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(p8)

KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG MẠCH LỌC SÓNG HÀI

Trong chương 3, ta đã xây dựng mô hình mạch lọc tích cực song song 3 pha 4 dây trong môi trường Matlab/Simulink. Trong chương này, ta sẽ khảo sát hoạt động của mô hình trên.

Trước tiên, ta sẽ khảo sát hoạt động của mạch lọc tích cực, kiểm tra kết quả lọc sóng hài dòng điện nguồn và bù công suất phản kháng của mạch lọc khi mạch lọc tác động .

Tiếp theo, vấn đề khảo sát đáp ứng của mạch lọc khi thay đổi công
suất P,Q của tải cũng sẽ được quan tâm giải quyết.

Một vấn đề khác cũng được đề cập, là ảnh hưởng của biên độ sai số mạch tạo trễ đối với hoạt động của mạch lọc. Biên độ sai số lớn sẽ làm giảm tần số đóng cắt, nhưng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của dòng điện khử sóng hài và bù công suất phản kháng của mạch lọc.

Vấn đề cuối cùng, đó là vai trò của điện áp phía DC của bộ nghịch lưu đối với chất lượng của mạch lọc. Điện áp DC không đủ lớn sẽ làm cho dòng điện mạch lọc không bám theo được dòng điện yêu cầu, ảnh hưởng đến dòng điện cũng như công suất trong mạch.

4.1. Khảo sát đáp ứng của mạch lọc khi mạch lọc tác động :
Khảo sát hoạt động của mạch lọc tích cực, kiểm tra kết quả lọc sóng hài dòng điện nguồn và bù công suất phản kháng của mạch lọc khi mạch lọc tác động .

Thiết lập mô hình mô phỏng :
Cho tải 3 pha 4 dây hoạt động trước, tại thời điểm 0.05s cho mạch lọc tích cực tác động, và cho mạch lọc hoạt động từ thời điểm 0.05s kéo dài đến 01.s. Cài đặt tham số mô phỏng như sau :
– Thời gian mô phỏng : Simulation time/Stop time = 0.1
– Khâu control- điều khiển thời điểm mạch lọc nối với hệ thống được đặt với thời điểm tác động là 0.05.
– Khâu tạo góc kích cho tải là bộ chỉnh lưu cầu được đặt góc kích =0, các giá trị R, L của tải được đặt theo giá trị của phần 2.2 chương 2.
– Giá trị điện áp nguồn xoay chiều 3 pha Upha-RMS = 220V
– Giá trị điện áp DC của bộ nghịch lưu được đặt giá trị UDC =400V
– Khâu tạo trễ tạo xung đóng cắt cho bộ nghịch lưu được đặt biên độ sai số hysteresis band =1 A.

Kết quả mô phỏng
(Chi tiết kết quả mô phỏng được trình bày trong phần phụ lục chương
6 từ hình H6.1-1 đến H6.1-9)
Dựa trên các kết quả mô phỏng, mạch lọc tích cực song song đã thực hiện tốt các chức năng sau :
Khử sóng hài dòng điện, với dạng sóng dòng điện nguồn hòan tòan sin.
Khử thành phần mất cân bằng – dòng trung tính của nguồn 3 pha, dòng điện 3 pha của nguồn hòan tòan cân bằng.
Bù công suất phản kháng cho tải, công suât phản kháng của nguồn
bằng không. Thành phần công suất tác dụng P của nguồn ổn định không dao động so với thành phần công tác dụng P của tải dao động rất lớn.
Hệ số cos ϕ của nguồn bằng 1.

Ta sẽ xem xét các kết quả chính được trình bày dưới đây:

– Ngay khi mạch lọc tác động, dòng điện nguồn đã được khử sóng hài,

dong tai va dong nguon 3 pha a

Dòng tải và dòng nguồn pha a

– Dưới tác động mạch lọc, dòng điện 3 pha của nguồn cân bằng, đối
Dòng điện nguồn 3 pha
– Dưới tác động mạch lọc, dòng trung tính của nguồn gần bằng không
Dòng điện trung tính nguồn

– Khi mạch lọc tác động, công suất tác dụng của nguồn hầu như không dao động, công suất phản kháng của nguồn gần bằng không .

cong xuat p q cua nguon
n và điện áp nguồn hoàn toàn trùng pha nhau, hệ số 4.2. Khảo sát đáp ứng của mạch lọc khi thay đổi công suất P,Q của tải:

dong dien dien ap nguon cong xuat nguon
Tải 3 pha 4 dây, như đã được trình bày ở phần 3.1.2 gồm 2 phần : Tải 1 pha là bộ chỉnh lưu cầu Diode và tải 3 pha là bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển được. Và cũng như kết quả đã đưa ra trong phần 3.1.2, bằng cách thay đổi góc kích của bộ chỉnh lưu cầu 3 pha từ 00 đến 1800 sẽ làm dòng điện tải của tải 3 pha 4 dây thay đổi trong giới han:
Pha b, c có đỉnh biên độ dao động từ 0 ->50A.
Pha a có đỉnh biên độ dao động từ 10A- > 60A.
Như vậy, bằng cách thay đổi góc kích cho bộ chỉnh lưu cầu 3 pha sẽ làm thay đổi giá trị dòng điện tải và tương ứng sẽ thay đổi công suất P, Q của tải không cân bằng.

Thiết lập mô hình mô phỏng:
Cài đặt tham số mô phỏng như sau :
– Thời gian mô phỏng : Simulation time/Stop time = 0.3s
– Khâu control- điều khiển thời điểm mạch lọc nối với hệ thống được đặt với thời điểm tác động là 0s.
– Khâu tạo góc kích cho tải được cài đặt thời điểm thay đổi góc kích như sau :
 Từ 0.0s -> 0.1s góc kích là 00 .
 Từ 0.1s -> 0.2s góc kích là 500 .
 Từ 0.2s -> 0.3s góc kích là 1600 ( góc kích tương ứng
khóa dòng điện qua bộ chỉnh lưu cầu 3 pha).
– Các giá trị R, L của tải được đặt theo giá trị của phần 2.2 chương 2.
– Giá trị điện áp nguồn xoay chiều 3 pha Upha-RMS = 220V
– Giá trị điện áp DC của bộ nghịch lưu được đặt giá trị UDC =400V
– Khâu tạo trễ tạo xung đóng cắt cho bộ nghịch lưu được đặt biên độ sai số hysteresis band =1 A.

Kết quả mô phỏng
(Chi tiết kết quả mô phỏng được trình bày trong phần phụ lục chương
6 từ hình H6.2-1 đến H6.2-9)
Các kết quả chính thu được như sau :
 Ứng với mô hình được thiết lập ở trên, mạch lọc tích cực song song hoạt động tốt trong phạm vi điều chỉnh của tải, với các đáp ứng quá độ của dòng điện nguồn, công suất P, Q của nguồn tại các thời điểm thay đổi không có độ vọt lố, thời gian xác lập nhỏ.
 Mạch lọc hoạt động tốt trong trường hợp khi tải 3 pha 4 dây trở
thành tải 1 pha ( góc kích 1600),và khi đó dòng điện nguồn vẫn cân bằng 3 pha .

Cụ thể các kết quả khảo sát chính được trình bày dưới đây:
n thay đổi giảm dần theo dòng tải nhưng dòng điện
nguồn hoàn toàn sin. Tại các thời điểm thay đổi góc kích, dòng điện nguồn hoàn toàn không dao động ( Hình H4.2-1)

– Dòng điện nguồn 3 pha cân bằng, đối xứng hoàn toàn sin và thay đổi giảm dần theo góc kích, không có dao động tại các thời điểm thay đổi góc

dong dien nguon 3 pha

Dòng điện nguồn 3 pha

n trung tính của nguồn gần bằng 0 trong quá trình thay đổi
góc kích, nhưng hầu như không có giá khác biệt giữa các giá trị góc kích .

dong dien trung tinh nguon

Dòng điện trung tính nguồn

– Công suất thực P thay đổi giảm dần theo sự thay đổi góc kích , không có dao động công suất thực tại thời điểm thay đổi góc kích. Công suất phản kháng của nguồn bằng 0 .
n và điện áp nguồn hoàn toàn trùng pha nhau, hệ số
công suất của nguồn bằng 1.

dong dien dien ap nguon cong xuat nguon1

4.3 Khảo sát đáp ứng của mạch lọc khi thay đổi biên độ sai số – hysteresis band của mạch tạo trễ .
Khảo sát hoạt động của mạch lọc tích cực, kiểm tra kết quả lọc sóng hài dòng điện nguồn và bù công suất phản kháng nguồn của mạch lọc khi thay đổi biên độ sai số (hysteresis band) của mạch tạo trễ.

Thiết lập mô hình mô phỏng :
– Simulation time/Stop time = 0.15
– Khâu control- điều khiển thời điểm mạch lọc nối với hệ thống được đặt với thời điểm tác động là 0.
– Khâu tạo góc kích cho tải là bộ chỉnh lưu cầu được đặt góc kích =0.
Các giá trị R, L của tải được đặt theo giá trị của phần 2.2 chương 2.
– Giá trị điện áp nguồn xoay chiều 3 pha Upha-RMS = 220V – Giá trị điện áp DC của bộ nghịch lưu được đặt giá trị UDC =400V – Thời điểm thay đổi biên độ sai số như sau :
0.00-0.05s hysteresis band =0.5
0.05-0.10s hysteresis band =2.0
0.10-0.15s hysteresis band =5.0

Kết quả mô phỏng
(Chi tiết kết quả mô phỏng được trình bày trong phần phụ lục)
Các kết quả chính thu được như sau :
 Biên độ sai số ảnh hưởng đến tần số đóng cắt của linh kiện, biên độ sai số càng lớn, tần số đóng cắt càng giảm .
 Nhưng ngược lại, biên độ sai số càng lớn thì độ dao động của dòng
điện mạch lọc theo giá trị dòng điện yêu cầu càng lớn, làm cho các dòng điện pha của nguồn, dòng trung tính của nguồn, công suất tác dụng và phản kháng của nguồn có độ nhấp nhô lớn, ảnh hưởng đến chất lượng mạch lọc.

Phân tích cụ thể từng kết quả được trình bày dưới đây:

– Vai trò của biên độ sai số mạch tạo trễ được thể hiện rõ ràng bằng tần số đóng cắt của linh kiện. Biên độ sai số mạch tạo trễ càng lớn, tần số đóng cắt của linh kiện càng giảm. Quan sát số lần đóng cắt của linh kiện tại 3 khoảng thời gian theo hình , ta có kết quả như sau :
Từ 0.0235 đến 0.024s ( hysteresis band =0.5) số xung đóng = 14
Từ 0.0635 đến 0.064s ( hysteresis band =2.0) số xung đóng = 5
Từ 0.1235 đến 0.124s ( hysteresis band =5.0 ) số xung đóng =2

tan so dong cat

tần số đóng cắt

– Dòng điện mạch lọc, dòng điện của nguồn có độ gợn thay đổi tuỳ
thuộc vào biên độ sai số của khâu tạo trễ, biên độ sai số càng lớn thì độ gợn càng

dong dien mach loc

– Dòng điện trung tính mạch lọc, dòng điện trung tính của nguồn có độ gợn thay đổi tuỳ thuộc vào biên độ sai số, biên độ sai số càng lớn thì độ gợn càng lớn .

dong dien trung tinh mach loc nguon

dòng điện trung tính và mạch lọc nguồn

– Công suất tác dụng, phản kháng của nguồn có độ gợn thay đổi tuỳ

cong xuat pq

Công suất PQ của tải, mạch lọc và nguồn

– Hệ số cosφ của nguồn hầu như không bị ảnh hưởng bởi biên điều khiển của khâu tạo trễ.

he so cong xuat cua ngon

4.4 Khảo sát đáp ứng của mạch lọc khi thay đổi giá trị điện áp DC của bộ nghịch lưu .
Giá trị dòng điện mạch lọc tích cực sẽ phụ thuộc vào giá trị điện áp DC của bộ nghịch lưu, khi giá trị điện áp DC không đủ lớn sẽ làm cho dòng điện của mạch lọc tích cực không bám theo được giá trị của dòng điện yêu cầu, do đó sẽ ảnh huởng đến chất lượng của mạch lọc .

Thiết lập mô hình mô phỏng :
– Simulation time/Stop time = 0.1
– Khâu control- điều khiển thời điểm mạch lọc nối với hệ thống được đặt với thời điểm tác động là 0.
– Khâu tạo góc kích cho tải là bộ chỉnh lưu cầu được đặt góc kích =0.
Các giá trị R, L của tải được đặt theo giá trị của phần 2.2 chương 2.
– Giá trị điện áp nguồn xoay chiều 3 pha Upha-RMS = 220V – Thời điểm thay đổi điện áp DC như sau :
0.00-0.05s điện áp DC =400V
0.00-0.05s điện áp DC =300V

Kết quả mô phỏng
(Chi tiết kết quả mô phỏng được trình bày trong phần phụ lục )
Các kết quả thu được khi điện áp DC không đủ lớn:
Dòng điện hồi tiếp mạch lọc không bám theo được dòng yêu cầu.Dẫn đến dòng điện mạch lọc không bù được sóng hài, làm cho dòng điện nguồn bị méo dạng.
Dòng điện trung tính của nguồn không được khử.
Công suất P, Q của nguồn dao động quanh giá trị trung bình với trị số
dao động lớn.

Phân tích cụ thể từng kết quả được trình bày dưới đây:
– Khi điện áp DC không đủ lớn, dòng điện hồi tiếp không bám theo được dòng yêu cầu.

hoat dong mach tao tre pha a

– Khi UDC = 300V, do dòng điện của mạch lọc tích cực không bám theo dòng yêu cầu, dòng điện nguồn sẽ bị méo dạng so với trường hợp Udc =400V – Có thể quan sát sự méo dạng đều trên cả 3 pha của dòng điện nguồn khi
UDC nhỏ =300V so với khi UDC =400V

dong dien nguon 3 pha

Dòng điện nguồn 3 pha

– Khi Udc=300V, do dòng điện 3 pha bị méo dạng, dẫn đến dòng điện

Khi Udc=300V, công suất PQ của nguồn sẽ dao động với biên độ rất lớn đáp ứng rất xấu so với trường hợp Udc=400V.

Khi Udc=300V, do công suất PQ của nguồn dao động với biên độ lớn nên hệ số công suất của nguồn sẽ có dao động, tuy nhiên không đáng kể.

Sóng hài nguyên nhân gây nổ tụ bù và cách khắc phục(p9)

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

Chia sẻ

Bình Luận

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *