Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam

Nghiên cứu và thiết kế bộ lọc tích cực cho việc giảm hài dõng điện nâng cao chất lượng lưới điện.
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
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 http://www.lrc-tnu.edu.vn
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
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
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
1.3. 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
1.4. 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…………………............... 29
2.2. Tăng điện kháng phía nguồn xoay chiều đầu vào tải phi
tuyến…………………………………………………................................... 30
2.3. Bộ lọc thụ động………………………………………............................. 32
2.3.1. Bộ lọc thụ động mắc song song………………………………… 33
2.3.2. Bộ lọc thụ động mắc song song………………………………... 34
2.4. Bộ lọc tích cực………………………………………............................... 41
2.4.1. Phân loại theo bộ biến đổi công suất……………………….. 42
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.4.2. Phân loại theo sơ đồ mắc 44
2.5. Kết luận……………………………………………..................................... 50
CHƢƠNG III: CẤU TRÚC VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BỘ LỌC
TÍCH CỰC.....................................................................................................................................
51
3.1. Đặt vấn đề……………………………………………................................. 51
3.2. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha………………............... 51
3.3. Lý thuyết công suất tức thời p – q……………………................. 52
3.4. Xây dựng thuật toán điều khiển cho bộ lọc tích cực…....... 56
3.5. Xây dựng cấu trúc điều khiển cho bộ lọc tích cực……....... 57
3.5.1. Đề xuất cấu trúc điều khiển bộ lọc tích cực ba pha ba
dây…………………………………………………..................................... 58
3.5.2. Điều khiển điện áp một chiều…………..................................... 59
3.6. Kết luận………………………………………………….............................. 60
CHƢƠNG IV: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG...................................................................... 61
4.1. Sơ đồ mô phỏng………………………………………............................ 61
4.2. Kết quả mô phỏng……………………………………............................ 68
4.3. Kết luận 72
CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................ 73
5.1. Kết luận........................................................................................................ 73
5.2. Kiến nghị..................................................................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................... 74
TÓM TẮT...................................................................................................................................... 76
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
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
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
dòng điều hào của tải, (b) bù áp điều hòa của tải, (c) bù áp của nguồn................................
Hình 2.19. Sơ đồ bộ lọc tích cực một pha mắc song song...................................................... 45
Hình 2.20. Dòng của tải, bộ lọc và nguồn của hệ thống........................................................... 46
Hình. 2.21. Bộ lọc công suất tích cực mắc nối tiếp tƣơng đƣơng với một pha................... 47
Hình 2.22. Bộ lọc hỗn hợp của bộ lọc thụ động mắc song song............................................ 49
Hình 2.23 Dòng của bộ lọc thụ động, bộ lọc tích cực, tải, và nguồn................................... 49
Hình 2.24. Bộ lọc hỗn hợp của bộ lọc tích cực và bộ lọc thụ động mắc nối tiếp.............. 49
Hình 2.25. Sơ đồ cấu trúc UPQC..................................................................................................... 50
Hình 3.1. Mạch điện phía lƣới (a) và mô hình phía lƣới (b)................................................... 51
Hình 3.2: Công suất tác dụng trên tải............................................................................................. 54
Hình 3.3. Thuật toán điều khiển dựa trên lý thuyết p- q........................................................... 56
Hình 3.4: Bộ lọc tích cực song song............................................................................................... 58
Hình 3.5: Cấu trúc điều khiển bộ lọc tích cực............................................................................. 59
Hình 3.6. Bộ điều khiển điến áp một chiều sử dụng bộ điều chỉnh PI................................. 60
Hình 4.1. Mạch lực của mạch lọc tích cực ba pha ba dây......................................................... 61
Hình 4.2. Mô hình mạch lọc tích cự ba pha ba dây trên Simulink......................................... 62
Hình 4.3. Mô hình tải phi tuyến........................................................................................................ 63
Hình 4.4. Bộ điều khiển điện áp và tính toán công suất ổn định trên tụ............................... 63
Hình 4.5. Mô hình khối tính toán dòng bù chuẩn........................................................................ 64
Hình 4.6. Khối chuyển điện áp trong hệ abc α..................................................................... 64
Hình 4.7. Khối chuyển dòng điện abc α................................................................................. 65
Hình 4.8. Khối tính toán công suất tức thời p,q............................................................................ 65
Hình 4.9. Khối tính công suất bù...................................................................................................... 65
Hình 4.10. Khối tính dòng bù............................................................................................................. 66
Hình 4.11. Khối tình dòng điện chuẩn............................................................................................ 66
Hình 4.12. Khối điều khiển dòng và phát xúng............................................................................ 67
Hình 4.13. Biểu diễn áp của nguồn khi bộ lọc chƣa tác động.................................................. 68
Hình 4.14. Biểu diễn dòng điện cấp cho tải................................................................................... 68
Hình 4.15. THĐ của bậc sóng hài dòng điện pha A.................................................................... 69
Hình 4.16. Dòng nguồn sau khi bộ lọc tác động.......................................................................... 70
Hình 4.17. Dòng của tải....................................................................................................................... 70
Hình 4.18. Dòng của mạch lọc trƣớc và sau khi tác động........................................................ 70
Hình 4.19. THĐ của bậc sóng hài dòng điện một pha................................................................ 71
Hình 4.20. Công suất tác dụng của nguồn trƣớc và sau khi bộ lọc tác động....................... 71
Hình 4.21. Công suất phản kháng của nguồn trƣớc và sau khi bộ lọc tác động................. 72