Sóng hài nguyên nhân gây nổ tụ bù và cách khắc phục(p7)

Sóng hài nguyên nhân gây nổ tụ bù và cách khắc phục

3.1.3 Bộ nghịch lưu

Bộ nghịch lưu sử dụng cấu trúc bộ nghịch lưu có sẵn của matlab- Universal Bridge,

với cấu hình mắc đối song Mosfet/ Diode như sau

• Giới thiệu Tụ bù là gì và tủ tụ bù công suất phản kháng

 Các tham số của bộ nghịch lưu được cài đặt theo các giá trị sau :

Số pha :

• Number of bridge arms =3 : do là bộ nghịch lưu 3 pha.

Điện trở và điện dung mắc song song

• Snubber resistance Rs =1e8 Ω
• Snubber capacitance Cs=inf – vô cùng

Điện trở trong của thiết bị bán dẫn

• Ron = 1e-4 Ω

3.1.4 Các khâu lấy tín hiệu :

Để tính toán, cần thiết phải sử dụng các giá trị  điện áp, dòng điện tải, dòng điện bộ nghịch lưu, … . Cụ thể gồm các khâu lấy tín hiệu sau :

• [iS]  : Dòng điện nguồn các pha a,b,c .
• [iSn] : Dòng trung tính của nguồn .
• [V] : Điện áp các pha a, b, c.
• [iL] : Dòng điện tải pha a,b,c .
• [iLn] : Dòng điện trung tính tải .
• [iF]       : Dòng điện mạch lọc tích cực các pha a, b, c.
• [iFn] : Dòng điện trung tính của mạch lọc .

Sử dụng công cụ “Goto”, ta sẽ có các biến trung gian phục vụ cho công việc tính toán dòng điện yêu cầu của bộ nghịch lưu. Ví dụ, với dòng điện các pha nguồn [ia,ib,ic], trước hết ta định nghĩa biến iS= [ia, ib, ic ] bằng cách sử dụng khâu Mux :

Tiếp theo, sử dụng công cụ Block Parameter sẽ lưu giá trị iS vào bộ nhớ.  Thông số cài đặt như sau :

3.2 Khâu tạo xung cho bộ nghịch lưu – Pulse

Tín hiệu điện áp các pha a,b,c được biến đổi sang hệ tọa độ alpha-bêta ta nhận được các giá trị v_alpha, v_bêta, v₀. ( v₀ = 0 do điện áp đối xứng ).Nguyên lý hoạt động bộ tạo xung

• Tín hiệu dòng điện các pha a,b,c của tải được biến đổi sang hệ tọa độ alpha-bêta ta nhận được các giá trị i_alpha, i_bêta, i₀ .
• Từ các giá trị v_alpha, v_bêta, v₀ , i_alpha, i_bêta, i₀ , xác định được công suất P,Q, p₀ của tải không cân bằng, p₀=v₀.i₀ = 0.
• Sử dụng mạch lọc thông thấp LPF, sẽ tách được thành phần công suất xoay chiều của tải p_AC.
• Các dòng điện yêu cầu trong hệ toạ độ [αβ] được tính toán dựa trên công suất p_AC , q của tải. Sau đó chuyển các dòng điện yêu cầu sang hệ tọa độ [abc].
• Dòng điện yêu cầu so sánh với dòng hồi tiếp của mạch lọc, từ đó tạo xung đóng cắt cho bộ nghịch lưu.

a.khâu chuyên tọa độ abc->αβ

Khâu chuyển toạ độ từ abc->αβ được dựa trên các công thức (2.4) và (2.5) ở chương 2. Hai công thức (2.4) dùng cho điện áp và (2.5) dùng cho dòng điện đồng nhất với nhau .

Ngõ vào của khâu chuyển toạ độ là các tín hiệu trong hệ toạ độ [abc]:

• U[1]= i_a hay u_a
• U[2]= i_b hay u_b
• U[3]= i_c hay u_c

Ngõ ra của khâu chuyển toạ độ là các tín hiệu trong hệ toạ độ [αβ]:

• Y[1]=X₀ =  i₀  hay u₀

Các chỉ số (alpha-beta) tương ứng với các chỉ số (α-β) do chương trình Matlab không cho phép dùng các ký tự αβ.

Sử dụng công cụ tạo hàm tính toán là FCN trong Simulink/Userdefinited function để tạo ra các tín hiệu ngõ ra theo các công thức chuyển đổi (2.4)và (2.5). Ví dụ, với ngõ ra là thành phần thứ tự không i₀ hay v₀ . Ta định nghĩa hàm FCN như sau :

b.khâu tính toán công suất pq.

Khâu tính tóan công suất p,q cho phép xác định công suất p, q, p₀ của tải trong hệ tọa độ [αβ] dựa trên công thức (2.6).

Ngõ vào của khâu tính toán công suất là các tín hiệu dòng điện và điện áp đã được xác định trong hệ toạ độ [α,β] ở phần 3.2a trên.

• U[1]= v₀
• U[2]= V_alpha = v_α
• U[3]= V_beta = v_β
• U[4]= i₀
• U[5]= I_alpha = i_α

Các công suất p, q, p₀ được xác định dựa vào công thức (2-6) bằng cách sử dụng FCN trong Simulink/User-definited function , ví dụ đối với công suất p ta định nghĩa hàm FCN như sau :

c.Mạch lọc thông thấp

Chức năng của mạch lọc thông thấp là lọc bỏ các thành phần xoay chiều với các tần số khác nhau, chỉ giữ lại thành phần một chiều. Đặc trưng của mạch lọc thông thấp đó là tham số tần số cắt và hệ số phẩm chất Q. Ở đây, ta sẽ sử dụng mạch lọc thông thấp với tần số cắt là 30Hz.

Thông số cài đặt của mạch lọc thông thấp được thể hiện theo hình

Trong phần cài đặt tham số cho mạch lọc thông thấp theo hình trên, tham số thứ 3 – Sample time =50e-6 là tham số mặc định của phần mềm Matlab (Mạch lọc thông thấp dạng số ).

Do sử dụng mạch lọc thông thấp, trong khi đại lượng cần thiết là thành phần công suất xoay chiều . Nên ta sẽ lấy công suất p trừ cho thành phần DC để xác định được thành phần xoay chiều .

p_AC = p- p_DC                                                                 (3.1)

d.Khâu tính toàn dòng yêu cầu trong hệ toạ độ αβ

Các dòng điện yêu cầu i_{cα ,} i_cβ  đước xác định từ công thức (2-7) với các ngõ vào là các đại lượng điện áp trong hệ toạ độ αβ  được xác định ở phần 3.2a và các đại lượng công suất xác định theo phần 3.2c.

Ngõ vào của khâu tính toán dòng yêu cầu là các đại lượng sau:

• U[1]= V_alpha = v_α – U[2]= V_beta  = v_β
• U[3]= -p_AC
• U[4]= -q

Ngõ ra của khâu tính toán dòng yêu cầu là các đại lượng :

• Y[1]= I_{c alpha} ^* ( tương ứng   i_cα theo 2.7)
• Y[2]= I_{c beta}^* ( tương ứng   i_cβ theo 2.7)

Bằng cách sử dụng công cụ FCN trong Simulink/User-definited function , ta thiết lập được hàm tính toán theo công thức (2.7). Ví dụ đối với dòng yêu cầu i_cα ta định nghĩa hàm FCN như hình  dưới đây:

e.Khâu tính toán dòng yêu cầu trong hệ toạ độ a,b,c .

Dòng điện yêu cầu trong hệ toạ độ [abc] được xác định từ dòng điện thứ tự 0 – i₀ ( xác định theo 3.2a) và các dòng điện yêu cầu i_{cα ,} i_cβ trong hệ toạ độ

[αβ] ( xác định theo 3.2d) theo công thức (2.8)

Ngõ vào của khâu tính toán dòng yêu cầu trong [abc] là các đại lượng sau:

• U[1]= -i ₀
• U[2]= I_{c alpha} ^*  ( tương ứng   i_cα theo 2.8)
• U[3]= I_{c beta}^* ( tương ứng   i_cβ theo 2.8)

Ngõ ra của khâu tính toán dòng yêu cầu là các đại lượng :

• Y[1]= I_{c a} ^* ( tương ứng   i_ca theo 2.8)
• Y[2]= I_{c b} ^* ( tương ứng   i_cb theo 2.8)
• Y[1]= I_{c c} ^* ( tương ứng   i_cc theo 2.8)

Ví dụ đối với dòng điện pha a, ta có công cụ FCN trong Simulink/Userdefinited function được cài đặt như sau :

1. Mạch so sánh trễ và tạo xung đóng cắt cho bộ nghịch lưu.

Mạch tạo trễ so sánh dòng điện hồi tiếp và dòng điện yêu cầu, từ đó tạo xung đóng cắt cho bộ nghịch lưu .

Trong hình , các đại lượng [i_{ref  a,} i_{ref  b,} i_{ref c} ] tương ứng là dòng điện yêu cầu các pha của bộ nghịch lưu ( xác định theo 3.2e). Trong khi các đại lượng [i_Fa, i_Fb, i_Fc] tương ứng là dòng điện hồi tiếp của bộ nghịch lưu. 

Do bộ nghịch lưu được sử dụng theo quy tắc kích đóng đối nghịch ( Xem cấu hình bộ nghịch lưu hình ), các cặp công tắc bán dẫn (1-2), (3-4), (5-6) có xung kích đóng ngược nhau. Vì vậy ta dùng cổng NOT để tạo xung kích đóng cho các công tắc chẵn (2-4-6) từ các công tắc lẽ (1-3-5).

6 tín hiệu đóng cắt cho 6 van ban dẫn của bộ nghịch lưu qua khâu nén tín hiệu trở thành một tín hiệu duy nhất ( vectơ 6 chiều ) tạo xung cho bộ nghịch lưu. Tín hiệu xung này sẽ được giải nén theo đúng thứ tự để cấp xung cho từng van bán dẫn của bộ nghịch lưu.

Biên độ sai số – hysteresis band của mạch tạo trễ sẽ được đặt theo giá trị yêu cầu, ví dụ khi hysteresis band =1 như hình

f.Khâu hồi tiếp

Khâu hồi tiếp ( xem mô hình bộ tạo xung hình ) có nhiệm vụ giải nén các tín hiệu hồi tiếp như điện áp, dòng điện tải, dòng điện mạch lọc phục vụ cho việc đưa các tham số hồi tiếp vào khâu tính toán một cách đơn giản và tiện lợ  

g.Khâu tính toán công suất P,Q  ( xem mô hình bộ tạo xung hình ) có nhiệm vụ tính toán các công suất của tải, mạch lọc tích cực và nguồn.Khâu tính toán công suất P,Q

 

 Sóng hài nguyên nhân gây nổ tụ bù và cách khắc phục(p8)

 Sóng hài nguyên nhân gây nổ tụ bù và cách khắc phục(p6)