Chiến lược kết nối bộ lọc tích cực và bộ lọc thụ động để loại bỏ dòng điện bậc cao và cải thiện hệ số công suất trong hệ thống điện 3 pha

sóng hài thường mang lại rất
nhiều vấn đề phức tạp cho nguồn điện cục bộ, cho lưới và cho các phụ tải lân cận, như:
gây nóng trên cáp điện; gây rung, ồn và nóng máy biến áp (MBA), bão hịa mạch từ làm
giảm hiệu quả của việc truyền tải; làm cháy  nổ tụ bù tại chỗ, thiết bị đo và đóng tụ bù
làm việc kém chính xác khi có sóng hài lớn; gây cộng hưởng mạch LC giữa MBA và
các tủ tụ bù; làm mất ổn định và giảm tuổi thọ cho các thiết bị điện tử (máy tính, PLC,
thiết bị điều khiển động cơ, điều khiển van thông minh, cảm biến,...) ngay bản thân bên
trong nhà máy và một số nhà máy lân cận; gây nhiễu điện từ trường đối với các thiết bị
đo lường, điều khiển và truyền số liệu. Hậu quả này gây thiệt hại trực tiếp không những
đến hoạt động sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp mà cịn cho ngành điện.
Với tính chất phức tạp như đã liệt kê ở trên, trong những năm gần đây, nhiều cơng
trình nghiên cứu liên quan đến chất lượng điện năng  chất lượng hệ thống điện tập
trung giải quyết vấn đề này và đã đưa ra nhiều phương án xử lý. Trong phạm vi của
sáng kiến này, tôi sẽ đề xuất một cấu trúc liên kết các bộ lọc tích cực và bộ lọc thụ động
để loại bỏ sóng hài dịng điện, điện áp và cải thiện hệ số cơng suất trong mạng điện phân
phối nơi có những phụ tải phi tuyến mạnh và công suất lớn.
2. NỘI DUNG THỰC HIỆN

Khảo sát chi tiết thông số, đặc tính của phụ tải gồm hệ hai động cơ điện DC 
chỉnh lưu (công suất 1.15 MW) trong tất cả các chế độ vận hành cũng như tỉ số ngắn
mạch của nguồn cung cấp để đưa ra cấu trúc và tính chọn cấu hình của hệ thống
HPAPF.
Thuật tốn bộ lọc trong miền tần số được xây dựng trên cơ sở phân tích Fourier
cho phép bộ lọc có thể lựa chọn chính xác những sóng hài cần loại bỏ. Việc kết hợp
giữa thành phần bộ lọc thụ động và bộ lọc tích cực cho phép giảm đáng kể cơng suất
trên thành phần lọc tích cực; mang lại lợi ích kinh tế cao so với các phương pháp sử
dụng bộ lọc tích cực truyền thống.

Hình 1: Hệ thống chỉ có thành phần lọc thụ động

PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 599

Việc thiết kế và kiểm tra tính khả thi của bộ lọc trong những tình huống vận hành
khác nhau của hệ thống được kiểm chứng trên phần mềm Matlab/Simulink.
Những kết quả đạt được cho thấy tỉ lệ dòng bù của bộ lọc này chỉ bằng 32% so
với phương pháp chỉ dùng bộ lọc tích cực truyền thống, kết quả là công suất của thành
phần lọc tích cực giảm hon 2/3 so với giải pháp cũ.

Hình 2: Hệ thống chỉ có thành phần lọc tích cực

Hình 3: Thuật tốn điều khiển thành phần lọc tích cực

3. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG

HPAPF có khả năng ứng dụng hiệu quả để triệt sóng hài và bù CSPK nhanh cho
các phụ tải phi tuyến trong mạng điện nhà máy, tòa nhà lớn, khách sạn cao cấp, trung
tâm dữ liệu, trung tâm viễn thơng, khu vui chơi giải trí,…
Ngồi ra, HPAPF cịn có khả năng cân bằng dịng điện trong các pha và khử dịng
điện trên dây trung tính cho các tồn nhà như: cơng viên phần mềm, tịa nhà hành chính
Đà Nẵng, khách sạn cao cấp.


600 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
4. HIỆU QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Giảm đáng kể chi phí đầu tư. Kết quả nghiên cứu cho thấy dòng điện hiệu dụng
(RMS) trong hệ thống HPAPF chỉ bằng có 32% so với phương pháp chỉ dùng hồn tồn
giải pháp sử dụng bộ lọc tích cực truyền thống.
Cơng trình về vấn đề này đã được công bố tại Tạp chí Jurnal Teknologi: “Hybrid
active power filter method in frequency domain for quality improvement in variable

frequency drive applications” vào ngày 16/01/2016 (thơng tin chi tiết vui lịng xem tại địa chỉ:
/>
Một số cơng trình điển hình có liên quan đến vấn đề lọc tích cực và lọc thụ động
đã được triển khai áp dụng hiệu quả tại một số dự án như:
 Năm 2014:
 Công ty Cổ phần Xi măng Vicem Hải Vân – Đà Nẵng: Hệ thống bù ứng động
trung thế MVC – 1 MVAr.
 Công ty TNHH Thép Việt – Pháp: Hệ thống bù và lọc sóng hài 22 kV cho nhà
máy thép.
 Năm 2015:
 Tổng công ty Điện lực EVNCPC và EVNNPC: Hệ thống lọc sóng hài trạm 110
kV cho 3 tỉnh miền Trung và 14 tỉnh miền Nam.
 Năm 2016:
 Bà Nà Hills: 2 hệ thống lọc sóng hài và bù cơng suất phản kháng động ADF
cho 3 hệ thống cáp treo.
Ngồi ra, HPAPF có tiềm năng đáng kể trong việc lắp đặt ở vị trí hạn chế, cách ly
về không gian như: tàu du lịch, giàn khoan dầu,…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Akagi, H. 2006. Modern Active Filters And Traditional Passive Filters. Bulletin of the Polish
Academy of Sciences Technical Sciences. 54(3): 255269.
[2] Nguyen, K.A. and Bui, Q.K. 2009. An Active Filters Design For The Reduction Of Current
Harmonic And The Compensation Of Reactive Power For Induction Melting Furnace
Power. Journal Of Science & Technology, the University of Danang. 4(33): 3542.
[3] Yasir, M., Kazemi, S., Lehtonen, M. and FotuhiFiruzabad, M. 2012. Optimal Selection Of
Voltage Sag Mitigation Solution Based On Event Tree Method. Proc. on Electric Power
Quality and Supply Reliability Conference (PQ).16.
[4] Grady, W. M., Samotyj, M. J. and Noyola, A. H. 1992. The Application Of Network
Objective Functions For Actively Minimizing The Impact Of Voltage Harmonics In Power
Systems. IEEE Transactions on Power Delivery. 7(3): 13791386.

PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 601

[5] Godbole, P. 2014. Effect Of Harmonics On Active Power Flow And Apparent Power In The
Power System. IOSR Journal of Electronics and Communication Engineering (IOSRJECE):
3943.
[6] Singh, B., AlHaddad, K. and Chandra, A. 1999. A Review of Active Filters for Power
Quality Improvement. IEEE Transactions On Industrial Electronics. 46(5).
[7] Tupsaard, J., Chamchoy, C. and Tayjasanant, T. 2011. High voltage passive harmonic filter
design. Proc. on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and
Information Technology (ECTICON) International Conference. 804807.
[8] Das, J. C. 2003. Passive FiltersPotentialities And Limitations. Proc. on Pulp and Paper
Industry Technical Conference, Conference Record of the 2003 Annual, IEEE.187197.
[9] Tang, Y., et al. 2012. Generalized Design of High Performance Shunt Active Power Filter
with Output LCL filter. IEEE Transactions on Industrial Electronics 59(3): 14431452.
[10] Akagi, H., Akira N. and Satoshi A. 1986. Control Strategy Of Active Power Filters Using
Multiple VoltageSource PWM converters. IEEE Transactions on Industry Applications. 3:
460465.
[11] Bhavaraju, V. B. and Prasad, N. E. 1993. Analysis And Design Of An Active Power Filter For
Balancing Unbalanced Loads. IEEE Transactions on Power Electronics. 8(4): 640647.
[12] Demirdelen, T., et al. 2013. Review of hybrid active power filter topologies and
controllers. Proc. of Fourth International Conference on Power Engineering, Energy and
Electrical Drives (POWERENG), IEEE.
[13] Kim, S. and Prasad N. E. 2002. A new hybrid active power filter (APF) topology. IEEE
Transactions on Power Electronics 17(1): 4854.
[14] Luo, A. et al. 2009. Development of hybrid active power filter based on the adaptive fuzzy
dividing frequencycontrol method. IEEE Transactions on Power Delivery. 24(1): 424432.
[15] TzungLin, L., YenChing, W., JianCheng, L. and Guerrero, J.M. 2015. Hybrid Active Filter
With Variable Conductance for Harmonic Resonance Suppression in Industrial Power
Systems. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 62(2): 746756.

[16] Susila, D.J. and Rajathy, R. 2013. Power Quality Enhancement Using Hybrid Active Filter.
International Journal of Engineering Science and Innovative Technology (IJESIT).
2(3):8189.
[17] Asadi, M. and Jalilian, A.R. 2012. A Hybrid Active Power Filter Comprising an Active
Electromagnetic Filter. Przeglad Elektrotechniczny (Electrical Review), ISSN 00332097. R.
88 NR 10a.
[18] Peeran, S. M., and Creg, W. P. C 1995. Application, Design, And Specification Of Harmonic
Filters For Variable Frequency Drives. IEEE Transactions on Industry Applications. 31(4):
841847.
GIỚI THIỆU TÁC GIẢ
Họ và tên: Ngô Việt Hưng.
Năm sinh: 1981.
Chức vụ: Trưởng ban KTSX.
Nơi công tác: Tổng công ty Phát điện 2.
Email: và
Điện thoại liên hệ: 0966.446.666