Nghiên cứu và thiết kế bộ lọc tích cực cho việc giảm hài dõng điện nâng cao chất lượng lưới điện.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (311.77 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
-------------------o0o------------------
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO VIỆC GIẢM HÀI
DÕNG ĐIỆN NÂNG CAO CHÂT LƢỢNG LƢỚI ĐIỆN
NGUYỂN NHƢ NGHĨA
THÁI NGUYÊN 2011
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
--------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO VIỆC GIẢM
HÀI DÒNG ĐIỆN NÂNG CAO CHÂT LƢỢNG LƢỚI ĐIỆN
Học viên
: Nguyễn Nhƣ Nghĩa
Ngƣời HD Khoa Học: TS Nguyễn Duy Cƣơng
THÁI NGUYÊN 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
***
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tƣ Do - Hạnh Phúc
--------------o0o--------------
THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO VIỆC GIẢM HÀI
DONG ĐIỆN NÂNG CAO CHÂT LƢỢNG LƢỚI ĐIỆN
Học viên
: Nguyễn Nhƣ Nghĩa
Lớp
: CH-K12
Chuyên ngành
: Tự động hoá
Ngƣời hƣớng dẫn
: TS Nguyễn Duy Cƣơng
Ngày giao đề tài
: 2/2011
Ngày hoàn thành đề tài
: 8/2011
KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN
TS Nguyễn Duy Cƣơng
BAN GIÁM HIỆU
HỌC VIÊN
Nguyễn Nhƣ Nghĩa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ bé läc tÝch cùc cho viÖc gi¶m hµi dßng ®iÖn
®Ó n©ng cao chÊt l-îng l-íi ®iÖn
Mục Lục
Mục lục...........................................................................................................................................
1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...............................................................................................
3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………….................................
6
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................
7
LỜI NÓI ĐẦU...…………………………..………………………………………………….
8
CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI...................................
11
1.1.
Đặt vấn đề……………………………………………....................................
11
1.2.
Tổng quan về sóng hài……………………………..................................
11
1.2.1. Khái niệm và phân tích sóng hài……………………...............
11
1.2.2. Tổng méo điều hòa THĐ………………………………...................
16
Các nguồn sinh ra sóng hài ……………………………......................
17
1.3.1
Máy biến áp………………………………..............................................
17
1.3.2
Động cơ điện………………………………............................................
18
1.3.3
Thiết bị điện tử công suất……………………………….................
18
1.3.4 Đèn huỳnh quang ……………………………….................................
20
1.3.5. Bộ điều chỉnh tốc độ truyền động……………………………
22
1.3.6. Lò điện ………………………………………………................................
23
1.3.
1.4.
Ảnh hƣởng của sóng hài……………………………….........................
24
1.5.
Kết luận……………………………………………….....................................
28
CHƢƠNG II: CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ SÓNG HÀI......................................
29
2.1.
Biện pháp ngăn ngừa tạo ra sóng hài…………………...............
2.2.
Tăng điện kháng phía nguồn xoay chiều đầu vào tải phi
tuyến…………………………………………………...................................
2.3 .
Bộ lọc thụ động……………………………………….............................
29
30
32
2.3.1. Bộ lọc thụ động mắc song song…………………………………
33
2.3.2. Bộ lọc thụ động mắc song song………………………………...
34
Bộ lọc tích cực………………………………………...............................
41
2.4.1. Phân loại theo bộ biến đổi công suất………………………..
42
2.4.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Nghiên cứu và thiết kế bộ lọc tích cực cho việc giảm hài dòng điện
để nâng cao chất l-ợng l-ới điện
2.4.2. Phõn loi theo s mc
2.5.
44
Kt lun.....................................
CHNG III: CU TRC V THUT TON IU KHIN B LC
50
51
TCH CC.....................................................................................................................................
3.1.
t vn .................................
51
3.2.
B bin i in ỏp xoay chiu ba pha...............
51
3.3.
Lý thuyt cụng sut tc thi p q.................
52
3.4.
Xõy dng thut toỏn iu khin cho b lc tớch cc.......
56
3.5.
Xõy dng cu trỳc iu khin cho b lc tớch cc.......
57
3.5.1. xut cu trỳc iu khin b lc tớch cc ba pha ba
dõy.....................................
58
3.5.2. iu khin in ỏp mt chiu.....................................
59
Kt lun..............................
60
3.6.
CHNG IV: Mễ PHNG H THNG......................................................................
61
4.1.
S mụ phng............................
61
4.2.
Kt qu mụ phng............................
68
4.3.
Kt lun
72
CHNG V: KT LUN V KIN NGH................................................................
73
5.1.
Kt lun........................................................................................................
73
5.2.
Kin ngh.....................................................................................................
73
TI LIU THAM KHO.......................................................................................................
74
TểM TT......................................................................................................................................
76
S húa bi Trung tõm Hc liu HTN
Nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ bé läc tÝch cùc cho viÖc gi¶m hµi dßng ®iÖn
®Ó n©ng cao chÊt l-îng l-íi ®iÖn
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Mẫu dạng sóng bao gồm các sóng điều hòa..............................................................
11
Hình 1.2: Ví dụ méo sóng AC điển hình.......................................................................................
14
Hình1.3: Sơ đồ chỉnh lƣu cầu một pha không điều khiển.......................................................
18
Hình 1.4: Dòng điện lƣới của chỉnh lƣu cầu một pha không điều khiển.............................
19
Hình 1.5: Sơ đồ chinh lƣu điốt ba pha..........................................................................................
19
Hình1.6: Dòng pha A của chỉnh lƣu điốt ba pha.......................................................................
20
Hình 1.7: Phổ dòng điện chỉnh lƣu điôt ba pha..........................................................................
20
Hình 1.8. Sơ đồ chỉnh lƣu cầu ba pha có điều khiển................................................................
21
Hình 1.9. Dạng dòng điện một pha của chỉnh lƣu cầu ba pha có điều khiển....................
21
Hình1.10. Dạng phổ dòng điện của chỉnh lƣu cầu ba pha có điều khiển...........................
21
Hình 1.11: Dòng đầu vào của bóng đèn huynh quang điển hình bóng đèn huỳnh
quang..........................................................................................................................................................
22
Hình 1.12. Dòng đầu vào và phổ dòng điều hòa của ASD điển hình...................................
23
Hình 1.13. Dòng đầu vào và phổ sóng hài của lò điện điển hình...........................................
23
Hình 2.1. Dòng đầu vào và phổ sóng điều hòa bộ biến đổi của (a)buck, (b) boots và
(c) BIFRED..............................................................................................................................................
30
Hình 2.2. Dòng điều hòa sinh ra từ cầu chỉnh lƣu ba pha có tụ lọc phía một chiều.........
31
Hình 2.3. Dòng điều hòa sinh ra từ cầu chỉnh lƣu ba pha có kháng lọc...............................
31
Hình 2.4. Độ giảm méo điều hòa của một ASD loại PWM có kháng lọc đầu vào...........
32
Hình 2.5 Biểu diễn một số sơ đồ bộ lọc thông thƣờng............................................................
33
Hình 2.6. Bộ lọc sóng hài ―notch‖ bậc 5 và tác động của nó lên hệ thống
34
Hình 2.7. Biểu diễn sơ đồ bộ lọc thụ động mắc nối tiếp điển hình.......................................
34
Hình 2.8. Sơ đồ mặch chỉnh lƣu không có bộ lọc.......................................................................
38
Hình 2.9. Kết quả mô phỏng thu đƣợc dòng và áp.....................................................................
38
Hình 2.10. Phổ của nguồn áp............................................................................................................
39
Hình 2.11. Sơ đồ mạch chỉnh có bộ lọc thụ động.......................................................................
39
Hình 2.12. Kết quả mô phỏng thu đƣợc dòng và áp..................................................................
40
Hình 2.13. Phổ của nguồn áp............................................................................................................
40
Hình 2.14. Nguyên lý bù cơ bản của bộ lọc tích cực.................................................................
41
Hình 2.15. Tải, APF và dạng sóng dòng nguồn..........................................................................
41
Hình 2.16. Bộ lọc tích cực ba pha ba dây nguồn dòng..............................................................
42
Hình 2.17. Bộ lọc tích cực mắc song song nguồn áp.................................................................
43
Hình 2.18. Mạch tƣơng đƣơng của bộ lọc tích cực song song, nguồn và tải, (a) bù
45
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Nghiên cứu và thiết kế bộ lọc tích cực cho việc giảm hài dòng điện
để nâng cao chất l-ợng l-ới điện
dũng iu ho ca ti, (b) bự ỏp iu hũa ca ti, (c) bự ỏp ca ngun................................
Hỡnh 2.19. S b lc tớch cc mt pha mc song song......................................................
45
Hỡnh 2.20. Dũng ca ti, b lc v ngun ca h thng...........................................................
46
Hỡnh. 2.21. B lc cụng sut tớch cc mc ni tip tng ng vi mt pha...................
47
Hỡnh 2.22. B lc hn hp ca b lc th ng mc song song............................................
49
Hỡnh 2.23 Dũng ca b lc th ng, b lc tớch cc, ti, v ngun...................................
49
Hỡnh 2.24. B lc hn hp ca b lc tớch cc v b lc th ng mc ni tip.............. 49
Hỡnh 2.25. S cu trỳc UPQC.....................................................................................................
50
Hỡnh 3.1. Mch in phớa li (a) v mụ hỡnh phớa li (b)...................................................
51
Hỡnh 3.2: Cụng sut tỏc dng trờn ti.............................................................................................
54
Hỡnh 3.3. Thut toỏn iu khin da trờn lý thuyt p- q...........................................................
56
Hỡnh 3.4: B lc tớch cc song song...............................................................................................
58
Hỡnh 3.5: Cu trỳc iu khin b lc tớch cc.............................................................................
59
Hỡnh 3.6. B iu khin in ỏp mt chiu s dng b iu chnh PI.................................
60
Hỡnh 4.1. Mch lc ca mch lc tớch cc ba pha ba dõy.........................................................
61
Hỡnh 4.2. Mụ hỡnh mch lc tớch c ba pha ba dõy trờn Simulink.........................................
62
Hỡnh 4.3. Mụ hỡnh ti phi tuyn........................................................................................................
63
Hỡnh 4.4. B iu khin in ỏp v tớnh toỏn cụng sut n nh trờn t...............................
63
Hỡnh 4.5. Mụ hỡnh khi tớnh toỏn dũng bự chun........................................................................
64
Hỡnh 4.6. Khi chuyn in ỏp trong h abc .....................................................................
64
Hỡnh 4.7. Khi chuyn dũng in abc .................................................................................
65
Hỡnh 4.8. Khi tớnh toỏn cụng sut tc thi p,q............................................................................
65
Hỡnh 4.9. Khi tớnh cụng sut bự......................................................................................................
65
Hỡnh 4.10. Khi tớnh dũng bự............................................................................................................. 66
Hỡnh 4.11. Khi tỡnh dũng in chun............................................................................................
66
Hỡnh 4.12. Khi iu khin dũng v phỏt xỳng............................................................................
67
Hỡnh 4.13. Biu din ỏp ca ngun khi b lc cha tỏc ng..................................................
68
Hỡnh 4.14. Biu din dũng in cp cho ti...................................................................................
68
Hỡnh 4.15. TH ca bc súng hi dũng in pha A....................................................................
69
Hỡnh 4.16. Dũng ngun sau khi b lc tỏc ng..........................................................................
70
Hỡnh 4.17. Dũng ca ti.......................................................................................................................
70
Hỡnh 4.18. Dũng ca mch lc trc v sau khi tỏc ng........................................................ 70
Hỡnh 4.19. TH ca bc súng hi dũng in mt pha................................................................
71
Hỡnh 4.20. Cụng sut tỏc dng ca ngun trc v sau khi b lc tỏc ng.......................
71
Hỡnh 4.21. Cụng sut phn khỏng ca ngun trc v sau khi b lc tỏc ng.................
72
S húa bi Trung tõm Hc liu HTN
Nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ bé läc tÝch cùc cho viÖc gi¶m hµi dßng ®iÖn
®Ó n©ng cao chÊt l-îng l-íi ®iÖn
Hình 4.22. Công suất phản kháng của nguồn trƣớc và sau khi bộ lọc tác động.................
72
Hình 4.23. Công suất tác dụng của tải
72
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ bé läc tÝch cùc cho viÖc gi¶m hµi dßng ®iÖn
®Ó n©ng cao chÊt l-îng l-íi ®iÖn
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
APF
Active Power Filters- Bộ lọc công suất tích cực
AF
Bộ lọc tích cực
CSAFs
Current Source Active Filter- Bộ lọc tích cực nguồn dòng
CSPK
Công suất phản kháng
LPF
Low Pass Filter - Bộ lọc thông thấp
PWM
Pulse Width Modulation - Điều chế độ rộng xung
PI
Proportional – integral - Bộ điều khiển PI
THD
Total Harmonic Distortion - Độ méo hài tổng
PCC
Point of Common Coupling - Điểm nối chung
VSI
Voltage Source Inverter – Bộ biến đổi nguồn áp
VSAF
Voltage Source Active Filter – Bộ lọc tích cực nguồng áp
UPS
Uninterruptible Power Supply – Nguồn cấp điện liên tục
UPQC
Unified Power Quality Conditioners
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ bé läc tÝch cùc cho viÖc gi¶m hµi dßng ®iÖn
®Ó n©ng cao chÊt l-îng l-íi ®iÖn
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần sóng điều hòa lớn nhất và nhỏ nhất của dòng điện bóng đèn
huỳnh quang
Bảng 1.2: Dòng điều hòa và dòng trung tính của một nguồn cung cấp năng lƣợng
máy tính điển hình
Bảng1.3:
Giới hạn biến dạng dòng sóng hài (Ih) trong phần trăm của ( IL)
Bảng 1.4
Giới hạn méo điện áp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
