I. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Chương này trình bày tổng quan về sóng hài và các tác động của chúng trên lưới điện. Sóng hài là các sóng điều hòa bậc cao, gây nhiễu và ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Các thiết bị điện không hoạt động hiệu quả với sóng hài, dẫn đến tổn hao năng lượng. Chuỗi Fourier được sử dụng để phân tích sóng hài, với các hệ số được tính toán để xác định biên độ và góc pha của các thành phần sóng. Hệ số méo dạng (THD) là tham số quan trọng để đánh giá tác động của sóng hài.
1.1 Sóng hài trong lưới điện
Sóng hài là các sóng điều hòa bậc cao, có tần số là bội số của tần số sóng cơ bản (50Hz). Chúng gây nhiễu và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lưới điện. Các thiết bị điện không hoạt động hiệu quả với sóng hài, dẫn đến tổn hao năng lượng. Chuỗi Fourier được sử dụng để phân tích sóng hài, với các hệ số được tính toán để xác định biên độ và góc pha của các thành phần sóng.
1.2 Giải pháp lọc sóng hài
Để giảm ảnh hưởng của sóng hài, các bộ lọc tích cực được sử dụng. Bộ lọc tích cực mắc phía trước một nhóm phụ tải có nhiệm vụ bù các sóng hài bậc cao và bù công suất phản kháng thông qua một nghịch lưu nguồn áp. Việc nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển cho bộ lọc tích cực là cấp thiết để nâng cao chất lượng điện năng.
II. Cơ sở toán học của bộ lọc công suất tích cực
Chương này trình bày cấu trúc cơ bản của bộ lọc công suất tích cực kiểu song song và hoạt động của nó. Bộ lọc tích cực sử dụng lý thuyết công suất tức thời (p,q) để tính toán dòng bù đặt đầu vào cho bộ điều khiển. Các tham số của bộ lọc được tính toán để tối ưu hóa hiệu suất lọc sóng hài.
2.1 Cấu trúc bộ lọc công suất tích cực
Bộ lọc công suất tích cực kiểu song song có cấu trúc cơ bản gồm một nghịch lưu nguồn áp và các bộ phận điều khiển. Nó hoạt động bằng cách phát dòng điện bù lên lưới điện để triệt tiêu các sóng hài do tải phi tuyến tạo ra.
2.2 Lý thuyết công suất tức thời
Lý thuyết công suất tức thời (p,q) được sử dụng để tính toán dòng bù đặt đầu vào cho bộ điều khiển. Các thành phần công suất được chuyển đổi từ hệ tọa độ abc sang hệ tọa độ α-β để xác định dòng điện tham chiếu.
III. Thiết kế bộ điều khiển cho bộ lọc công suất tích cực
Chương này tập trung vào việc thiết kế các bộ điều khiển cho bộ lọc công suất tích cực. Các phương pháp điều khiển kinh điển và hiện đại được áp dụng, bao gồm bộ điều khiển dải trễ (HCC) và bộ điều khiển PI. Giải thuật di truyền (GA) được sử dụng để tối ưu hóa các tham số của bộ lọc.
3.1 Bộ điều khiển dải trễ HCC
Bộ điều khiển dải trễ (HCC) được thiết kế dựa trên mô hình toán học và lý thuyết công suất tức thời (p,q). Nó sử dụng cơ chế chỉnh định mờ để nâng cao chất lượng điều khiển và giảm tần số đóng cắt IGBT.
3.2 Bộ điều khiển PI
Bộ điều khiển PI được thiết kế để điều khiển dòng bù sóng hài. Giải thuật di truyền (GA) được sử dụng để tối ưu hóa các tham số của bộ điều khiển PI, giúp nâng cao hiệu suất lọc sóng hài.
IV. Kết quả mô phỏng trên Matlab Simulink
Chương này trình bày kết quả mô phỏng hoạt động của bộ lọc công suất tích cực trên phần mềm Matlab/Simulink. Các kết quả mô phỏng chứng minh tính đúng đắn của các phương pháp điều khiển được đề xuất, bao gồm bộ điều khiển HCC và bộ điều khiển PI. Các thông số của hệ thống được tối ưu hóa bằng giải thuật di truyền (GA).
4.1 Kết quả mô phỏng với bộ điều khiển HCC
Kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển HCC hiệu quả trong việc giảm sóng hài và nâng cao chất lượng điện năng. Các dòng điện pha được cải thiện đáng kể sau khi áp dụng bộ lọc tích cực.
4.2 Kết quả mô phỏng với bộ điều khiển PI
Kết quả mô phỏng với bộ điều khiển PI cho thấy hiệu suất lọc sóng hài được cải thiện đáng kể. Giải thuật di truyền (GA) giúp tối ưu hóa các tham số của bộ điều khiển PI, mang lại kết quả tốt hơn so với các phương pháp truyền thống.
