Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Cơ sở lí thuyết. Võ Thị Hồng Dúng 3 Luận Văn Thạc Sỹ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Chương 3: Mô hình tải thuần trở. Chương 4: Mô hình động cơ quay.
Chương 5: Mô hình tải điện tử. Chương 6: Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Phân tích, tổng hợp. Mô hình hóa và mô phỏng.5 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố TT Tên bài Nội dung nghiên cứu Ƣu điểm Nhƣợc điểm POSSIBILITIES OF Đưa ra các khái niệm - Cho phép sử dụng - Tuổi thọ của THE LOW VOLTAGE cơ bản về hệ thống hạ điện áp định mức cao các thiết bị DC DISTRIBUTION áp DC và phân tích hơn so với hệ thống điện tử thường SYSTEMS những tiềm năng về AC ngắn hơn các kinh tế - kỹ thuật. Giới - Tổn thất điện áp nhỏ phần tử mạng thiệu những định hướng hơn hệ thống AC vì truyền thống của sự phát triển đòi các điện kháng của hệ - Các thiết bị hỏi sử dụng các thiết bị thống không ảnh điện tử công điện tử công suất đối hưởng đến tính liên suất thường với hệ thống hạ áp DC tục cung cấp điện hao phí lớn và - Không có dòng phản tạo ra sóng hài kháng cho mạng 1 - Giảm tổn thất điện - Chi phí tổng áp và tổn thất công tăng do phải suất do điện trở DC sử dụng các nhỏ hơn điện trở AC.
bộ lọc sóng - Hệ thống DC được hài ứng dụng để giảm các - Số thiết bị dao động điện áp của điện tử công các hộ ở cuối đường suất tăng nên dây và giữ điện áp làm có thể tăng số việc gần như không lần sự cố đổi (nhưng chỉ ảnh hưởng cục bộ) Modeling, Control and Kiểm tra các tải hạ áp - Cải thiện được chất - Phải sử dụng Protection of Low- dân dụng hiện có khi lượng điện năng rất nhiều thiết Voltage DC được cung cấp bằng - Đơn giản hệ thống bị điện tử 2 Microgrids nguồn DC và xây dựng điện hơn bằng cách công suất nên các mô hình tải để có kết nối trực tiếp các tạo ra sóng hài thể sử dụng trong công nguồn phát một chiều mà cần phải cụ mô phỏng. Xây đến DC bus. khắc phục Võ Thị Hồng Dúng 4 Luận Văn Thạc Sỹ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh dựng các cấu hình giao - Dễ dàng điều khiển - Dễ xảy ra sự diện AC/DC khác nhau được tốc độ của các cố cục bộ do và điều khiển hoạt động động cơ DC. linh kiện điện của chúng.
Xây dựng - Giảm được chi phí tử bị hư hỏng hệ thống hạ áp DC cỡ đầu tư; Giảm được tổn nhỏ để có thể thực hiện thất điện áp và tổn thất các thí nghiệm. Xác công suất trong lưới định những ứng dụng điện. mới tiện lợi cho việc sử - Hạn chế được dòng dụng phân phối hạ áp điện không hình sin DC và xây dựng hệ như trong mạng AC thống bảo vệ và điều - Tạo ra những ứng khiển cho hệ thống hạ dụng mới tiện dụng áp DC. cho hệ thống hạ áp DC Load Modelling for Nghiên cứu mô hình - Tạo ra được các mô - Có thể có Steady-State and của các tải đối với hệ hình tải đơn giản, những sai số Transient Analysis of thống DC.
Tiến hành thuận tiện cho việc nhất định Low-Voltage dc Systems đo trên 8 tải khác nhau phân tích ổn định và trong quá trình khi nó được cung cấp quá độ trong hệ thống đo do thiết bị bằng nguồn DC. Kết phân phối hạ áp DC. và điều kiện tự quả từ các phép đo - Làm tiền đề cho việc nhiên được sử dụng để phát thay thế hệ thống - Phải sử dụng triển các mô hình tải truyền tải AC bằng hệ rất nhiều các đơn giản, có thề sử thống DC để phát huy thiết bị điện tử dụng cho tính toán quá hết tìm năng về kinh tế nên thường độ và ổn định của hệ cũng như kỹ thuật. tạo ra sự cố 3 thống hạ áp DC.
Các - Giảm tổn thất điện (cục bộ) do mô hình này còn có thể áp và tổn thất công tuổi thọ của nó được sử dụng cùng với suất ngắn và dễ bị các tiêu chuẩn hiện có - Sử dụng được các hỏng để tính toán độ dốc điện nguồn năng lượng tái - Ngoài ra các áp và dòng ngắn mạch sinh như hệ thống thiết bị điện tử trong hệ thống hạ áp quang điện và các pin còn tạo ra DC. sóng hài nên phải sử dụng bộ lọc sóng hài làm cho chi phí tăng DC distribution system Nghiên cứu những khả - Sử dụng dòng điện for home and office năng có thể để thay thế một chiều cho hệ nguồn AC hiện tại thống phân phối hạ áp trong hệ thống phân trong nhà và văn 4 phối dân dụng bằng phòng sẽ đạt được một nguồn DC; đánh hiệu quả tổng thể cao giá những thuận lợi và - Tất cả các bộ phát khó khăn đối với hệ nguồn một chiều có thống phân phối AC thể được kết nối trực Võ Thị Hồng Dúng 5 Luận Văn Thạc Sỹ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh hiện tại tiếp với mạng hạ áp DC, rất thuận tiện cho các ứng dụng trong gia đình. - Ít nguy hiểm hơn dòng điện xoay chiều - Giảm trường điện từ - Cải thiện được chất lượng điện năng Hiện nay, việc sử dụng ngày càng tăng các thiết bị điện DC cùng với những ưu điểm khi truyền tải DC như: Giá thành rẻ, giảm nhiễu, hiệu suất cao và dễ sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (pin mặc trời, pin nhiên liệu, …), nên cần xem xét khả năng cung cấp trực tiếp điện DC cho các thiết bị điện bằng một mạch điện DC chuyên dụng để tránh trường hợp phải biến đổi AC/DC như hiện nay. Để thực hiện được điều này, cần phải phân tích tính khả thi của hệ thống phân phối hạ áp DC cho các tải gia đình và văn phòng và đánh giá những thuận lợi, hạn chế so với sự phân phối dòng AC.
Công việc này được tiến hành bằng cách đo thử thực tế đặc tuyến tải khi cấp nguồn DC ở các chế độ khác nhau bằng các mạch đo và thiết bị đo chuyên dụng. Sau đó, sử dụng các kết quả này để xây dựng mô hình tải, mô phỏng trạng thái hoạt động của các tải này và so sánh kết quả mô phỏng và kết quả đo thực tế để đánh giá độ chính xác của mô hình. Võ Thị Hồng Dúng 6 Luận Văn Thạc Sỹ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Qui trình đo Đầu tiên tất cả các tải thử nghiệm được đo kiểm đặc tính ngõ vào và ngõ ra trong nguồn AC ở điều kiện hoạt động bình thường. Kết quả đo được sử dụng để đánh giá và so sánh khi thiết bị thử nghiệm được cấp điện DC.
Kết quả đo kiểm cũng được sử dụng để xác định mối quan hệ giữa dòng và áp của tải thử nghiệm khi được cấp điện DC. Phổ tần của các tải thử nghiệm được phân tích dưới điều kiện điện áp danh định. Sau đó, để xác định trạng thái quá độ của tải thử nghiệm cần thay đổi mức điện áp cung cấp. Thiết bị đo được liệt kê trong Bảng 2.1 cùng với sai số định mức trong phạm vi cho phép.
Thiết bị đo Đại lƣợng Sai số Dãy đo LeCroy Current Probe AP011 Dòng điện ±1% DC – 120 kHz LeCroy Differential Probe AP032 Điện áp ±2% DC – 15 MHz Fluke 77 Điện áp ± 0.3 % - Fluke 87 Dòng điện ± 0.1: Độ chính xác của phép đo và băng tần số của các thiết bị đo. Dao động kí được sử dụng trong quá trình đo là LeCroy 9304 CM với băng rộng 200 MHz, thời gian lấy mẫu là 100 ms/mẫu.1 Đo các tải trong nguồn AC Số liệu của phép đo này được sử dụng để xác định xem tính tương thích của các tải thử nghiệm với nguồn DC. Có những tải mà điều kiện chính để hoạt động là từ trường biến thiên, chẳng hạn như máy biến áp hoặc động cơ cảm ứng một pha… những thiết bị có thể bão hòa khi cấp nguồn DC, làm mất đi nguyên lý hoạt động, hoặc đơn giản là không thực hiện chức năng của chúng. Một cách để đánh giá khi các tải thực hiện đúng chức năng trên DC là đo hệ số công suất thực PF và độ chuyển vị của nó (DPF) của tải.
Chúng được xác định như sau: Võ Thị Hồng Dúng 7 Luận Văn Thạc Sỹ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh I S1 PF = cos(1 ) (2.1) IS DPF = cos(1 ) (2.2) Trong đó: θ1 là góc lệch pha giữa thành phần điện áp với dòng điện ở tần số 50Hz; IS1 là giá trị của dòng điện ở tần số cơ bản và IS là giá trị hiệu dụng tổng. Phương trình 2.1 được gọi là phương trình hệ số công suất thực. Còn phương trình 2.2 được gọi là phương trình dịch chuyển hệ số công suất. Mạch đo áp và dòng của tải thử nghiệm trình bày ở Hình 2.1: Mạch đo đối với các phép đo AC.
Ngoài ra, tổng độ méo sóng hài THD được tính theo biểu thức: n x k 2 2 k THD .3) X1 Với xn là thành phần tần số thứ n và X1 là thành phần tần số cơ bản. Biểu thức này được sử dụng cho cả hai tín hiệu áp và dòng.2 Đo các tải trong nguồn DC Để mô tả các tải, quan hệ giữa dòng và áp được đo. Đầu tiên, các tải được phân loại theo nguyên lý hoạt động của chúng và thành phần cấu tạo. Những loại này bao gồm: các tải thuần trở như: các điện trở đơn giản; các tải quay như: động cơ và các tải điện tử (gồm các thiết bị tích cực và thụ động).
Mạch đo được trình bày ở Hình 2. Võ Thị Hồng Dúng 8 Luận Văn Thạc Sỹ GVHD: PGS.TS Quyền Huy Ánh Trong đó: nguồn DC thay đổi được. Trong mạch đo này, Fluke 77 và Fluke 87 được sử dụng để đo dòng điện và điện áp tương ứng. Hai tụ mỗi tụ có dung lượng 3300μF được nối mắc song song với nguồn DC để lọc nhiễu và tạo tín hiệu điện áp DC phẳng.
Để tìm được mối quan hệ giữa dòng và áp, cho điện áp thay đổi từ 110V đến 350V và ghi lại các giá trị đo bởi 2 Fluke.2: Mạch đo đối với các phép đo DC ở trạng thái ổn định.3 Phân tích phổ tần Việc phân tích phổ tần tín hiệu của các tải thử nghiệm được thực hiện với sự trợ giúp của thiết bị phân tích chất lượng điện năng và việc phân tích phổ tần của mô hình tải được thực hiện với sự trợ giúp của công cụ FFT - phần mềm Matlab.