Tài liệu Thiết kế bộ lọc sóng hài thông thấp băng rộng

  • Số trang: 76 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 176 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -------------o0o------------- Đề tài: THIẾT KẾ BỘ LỌC SÓNG HÀI THÔNG THẤP BĂNG RỘNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Duy Cƣơng Học viên thực hiện: Trần Mạnh Hiếu Thái Nguyên 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Nền tảng Các bộ chuyển đổi công suất theo đó nâng cao hiệu suất, hiệu quả và độ bền của các quá trình sản xuất được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ứng dụng của các bộ biến đổi điện AC/DC và DC/AC được phát triển không ngừng từ sự ra đời của bộ chỉnh lưu điều khiển Silic (Silicon Controlled Rectifiers - SCR) năm 1957. Tuy nhiên, sự sử dụng rộng rãi của các bộ chỉnh lưu Diot/ Thyristor 1 pha và 3 pha cho các nguồn điện DC, các bộ truyền động tốc độ điều chỉnh được (Adjustable Speed Drives - ASD), các bộ lưu điện (Uninterruptible Power Supplies - UPS), và ứng dụng cho hộ tiêu thụ và các thiết bị công nghiệp, mới diễn ra trong hai thập kỷ gần đây, và ước tính 65% năng lượng điện công nghiệp đã sử dụng bởi các động cơ điện. Hộ sử dụng chính trong công nghiệp ngày càng tăng lên, coi sự giảm năng lượng như một chìa khóa để nâng cao lợi nhuận và khả năng cạnh tranh của họ. Vì các bộ dẫn động điều tốc giảm mức năng lượng tiêu hao ( tiết kiệm từ 20 – 30% ) và giảm các mức chất thải gây ô nhiễm tới môi trường trong khi năng suất tăng lên khiến sự phát triển của chúng là tất yếu. Với các ứng dụng điều tốc, các bộ truyền động tốc độ điều khiển được (ASD) được sử dụng rộng rãi cho các động cơ điện. Hiệu suất và chất lượng chuyển động cao, mômen khởi động thấp là ưu điểm của các ASD. Các ASD bao gồm bộ chuyển đổi AC/DC nối với bộ nghịch lưu DC/AC. Trong tất cả các bộ chuyển đổi điện tử hiện đại nghịch lưu nguồn điện áp (Voltage Source Inverter - VSI) sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation – PWM) là rất phổ biến. PWM – VSI bao gồm 6 khóa bán dẫn công suất cùng với các Diot hồi tiếp mắc song song. Nó chuyển điện áp một chiều cố định thành xoay chiều 3 pha với tần số và biên độ có thể điều khiển được. Trong các ứng dụng bộ điều khiển động cơ xoay chiều, thiết bị chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha thành điện áp một chiều được sử dụng rộng rãi. Bộ chỉnh lưu điện áp kết hợp bộ lọc thụ động, VSI ghép nối nguồn một chiều với động cơ xoay chiều để điều khiển tốc độ, vị trí, momen trục động cơ. Cấu trúc liên kết phía trước cho các ASD là bộ chỉnh lưu 6 Diot hay Thyristor với các ưu điểm như hiệu suất cao, giá thành thấp, chắc chắn và tin cậy. Cấu trúc chính của thiết bị PWM – VSI với một bộ chỉnh lưu Diot phía trước được chỉ ra trong Hình 1.1. Các bộ chỉnh lưu Diot và Thyristor kết nối lưới điện với tải và tạo ra các dòng điện không sin từ nguồn cung cấp ngay cả khi lưới là nguồn điện áp hình sin. Các dòng điện sóng hài này được đưa ra vào các hệ thống cung cấp và gây ô nhiễm lưới điện, gây ra các vấn đề về chất lượng của nguồn điện. Sóng hài dòng điện đã đưa vào gây ra sự biến dạng điện áp đường dây. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 Hình 1.1: Cấu trúc chính của bộ chỉnh lưu cầu Diot phía trước bộ truyền động xoay chiều. Các sóng hài dòng điện được đưa vào lưới có thể tương tác với phạm vi rộng của các thiết bị hệ thống điện, đáng chú ý nhất là các tụ điện, máy biến áp và các động cơ gây ra, tổn hao phụ, quá nhiệt và quá tải. Chúng cũng có thể gây ra sự giao thoa với các đường dây truyền thông và sai lệch trong việc đo công suất. Các sóng hài dòng điện không những không thể sinh ra công suất thực tới tải mà còn gây ra sự cộng hưởng hay khuếch đại không mong muốn trong hệ thống phân phối. Méo sóng hài tổng (Total Harmonic Distortion – THD) là chỉ số được sử dụng phổ biến để đo thành phần sóng hài từ sóng và có thể áp dụng đối với điện áp hay dòng điện. Méo sóng hài tổng dòng điện được đưa ra bởi: n I THDI = n2 n (1.1) I1 In là dòng sóng hài hiệu dụng thành phần, I1 là thành phần dòng cơ bản. Điện áp bị biến dạng thường gây ra trong sự cố hoặc sự đóng cắt của các tải tuyến tính/ phi tuyến khác được nối tới cùng điểm của đầu nối chung (PCC) chỉ ra trong Hình 1.2. Điểm nối chung là điểm mà ở đó các hộ tiêu thụ được nối cùng nhau và nó được định nghĩa một cách nói chung như một điểm mà tại đó gồm các giới hạn sóng hài sẽ được đánh giá. Từ phía khách hàng, nó là điểm mà ở đó hệ sử dụng cuối cùng là năng lượng tiêu thụ và là nơi các hộ tiêu thụ khác được cung cấp với các dịch vụ điện. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Hình 1.2: Định nghĩa điểm nối chung ( PCC). 1.2 Các kỹ thuật giảm nhẹ sóng hài Các kỹ thuật này có thể được phân loại thành 5 loại. 1. Bộ lọc thụ động 2. Các hệ thống nhiều pha 3. Các hệ thống bù sóng hài tích cực 4. Các hệ thống lai 5. Bộ chỉnh lưu PWM Mục đích của các kỹ thuật này là làm cho dòng điện đầu vào có dạng sóng hình sin sạch, giảm méo sóng hài tổng dòng điện THD. Trong các bộ lọc thụ động, dòng chảy của các dòng điện sóng hài không mong muốn tới hệ thống điện có thể được ngăn chặn bởi cách sử dụng của các trở kháng cao mắc để chặn chung hoặc bằng cách chuyển hướng chúng tới đường dẫn điện trở thấp. Hai phương pháp này trình bày khái niệm của các bộ lọc thụ động nối tiếp và bộ lọc thụ động song song, một cách tương ứng. Các bộ lọc thụ động nối tiếp có thể là dạng thuần cảm hoặc dạng LC. Bộ lọc điện cảm phần xoay chiều AC và bộ lọc phần một chiều DC là hai bộ lọc dạng thuần cảm. Các điện cảm phần xoay chiều tạo ra một cảm kháng lớn làm thay đổi đường đi dòng điện được tạo bởi các sóng hài. Với mục đích thực hiện cực đại điện kháng đầu vào trong khi làm cực tiểu điện áp rơi xoay chiều, giảm cả điện cảm phần xoay chiều và điện kháng phần một chiều, giải pháp kết hợp được chỉ ra trong Hình 1.3. Điện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 kháng một chiều được đặt sau bộ chỉnh lưu Diot và trước tụ điện và nó được ký hiệu giống với các điện cảm phần xoay chiều. Hình 1.3: Lọc thụ động dựa trên điện cảm đường dây AC và điện kháng đường dây DC. Hình 1.4: Cấu hình bộ lọc thụ động nối tiếp ( SERISE) Bộ lọc thụ động nối tiếp cộng hưởng, chỉ ra trong Hình 1.4, được nối nối tiếp với tải. Bộ lọc bao gồm cuộn kháng và tụ điện mắc song song mà được cộng hưởng để cung cấp điện kháng cao tại tần số sóng hài được chọn. Điện kháng cao do đó chặn dòng chảy của dòng điện sóng hài chỉ tại tần số cộng hưởng. Tại tần số cơ bản, bộ lọc được thiết kế để có điện kháng thấp, do đó cho phép tần số cơ bản đi qua. Với nhiều sóng hài bị chặn, nhiều bộ lọc nối tiếp là cần thiết. Tuy nhiên, bộ lọc cộng hưởng nối tiếp có thể gây tổn hao đáng kể tại tần số cơ bản. Ngược lại, bộ lọc thụ động song song (Shunt) chỉ mang một phần của dòng điện mà bộ lọc nối tiếp phải mang. Bộ lọc nối tiếp có giá cao hơn, và thực tế rằng các bộ lọc (Shunt) có thể cung cấp công suất phản kháng tại tần số cơ bản, hầu hết phương pháp thực tế thường sử dụng bộ lọc Shunt. Hình 1.5: Cấu hình bộ lọc Shunt thông thường. Bộ lọc Shunt có điện kháng rất thấp tại tần số mà ở đó nó bị cộng hưởng và nó chuyển hướng hầu hết dòng điện sóng hài tại tần số đó. Hầu hết các dạng bộ lọc Sun Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 thông thường là các bộ lọc cộng hưởng và bộ lọc thông cao đơn giản. Shunt thông thường được chỉ ra trong Hình 1.5. Không giống bộ lọc Shunt và bộ lọc nối tiếp có dải tần hẹp của sự khử sóng hài, các bộ lọc dải tần rộng có một dải rộng hơn của đặc tính khử sóng hài. Các bộ lọc dải rộng sử dụng sự kết hợp của hai kỹ thuật thụ động, với một điện kháng nối tiếp cao để chặn các sóng hài dòng điện không mong muốn (từ dòng chảy thông qua lưới) và một đường điện trở Shunt thấp để làm lệch hướng dòng chảy của chúng thông qua bộ lọc Shunt. Chúng có thể có cấu trúc khác nhau, chỉ ra trong Hình 1.6. dạng Lc và LLCL. Chúng được hiệu chỉnh tới tần số cắt thấp sao cho chỉ thành phần cơ bản sẽ đi qua từ đầu vào đến đầu ra. Do đó, chúng được gọi là các bộ lọc dải rộng thông thấp. Cả hai bộ lọc dải rộng thông thấp đã chỉ ra chỉ sử dụng một bộ lọc Shunt để khử tất cả sóng hài dải rộng. Hình 1.6; Cấu hình bộ lọc dải rộng thông thấp. (a): Kiểu Lc, (b): Kiểu LLCL Kỹ thuật nhân pha được dựa trên việc tăng số xung của sự biến đổi. Điều này làm tăng bậc sóng hài thấp nhất cho bộ biến đổi và giảm kích cỡ của bộ lọc thụ động cần để lọc các sóng hài thụ động. Một bộ biến đổi lý tưởng 12 xung có bậc sóng hài thấp nhất là 11 (Các sóng hài dòng điện bậc 5 và bậc 7 về lý thuyết không tồn tại). Một cách tương tự, bộ biến đổi 18 xung có bậc sóng hài nhỏ nhất là 17. Tuy nhiên, một bộ biến đổi 12 xung chỉ ra trong Hình 1.7 cần hai cầu 6 xung và hai bộ tín hiệu vào AC dịch pha 300 và một bộ biến đổi 18 xung cần 3 cầu 6 xung và 3 bộ tín hiệu vào dịch pha 200. Rất nhiều cấu trúc liên kết khác nhau tồn tại cho việc dịch pha. Nói chung, kỹ thuật phân pha là có tác dụng để giảm thấp bậc các sóng hài dòng điện. Tuy nhiên, kích cỡ rộng, hiệu suất thấp, giá thành cao của nó là nhược điểm. Hình 1.7: Cấu hình hệ thống máy chỉnh lưu 12 mạch . Phương pháp bù điều hòa tích cực là một phương pháp mới liên quan đến quá trình khử những hàm điều hòa trong mạch. Các máy lọc tích cực cung cấp một hệ thống thực hiện khá tốt và làm giảm cường độ dòng điện của những hàm điều hòa. Tuy nhiên, do phụ thuộc vào các thành phần điện năng phức tạp thường đắt hơn so với các máy lọc thụ động. Cơ cấu hoạt động cơ bản của máy lọc tích cực là đưa vào Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 lưới các sóng hài dòng/áp bằng nhau về biên độ nhưng ngược pha với các sóng hài được sinh ra do tải phi tuyến, vì vậy chúng sẽ loại trừ lẫn nhau. Máy lọc tích cực được phân loại căn cứ theo kiểu bộ biến đổi, cấu trúc liên kết và số lượng các pha. Loại bộ biến đổi có thể là Bộ biến đổi nguồn cường độ dòng điện (CSI) hoặc CSI.VSI dựa vào bộ cảm biến mà nó sử dụng để làm thiết bị lưu trữ điện năng. Máy lọc tích cực loại VSI sử dụng một tụ điện làm thiết bị lưu trữ điện năng. Cấu trúc liên kết có thể được phân chia thành mạch mắc rẽ, mạch mắc nối tiếp hoặc mạch kết hợp cả hai cách mắc. Tiêu chí phân loại thứ ba là căn cứ vào số lượng các pha, ví dụ loại 2 dây (một pha) và loại ba hoặc bốn dây (ba pha). Máy lọc tích cực ba pha sử dụng các lượng tải phi tuyến với một mức năng lượng cao như bộ biến đổi ASD và bộ biến đổi AC/DC. Nhiều loại cấu hình khác nhau của các máy lọc tích cực liên tục được giới thiệu và cải tiến. Hình 1.8 là những loại cấu hình cơ bản. Tất cả các cấu hình của các máy lọc tích cực song song đều sử dụng cấu trúc liên kết bộ biến đổi nguồn điện áp có kèm theo những phương pháp điều chỉnh cường độ dòng điện được thực hiện ở một mức độ cao là những loại được sử dụng nhiều nhất. Đối với quá trình bù hàm điều hòa, máy lọc tích cực có cấu trúc song song sử dụng lý thuyết năng lượng phản kháng tức thời hoặc truyền tải cấu trúc đồng bộ dựa trên phương pháp kỹ thuật mạch bù. Hình 1.8: Cấu hình hệ thống chủ yếu của máy lọc tích cực a : Máy lọc tích cực cấu trúc mạch mắc rẽ b : Máy lọc tích cực cấu trúc mạch mắc nối tiếp Hình 1.9: Cấu hình chung của máy lọc tích cực thể lai. (a) Máy lọc tích cực có mạch mắc rẽ và máy lọc thụ động có mạch mắc rẽ (b) Máy lọc tích cực có mạch mắc nối tiếp và máy lọc thụ động có mạch mắc nối tiếp Máy lọc tích cực thể lai như trong Hình 1.9 là sự kết hợp giữa máy lọc tích cực và máy lọc thụ động theo nhiều dạng cấu hình khác nhau. Mục đích chính của loại máy lọc là giảm chi phí ban đầu và nâng cao hiệu quả sử dụng. Hiệu quả thực hiện và giảm thiểu chi phí trong các cấu trúc liên kết của máy lọc lai đã được phát triển hơn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 bất kỳ một máy lọc tích cực nào khác. Thông thường, khi kết hợp với máy lọc tích cực có cấu trúc mạch mắc rẽ, máy lọc thụ động sẽ được kích hoạt theo một tần suất đặc trưng nhằm khử các hàm điều hòa tương ứng và làm giảm mức công suất của máy lọc tích cực. Một kiểu kết hợp khác là kết hợp giữa máy lọc tích cực có mạch mắc nối tiếp với máy lọc thụ động có mạch mắc nối tiếp. Tóm lại, phần lớn các kỹ thuật lọc được đề cập ở trên đều có chung điểm hạn chế là chi phí cao khi so sánh với các kỹ thuật lọc thụ động. Vì vậy, kỹ thuật lọc hàm điều hòa thụ động tuy có kích thước lớn song vẫn là loại giải pháp kỹ thuật được sử dụng nhiều nhất trong việc làm giảm thiểu các thành phần điều hòa. Kỹ thuật lọc hàm điều hòa thụ động, cấu trúc máy lọc thành phần điều hòa băng thông rộng tần thấp là những vấn đề được đề cập trong bản luận văn này. 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu và cấu trúc của luận văn Mục đích của luận văn là đưa ra phương pháp giải tích cho việc thiết kế máy lọc điều hòa thụ động, băng thông rộng, tần thấp cải tiến (Improved lowpass Broadband passive harmonic Filter – IBF) có khả năng hấp thụ các sóng điều hòa dòng điện tạo ra từ bộ chỉnh lưu cầu ba pha được sử dụng điều khiển động cơ. Các tham số IBF nhận được nhờ phương pháp thiết kế giải tích sẽ được đánh giá qua các phép mô phỏng trên máy tính, đồng thời hiệu quả sẽ được so sánh với các máy lọc thụ động thường hay sử dụng. Luận văn này đề cập đến ba vấn đề chính như sau. Thứ nhất, phương pháp thiết kế giải tích của IBF đối với máy chỉnh lưu điốt ba pha dựa trên miền tần số được phát triển. Phương pháp này dựa trên cơ sở sự mô phỏng miền tần số của máy chỉnh lưu và máy lọc. Thứ hai, phương pháp giải tích được đánh giá qua các mô phỏng trên máy tính. Kết quả cho thấy, độ chính xác của phương pháp là rất cao. Thứ ba, việc so sánh chi tiết với các loại máy lọc thụ động khác được thực hiện thông qua các thiết kế, các phép mô phỏng. Nói tóm lại, bản luận văn này hướng đến việc phân tích và thiết kế IBF chi tiết. Lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến việc thiết kế máy lọc trên cơ sở các nguyên tắc về lọc hàm điều hòa thực thi ở mức độ cao. Luận văn gồm 5 chương. Chương 1 giới thiệu khái niệm máy lọc hàm điều hòa và định nghĩa đề tài của luận văn. Chương 2 bao quát tổng thể những nội dung liên quan đến các kỹ thuật lọc thụ động dành cho các hệ thống ASD. Chương 3 phân tích các máy lọc thụ động băng thông rộng tần thấp và định nghĩa chi tiết phương pháp thiết kế đã cải tiến đối với IBF. Trong Chương 4, để lựa chọn các tham số thiết kế, cần phải tiến hành lựa chọn và kiểm tra hệ thống thông qua các mô hình cụ thể và các mô phỏng trên máy tính. Chương 5 cũng là chương cuối cùng nêu lên những đánh giá kết luận tóm tắt đồng thời đưa ra khuyến nghị trong tương lai đối với đề tài nghiên cứu của luận văn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 CHƢƠNG 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP LỌC SÓNG HÀI THỤ ĐỘNG 2.1 Giới thiệu Mặc dù công nghệ lọc tích cực đã khá hoàn thiện và những đặc điểm trong quá trình thực hiện là khá hấp dẫn như đã được trình bày tóm tắt trong Chương 1, kỹ thuật lọc thụ động vẫn là cách tiếp cận phổ biến nhất để làm giảm sóng hài bậc cao trong mạch chỉnh lưu 3 pha nhiều điốt/thyristor. Bởi tấ t cả các thành phần của bộ lọc đều thụ động và bền , hơn nữa phương pháp thiết kế và thực hiện bộ lọc cũng khá đơn giản và quan trọng hơn hết là giá thành thấp , phương pháp lọc thụ động là phương pháp được ưa dùng trong hầu hết các ứng dụng. Khác với bộ nhân pha, bộ lọc tích cực, bộ lọc hỗn tạp và chỉnh lưu PWM, trong kỹ thuật lọc sóng hài thụ động , không sử dụng mạch điện tử và phần cứng và cũng không có phương điều khiển phức tạp nào cần sử dụng . Do vậy lọc thụ động là cách khá kinh tế để lọc sóng hài của dòng điện và cải thiện chất lượng hệ thống . Do đó bộ lọc thụ động có những ưu điểm vượt trội so với các loại bộ lọc khác. Trong phương pháp lọc sóng hài thụ động , cuộn kháng nguồn , cuộn cảm trung gian, bộ lọc song song , bộ lọc thông thấp LC sẽ được bàn tới trong chương này . Phương pháp thiết kế tổng quát, đặc điểm chất lượng và những ưu nhược điểm cơ bản nhất sẽ được giới thiệu. 2.2 Sự méo dòng vào do hài của hệ thống ASD Hình 2.1 Hệ ASD có mạch chỉnh lưu cầu điốt đầu vào, không có bộ lọc sóng hài Hệ thống ASD với cầu chỉnh lưu điốt 6 van, thể hiện trong Hình 2.1 có dạng sóng dòng điện vào và phổ của hài được cho trên Hình 2.2. Sóng hài tạo ra có bậc 2p±1, với p là số đập mạch của điện áp một chiều chỉ nh lưu . Trong số các sóng hài, 4 sóng hài đầu tiên là nổi trội (bậc 5, bậc 7, bậc 11 và bậc 13). Trong trường hợp được minh họa (trở kháng của hệ thống thấp, <2%) tổng số độ biến dạng của dòng đo hài (THD) là rất cao, > 70% và dạng sóng của dòng điện bị bóp méo rất nhiều. Hình dạng của hài dòng điện trong mạch chỉnh lưu đi ốt 6 van phụ thuộc rất nhiều vào lưới nơi mà mạch chỉnh lưu sử dụng . Nói chung, độ biến dạng dòng có thể tới cao tới 135% khi nguồn vào chỉ nh lưu “khỏe” và có thể thấp tới dưới 30% khi nguồn vào chỉ nh lưu “yếu”. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 Hình 2.2: Hệ ASD 5.5 kW có chỉ nh lưu cầu điot đầu vào (a): Dạng sóng dòng vào (b): Phổ sóng hài dòng vào. 2.3 Kỹ thuật lọc sóng hài thụ động cho hệ ASD Về cơ bản , trong các bộ lọc thụ động , có thể ngăn dòng hài bơm vào lưới bằng cách sử dụng một trở kháng lớn để chặn các dòng hài này và định hướng chúng đi vào một đường mắc song song với trở khán g thấp . Hai phương pháp này giải thí ch các nguyên lý của các bộ lọc nối tiếp và bộ lọc song song . Trong số đó , bộ lọc cảm kháng nối tiếp chỉ chặn được một lượng dòng hài hạn chế , trong khi đó lại giảm đáng kể điện áp ra. Các bộ lọc đơn tần chỉ có hiệu quả trong một lân cận nhỏ của tần số ứng với bộ lọc đó. Ngược lại, bộ lọc dải thụ động có dải lọc lớn hơn và làm suy giảm hầu hết các sóng hài trong dải tần đó . Bộ lọc dải thụ động sử dụng kết hợp cả hai phương pháp, với một trở kháng cao nối tiếp để chặn dòng hài không mong muốn tới lưới và một đường trở kháng nhỏ song song để hướng dòng hài không mong muốn này qua đó . Trong các bộ lọc thụ động, loại với cuộn kháng lưới (hay cuộn kháng ), với điện cảm trung gian , các bộ lọc đơn tần song song , và bộ lọc thông thấp LC sẽ được trì nh bày trong phần này . Ba loại bộ lọc đầu được chọn vì chúng khá phổ biến và sẽ liên quan tới việc so sánh chi tiết sau khi nghiên cứu các loại . Bộ lọc dải thông thấp LC là loại cơ bản và là cấu trúc lọc dải thông thấp thương mại đầu tiên, đã được sử dụng ở . Bộ lọc này đã được cải tiến thành bộ lọc thông dải cải tiến gần đây để khắc phục vần đề hiệu quả của cấu trúc . Vì vậy, bộ lọc dải thông thấp LC sẽ là nền tảng của cấu trúc . Chương sau, cấu trúc IBF (Improved lowpass Broadband passive harmonic Filter – IBF) sẽ được nghiên cứu dựa trên nền tảng này. 2.3.1 Điện cảm đƣờng dây xoay chiều 3 pha và điện kháng một chiều Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 Kỹ thuật lọc sóng hài thụ động đơn giản nhất và kinh tế nhất là sử dụng một cuộn kháng L mắ c ở đầu vào của ASD như ở H ình 2.3. Bộ lọc trở kháng nối tiếp (thường được gọi là kháng trên dây ) là một phương pháp được thực hiện khá rõ ràng và chặt chẽ . Trở kháng lọc ωL dược xác đị nh bằng phần trăm của trở kháng của hệ Zhệ. Zhệ được tí nh bằng: Zhệ = VR IR (2.1) Trong đó VR là điện áp pha rms định mức và I R là dòng rms định mức. Cảm kháng phần trăm được tí nh bằng:  e Lac %   e Lac Z hê  100 Với Zhệ, trở kháng của hệ, đã cho ở (2.1) và (2.2) là tốc độ góc của điện lưới. Điện kháng của điện cảm tăng tỉ lệ với tần số của hệ . Vì vậy , cuộn cảm làm dòng điện của bộ biến đổi mềm hơn . Với cách lọc này , độ méo dòng do sóng hài THD có thể đạt được một giá trị khá thấp tới 35%, so với THD của một ASD đơn giản. THD này có thể giảm được hơn nữa khi kết hợp cuộn kháng với điện cảm trung gian. Không giống như cuộn kháng lưới , điện cảm trung gian không gây ra rơi áp khi đóng góp vào tạo ra dạng sóng của dòn g điện. Chúng ta biết rằng trở kháng hiệu dụng của điện cảm trung gian , khi tí nh về phí a lưới , có giá trị cỡ một nửa giá trị trở kháng của nó . Điện cảm trung gian thường được chọn cỡ 3% đến 5% trong các hệ ASD thương mạ i. Hình 2.3 Phương pháp lọc thụ động cho hệ ASD sử dụng cuộn kháng nguồn 3 pha. Khi cho cuộn kháng ba pha vào giữa nguồn và đầu v ào của bộ chỉnh lưu cũng có thể làm mềm dạng sóng của dòng điện đi bởi vì cuộn kháng ngăn cản sự thay đổi đột của dòng điện. Dòng qua tụ sẽ nhỏ hơn và cũng liên tục hơn, do vậy làm tăng tuổi thọ của tụ ở phía tải . Tuy vậy, có một hạn chế của cuộn kháng ba pha là làm giảm điện áp một chiều trung gian bởi n ó làm tăng thời gian đáp ứng khi dòng điện truyền từ đầu ra của một điot này tới đầu vào của điot kia trong mạch chỉ nh lưu cầu ba pha . Trong một số trường hợp , khi sử dụng cuộn kháng lớn , điện áp chỉ nh lưu có thể không đủ để cấp cho tải. Có thể tính xấp xỉ độ giảm của điện áp một chiều trung gian như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 Ở điều kiện làm việc định mức đầu ra của điện áp một chiều cho trường hợp lý tưởng (L = 0%) được cho bởi: Vdcra  3 2 Vday  (2.3) Trong đó Vdây là điện áp dây rms định mức của nguồn. Độ giảm điện áp ở trung gian cho ứng với một giá trị của L được cho bởi V  3   L  I dc (2.4) Với L là cảm kháng của cuộn kháng sử dụng và I dc là dòng tải một chiều định mức. Điện áp một chiều t rung gian rơi phần trăm được tí nh bằng tỉ lệ của (2.4) và (2.3) và cho bởi: V %  V Vdcra Giả thiết rằng dòng điện một chiều tru mức của bộ chỉ nh lưu ICL cho bởi: I CL  I dc  2 3 (2.5) ng gian không đổi , khi dòng vào đị nh (2.6) Sử dụng phương trì nh (2.6), sau khi thay (2.3) và (2.4) vào (2.5), với điện cảm phần trăm ở (2.2), phần trăm giảm điện áp một chiều trung gian có thể được tí nh theo phần trăm cảm kháng lưới v  0.5( x) Với x là cảm kháng phần trăm (ωL %), (2.7) là độ giảm áp phần trăm của điện áp một chiều trung gian. Ví dụ một cuộn kháng 3% sẽ làm giảm điện áp một chiều trung gian đi xấp xỉ 1.5%. Nhược điểm lớn nhất của cấu trúc này là dải THD của dòng cao (>30%) mặc dù sử dụng điện cảm trung gian kết hợp với cuộn kháng . Dải THD này không đáp ứng được các tiêu chuẩn về THD trong hầu hết các trường hợp . Dạng sóng đặc trưng của dòng qua cuộn kháng và phổ sóng hài của một hệ ASD 5.5 kW sử dụng cuộn k háng ba pha 4% được cho trên Hình 2.4. Dạng sóng dòng điện nguồn và điện áp pha nguồn được trên H ình 2.5 ứng với THD của dòng ở 36%. Thường thì phương pháp lọc này sẽ cho hệ số công suất chậm sau ở đầy tải cỡ từ 0.80 tới 0.90 với bộ chỉ nh lưu điot cầu ba pha. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 Hình 2.4: Hệ ASD 5.5 kW với cuộn kháng lọc ba pha 4%. (a): Dạng sóng dòng lưới (b): Phổ dòng hài lưới. Hình 2.5: Hệ ASD 5.5kW với cuộn kháng lọc 3 pha 4%. Dạng sóng dòng điện nguồn và điện áp nguồn (đường chấm) ở tải đầy (dòng được khuếch đại 10 lần. 2.3.2 Bộ lọc sóng hài hiệu chỉnh thụ động Bộ lọc sóng hài chỉ nh tần thụ động có thể là loại nối tiếp hoặc song song . Trong các hệ ASD và các ứng dụng chỉnh lưu khác, đặc biệt khi công suất đị nh mức tăng (trên bài chục kW ), bộ lọc song song thường được sử dụng . Bộ lọc song song có th ể có nhiều cấu hình như ở H ình 1.5. Tuy vậy, trong tất cả các cấu hì nh đó , loại chỉnh đơn tần và loại thông cao (bậc 2) hay được sử dụng hơn. Bộ lọc chỉ nh đơn tần có lẽ là loại bộ lọc song song phổ biến nhất . Nó có trở kháng rất thấp so với trở kháng của nguồn ở tần số mà nó được chỉ nh để lọc . Vì vậy, dòng hài chỉnh lưu sẽ chạy qua bộ lọc này. Việc làm giảm sóng hài thực hiện được miễn là độ lớn trở kháng của nguồn lớn hơn khá nhiều trở kháng của bộ lọc song song ở cùng tần số hài. Bộ lọc chỉ nh đơn tần cũng làm tăng hệ số công suất ở tần số sóng cơ bản bằng việc bơm thành ph ần cảm tới tải . Tuy vậy , một bộ lọc chỉ nh đơn tần chỉ có thể lọ c một thành phần sóng hài của dòng điện . Do đó, một bộ lọc chỉ nh đơn tần không đủ để lọc được tất cả các sóng hài có tác hại đáng kể của dòng điện . Vì thế, với một dải rộng của các sóng hài sinh ra , mỗi bộ lọc c hỉnh đơn tần sẽ được thiết kế để lọc một tần số sóng hài trong đó. Trong việc thiết kế bộ lọc chỉ nh đơn tần , thường thường tụ lọc được tí nh toán cho một giá trị bù điện cảm kháng cần thiết để nâng cao hệ số công suấ t của nguồn . Kết quả là cuộn kháng được thiết kế để cung cấp trở kháng cộng hưởng nối tiếp (trở kháng thấp) ở tần số sóng hài cần lọc . Tại tần số này , tụ điện và cuộn cảm có giá trị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 xấp xỉ nhau về độ lớn , nhưng ngược dấu , và do đó triệt tiêu nhau . Trở kháng này được cho bởi: 1   Z0  j   L  C   (2.8) Với Z 0 là trở kháng cộng hưởng , L là điện cảm và C là điện dung của bộ lọc . Và tần số cộng hưởng tương ứng mà bộ lọc chỉ nh tới là: fS  1 (2.9) 2 LC Với fS là tần số cộng hưởng nối tiếp, L là điện cảm và C là điện dung của bộ lọc . Tần số cộng hưởng song song (fP) xảy ra giữa bộ lọc và điện kháng của toàn nguồn được cho bởi: fP  1 (2.10) 2 ( Ls  L)C Với f P là tần số cộng hưởng song song , LS là điện cảm của nguồn , L và C lần lượt là điện cảm và điện dung của bộ lọc. Trong thực tế , tần số cộng hưởng nối tiếp của bộ lọc được chọn với một hệ số lệch . Hệ số lệch này , kí hiệu là df , cho ở (2.11) xác định phần trăm của độ dịch tần số cần thiết cho giá trị của bộ lọc . Tần số cộng hưởng nối tiếp được dị ch đi thường được chọn cỡ 3-8% dưới tần số sóng hài có tác dụng lớn nhất cần lọc cho. df %  f h  f nt 100 fh (2.11) Với fh là tần số sóng hài cần lọc, fnt là tần số cộng hưởng nối tiếp của bộ lọc. Việc chọn với hệ số lệch này có vài lý do thực tế . Thứ nhất là việc chỉ nh tần số cộng hưởng chí nh xác bằng tần số sóng hài sẽ “hút” các sóng hài nổi trội của các tải phi tuyến ở xung quan h và tạo ra quá dòng bộ lọc và có thể phá hỏng bộ lọc . Một lý do khác là các thành phần của bộ lọc , đặc biệt là thông số C của tụ giảm theo thời gian sử dụng và tần số chỉ nh sẽ tăng , do đó thiết kế điểm chỉ nh bằn h hoặc trên tần số hài cần chỉ nh sẽ làm giảm chất lượng của bộ lọc khi thời gian sử dụng tăng . Với tần số chỉnh nhỏ hơn một chút , tần số cộng hưởng nối tiếp tăng và sẽ dị ch điểm trở kháng nhỏ nhất gần hơn tần số củ a hài. Việc này sẽ làm tăng hiệu quả của bộ lọc . Thứ ba là tần số chỉ nh nhỏ hơn một chút là cần thiết để dị chuyển tần số cộng hưởng song song ra xa tần số của sóng hài nổi trội cần lọc . Tùy thuộc vào trở kháng củ a nguồn , việc này là cần thiết để tránh quá áp trên đầu của bộ chỉnh lưu vì cộng hưởng song song. Do đó, trở kháng nhỏ nhất cung cấp bởi bộ lọc được thiết kế cho bậc 5 và 7, cho trên Hình 2.6 sẽ ở tần số ngay dưới tần số của sóng hài tương ứng . Ví dụ, áp dụng hệ số lệch 4% sẽ cho trở kháng nhỏ nhất cho bộ lọc sóng hài bậc 5 và 7 lần lượt là 240Hz và 336Hz. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 15 Một thông số thiết kế khác là “độ nét” của bộ lọc . Độ nét này phụ thuộc vào hệ số chất lượng (Q) cho bởi: X0 Q  R L C R (2.12) Với X 0 là trở kháng của tụ hoặc của của cuộn cảm của bộ lọc ở tần chỉnh , R là điện trở suy giảm (kết hợp giữa điện trở tương đương của bộ lọc và điện trở thêm vào bộ lọc). Hệ số Q càng lớn, độ nét của bộ lọc càng lớn. Hệ số này í t khi được xem xét theo việc lọc. Lý do là giá trị của R thườ ng gây ra tăng đáng kể tổn thất trong bộ lọc . Do đó , thực tế thì giá trị của R chỉ bao gồm điện trở trong của cuộn cảm . Trong trường hợp này điện trở tương đương của bộ lọc thường cho giá trị của Q lớn và lọc do đó sẽ nét. Hình 2.6: Đặc tính trở kháng đầu ra của một hệ ASD với bộ lọc chỉ nh đơn tần bậc 5 và 7. Trong thực tế các bộ lọc chỉ nh được sử dụng cho một số sóng hài nổi trội . Việc lọc sẽ bắt đầu với tần số hài cao nhất c ần lọc và sử dụng bộ lọc cho các tần số hài thấp hơn là cần thiết để tránh quá áp do cộng hưởng song song ở tần số sóng hài thấp hơn . Do đó, lọc sóng hài bậc 7 sẽ cần bộ lọc hài bậc 7 cùng với bộ lọc hài bậc 5. Trong hệ ASD dưới cỡ megawoat , lọc hài bậc 5 và 7 là đủ (lọc các tần số cao hơn sẽ rất tốn kém). Trong khi đó với các hệ có công suất lớn hơn , lọc bậc 11 và 13 có thể cần xem xét. Hình 2.7 trình bày một hệ lọc thực tế với các bộ lọc song song bậc 5 và 7(nổi trội nhất) được thêm cuộn kháng đầu và o và cuộn kháng đầu ra, tạo ra cấu trúc hình T. Hình 2.7: Cấu trúc một hệ lọc cho ASD với các bộ lọc thụ động song song chỉ nh đơn tần bậc 5 và 7 được thêm vào các cuộn kháng vào và ra . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 16 Hình 2.8: Dòng điện vào của một hệ ASD với các bộ lọc thụ động song song chỉnh đơn tần bậc 5 và 7 (a): Dạng sóng dòng điện vào (b): Phổ sóng hài dòng điện vào. Điện cảm L0 phía chỉnh lưu sẽ làm tăng độ mềm của dòng chỉnh lưu và giảm áp lực lên các phần của bộ lọc song song . Trong khi Li sẽ cho tỉ lệ trở kháng xác định bao nhiêu phần của dòng hài sẽ chạy qua bộ lọc song song . THD % sẽ giảm tỉ lệ thuận với phần trăm cảm kháng (nguồn) thêm vào . Hình 2.8 biểu thị dạng sóng của dòng điện và phổ hài của nó cho một hệ ASD đặc trưng . Hệ số công suất đầu vào gần bằng 1 (>0.97) với dòng chậm sau ở đầy tải do tí nh dung của tụ ở tần số cơ bản. Hình 2.9: Dạng sóng dòng vào và điện áp nguồn (đường chấm) ở tải đầy (đường dòng điện được khuếch đại 10 lần). Chất lượng của bộ lọc phụ thuộc vào giá trị trở kháng nguồn , giá trị này thường không biết chí nh xác và có thể thay đổi khi hệ thống điện thay đổi . Cộng hưởng song song với trở kháng nguồn có thể gây bất ổn đị nh cho hệ . Hiệu quả của bộ lọc cũng bị ảnh hưởng lớn bởi trở kháng nguồn . Trở kháng nguồn càng lớn , việc lọc sóng hài càng tốt. Một khi đã lắp đặt , chúng sẽ rất khó thay đổi , cả tần số chỉnh cũng như độ lớn của bộ lọc . Đầu ra của nhánh song song có thể thay đổi tần số cộng hưởng , gây quá áp, quá dòng lên các bộ phận của bộ lọc. 2.3.3 Bộ lọc dải sóng hài thông thấp thụ động Như đã nói ở phần trước , trong các ứng dụng thực tế của ASD , để lọc hiệu quả dòng chỉnh lưu , thường yêu cầu sử dụng các bộ lọc son g song chỉ nh đơn tần , nhiều tầng. Trong bộ chỉ nh lưu 6 van, các sóng hài được sinh là các sóng hài bậc 5, 7, 11, 13, v.v. Việc thiết kế các bộ lọc chỉ nh đơn tần cho sóng hài của mỗi bậc để từ đó lọc được cả dải sóng hài sẽ không thực tế bởi như thế bộ lọc sẽ rất phức tạp và giá thành cao. Vì vậy, cần đưa ra một giải pháp để lọc sóng hài. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 17 Phương pháp lọc thông thấp được nói qua ở C hương 1 là một phương pháp lý tưởng để chặn các dòng hài ở nhiều bậc (dải). Thành phần dòng chỉnh lưu có tần số dưới tần số cắt của bộ lọc thông thấp này sẽ chạy được qua bộ lọc . Thành phần dòng có tần số trên tần số cắt sẽ bị lọc . Trong thực tế , bộ lọc thông thấp thường được thiết kế sao cho tần số cắt nhỏ hơn tần số của sóng hài nổi trội đầu tiên. Bộ lọc thông thấp sử dụng một cuộn kháng mắc nối tiếp để ngăn các sóng hài không mong muốn chạy lên lưới . Một băng tụ điện được mắ c song song với bộ chỉ nh lưu (có hoặc không có thêm cuộn kháng ) để chuyển hướng dòng hài không mong muốn khỏi chạy lên lưới và định hướng các sóng hài này với trở kháng đối với các sóng hài này thấp hơn (so với trở khán g của lưới đối với cùng sóng hài ). Bộ lọc song song chỉnh đơn tần không thể lọc được tất cả các sóng hài và tránh hiện tượng dòng hài tăng bằng việc giảm tần số cộng hưởng khỏi tần số của các sóng hài đáng kể loại đi. Đây là một ưu điểm chí nh của việc sử dụng bộ lọc thông thấp. Một bộ lọc thông thấp k iểu LC đơn giản được cho ở H ình 2.10, bao gồm một cuộn kháng L i và tụ điện mắc song song C f. Các tụ thường được nối theo hình tam giá c (Cf= CfΎ= 3CfΔ). Một đầu tụ được nối với tải của bộ chỉ nh lưu . Bộ lọc đơn giản này có thể được thiết kế để đạt được tới một mức mong muốn độ THD (tổng độ méo do hài) của dòng lưới và có thể , nhưng í t hơn , là hệ số công suất đầu vào . Tuy vậy, do hiện tượng quá áp ở tụ và do đó cả ở đầu bộ chỉ nh lưu (bởi một dải rộng của tải từ không tải tới đầy tải ), các phần này có thể không chịu đựng được và bị hỏng . Dạng sóng đối với bộ lọc LC đơn giản và vấn đề quá áp được cho ở H ình 2.11 và 2.12, với 2 chế độ đầy tải và không tải . Điện áp ở đầu chỉ nh lưu lớn hơn nhiều điện áp lưới và do đó điện áp một chiều trung gian có thể khá lớn so với giá tr ị định mức và dẫn tới hỏng các thiết bị . Để tránh các vấn đề liên quan tới quá áp , cuộn kháng được thiết kế đi kèm với một bộ giảm áp (bộ điều áp buck). Cấu trúc của bộ lọc với bộ giảm áp nà y được cho trên Hì nh 2.13. Bộ giảm áp có thể được thiết kế theo cách ba bộ biến áp một pha hoặc một bộ biến áp ba pha quấn trên một lõi thép ba pha . Bộ biến áp ba pha có ưu điểm hơn , xét về giá cả và mức độ cồng kềnh . Một cách khác , không phải sử dụng sơ đồ có bộ giảm áp là dùng một biến áp tự ngẫu với các vòng dây phù hợp với việc giảm điện áp đầu ra theo mong muốn , hoặc các phương pháp giảm điệ n áp lưới thụ động khác . Với việc sử dụng bộ giảm áp , vấn đề quá áp được giải quyết , xong theo đó là việc giá thà nh và độ phức tạp của thiết bị tăng , hiệu suất làm việc giảm . Tuy vậy, hệ số công suất đầu vào và độ THD tương đương với cấu trúc LC đơn giản . Hình 2.10 Một bộ lọc thông thấp LC đơn giản. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 18 Hình 2.11: Điện áp dây đầu vào của hệ có bộ lọc thông thấp LC (đường nét đứt) và các dạng sóng điện áp chỉnh lưu với tải đầy (hệ ASD 5.5 kW). Hình 2.12: Điện áp dây đầu vào của hệ có bộ lọc thông thấp LC (đường chấm) và các dạng sóng điện áp chỉnh lưu ở không tải (hệ ASD 5.5 kW). Hình 2.13: Một bộ lọc thông thấp LC với bộ giảm áp (bộ buck). Cách thiết kế một bộ lọc thông thấp LC, đầu tiên là mắc cuộn kháng ba pha 25% nối tiếp với nguồn AC cung cấp . Các cuộn kháng này tạo ra trở kháng đủ lớn để ngăn cản bất kì dòng hài nào từ lưới . Do đó , các tụ lọc sẽ không bị quá tải . Ngoài ra, các sóng hài chỉnh lưu cũng bị c hặn và không chạy lên lưới . Các cuộn kháng còn có tác dụng như bộ đệm giữa hệ thống điện và thiết bị . Các cuộn kháng này tránh hiện tượng cộng hưởng song song tại các tần số cộng hài và do đó tránh hiện tượng khuếch đại sóng hài . Tụ lọc được thiết kế sao cho cộng hưởng song song với cuộn kháng ở tần số thấp, cỡ 80 tới 170 Hz để không cho dòng hài ở dải tần này bơm được vào hệ ASD ba pha. Với các tần số cộng hưởng song song thấp như thế, bộ lọc này sẽ không dễ tạo cộng hưởng không mong muốn với các phần khác của hệ . Với lựa chọn này, các tụ lọc sẽ có trở kháng nhỏ đối với các tần số hài bơm vào , so với trở kháng lớn của các cuộn kháng (như ở trên Hình 2.14). Các dòng hài chỉnh lưu sẽ chủ yếu đi vào các tụ điện. Ở Hình 2.14, trở kháng của lưới Zlưới được xác đị nh như sau: Zlưới=  Ri  Rs   jn  Li  Ls  (2.13) Với R i và R S là điện trở tương đương nối tiếp của các cuộn cảm và điện trở tương đương của lưới, Li và LS là điện cảm nối tiếp đầu vào và điện cảm tương đương của nguồn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 19 Ztụ = 1 n C f (2.14) Với C f là điện dung của tụ lọc song song . Một tỉ lệ cao giữa trở kháng của lưới và trở kháng của của tụ ở tất cả các sóng hà i đáng kể tạo ra trong mạch chỉ nh lưu cầu 6 van sẽ đủ lớn để đị nh hướng dòng hài đi qua mạch tụ song song . Trong khi đó , rõ ràng là thành phần sóng cơ bản sẽ đi từ lưới tới bộ chỉnh lưu bởi tỉ lệ trở kháng này đối với tần số 50 Hz của sóng cơ bản khá thấp. Hình 2.14: Đường trở kháng của nhánh tụ song song và đường trở kháng của nhánh cuộn cảm nối tiếp của bộ lọc thông thấp LC, hệ ASD 5.5 kW. Hình 2.15: Bộ lọc thông thấp LC ở tải đầy (hệ ASD 5.5 kW) (a): Dạng sóng dòng điện lưới (b): Phổ sóng hài dòng điện lưới. Đặc tính THD của dòng lưới với bộ lọc thông thấp LC tốt hơn đáng kể so với trường hợp dùng cuộn kháng đơn giản. Dạng sóng của dòng điện lưới và phổ sóng hài của nó với một hệ ASD có bộ lọc LC được cho trên H ình 2.15. Nói chung, bộ lọc có thể giảm tổng độ méo dòng điện lưới do sóng hài từ 50% xuống cỡ 9- 12% ở tải định mức. Hệ số công suất của lưới khá cao (≥ 0.9) với mọi điều kiện của tải. Với một hệ ASD 5.5 kW, một cuộn kháng 25% được sử dụng và tụ điện 170 Hz được dùng để tạo tần số cộng hưởng song song 170Hz. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 20 Hình 2.16: Dạng sóng của dòng điện lưới và dòng chỉnh lưu. (đường chấm) của hệ ASD 5.5 kW. Hình 2.17: Dạng sóng của dòng điện và điện áp nguồn (đường chấm) của hệ ASD 5.5 kW. Dạng sóng dòng điện lưới và dòng chỉn h lưu được cho trên H ình 2.16. Dòng điện lưới có giá trị THD 10.3%. Điện áp pha và dòng đi ện của nguồn được cho trên Hình 2.17 với hệ số công suất 0.91 lúc đầy tải. Bộ lọc này không gặp hiện tượng cộng hưởng sóng hài với các nguồn sóng hài khác như hiện tượng gặp ở bộ lọc đơn tần truyền thống. Tuy vậy, hiện tượng quá áp với tải nhẹ và đầy tải là một vấn đề đối với cấu trúc bộ lọc thông thấp LC đơn giản như thế này. Hệ số công suất cần được nâng cao hơn và việc sử dụng bộ biến đổi giả m áp làm tăng giá thành và độ cồng kềnh của thiết bị . Ở bộ lọc thông thấp LC , việc nâng cao hệ số công suất đòi hỏi phải sử dụng tụ lọc nhỏ đi. Việc này cũng giảm được hiện tượng quá áp . Tuy vậy, độ THD của dòng lưới sẽ tăng và sẽ không đạt được yêu của tiêu chuẩn về mức độ sóng hài . Do đó phải thỏa hiệp giữa hệ số công suất và THD của dòng điện, như trong Bảng 2.1. Li (mH) CfΔ (µF) THD lưới (%) Hs CS lưới (vượt) Vdc Tb Vcf đỉnh Đầy Vdc Tb tải Đầy tải Không tải Vcf đỉ nh Không tải 19.6 14.9 10.2 0.914 556 560 689 693 18.6 14.9 10.8 0.991 553 556 691 680 20.58 14.9 9.5 0.918 560 563 687 690 19.6 14.1 10.7 0.920 552 556 683 683 19.6 15.6 9.75 0.909 559 563 694 698 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xem thêm -