intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Nghiên cứu giải pháp bảo vệ mạch điện một chiều DC trong bộ lọc tích cực APF

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

13
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu giải pháp bảo vệ mạch điện một chiều DC trong bộ lọc tích cực APF trình bày nguyên tắc điều khiển điện áp DC; Phân tích điện áp và dòng điện của phía DC trong quá trình khởi động APF; Phương pháp bảo vệ quá áp và khởi động mềm bằng điện áp bus DC.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu giải pháp bảo vệ mạch điện một chiều DC trong bộ lọc tích cực APF

  1. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO VỆ MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU DC TRONG BỘ LỌC TÍCH CỰC APF Vũ Minh Quang Trường Đại học Thủy lợi, email: quang_vm@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG điều khiển kỹ thuật số DSP để tham gia vào Trong hệ thống điện bộ lọc tích cực APF quá trình tính toán vòng điều khiển dòng điện (Active Power Filter) có vai trò quan trọng vòng trong để tạo ra tín hiệu lệnh dòng điện bù. nhằm nâng cao chất lượng điện năng và hiệu Hệ thống bao gồm hai cảm biến điện áp suất sử dụng điện. Khi APF hoạt động việc một được sử dụng để đo điện áp bus DC và duy trì sự ổn định điện áp và dòng điện phía cảm biến còn lại được sử dụng để đo pha của 1 chiều DC có ý nghĩa lớn đối với chất lượng điện áp lưới pha A. của hiệu quả bù APF. [1] Các nguyên nhân gây ra dao động điện áp VDC bao gồm : Dòng điện thứ tự nghịch, sóng hài điện áp lưới và điện áp thứ tự không. [2] Khi sóng hài điện áp từ hệ thống kết hợp sóng hài dòng điện trong quá trình đóng cắt các van gây ra sự trao đổi năng lượng của giàn tụ điện làm điện áp dây VDC dao động và gây tổn hao công suất. Để giải quyết vấn đề Hình 1. Mô hình mạch điện trên, trong đề tài này tác giả đê xuất giải pháp thiết kế mạch khởi động mềm bảo vệ cho Tín hiệu PWM tạo ra từ bộ điều khiển mạch DC bộ lọc tích cực APF. APF điều khiển mạch các van IGBT với cấu trúc vòng ngoài theo điện áp VDC. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.2 Phân tích điện áp và dòng điện của Từ mô hình nguyên lý điều khiển điện áp 1 phía DC trong quá trình khởi động APF [3] chiều VDC Tiến hành phân tích thiết kế mạch khởi động mềm (Soft start up), thiết kế mạch Đối với mạch APF, do sự tồn tại của tụ bảo vệ điện áp, mô phỏng trên Matlab điện lớn ở phía DC nên khi APF không ở trạng Simulink để kiểm chứng tính ưu việt của giải thái làm việc thì điện áp của tụ điện bằng pháp thực hiện. không. Nếu mạch APF không đủ điện áp nạp cho tụ điện trong quá trình khởi động, mạch 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU chính không thể hoạt động bình thường. Để đảm bảo cho mạch chính hoạt động bình 3.1 Nguyên tắc điều khiển điện áp DC thường thì điện áp tụ điện phải lớn hơn hai lần Bộ lọc APF được mô tả trên Hình 1- Cảm giá trị đỉnh của điện áp pha. Khi điện áp tụ biến dòng điện đo tín hiệu dòng đầu vào của tải nhỏ, do tồn tại diode song song nên dòng điện phi tuyến và dòng điện bù do mạch chính APF trong cuộn cảm phía xoay chiều sẽ tăng mạnh tạo ra theo thời gian thực. Sau khi được xử lý để nạp điện cho tụ. Điều này sẽ tạo ra dòng bởi mạch điều hòa tín hiệu, sẽ được gửi đến bộ điện lớn hơn nhiều lần so với hoạt động bình 203
  2. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 thường, làm hỏng thiết bị bảo vệ, đồng thời dễ 3.3.1 Khởi động mềm của điện áp bus DC gây hư hỏng thiết bị đóng cắt và phá hủy tụ Nói chung, có ba cách chính để khởi động bus. Như vậy cần có biện pháp bảo vệ an toàn mềm điện áp bus DC: cho phía 1 chiều DC. Khi mạch APF được đưa (1) Phương pháp sạc dòng điện không đổi vào hoạt động sau khi quá trình sạc trước khi Khi điện áp thanh cái DC Udc nhỏ hơn hoàn thành, vẫn có sự chênh lệch lớn giữa điện một giá trị đặt nhất định, điều khiển điện áp áp phía DC và giá trị điện áp tới điểm đã cho. không đi qua bộ điều khiển PI, biến đầu ra Nếu dòng sai lệch lớn gửi đến bộ điều khiển Δip được đặt ở giá trị nhỏ và Δip được giữ giám sát dòng điện tại thời điểm này, điện áp không đổi, điện áp thanh cái DC Udc từ từ của tụ điện sẽ dao động rất lớn, nghiêm trọng tăng cho đến khi nó tăng đến giá trị đặt kết hơn là trong quá trình khởi động, do sự phóng nối bộ điều khiển PI với vòng điện áp. điện trước của điện áp tụ điện phía DC và (2) Phương pháp tham số PI biến đổi tham chiếu đã cho, sự khác biệt là tương đối Khi điện áp thanh cái DC Udc nhỏ hơn lớn, và đầu ra của bộ điều chỉnh vòng điện áp một giá trị đặt nhất định, điện áp được điều về cơ bản là đầu ra bão hòa, có thể dễ dàng khiển bởi bộ điều khiển có tham số PI nhỏ và gây ra quá mức điện áp của tụ điện phía DC, điện áp thanh cái DC Udc tăng từ từ cho đến dẫn đến hư hỏng thiết bị nguồn. khi nó tăng đến giá trị đặt, chuyển sang bộ Quá trình khởi động của APF thường được điều khiển khác có PI thích hợp thông số. chia thành hai giai đoạn: (3) Phương pháp tăng điện áp từng bước (1) Giai đoạn đầu tiên: Tắt tất cả các mô- Giá trị đã cho của điện áp bus DC tăng so đun IGBT và sử dụng đi-ốt song song ngược với điện áp sạc trước, tăng mỗi chu kỳ và đạt để sạc tụ điện DC, tương đương với chỉnh đến giá trị nhất định cuối cùng sau các chu kỳ, lưu cầu ba pha. có thể được biểu thị như như công thức (3.1) (2) Giai đoạn thứ hai: sau giai đoạn sạc đầu U r  U r0  nU (3.1) tiên, điện áp phía DC tăng lên đến giá trị phù Bởi vì Δip tương đối nhỏ, Δip cũng tương hợp. Tại thời điểm này, phương pháp khởi đối nhỏ sau khi đi qua bộ điều khiển PI, và động mềm bằng điện áp bus DC hoặc các điện áp bus DC Udc tăng từ từ và cuối cùng phương pháp bảo vệ hạn chế dòng điện khác đạt đến giá trị đặt. được áp dụng và quá trình sạc tăng cường thực 3.3.2 Thiết kế mạch khởi động mềm hiện sau khi điện áp được ổn định. Khi điện áp Trong ba phương pháp, phương pháp sạc phía DC đạt đến một điện áp nhất định, APF có dòng điện không đổi về nguyên tắc đơn giản thể được đưa vào hoạt động. và dễ thực hiện thông qua các mạch phần cứng, tiện lợi hơn so với hai phương pháp 3.3. Phương pháp bảo vệ quá áp và khởi còn lại. Do đó, dựa trên nguyên tắc của động mềm bằng điện áp bus DC phương pháp sạc dòng điện không đổi,trong Để ngăn chặn các yếu tố bất lợi như tác bài báo này thiết kế một mạch phần cứng động dòng điện và quá điện áp phía tụ điện khởi động mềm. Cấu trúc mạch phần cứng một chiều trong quá trình khởi động, phải được thể hiện trong Hình 2. thực hiện các biện pháp hiệu quả, chẳng hạn như khởi động mềm, hạn chế dòng điện, v.v. VT1 VT3 VT5 để đảm bảo rằng bộ lọc nguồn hoạt động có 430K A L u thể được khởi động an toàn, thông suốt và đi a a B L b u b vào hoạt động trơn tru. Phần này đề xuất các C L c u c 5.5K phương pháp khởi động mềm và bảo vệ quá VT2 VT4 VT6 áp bus DC cho vấn đề quá dòng và quá áp trong quá trình khởi động APF đã được thảo luận trong phần trước. Hình 2. Sơ đồ mạch khởi động mềm 204
  3. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 Khi bật nguồn, tất cả các van bán dẫn đều bị Sử dụng phần mềm Matlab simulink để khóa, rơle KM bị ngắt, C1 ở trạng thái phóng mô phỏng và phân tích mạch 1 chiều DC. điện. Các điện trở R00 và R01 tạo thành một Điện áp bus DC đạt khoảng 2/3 điện áp đặt mạch phân chia điện áp, bộ ghép quang VDC sau 0,1 giây, sau đó điện trở giới hạn TLP521 và R0 được kết nối song song với dòng điện RST bị cắt và điện áp bus DC tăng R01, mặt phát sáng của TLP521 được bật nhờ dần đến giá trị đặt trước VDC. Có thể thấy sự sụt giảm điện áp của R01 do VDC . Sau khi rằng tác động xung cao tức thời đã giảm đi TLP521 được bật, van bán dẫn Q1 được bật và rất nhiều và việc khởi động mềm của bộ lọc tụ điện C1 bắt đầu sạc. Các van bán dẫn Q2 và APF hoạt động được thực hiện tốt. Kết quả Q3 được kết nối thành một cấu trúc Darlington, mô phỏng dòng điện DC khi chưa có mạch điện áp ngưỡng là 1,4V và điện áp đánh thủng khởi động mềm như hình 3 và sau khi có của diode Zener D1 là 3,3V. Khi điện áp của tụ mạch khởi động mềm như hình 4. Điện áp 1 C1 đạt hơn 4,7V, diode Zener D1 và Q3 được chiều VDC trước và sau khi thêm mạch khởi bật, rơle KM hoạt động để loại điện trở giới động mềm mô tả trên Hình 5. hạn dòng điện RST để hoàn tất quá trình khởi động mềm. 4. KẾT LUẬN Khi điều chỉnh giá trị của tụ C1 có thể điều chỉnh thời gian khởi động mềm cho phù hợp. Giải pháp bảo vệ mạch điện 1 chiều DC trong bộ lọc APF được thể hiện hiệu quả rõ 3.4. Kết quả mô phỏng rệt. Trước khi lắp bộ khởi động mềm xung dòng DC lớn 480A. Sau khi thêm mạch khởi động mềm, dòng khởi động phía DC giảm đáng kể và giá trị đỉnh chỉ còn khoảng 81A, nhỏ hơn nhiều so với dòng chịu được của IGBT (200A), đạt được hiệu ứng tốt, đảm bảo an toàn cho các van dẫn và nâng cao tuổi thọ cho giàn tụ điện mạch một chiều DC. Hình 3. Dòng diện DC khi chưa có khởi động mềm 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vu Minh Quang; Han Wei; Wang Dazhi ;A new type of PWM rectifier with function of harmonic suppression and reactive power compensation, IEEE xplore, 2013. [2] An Improved Harmonic Current Detection Based on variable Forgetting Factor RLS Algorithm, Sustainable Energy and Hình 4. Dòng diện DC khi có khởi động mềm Environmental Engineering, Applied Mechanics and Materials Vols.291-294 (2013)2459-2463.EI20031916312811. https://www.scientific.net/AMM.291- 294.2459. Hình 5. Điện áp 1 chiều VDC trước và sau khi thêm mạch khởi động mềm 205
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2