- 22 2.2 Các bộ lọc sóng hài thụ động. - 23 2.2.1 Bộ lọc thụ động kiểu nối tiếp. - 23 2.2.2 Bộ lọc thụ động kiểu song song. - 23 2.3 Các bộ lọc sóng hài tích cực. - 24 2.3.1 Các bộ lọc sóng hài tích cực kiểu song song. - 24 2.3.2 Các bộ lọc sóng hài tích cực kiểu nối tiếp. - 25 2.4 Các bộ lọc hỗn hợp (kiểu lai ghép. - 26 2.5 So sánh giữa bộ lọc thụ động và bộ lọc chủ động. - 26 2.6 Các loại bộ lọc thụ động phổ biến. - 32 CHƢƠNG 3 LỰA CHỌN HỆ SỐ CHẤT LƢỢNG VÀ TẦN SỐ CỘNG HƢỞNG CHO BỘ LỌC CỘNG HƢỞNG ĐƠN. - 33 3.1 Qui trình tính toán thiết kế bộ lọc thụ động kiểu cộng hƣởng đơn. - 33 3.2 Phân tích về hệ số chất lƣợng Q cho bộ lọc cộng hƣởng đơn. - 37 3.3 Phân tích về tần số cộng hƣởng cho bộ lọc cộng hƣởng đơn. - 41 3.4 Phân tích, tính toán lựa chọn hệ số chất lƣợng Q và tần số cộng hƣởng cho bộ lọc cộng hƣởng đơn. - 47 CHƢƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ LỌC VÀ KIỂM CHỨNG. - 52 4.2 Chi tiết tính toán thiết kế bộ lọc thụ động kiểu cộng hƣởng đơn. - 53 4.3 Kết quả chạy mô phỏng với các tham số của bộ lọc đã tính. - 55 4.3.1 Đánh giá khả năng lọc của bộ lọc. - 56 4.3.2 Đánh giá khả năng nâng cao hệ số công suất của bộ lọc. - Giải pháp loại trừ sóng hài trong hệ thống điện có thể chia ra ba nhánh chính: sử dụng bộ lọc thụ động. - Nếu các hệ số này đƣợc lựa chọn không hợp lý có thể làm giảm hiệu quả của bộ lọc và có thể gây cộng hƣởng trong lƣới điện. - Chương 3:Phân tích chi tiết cách thức lựa chọn, tính toán các tham số của bộ lọc thụ động, tập trung vào hệ số cộng hƣởng và hệ số chất lƣợng. - Chương 4:Áp dụng tính toán thiết kế một bộ lọc dựa theo các kết quả nghiên cứu. - Hiệu quả làm việc của bộ lọc đƣợc kiểm nghiệm thông qua mô phỏng bằng phần mềm PSCAD. - 22 Bảng 3.4.1 Sai số cho phép của các phần tử hợp thànhchế tạo bộ lọc. - 46 Bảng 3.4.3 Tần số cộng hƣởng của bộ lọc ứng với các sóng hài khác nhau. - 22 Hình 2.2.1 Bộ lọc thụ động nối tiếp. - 23 Hình 2.2.2 Bộ lọc thụ động song song. - 24 Hình 2.3.1 Bộ lọc tích cực bù ngang. - 25 Hình 2.3.2 Bộ lọc tích cực bù dọc. - 25 Hình 2.4.1 Bộ lọc hỗn hợp thông dụng. - 26 Hình 2.6.1 Cấu hình của các loại bộ lọc thụ động phổ biến. - 28 Hình 2.6.2 Đặc tính tổng trở theo tần số của bộ lọc cộng hƣởng đơn. - 29 Hình 2.6.3 Đặc tính tổng trở của các loại bộ lọc thụ động phổ biến. - 31 Hình 3.1.1 Sơ đồ khối quá trình tính toán bộ lọc cộng hƣởng đơn. - 37 Hình 3.2.1 Bộ lọc cộng hƣởng đơn và đặc tính tổng trở theo tần số. - 38 Hình 3.2.2 Đặc tính tổng trở của bộ lọc với các hệ số chất lƣợng khác nhau. - 39 Hình 3.3.1 Sơ đồ nối bộ lọc trong hệ thống điện có tải phi tuyến. - 40 Hình 3.3.2 Các tần số cộng hƣởng có thể xuất hiện khi có bộ lọc trong hệ thống. - 48 Hình 4.1.1 Sơ đồ lƣới điện cần tính toán lắp đặt bộ lọc sóng hài. - 52 9 Hình 4.1.2 Phổ tần của dòng điện trƣớc khi lắp bộ lọc. - 52 Hình 4.3.1 Đặc tính tổng trở của bộ lọc theo tần số. - 56 Hình 4.3.2 Phổ tần dòng điện trƣớc khi có bộ lọc. - 57 Hình 4.3.3 Phổ tần dòng điện sau khi có bộ lọc bậc 5 đƣợc lắp đặt. - 57 Hình 4.3.4 Hệ số công suất trƣớc và sau khi lắp đặt bộ lọc sóng hài bậc. - Bộ lọc đƣợc thiết kế chỉ cho thành phần sóng cơ bản đi qua còn các thành phần sóng hài khác sẽ bị chặn lại. - Vì thế dòng điện sau bộ lọc (về phía nguồn) sẽ chỉ có thành phần cơ bản. - 2.4 Các bộ lọc hỗn hợp (kiểu lai ghép) Bộ lọc hỗn hợp kết hợp giữa bộ lọc thụ động (để giảm giá thành) và bộ lọc tích cực (nâng cao hiệu quả lọc sóng hài). - Tuy nhiên bộ lọc thụ động cũng có các nhƣợc điểm nhƣ. - Các bộ lọc chủ động có ƣu điểm nhƣ. - Tránh đƣợc hiện tƣợng cộng hƣởng Khả năng lọc tốt hơn so với bộ lọc thụ động: có thể lọc bỏ hầu hết các thành phần sóng hài. - Bộ lọc cộng hưởng đơn b. - Bộ lọc thông cao bậc 1 c. - Bộ lọc thông cao bậc 2 d. - Bộ lọc thông cao bậc 3 e. - Thông số của tụ và kháng đƣợc lựa chọn để bộ lọc sẽ có tổng trở thấp (tổng trở lý tƣởng bằng 0) tại tần số mong muốn (chính là tần số của sóng hài cần loại trừ).(2). - Hệ số chất lƣợng Q quyết định mức độ hẹp hay mở rộng của đặc tính tổng trở-tần số của bộ lọc và băng thông của bộ lọc. - Các bộ lọc thông cao có khả năng hút đƣợc một dải các các sóng hài tần số cao, giá trị của thành phần điện trở quyết định độ sắc của đặc tính lọc và đáp ứng của bộ lọc. - Với các bộ lọc thông cao (trừ bộ lọc thông cao bậc 1), giá trị Q xác định theo: RQLC. - Bộ lọc thông cao bậc FrequencyImpedance 30 Các bộ lọc thông cao bậc 1 có khả năng tạo ra tổng trở thấp đối với các sóng hài bậc cao do đặc tính của bộ tụ (tổng trở của bộ tụ tỷ lệ nghịch với bậc của sóng hài). - Bộ lọc loại này thƣờng không làm việc tốt tại các tần số thấp. - Bộ lọc thông cao bậc 3 Bộ lọc thông cao bậc 3 thể hiện tính dung tại dải tần thấp và tại tần số cơ bản. - Tại tần số cao bộ lọc thể hiện tính kháng. - Về mặt đáp ứng bộ lọc hoạt động tƣơng tự nhƣ. - Bộ lọc cộng hƣởng đơn với sóng hài có tần số dƣới tần sốcộng hƣởng. - Tƣơng tự với bộ lọc thông cao bậc 1với sóng hài có tần số trên tần sốcộng hƣởng. - Đặc tính làm việc của bộ lọc này nằm giữa hai loại bộ lọc thông cao bậc 2 và bậc 3. - Về nguyên tắt bộ lọc nhƣ vậy thể hiện tính dung tại tần số cơ bản (do thành phần C1). - Công suất của tải, hệ số công suất, số liệu đo đạc về sóng hài tại địa điểm cần lắp đặt bộ lọc. - Về cơ bản, các bƣớc chính khi thiết kế bộ lọc thụ động kiểu cộng hƣởng đơn nhƣ sau: 1. - Mục đích của bộ lọc là để giảm độ méo sóng của dòng điện và điện áp đến ngƣỡng cho phép theo qui định. - Để đạt đƣợc yêu cầu này thƣờng bộ lọc đƣợc chọn để cộng hƣởng với tần số hài thấp nhất của dòng điện hài lớn nhất. - PT3.1.3 Giá trị XC đã biết tính ra giá trị điện kháng tại tần số cơ bản tính theo 2CLXXh PT3.1.4 Hệ số chất lƣợng Q của bộ lọc có thể chọn tới 100 là thông số đã biết. - khi đóbolocZR Hệ số chất lƣợng liên quan tới khả năng của bộ lọc để hấp thụ năng lƣợng tại tần số cộng hƣởng(3). - Trong mạch RLC của bộ lọc cộng hƣởng đơn giá trị hệ số chất lƣợng đƣợc tính theo: Lh ChLXXCQR R R. - Hình 3.2.2 minh họa đặc tính của bộ lọc sóng hài bậc 5 với hệ số Q thay đổi từ 5 tới 100. - Chọn công suất lớn dẫn tới giá thành của bộ lọc sẽ cao. - Tƣơng tác giữa tổng trở bộ lọc và tổng trở hệ thống tạo thành một hệ thống có tần số cộng hƣởng thấp hơn một chút so với tần số sóng hài đang đƣợc lọc. - Nếu bộ lọc đƣợc thiết kế cộng hƣởng chính xác tại tần số sóng hài thì do sai số của thông số của các bộ tụ, kháng có thể làm cho thay đổi tần số cộng hƣởng đã đƣợc thiết kế. - Thay vì tạo ra một bộ lọc với tổng trở thấp thì tổ hợp của bộ lọc và hệ thống lại tạo ra một tần số cộng hƣởng chung (tần số cộng hƣởng song song) đúng tại tần số sóng hài. - Thông thƣờng tần số cộng hƣởng của bộ lọc đƣợc chọn thấp hơn so với tần số sóng hài từ xấp xỉ 3% đến 15%. - Việc lựa chọn này vẫn đảm bảo bộ lọc có đủ khả năng loại trừ sóng hài trong khi tránh đƣợc hiện tƣợng dịch chuyển tần số cộng hƣởng nhƣ đã trình bày. - Thay thế các giá trị C và L tính theo Q vào phƣơng trình tính toán tổng trở bộ lọc: ta có 1111111. - Tổng trở bộ lọc bolocZ R j L R j RQCR jQ. - Giá trị thƣờng rất nhỏ (một vài phần trăm) do đó phƣơng trình tính toán tổng trở bộ lọc theo. - 3.4.2 Xác định hệ số hiệu chỉnh tần số cộng hưởng Tần số cộng hƣởng của bộ lọc fbo loc tính theo công thức: 12bolocfLC. - Kể cả khi tần số hệ thống giảm thấp đi 2% thì tần số cộng hƣởng của bộ lọc vẫn thấp hơn giá trị này phải chọn. - Tần số cộng hƣởng của bộ lọc tính theo phƣơng trình: 44 12bolocfLC. - Áp dụng xác định sai số bolocfcủa phép tính tần số cộng hƣởng của bản thân bộ lọc: 12bolocfLC. - Tổng trở của bộ lọc theo quan hệ với hệ số hiệu chỉnh. - với X0 là điện kháng của bộ tụ và kháng tại tần số cộng hƣởng của bộ lọc. - Giả thiết tổng trở của bộ lọc và của hệ thống tại tần số sóng hài này là Zbo loc và Znguon (tƣơng ứng với tổng dẫn của bộ lọc và nguồn là Yboloc&Ynguon, trong đó Ynguon=Gnguon+jBnguon). - Khả năng lọc sóng hài của bộ lọc đã đƣợc thiết kế sẽ đƣợc kiểm chứng bằng phần mềm PSCAD. - Bước 2: Lựa chọn sơ bộ các thông số của bộ lọc Lựa chọn tần số cộng hưởng: đƣợc chọn thấp hơn từ 3-15% tần số sóng hài cần loại trừ. - Giả thiết cần lọc sóng hài bậc 5 và tần số cộng hƣởng của bộ lọc chọn thấp hơn 6% theo nhƣ phân tích ở mục 3.4.2 tần số cộng hƣởng sẽ là bậc 4.7 tƣơng ứng với tần số cộng hƣởng là 235Hz. - Thành phần điện trở của bộ lọc đƣợc tính theo Lh Ch LhLX X XhXQRR R Q Q. - Hình 4.3.1 Đặc tính tổng trở của bộ lọc theo tần số Hình 4.3.2& Hình 4.3.3 so sánh phổ tần của dòng điện chạy qua xuất tuyến tổng trƣớc và sau khi bộ lọc đƣợc lắp đặt. - Nhận xét: Mặc dù bộ lọc đã được tính toán để cộng hưởng hoàn toàn tại tần số 250Hz tuy nhiên vẫn còn tồn tại thành phần sóng hài bậc 5 không được loại trừ hết. - Hình 4.3.4Hệ số công suất trước và sau khi lắp đặt bộ lọc sóng hài bậc 5 Main : Graphs . - Giải pháp loại trừ sóng hài bằng các bộ lọc thụ động đƣợc đề xuất trong nội dung chính của luận văn
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt