Ứng dụng bộ lọc sóng hài kiểu lai ghép để bù công suất phản kháng và lọc sóng hài

- Các nguồn phát sinh sóng hài trong lưới điện.
- Ảnh hưởng của sóng hài bậc cao.
- 15 2.1 Giới thiệu tổng quát về bộ lọc sóng hài.
- 15 2.1.1 Khái niệm lọc sóng hài.
- 15 2.1.2 Các bộ lọc sóng hài.
- 17 2.2.3 Thiết kế bộ lọc sóng hài thụ động.
- 32 2.3.4 Thiết kế bộ lọc sóng hài kiểu tích cực.
- 70 4.3.1 Khi lắp bộ lọc thụ động lọc sóng hài bậc 5.
- TH Hình 1.1 Dạng sóng sin chuẩn và sin bị méo dạng.
- Hình 1.2 Sóng cơ bản và các sóng hài bậc Hình 1.3 Các sóng hài bậc Hình 1.4 Các sóng hài bậc Hình 1.5 Các sóng hài bậc 3, 9 và Hình 1.6.
- Phân tích phổ của sóng hài dòng điện sau chỉnh lưu cầu 3 pha Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu 1 pha Hình 1.8 Dòng điện lưới gây bởi bộ chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển Hình 1.9.
- Phổ dòng điện chỉnh lưu cầu một pha Hình 1.10.
- Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển Hình 1.11.
- Dòng điện lưới gây bởi bộ chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển Hình 1.12.
- Phổ dòng điện chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển Hình 1.13.
- Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển Hình 1.14.
- Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi α Hình 1.15.
- Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi α Hình 1.16.
- Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi α Hình 1.17.
- Dòng điện phía lưới và phân tích phổ khi α Hình 2.1: Bộ lọc thụ động nối tiếp Hình 2.2: Bộ lọc thụ động song song Hình 2.3: Cấu hình của các loại bộ lọc thụ động phổ biến.
- Hình 2.4: Đặc tính tổng trở theo tần số của bộ lọc cộng hưởng đơn Hình 2.4: Đặc tính tổng trở của các loại bộ lọc thụ động phổ biến Hình 2.5: Cấu hình hệ thống có thiết bị lọc sóng hài thụ động Hình 2.6: Lược đồ thiết kế bộ lọc sóng hài thụ động Hình 2.7: Bộ lọc cộng hưởng đơn và đặc tính tổng trở theo tần số Hình 2.8: Sơ đồ nối bộ lọc trong hệ thống điện có tải phi tuyến Hình 2.9: Các tần số cộng hưởng có thể xuất hiện khi có bộ lọc trong hệ thống .....26 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý AF kiểu kết nối song song viii Hình 2.11 Mô tả nguyên lý hoạt động của AF song song Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý AFs kết nối lưới kiểu nối tiếp Hình 2.13 Nguyên lý hoạt động của AFs Hình 2.14 Cấu trúc các khối chính của lọc tích cực Hình 2.15.
- Sơ đồ mạch lực chỉnh lưu PWM Hình 2.16.
- Sơ đồ thay thế một pha chỉnh lưu PWM Hình 2.17.
- Giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM Hình 2.18.
- Giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM Hình 2.19.
- Cấu trúc điều khiển vòng hở chỉnh lưu PWM với chức năng mạch lọc tích cực Hình 2.20.
- Cấu trúc điều khiển vòng kín chỉnh lưu PWM với chức năng mạch lọc tích cực Hình 2.21.
- Phương pháp FFT Hình 2.22.
- Thuật toán điều khiển dựa trên thuyết p-q tức thời Hình 2.23.
- Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM làm bộ lọc tích cực Hình 2.24.
- Sơ đồ mô tả phương pháp điều khiển kiểu bang-bang Hình 2.25.
- Điều khiển phát xung cho pha A bộ lọc tích cực Hình 2.26.
- Sơ đồ mô tả điều khiển dòng điện pha A Hình 2.27 Bộ lọc kiểu lai Hình 3.1.
- Tụ điện Hình 3.10.
- Mô hình hệ thống cấp điện cho phụ tải nhà máy luyện thép ix Hình 3.11.
- Khối nguồn xoay chiều ba pha Hình 3.12.
- Khối máy cắt và trở kháng đường dây Hình 3.13.
- Khối đo lường dòng và áp Hình 3.14.
- Mô hình khối hiển thị kết quả đo lường Hình 3.15.
- Mô hình lò nấu thép cảm ứng trung tần Hình 3.16.
- Cuộn kháng xoay chiều lõi không khí Hình 3.17.
- Cuộn kháng lọc một chiều Hình 3.18.
- Cầu chỉnh lưu ba pha điều khiển toàn phần Hình 3.19.
- Cầu nghịch lưu cộng hưởng nguồn dòng song song một pha Hình 3.20.
- Mạch điều khiển cầu NLCH nguồn dòng và mạch khởi động lò Hình 3.21.
- Tải lò nấu thép cảm ứng trung tần Hình 3.22.
- Dạng sóng dòng điện pha A của nguồn (mô hình Hình 3.23.
- Phổ dòng điện pha A của nguồn (mô hình Hình 4.1 Mô hình hệ thống lọc lai ghép Hình 4.2 Sơ đồ bộ lọc thụ động Hình 4.3.
- Khối tính toán dòng bù trong hệ abc Hình 4.10.
- Khối phát xung cho bộ nghịch lưu Hình 4.11 Mô hình hệ thống lò nấu thép cảm ứng khi lắp thêm bộ lọc thụ động ....70 Hình 4.12 Kết quả sóng hài sau khi lọc thụ động Hình 4.13.
- Mô hình hệ thống lò nấu thép cảm ứng khi lắp thêm bộ lọc tích cực .....71 Hình 4.14 Kết quả sóng hài sau khi lọc tích cực Hình 4.15.
- Mô hình hệ thống lò nấu thép cảm ứng khi lắp thêm bộ lọc lai ghép .....72 Hình 4.16.
- Dạng sóng dòng điện và phổ dòng điện pha A của nguồn sau khi lọc ...73 x Hình 4.17.
- Dạng sóng dòng điện pha A của nguồn và tải sau khi lọc Hình 4.18.
- Mô hình hệ thống lò nấu thép cảm ứng sau khi lắp thêm cuộn kháng Lp ......75 Hình 4.19.
- Dạng sóng dòng điện và phổ dòng điện pha A của nguồn sau khi lọc và lắp thêm cuộn kháng Lp Hình 4.20.
- Dạng sóng dòng điện pha A của nguồn và tải sau khi lọc và lắp thêm Lp .....76 Hình 4.21.
- Phổ điện áp pha A của nguồn Hình 4.22.
- Dạng sóng dòng điện bù của bộ lọc cho pha A Hình 4.23.
- Dạng sóng điện áp DC Hình 4.24.
- Dạng sóng dòng điện ba pha của nguồn trước khi lọc Hình 4.25 Dạng sóng dòng điện ba pha của nguồn sau khi lọc .
- Giải pháp loại trừ sóng hài trong hệ thống điện có thể chia ra ba nhánh chính: Sử dụng bộ lọc thụ động, sử dụng bộ lọc tích cực và bộ lọc lai ghép giữa hai dạng này.
- Tôi đã quyết định chọn đề tài “Ứng dụng bộ lọc lai ghép để bù công suất phản kháng và lọc sóng hài.
- Tìm hiểu các nguồn phát sinh sóng hài và ảnh hưởng của sóng hài.
- Phân tích cấu hình, chức năng của các bộ lọc sóng hài kiểu thụ động, chủ động và bộ lọc lai ghép.
- Tính toán lựa chọn thông số của các phần tử trong bộ lọc sóng hài lai ghép.
- Mô phỏng kiểm chứng hiệu quả của bộ lọc sóng hài kiểu lai ghép.
- M u Chng 1: Tổng quan về sóng hài và ảnh hưởng.
- Chng 2: Các phương pháp lọc sóng hài sử dụng bộ lọc.
- Thiết kế và mô phỏng sóng hài lò nấu thép cảm ứng trung tần bằng phần mềm Matlab/Simulink.
- Theo phân tích Fourier, một sóng dòng điện hay điện áp hình sin khi bị méo dạng tương đương với một phổ sóng hài gồm một sóng tần số cơ bản, còn lại là các thành phần sóng hài bậc cao.
- Tỷ lệ các thành phần sóng hài này phụ thuộc vào độ méo dạng so với ban đầu.
- giá trị trung bình 5 Fn: biên độ của sóng hài bậc n trong chuỗi Fourier.
- thành phần sóng hài bậc n ψn : góc pha của sóng hài bậc n Từ (1.1) có thể viết thành.
- (1.3) Ví dụ: Dòng điện sau chỉnh lưu cầu 3 pha có thể được phân tích thành phổ các thành phần sóng hài bằng FFT trong Matlab như hình 1.6 Hình 1.6.
- (1.6) Trong đó: U1 là biên độ thành phần điện áp cơ bản Un là biên độ thành phần áp hài bậc n t sinh sóng hài trong.
- Các sóng hài trong công nghiệp chủ yếu được tạo ra bởi tất cả các tải phi tuyến.
- Hiện tượng bão hòa mạch từ của máy biến áp lực có thể sinh ra sóng hài bậc cao.
- Khi biên độ điện áp và từ thông đủ lớn để rơi vào vùng không tuyến tính trong đường cong B-H sẽ dẫn đến dòng điện từ hóa bị méo và có chứa các sóng hài bậc cao.
- Tùy thuộc vào cấu trúc của các bộ biến đổi mà sóng hài sinh ra khác nhau.
- Ví dụ sóng hài gây ra bởi một số bộ biến đổi công suất.
- Chỉnh lưu cầu ba pha: các van bán dẫn có thể là GTO, diode, thyristor… Trường hợp chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển: Hình 1.10.
- Dạng sóng dòng điện trên pha A của nguồn cấp cho chỉnh lưu: Hình 1.11.
- 9 Hình 1.12.
- Các thành phần sóng hài này là do tính phi tuyến của bộ chỉnh lưu cầu gây ra.
- Trong đó các thành phần sóng hài bậc 5, 7, 11 là chủ yếu.
- Đối với bộ chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển như hình 1.11.
- Các kết quả mô phỏng cho ảnh hưởng đến dòng phía nguồn (đầu vào chỉnh lưu) như sau: Hình 1.13.
- Ứng với góc điều khiển là α=300 dòng điện phía lưới được mô phỏng kèm theo phân tích FFT bằng Matlab như hình 1.14 10 Hình Ứng ứng góc điều khiển là α=500 dòng điện phía lưới được mô phỏng kèm theo phân tích FFT bằng Matlab như hình 1.15 Hình 1.15.
- 500 Ứng ứng góc điều khiển là α=700 dòng điện phía lưới được mô phỏng kèm theo phân tích FFT bằng Matlab như hình 1.14 11 Hình 1.16.
- 700 Ứng ứng góc điều khiển là α=900 dòng điện phía lưới được mô phỏng kèm theo phân tích FFT bằng Matlab như hình 1.17 Hình 1.17.
- 900 Từ phân tích ở trên với chỉnh lưu cầu ba pha ta thấy khi thay đổi, góc góc điều khiển tăng thì các thành phần sóng hài bậc cao sinh ra càng lớn làm độ méo dòng điện càng tăng.
- Tuy nhiên sóng hài bậc cao sinh ra bởi đèn huỳnh quang cũng rất lớn.
- Sự tồn tại sóng hài bậc cao gây ảnh hưởng tới tất cả các thiết bị và đường dây truyền tải điện.
- Ảnh hưởng quan trọng nhất của sóng hài bậc cao đó là việc làm tăng giá trị hiệu dụng cũng như giá trị đỉnh của dòng điện và điện áp.
- (1.7) Khi giá trị hiệu dụng và giá trị biên độ của tín hiệu dòng điện hay điện áp tăng do sóng hài bậc cao sẽ gây ra một số vấn đề.
- Gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị bảo vệ (tác động sai): các sóng hài bậc cao có thể làm momen tác động của rơle bị thay đổi dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch.
- Các sóng hài bậc cao còn làm các thiết bị sử dụng điện và đèn chiếu sáng bị chập chờn.
- Gây ảnh hưởng tới các thiết bị viễn thông: các sóng hài bậc cao có thể gây sóng điện từ lan truyền trong không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng.
- Vì vậy, Việt Nam đã áp dụng tiêu chuẩn 519 của IEEE và 1000-4-3 của IEC về giới hạn thành phần sóng hài bậc cao trên lưới

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt