Thạc Sĩ Nghiên cứu bộ lọc và bù công suất phản kháng dùng thiết bị điện tử công suất

LỜI NÓI ĐẦU.
Với sự phát triển không ngừng của đất nước. Điện năng cung cấp cho phụ tải
không chỉ phải đảm bảo yêu cầu về số lượng mà chất lượng điện năng cũng phải
được đảm bảo. Trong điều kiện vận hành, truyền tải điện năng, do trên lưới có nhiều
phần tử phi tuyến dẫn tới làm xuất hiện các thành phần sóng điều hòa bậc cao. Các
thành phần sóng điều hòa bậc cao này gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng như làm
tăng tổn hao, làm giảm hệ số công suất, ảnh hưởng tới các thiết bị tiêu dùng điện,
làm giảm chất lượng điện năng . Do đó các thành phần dòng điều hòa bậc cao trên
lưới phải đảm bảo một số tiêu chuẩn giới hạn các thành phần điều hòa bậc cao. Hiện
nay, ở nước ta chưa có một tiêu chuẩn nào đối với thành phần điều hòa bậc cao cho
phép trên lưới nhưng trên thế giới đã có nhiều tiêu chuẩn về sóng điều hòa bậc cao
trên lưới như tiêu chuẩn IEEE std 519, tiêu chuẩn IEC 1000-3-4 .việc tuân theo
các tiêu chuẩn này là bắt buộc để đảm bảo chất lượng điện năng.
Giải pháp để hạn chế sóng điều hòa bậc cao trên lưới có nhiều giải pháp khác
nhau, một trong số đó là sử dụng bộ lọc tích cực. Bộ lọc tích cực dựa trên thiết bị
điện tử công suất và điều khiển để thực hiện nhiều chức năng khác nhau. Vì vậy,
sau 2 năm học tập và nghiên cứu tôi đã lựa chọn đề tài là “Nghiên cứu bộ lọc và bù
công suất phản kháng dùng thiết bị điện tử công suất”.
Nội dung luận văn đi vào xây dựng cấu trúc lực và thuật điều khiển để lọc
sóng điều hòa bậc cao và nâng cao hệ số công suất cho nguồn bể mạ. Để thực hiện,
nội dung luận văn cần giải quyết các yêu cầu sau:
- Nghiên cứu tải bể mạ, đánh giá các thành phần dòng điện bậc cao sinh bởi bể
mạ lên lưới.
- Nghiên cứu lý thuyết bộ lọc từ đó xây dựng cấu trúc và thuật điều khiển cho bộ
lọc tích cực.
- Đánh giá chất lượng dòng điện trên lưới sau khi sử dụng bộ lọc. Chất lượng
dòng sau khi lọc phải đảm bảo nằm trong tiêu chuẩn cho phép.
Các yêu cầu đó sẽ được làm rõ và giải quyết trong luận văn. Các vấn đề được
trình bày trong bốn chương:
Chương 1: Tổng quan về sóng điều hòa và bù công suất phản kháng
Chương 2: Các bộ lọc sóng điều hòa và bù công suất phản kháng
Chương 3: Thiết kế bộ lọc tích cực và bù công suất phản kháng dùng chỉnh
lưu PWM.
Chương 4: Thiết kế bộ lọc tích cực và bù công suất phản kháng cho tải bể mạ
nhôm 5000A, 24V
Trong quá trình thực hiện luận văn, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
PGS.TS. Bùi Quốc Khánh cùng với sự cố gắng của bản thân, nay đã hoàn thành.
Tuy nhiên bản bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả kính mong
nhận được sự góp ý và nhận xét của các thầy cô giáo và các bạn để được hoàn thiện
hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm nghiên cứu & triển khai Công nghệ
cao, trường Đại học Bách khoa Hà nội, Khoa Sau đại học, Trường Đại học Kỹ thuật
công nghiệp Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành của mình tới thầy giáo PGS.TS. Bùi
Quốc Khánh đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện để tôi hoàn thành bản luận văn
này.
Chương 1. Tổng quan về sóng điều hòa và bù công suất phản kháng .12
1.1. Đặt vấn đề . 12
1.2. Tổng quan về sóng điều hòa . 12
1.3. Tổng quan về công suất phản kháng . .24
1.4. Kết luận 27
Chương 2. Các bộ lọc sóng điều hòa và bù công suất phản kháng .28
2.1. Các bộ lọc sóng điều hòa . 28
2.2. Các phương pháp bù công suất phản kháng .40
2.3. Kết luận 47
Chương 3. Thiết kế bộ lọc tích cực và bù công suất phản kháng dùng chỉnh lưu
PWM 48
3.1. Khái quát chung về chỉnh lưu PWM .48
3.2. Ứng dụng chỉnh lưu PWM để làm bộ lọc tích cực 51
3.3. Cấu trúc mạch lọc sóng điều hòa và bù công suất phản kháng dùng chỉnh
lưu PWM . . 59
3.4. Kết luận . 63
Chương 4.Thiết kế bộ lọc tích cực và bù CSPK cho tải bể mạ nhôm 5000A,24V.64
4.1. Đặt vấn đề .64
4.2. Phân tích ảnh hưởng của tải bể mạ lên lưới điện 66
4.3. Thiết kế bộ lọc cho nguồn bể mạ 77
4.4. Khảo sát mạch lọc với nguồn bể mạ . 85
4.5. Kết luận chung . 96 .