I. Giới thiệu chung về bộ lọc tích cực và NPC inverter
Luận văn thạc sĩ này tập trung vào thiết kế bộ lọc tích cực sử dụng NPC inverter và DSP TMS320F28335. Bộ lọc tích cực (APF) được giới thiệu từ năm 1976 và hiện đã trở thành công nghệ phổ biến trong việc lọc sóng hài và bù công suất phản kháng. NPC inverter là một dạng nghịch lưu đa bậc, được chọn vì ưu điểm giảm nhiễu và tăng hiệu suất so với nghịch lưu hai bậc. Luận văn này nhằm mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điện ba pha ba dây, đặc biệt trong các ứng dụng công suất trung bình và lớn.
1.1. Khái niệm và cấu trúc bộ lọc tích cực
Bộ lọc tích cực (APF) là thiết bị dùng để loại bỏ sóng hài và bù công suất phản kháng trong hệ thống điện. Cấu trúc chung của APF bao gồm một NPC inverter kết nối với lưới điện. Khi tải phi tuyến được kết nối, dòng điện phi tuyến sẽ làm méo dạng điện áp nguồn. APF cung cấp dòng điện bù để duy trì dạng sóng sin và nâng cao hệ số công suất.
1.2. Ưu điểm của NPC inverter
NPC inverter được chọn vì khả năng hoạt động hiệu quả ở công suất trung bình và lớn. So với nghịch lưu hai bậc, NPC inverter giảm đáng kể sóng hài bậc cao và tối ưu hóa hiệu suất. Cấu trúc đa bậc của NPC inverter cho phép tạo ra điện áp ngõ ra gần với dạng sóng sin, giảm thiểu tổn thất và tăng tuổi thọ linh kiện.
II. Kỹ thuật điều khiển và ứng dụng DSP TMS320F28335
Luận văn nghiên cứu các kỹ thuật điều khiển hiện đại như điều chế vector không gian (SVPWM) và điều chế sóng mang (CBPWM) để tối ưu hóa hoạt động của NPC inverter. DSP TMS320F28335 được sử dụng để thực hiện các giải thuật điều khiển phức tạp, đảm bảo độ chính xác và hiệu suất cao. Các kỹ thuật này giúp cân bằng điện áp tụ DC và giảm thiểu sóng hài trong hệ thống.
2.1. Điều chế vector không gian SVPWM
SVPWM là phương pháp điều khiển dựa trên vector không gian, giúp tối ưu hóa việc đóng ngắt các linh kiện trong NPC inverter. Phương pháp này giảm thiểu sóng hài và cải thiện chất lượng điện áp ngõ ra. SVPWM được thực hiện thông qua DSP TMS320F28335, đảm bảo độ chính xác và tốc độ xử lý cao.
2.2. Ứng dụng DSP TMS320F28335
DSP TMS320F28335 là bộ xử lý tín hiệu số mạnh mẽ, được sử dụng để thực hiện các giải thuật điều khiển phức tạp như SVPWM và CBPWM. DSP này cung cấp khả năng xử lý thời gian thực, giúp tối ưu hóa hiệu suất của NPC inverter và bộ lọc tích cực. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy hiệu quả vượt trội của DSP trong việc điều khiển hệ thống.
III. Mô phỏng và thực nghiệm
Luận văn trình bày kết quả mô phỏng sử dụng Matlab/Simulink và thực nghiệm với NPC inverter và DSP TMS320F28335. Các kết quả cho thấy khả năng lọc sóng hài và bù công suất phản kháng hiệu quả của bộ lọc tích cực. Mô hình thực nghiệm được thiết kế và thi công, đạt được các mục tiêu đề ra như dòng điện nguồn gần sin và hệ số công suất cao.
3.1. Mô phỏng trên Matlab Simulink
Mô phỏng trên Matlab/Simulink được thực hiện để kiểm chứng lý thuyết và giải thuật điều khiển. Kết quả mô phỏng cho thấy NPC inverter và bộ lọc tích cực hoạt động hiệu quả trong việc lọc sóng hài và bù công suất phản kháng. Các thông số như dòng điện, điện áp và hệ số công suất được đo lường và phân tích chi tiết.
3.2. Thực nghiệm với DSP TMS320F28335
Mô hình thực nghiệm được thiết kế sử dụng NPC inverter và DSP TMS320F28335. Kết quả thực nghiệm khẳng định hiệu quả của các giải thuật điều khiển và khả năng ứng dụng thực tế của bộ lọc tích cực. Các thông số đo lường thực tế phù hợp với kết quả mô phỏng, chứng minh tính khả thi của đề tài.
IV. Đánh giá và hướng phát triển
Luận văn đánh giá các kết quả đạt được và đề xuất hướng phát triển trong tương lai. Bộ lọc tích cực sử dụng NPC inverter và DSP TMS320F28335 đã chứng minh hiệu quả trong việc lọc sóng hài và bù công suất phản kháng. Tuy nhiên, vẫn cần nghiên cứu thêm để tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí trong các ứng dụng thực tế.
4.1. Đánh giá kết quả
Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy bộ lọc tích cực đạt được các mục tiêu đề ra, bao gồm dòng điện nguồn gần sin và hệ số công suất cao. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế như độ phức tạp của giải thuật điều khiển và chi phí thiết bị. Cần tiếp tục nghiên cứu để khắc phục các hạn chế này.
4.2. Hướng phát triển
Hướng phát triển trong tương lai bao gồm tối ưu hóa giải thuật điều khiển, giảm chi phí thiết bị và mở rộng ứng dụng của bộ lọc tích cực trong các hệ thống điện công nghiệp. Ngoài ra, việc tích hợp các công nghệ mới như AI và IoT cũng là một hướng nghiên cứu tiềm năng.
