Một số kết quả nghiên cứu về trụ lưới không đối xứng sử dụng bộ lọc tích cực điều khiển dòng sin

Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu về khả năng sử dụng bộ lọc tích cực điều khiển dòng sin trong việc khắc phục lỗi lưới không đối xứng. Khi xảy ra lỗi lưới không đối xứng thì bộ điều khiển phía lưới phải áp đặt dòng lưới có dạng giống như dạng của thành phần thứ tự thuận cơ bản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số kết quả nghiên cứu về trụ lưới không đối xứng sử dụng bộ lọc tích cực điều khiển dòng sin Nguyễn Thị Mai Hương và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 88(12): 203 - 210 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ TRỤ LƯỚI KHÔNG ĐỐI XỨNG SỬ DỤNG BỘ LỌC TÍCH CỰC ĐIỀU KHIỂN DÒNG SIN Nguyễn Thị Mai Hương1, Ngô Đức Minh1,*, Nguyễn Như Nghĩa2 1 Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên 2 Trường CĐ Nghề Cơ điện - Luyện kim Thái nguyên TÓM TẮT Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu về khả năng sử dụng bộ lọc tích cực điều khiển dòng sin trong việc khắc phục lỗi lưới không đối xứng. Khi xảy ra lỗi lưới không đối xứng thì bộ điều khiển phía lưới phải áp đặt dòng lưới có dạng giống như dạng của thành phần thứ tự thuận cơ bản. Bộ lọc tích cực điều khiển dòng sin có khả năng đáp ứng được yêu cầu trên vì nó có thể bù tất cả các thành phần dòng khác với thành phần thứ tự thuận mong muốn. Các kết quả mô phỏng được thực hiện trong môi trường Matlab - Simulink - Plecs cho thấy việc áp dụng biện pháp khắc phục lỗi lưới nói trên đã giúp cho dòng điện lưới trở nên cân bằng hơn khi xảy ra lỗi lưới không đối xứng. Từ khóa: Bộ biến đổi phía lưới, lỗi lưới không đối xứng, phát hiện thành phần thứ tự thuận, bộ lọc tích cực, điều khiển dòng sin. MỞ ĐẦU* Hiện nay, trong hệ thống điện nói chung và mạng điện phân tán (nguồn có công suất hạn chế) nói riêng vấn đề nâng cao chất lượng điện năng và tính ổn định hệ thống đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các chuyên gia năng lượng. Trong đó, lỗi lưới dạng không đối xứng xảy ra khá thường xuyên, gây nên tình trạng không đối xứng cả về điện áp và dòng điện [1], hậu quả có tác động xấu đến một số thiết bị trên lưới điện và nặng hơn có thể làm cho hệ thống bảo vệ dòng điện không cân bằng tác động [2], cắt điện cục bộ hoặc lan tràn diện rộng. Những hiện tượng như vậy, tùy mức độ nặng nhẹ khác nhau mà có cách gọi khác nhau như lỗi lưới (khi sự cố nhẹ) hay sập lưới, sụp đổ điện áp (sự cố nặng). Các phương pháp điều khiển bộ biến đổi phía lưới khi sập lưới cũng như khi làm việc với tải không cân bằng đã được đề cập trong nhiều công trình nghiên cứu. Trong tài liệu [3], bộ điều khiển dòng của bộ biến đổi phía lưới được thực hiện trên trục tọa độ ứng với thành phần thứ tự thuận. Trong khi đó, thành phần thứ tự ngược của điện áp lưới được đưa thêm vào trong thành phần điện áp đầu ra của bộ điều khiển dòng. Cách thức thực hiện bộ điều khiển như đã trình bày còn được gọi là * phương pháp sử dụng bộ điều khiển feedforward thành phần điện áp thứ tự ngược. Đồng thời, nghiên cứu này còn đưa ra phương pháp sử dụng hai bộ điều khiển dòng được thực hiện trên cả hai hệ trục tọa độ tương ứng với các thành phần thứ tự thuận và ngược và được gọi là bộ điều khiển vector dòng đối ngẫu. Phương pháp này cũng được đề cập đến trong nhiều tài liệu nghiên cứu khác, chẳng hạn như trong [4], [5], [6]. Các biện pháp khắc phục lỗi lưới không đối xứng sử dụng bộ biến đổi với 4 nhánh van trong hệ thống ba pha 4 dây cũng được đề cập trong các tài liệu [7], [8]. Bộ điều khiển dòng loại này cho phép điều khiển riêng rẽ các thành phần dòng điện thứ tự thuận, ngược và zero dẫn đến việc có thể loại bỏ được các nhiễu loạn của điện áp do tải không cân bằng gây ra. Tuy nhiên, phương pháp này không áp dụng được cho các hệ thống ba pha không có dây trung tính. Trong bài báo này các tác giả trình bày một phương pháp nâng cao khả năng trụ lưới không đối xứng bằng cách bù dòng tải không cân bằng sử dụng bộ lọc tích cực [9] và sẽ được trình bày trong phần tiếp theo của bài báo. BỘ LỌC TÍCH CỰC THEO NGUYÊN LÝ CÔNG SUẤT TỨC THỜI Tel: 0982 286 428 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 203 http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Mai Hương và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 88(12): 203 - 210 Tính toán các vector điện áp và dòng điện khi không có thành phần bậc zero Xét một hệ thống điện áp và dòng điện ba pha đối xứng tuyến tính: Với hệ thống ba pha có hoặc không có dây trung tính trong trạng thái tĩnh hoặc quá độ, công suất tác dụng tức thời ba pha biểu thị dòng năng lượng tức thời trên một đơn vị thời gian chảy qua hệ thống: (1) (7) (2) Công suất này có thể được tính từ các thành phần như sau Nếu không tính đến các thành phần zero thì các vector dòng áp được biến đổi sang hệ trục tọa độ cho bởi (3) và (4) Khi đó các vector điện áp có thể được định nghĩa từ các thành phần điện áp và như sau: (5) (8) Nguyên lý công suất tức thời p-q Xét một hệ thống ba pha ba dây, khi đó công suất phức tức thời được định nghĩa là tích của vector điện áp và phần bù của vector dòng : (9) Với hệ thống ba pha có cả dây trung tính thì các công suất thứ tự zero , công suất tác dụng tức thời và công suất ảo tức thời được xác định từ các điện áp pha và dòng điện dây tức thời trên trục như sau: Tương tự, vector dòng được tính như sau: (10) (6) Từ phương trình (10) có thể suy ra Các vector dòng và áp nói trên có thể được biểu diễn trên một mặt phẳng phức có trục thực là trục và trục ảo là trục trong phép biến đổi Clarke. Cần chú ý rằng các các vector được định nghĩa ở trên là các hàm phụ thuộc thời gian vì chúng là các thành phần Clarke của các dòng điện dây và điện áp pha tức thời của hệ thống ba pha. Các vector này có biên độ là hằng số và quay theo chiều từ trục sang trục (ngược chiều kim đồng hồ) với tần số góc là . Lý thuyết công suất tức thời theo các thành phần Clarke Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (11) Bộ lọc tích cực cho hệ thống điều khiển phía lưới Áp dụng lý thuyết công suất tức thời như trên ta có thể xây dựng cấu hình cơ bản của một bộ lọc tích cực song song để bù dòng hài của một tải đặc biệt như hình 1. Bộ lọc tích cực liên tục đo dòng tải và tính toán các giá trị đặt tức thời của dòng bù cho bộ điều khiển dòng. Mạch lọc tích cực gồm có bốn khối chức năng: khối tính toán công suất tức thời, khối chọn công suất bù, khối điều chỉnh điện 204 http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Mai Hương và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ áp một chiều ...