và nguyên lý làm việc của bộ lọc tích cực

2.2.1 Phân loại theo sơ đồ
2.2.1.1 Bộ lọc tích cực song song
2.2.1.2 Bộ lọc tích cực nối tiếp
8
Hình 2.8: Bộ lọc tích cực song song
Tải
phi
tuyến
Bộ lọc tích cực
Nguồn cấp
I
F
I
L
I
T
Tải phi
tuyến
Bộ lọc tích cực
Nguồn cấp
Hình 2.10: Bộ lọc tích cực nối tiếp
2. 2.2 Phân loại theo nguồn cấp
- Bộ lọc tích cực 2 dây.
- Bộ lọc tích cực 3 dây.
- Bộ lọc tích cực 4 dây.
2.2.3 Phân loại theo bộ biến đổi công suất
- Cấu trúc VSI.
- Cấu trúc CSI.
2.3 Bộ lọc hỗn hợp
Sơ đồ nguyên lý:

2.4 Các thiết bị bù công suất phản kháng
2
.4.1 Tụ điện tĩnh

2.4.2 Máy bù đồng bộ
2.4.3 Một số thiết bị bù trong FACTS [11]
2.4.3.1 Nhóm mắc nối tiếp
9
Lọc thụ
động
Tải phi
tuyến
Lọc chủ động
AF
n
Nguồn
điện
Tải phi
tuyến
Lọc thụ
động
Lọc chủ động AF
S
Nguồn
điện
a)
b)
Hình 2.17: Cấu trúc bộ lọc hỗn
hợp với bộ lọc tích cực có 2 loại:
a) song song và b) nối tiếp

+ Bộ bù đồng tĩnh nối tiếp (SSSC: Static Synchronous Series Controllers)
+ Bộ bù bằng tụ mắc nối tiếp điều khiển bằng thyristor (TCSC: Thyristor
Controlled Series Compensation)
2.4.3.2 Nhóm mắc song song
+ Bộ bù tĩnh ( SVC: Static Var Compensation )
10
~
U_
conv
U
S
+-
I
C
U
2
U
1
VSC
nguồn
Hình 2.19: Cấu trúc SSSC
Hình 2.20: Cấu trúc TCSC
Hình 2.21: Cấu trúc SVC
+ Bộ bù đồng bộ tĩnh mắc song song (Statcom: Static Synchronous
Compensator )

2.5 Nguyên lý làm việc của thiết bị bù tích cực
11
U
1

U
2
X
P, Q
Hình 2.23 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Statcom
Hình 2.22: Cấu trúc Stacom
Q
C
SV
C
U
1
U
2
Hình 2.24: Nguyên lý bù của bộ bù tích cực
~
Q
P
X
L
I
U
S
U
i
θ
S
θ
i
δ

jβ
α
U
S
U
i
0
s i
s
L
s
s s i
L
U .U
P sin
X
U
Q (U U cos )
X

= δ




= − δ


(2.6)
Khi chỉ bù CSPK thì δ = 0:

s
s
s s i
L
P 0
U
Q (U U )
X
=



= −


(2.7)
*. Khi U
S
= U
i
thì Q
S
= 0 bộ bù không phát hay thu CSPK.
*. Khi U
S
> U
i
thì Q
S
> 0 tồn tại thành phần điện áp U

Si
tương ứng dòng cảm
kháng I
d
chậm sau U
S
, U
i
một góc 90
0
, lưới sẽ truyền CSPK vào bộ bù.
*. Khi U
S
< U
i
thì Q
S
<0 tồn tại thành phần điện áp U
Si
tương ứng dòng điện I
c
vượt trước U
S
, U
i
một góc 90
0
bộ bù phát CSPK lên lưới điện.
2.6. Kết luận chương 2
Chương 2 đã giải quyết được một số vấn đề sau:

- Đã tìm hiểu và nghiên cứu được các bộ lọc sóng điều hoà bậc cao.
- Nghiên cứu các phương pháp bù công suất phản kháng lên lưới nhằm nâng
cao hệ số công suất và đánh giá được ưu nhược điểm của các phương pháp đó.
- Từ đó lựa chọn phương pháp lọc tích cực để thiết kế hệ thống bù công suất
phản kháng cho lưới phân phối và cung cấp điện.
12
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO TẢI PHI TUYẾN CỦA
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
3.1 Đặt vấn đề
Nội dung trình bày trong chương này sẽ giải quyết các vấn đề sau:
- Xây dựng thuật toán thiết kế bộ lọc tích cực.
- Xây dựng mô hình tải phi tuyến.
- Xây dựng cấu trúc bộ lọc tích cực theo lý thuyết p-q.
3.2 Lý thuyết về phương pháp lọc tích cực.
3.2.1 Các phương pháp lọc tích cực dựa trên miền tần số
Xây dựng bộ lọc tích cực dựa trên miền tần số chủ yếu dựa vào việc phân tích
chuỗi Fourier. Tách thành phần sóng cơ bản. Sau đó tính dòng bù cho các thành
phần sóng còn lại.
3.2.1.1 Phương pháp DFT (Discrete Fourier Transform)
Thuật toán của phương pháp này là 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 hoà mong
muốn theo công thức sau:
h hr hi
hi
hr
2 2
h hr hi
X X jX
X

arctan
X
X X jX

= +


 

ϕ =

 ÷
 


= +


(3.2)
3.2.1.2 Phương pháp FFT (Fast Fourier Transform)
- Lấy mẫu dòng điện tải và tính toán biên độ và pha của từng thành phần sóng
điều hoà.
- Số lượng mấu trong một chu kỳ càng lớn thì giá trị f
max
càng lớn.
- Tách thành phần dòng cơ bản từ dòng đầu vào.
- Tổng hợp dòng bù từ các thành phần sóng điều hoà.
3.2.2 Các phương pháp lọc tích cực dựa trên miền thời gian
3.2.2.1 Phương pháp xác định dòng bù trong hệ dq
13

Biến đổi từ hệ dq sang hệ abc như sau:
a
d
b
q
c
2 2
i
cos cos( ) cos( )
i
2
3 3
i
i
2 2
3
-sin sin( ) sin( )
i
3 3
π π
 
 
θ θ − θ +
 
 
 
=
 
 
 

π π
 
 
θ − θ − − θ +
 
 
 
 
(3.3)
14
Hình 3.2: Thuật toán xác định dòng bù trong hệ dq
i
a
i
b
i
c
i
d
~
i
q
~
i
d
=i
d
*
+i
d

-
i
q
=i
q
*
+i
q
-
dq
abc
HPF
Filtering
dq
abc
PLL
θ
θ
- θ
u
a
u
b
i
*
c

Hình 3.3: Thuật toán lựa chọn sóng điều hòa cần bù trong hệ dq
i
-

d5
i
-
q5
i
d5
=i
d
*
+i
~
d5
i
q5
=i
-
q5
+i
~
q5
dq
5
abc
LPF
Filtering
dq
5
abc
PLL
θ

5
- θ
5
u
a
u
b
u
c
dq
5
abc
LPF
Filtering
dq
7
abc
dq
k
abc
LPF
Filtering
dq
k
abc
i
d7
=i
d
*

+i
~
d7
i
q7
=i
-
q7
+i
~
q7
i
-
d5
i
-
q5
- θ
7
θ
7
i
dk
=i
d
*
+i
~
dk
i

qk
=i
-
qk
+i
~
qk
i
-
dk
i
-
qk
θ
k
- θ
k
θ
i
a
i
b
i
c
i
*
a
i
*
b

i
*
c

3.2.2.2 Phương pháp xác định dòng bù dựa trên lý thuyết pq
- Tính toán dòng điện và điện áp trong hệ tọa độ αβ từ hệ tọa độ abc.
+ Với hệ thống 3 pha có dây trung tính.
0
1 1 1
2 2 2
2 1 1
1
3 2 2
3 3
0
2 2
 
 
 
 
 
 
 
 
= − −
 
 
 
 
 

 
 
 
 
−
 
 
a
b
c
u u
u u
u u
α
β
(3.4)
0
1 1 1
2 2 2
2 1 1
1
3 2 2
3 3
0
2 2
 
 
 
 
 

 
 
 
= − −
 
 
 
 
 
 
 
 
 
−
 
 
a
b
c
i i
i i
i i
α
β
(3.5)
+ Với hệ thống 3 pha không có dây trung tính:
15
Hình 3.4: Mô hình bộ lọc tích cực theo lý thuyết pq.
1 1
1

2
2 2
3
3 3
0
2 2
 
 
− −
 
 
 
 
=
 
 
 
 
 
−
 
 
 
a
b
c
u
u
u
u

u
α
β
(3.6)
1 1
1
2
2 2
3
3 3
0
2 2
 
 
− −
 
 
 
 =
 
 
 
 
 
−
 
 
 
a
b

c
i
i
i
i
i
α
β
(3.7)
- Công suất tải được tính theo công thức:
 
 
 
=
 
 
 
−
 
 
 
 
u u
i
p
i
q u u
α β
α
β

β α
(3.8)
+ Thành phần một chiều
p,q
, tương ứng với thành phần cơ bản của dòng tải.
+ Thành
phần điều hòa bậc cao
% %
p,q
:
[ ]
[ ]

= +


= +


%
%
p p p
q q q
(3.9)
Tổng công suất tức thời xác định bởi tải:
3
= + = + + +
% %
pha
p p q p p q q

(3.10)
Công
suất
cung cấp bởi mạch lọc:
−
 
 
=
 
 
−
 
 
AF
AF
p
p
q q
(3.11)
và dòng cần bù:
2 2
1
 
 
−
 
=
 
 
 

− −
+
 
 
 
 
 
*
c
*
c
u u
i
p
u u q
u u
i
α β
α
β α
α β
β
(3.12)
Công thức tính dòng bù cần thiết trong hệ αβ khi kết hợp cả chức năng lọc sóng
điều hòa và bù công suất phản kháng:
0
2 2
1
 
 

− −
 
=
 
 
 
−
−
+
 
 
 
 
 
%
*
c
*
c
u u
i
p p
u u
q
u u
i
α β
α
β α
α β

β
(3.13)
16
Từ công thức này, ta tính được dòng bù trong hệ tọa độ abc:
1 0
2 1 3
3 2 2
1 1
2 2
 
 
 
 
 
 
 
= −
 
 
 
 
 
 
 
 
 
− −
 
 
*

ca
*
c
*
cb
*
c
*
cc
i
i
i
i
i
α
β
(3.14)
3.3 Mô hình tải phi tuyến
17
i
+
-
i_A2
in 1in 2
Tai (400kW)
Conn1
Conn3
Conn5
Conn2
Conn4

Conn6
g
A
B
C
+
-
Chinh luu cau 3 pha co dieu khien
In1Out2
Bo dieu khien
Hình 3.5: Tải phi tuyến
Hình 3.6: Thông số của bộ chỉnh lưu
3.4 Cấu trúc của bộ lọc tích cực
*. Tính chọn điện áp một chiều:
U
dc
= 700 V
*. Chọn tụ điện 1 chiều:
C = 15000 μF.
*. Chọn cuộn cảm:
L = 0.05 mH.
*. Tính chọn van công suất:
Sơ bộ ta chọn van IGBT có trị số dòng: I = 10*= I
Fmax
= 1920 A
18
Tải phi
tuyến
Nguồn 3
pha

Bộ lọc tích
cực
Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý điều khiển của bộ lọc
Hình 3.8: Sơ đồ mạch lực của bộ lọc
A
B
C
R
C
L
S
1
S
2
S
3
S
4
S
5
i
h
S
6

3.4.1 Cấu trúc điều khiển
3.4.2 Khâu tạo xung SVM (Space vector modulation method) [1]
Bộ điều chế không gian vectơ SVM thực hiện các công việc sau:
*. Xác định góc lệch pha
θ

giữa 2 giá trị đầu vào U
α
*
và U
β
*
.
*. Xác định biên độ của điện áp chuẩn
*
U
.
*. Xác định sectơ mà vectơ điện áp chuẩn nằm trong đó.
*. Xác định thời gian thực hiên các vectơ biên t
t
và t
p
.
Giả sử ta phải thực hiện vector u
s
bất kỳ như trong hình . vector đó có thể nằm
trong góc phần sáu bất kỳ nào đó. Giả sử u
s
n

ằm ở S
1
, u
s
có thể được tách thành
tổng của hai vector con u

p
, u
s
tựa theo hướng của hai vector chuẩn u
1
, u
2
. Các ký
hiệu nhỏ bên phải được chỉ dẫn như sau:
p: vector bên phải.
t: vector bên trái.
19
Đo dòng điện tải, điện áp nguồn, dòng điện nguồn, điện áp tụ
Chuyển đổi trục tạo độ abc
Tính công suất p và q
Lọc thành phần p cơ bản
Tính toán dòng bù
Chuyển đổi trục tọa độ  abc
Hình 3.10: Lưu đồ thuật toán tính dòng bù theo lý
thuyết p-q

Hình 3.11: Thực hiện véc tơ u
s
bất kỳ bằng 2 vector điện áp chuẩn
Ta có công thức sau:

max 1 6
2

3

s MC
u u u U= = = =
(3.23)
Nếu chu kỳ trích mẫu là T, ta có thể rút ra được các nhận xét:
+ u
s
= u
p
+ u
t
+
max
. ,
p
p
s
u
T T
u
=
,
max
.
t
t
s
u
T T
u
=

(3.24)
u
s
= u
p
+ u
t
+ u
0
(u
7
) =
1 2 0 7
( )
. . . ( )
p p t
t
T T T T
T
u u u u
T T T
− +
+ +
(3.25)
Nếu trạng thái cuối cùng là u
0
, trình tự thực hiện sẽ là:
u
1
→ u

2
→ u
7
Ngược lại nếu trạng thái cuối cùng là u
7
, trình tự thực hiện sẽ là:
u
2
→ u
1
→ u
0
*. Thuật toán điều chế vector không gian
Phương pháp xác định các vector biên phải, biên trái được tính trực tiếp từ u
s
β
theo công thức sau:
20
0
Hình 3.12: Biểu đồ xung của vector điện áp thuộc góc
phần tư thứ nhất S
1

, 2.
3 3
s s
p s t
u u
u u u
β β

α
= − =
(3.26)
Bảng 3.1: Modul vector biên trái, biên phải bằng các thành phần điện áp u
s
α

, u
s
β
Công thức tổng quát sau:
a =
1
3
s s
u u
α β
+
; b =
1
3
s s
u u
α β
−
; c =
2
3
s
u

β
(3.27)
21
p
u
t
u
S
1
Q
1
1
3
s s
u u
α β
−
2
3
s
u
β
S
2
Q
1
1
3
s s
u u

α β
+
1
3
s s
u u
α β
− +
Q
2
1
3
s s
u u
α β
− +
1
3
s s
u u
α β
+
S
3
Q
3
2
3
s
u

β
1
3
s s
u u
α β
−
S
4
Q
4
1
3
s s
u u
α β
−
2
3
s
u
β
S
5
Q
3
1
3
s s
u u

α β
+
1
3
s s
u u
α β
− +
Q
4
1
3
s s
u u
α β
− +
1
3
s s
u u
α β
+
S
6
Q
4
2
3
s
u

β
1
3
s s
u u
α β
−
Bảng 3.2: Thuật toán điều chế vector không gian
Nhập số liệu u
s
α
và u
s
β
Tính a, b, c theo công thức (2-31)
u
s
β
<0 ?
Sai Đúng
u
s
α
<0 ? u
s
α
<0 ?
Sai Đúng Đúng Sai
Q
1

Q
2
Q
3
Q
4
β < 0 ? β <
0 ?
β < 0 ? β < 0 ?
Sai Đúng Đúng Sai Sai Đúng Đúng Sai
S
1
S
2
/Q
1
S
2
/Q
2
S
3
S
4
S
5
/Q
3
S
5

/Q
4
S
6
Tính thời gian đóng ngắt van
Xuất số liệu về thời gian đóng ngắt van IGBT
Trong đó u
s
α
,u
s
β

là 2 thành phần điện áp đã được chuẩn hoá theo công thức :
3
2
N
s
s
mc
u
u
U
α
α
=
và
3
2
s

N
s
mc
u
u
U
β
β
=
(3.28)
3.5. Kết luận chương 3
Chương 3 đã giải quyết được các vấn đề sau:
- Đã đưa ra được thuật toán thiết kế bộ lọc tích cực.
- Đề xuất mô hình tải phi tuyến tiêu thụ điện trong hệ thống lưới điện phân
phối.
- Đưa ra được cấu trúc điều khiển với phương pháp điều chế véc tơ không
gian trong hệ thống lưới điện phân phối sử dụng bộ lọc tích cực có bù công suất
phản kháng .
22
CHƯƠNG 4
MÔ HÌNH HOÁ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
I.1
4.1 Xây dựng mô hình bộ lọc trên phần mềm Matlab/Simulink [4]
4.1.1 Nguồn xoay chiều 3 pha
Nguồn xoay chiều 3 pha có giá trị hiệu dụng pha U
p
=220V, tần số
50Hz, giá trị góc pha của các pha a,b,c lệch nhau 120
0
.

4.1.2 Bộ lọc tích cực
Bộ biến đổi:
23
3
C
2
B
1
A
AC 2AC 1
AC
A
B
C
N g u o n 3 p h a
Hình 4.1: Khối nguồn ba pha
g
A
B
C
+
-
I G B T B r i d g e
Hình 4.2: Bộ biến đổi của bộ lọc
Mạch điều khiển:
24
Hình 4.3: Thông số của bộ biến đổi
1
g a t e s
U ,I1

I d , r
I q , r
R _ id
R _ iq
T i n h d o n g
I_abc
V_abc
U_L
theta
IL_d*
IL_q*
Tinh bu PQ
t h e t a
U d
U q
U d c
E n a b le
g a t e s
S V M
2 .4
.4 3
-K -
-K -
t h e ta
I _ a np h a
I _ b et a
I _ d
I _ q
D o i h e to a d o d q
I F _ a b

I _ S _ a n p h a
I _ S _ b e t a
D o i h e to a d o a n p h a b e ta
6
Enable
5
I_ A B _ F
4
Udc
3
idc*
2
V_abc_S
1
iA,iB Load
id c *
id
iq
R _ id*
R _ iq*
U d
U q
Hình 4.4: Mạch điều khiển của bộ lọc.
Khâu chuyển toạ độ

Khâu tính toán công suất pq:
Khâu lọc thành phần cơ bản:
25
IF_ab
I_S_anpha

I_S_beta
Doi he toa do anphabeta
Hình 4.5:
Chuyển hệ toạ

độ từ abc -> αβ
V _ a n p h a
V _ b e t a
I _ a n p h a
I _ b e t a
P
Q
t i n h P Q
2
Q
1
P
4
I_beta
3
I_anpha
2
V_beta
1
V_anpha
Q
P
Hình 4.6: Khâu tính công suất pq
V_anpha
V_beta

P_Bu
Q_Bu
I_anpha_bu_PQ
i_beta_bu_PQ
tinh bu Q
V_anpha
V_beta
I_anpha
I_beta
P
Q
tinh PQ
butter
Hình 4.7: Khâu loại bỏ thành phần công suất p cơ bản