Phân tích sóng hài của kháng điện bù ngang điều khiển bằng thyristors (TCR) trong hệ thống điện

Bài viết Phân tích sóng hài của kháng điện bù ngang điều khiển bằng thyristors (TCR) trong hệ thống điện trình bày ứng dụng của TCR và nguồn hài của nó gây ra, mô hình các phần tử trong hệ thống điện khi phân tích sóng hài và thuật toán phân tích ảnh hưởng của sóng hài của TCR đến chất lượng điện áp của lưới điện dựa trên bài toán tính trào lưu công suất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích sóng hài của kháng điện bù ngang điều khiển bằng thyristors (TCR) trong hệ thống điện ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(88).2015 91 PHÂN TÍCH SÓNG HÀI CỦA KHÁNG ĐIỆN BÙ NGANG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTORS (TCR) TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ANALYSING HARMONICS GENERATED BY THYRISTOR-CONTROLLED REACTORS USED IN POWER SYSTEMS Trần Tấn Vinh Trường Cao đẳng Công nghệ Thông tin, Đại học Đà Nẵng; ttvinh@cit.ud.vn Tóm tắt - Khi sử dụng thiết bị kháng điện bù điều khiển bằng thyristor Abstract - Voltage stabilization is essential for a power system. (TCR) để cải thiện chất lượng điện áp trong hệ thống điện, sẽ tồn tại các Thyristor-controlled reactors (TCR) can be used to improve the sóng hài dòng điện. Các thành phần dòng điện hài này sẽ gây tác hại voltage quality, yet it has a major drawback of generating harmonic đến hệ thống điện, như làm cho điện áp, dòng điện trên lưới điện không currents. These harmonics have important effects on the power còn dạng hình sin, làm tăng tổn thất công suất trong lưới điện. Vì vậy cần system quality, such as distortion of voltage and current phải nghiên cứu phổ sóng hài dòng điện do TCR gây ra và phân tích ảnh waveforms, increasing power loss. This paper presents the hưởng của nguồn sóng hài này đến hệ thống điện. Bài báo trình bày ứng application of TCR and its harmonic resource, the modeling of dụng của TCR và nguồn hài của nó gây ra, mô hình các phần tử trong components in studying harmonics in power systems, and hệ thống điện khi phân tích sóng hài và thuật toán phân tích ảnh hưởng algorithm of analysis of effects of the harmonic currents generated của sóng hài của TCR đến chất lượng điện áp của lưới điện dựa trên bài by TCR on voltage quality based on load flow algorithm. We toán tính trào lưu công suất. Bằng chương trình Matlab, đã tính toán minh simulated a 5-bus system, using the load flow algorithm họa áp dụng cho một sơ đồ lưới điện mẫu 5 nút và từ đó đề xuất sử dụng implemented in Matlab. Based on this analysis, we proposed a new bộ lọc để hạn chế tác hại của sóng hài. filter set to effectively reduce the effects of the harmonics. Từ khóa - điện kháng điều khiển bằng thyristors (TCR); hệ thống Key words - thyristor-controlled reactors (TCR); power system; điện; sóng hài; cộng hưởng; độ méo điện áp và dòng điện; bộ lọc harmonics; voltage and current distortion factors (THDV, THDI); sóng hài harmonic filters. 1. Đặt vấn đề Trong đó V là điện áp hiệu dụng, XL = L (ohm),  là Nhằm nâng cao chất lượng điện năng, nhiều thiết bị bù góc mở và  là góc dẫn điện của thyristor, với  + /2 = . công suất phản kháng được sử dụng trong lưới điện phân phối. Do phụ tải thường xuyên biến đổi nên công suất phản kháng bù cần phải được điều khiển thích ứng nhằm duy trì điện áp nằm trong phạm vi cho phép. Để đáp ứng yêu cầu này, những thiết bị bù công suất phản kháng có điều khiển như điện kháng hoặc điện dung điều khiển bằng thyristors (TCR/TSC) thường được sử dụng [1, 2, 3]. Tuy nhiên, đây lại là những nguồn sóng hài gây nhiều tác hại đến lưới điện, nên cần phải nghiên cứu tính toán phân tích ảnh hưởng của các thành phần dòng điện hài đến lưới điện. Trong bài báo này trình bày việc ứng dụng thiết bị TCR, và thuật toán phân tích ảnh hưởng của sóng hài đến chất lượng điện áp của lưới điện; từ đó có thể đề xuất giải pháp sử dụng các Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của TCR bộ lọc để hạn chế tác hại của sóng hài. Nhận thấy khi /2 <  <  dòng điện i(t) là hàm không sin tuần hoàn với chu kỳ T = 2 nên có thể phân tích thành 2. Sóng hài dòng điện của thiết bị bù TCR chuỗi Fourier. Vì dòng điện là hàm số chẵn nên không tồn Điện kháng điều khiển bằng thyristor (TCR) là một thiết tại thành phần hàm sin, ngoài ra do dòng điện có tính chất bị bù tĩnh có điều khiển, nguyên lý làm việc được trình bày đối xứng nửa sóng nên thành phần một chiều bằng zero và trên Hình 1. Hai thyristor được mắc ngược chiều nhau để dẫn không có các thành phần hài bậc chẵn. Vì vậy, dòng điện điện vào mỗi nửa chu kỳ cuả nguồn điện cung cấp. Giả thiết chạy qua TCR được viết dưới dạng [1]: các thyristor có góc mở  như nhau thì tùy thuộc vào góc , ∞ dòng điện chạy qua kháng điện L có dạng như Hình 2 [2]. ????(????) = ∑ℎ=1 ????ℎ cos(hω0 t) (2) Khi  = /2 thì mạch dẫn điện hoàn toàn, và khi với h =1, 3, 5, 7,... /2 <  <  thì mạch dẫn điện không hoàn toàn, khi đó sẽ Các hệ số Ah là biên độ các thành phần dòng điện hài xuất hiện các thành phần dòng điện hài. Giả thiết nguồn được tính theo biểu thức: điện áp v(t) = 2 V sin(t), dòng điện i(t) được tính theo 2 ???? 1 2???? ????ℎ = ∫0 ????(????) cos(ℎ????0 ????) ???????? = ∫0 ????(????) cos(ℎ????) ???????? (3) biểu thức sau [2]: ???? ???? √2???? Theo biểu thức (3) có thể tính ...