Chương 1 : Tổng quan Chương 2 : Xây dựng sơ đồ bộ nghịch lưu khi kết nối với lưới điện phân phối Chương 3 : Kết quả mô phỏng và nhận xét. Chương 4 : Kết luận và hướng phát triển -3- 1. Tính cần thiết. Ngày nay với xã hội phát triển đòi hỏi cần nguồn năng lượng điện lớn.
Vì vậy đòi hỏi phải phát triển nhiều nguồn năng lượng điện khác nhau như: nhiệt điện, thủy điện, năng lượng hạt nhân … nhưng những nguồn năng lượng này ngày càng cạn kiệt lại ảnh hưởng đến môi trường cũng như môi trường sinh thái. Vì vậy cần nguồn năng lượng đảm bảo được các yếu tố trên nhưng lại là vô tận. Phong điện, năng lượng mặt trời được khai thác triệt để nhưng lại rất tốn kém. Với ý tưởng tận dụng những nguồn nhỏ sẵn có của các hộ gia đình công suất nhỏ như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, máy phát Diesel, máy phát biogas.
sẽ cùng kết nối vào lưới điện nhằm giảm tải cho lưới điện từ các hộ gia đình và tăng nguồn cung cấp cho hệ thống điện. Kết nối các nguồn điện sẵn có từ các hộ gia đình vào hệ thống điện nhằm đảm bảo liên tục cung cấp điện, chí ít cho chính phụ tải hộ gia đình đang dùng cũng như hạn chế việc quá tải trên đường dây. Việc kết nối này sẽ tận dụng công suất tối đa của các nguồn năng lượng mà các hộ tiêu thụ có thể phát khi tải hộ gia đình nhỏ mà nguồn năng lượng phát lớn. Đây chính là yếu tố nhằm ổn định hệ thống điện khi bị quá tải.
Các nghiên cứu về vấn đề này đã được triển khai và tập trung nhiều về việc điều khiển công suất tác dụng, công suất phản kháng. Một vấn đề được quan tâm ngoài hai việc điều khiển trên là: khi điện áp nguồn năng lượng mặt trời thay đổi, điện áp nguồn lưới phân phối th ay đổi, tần số nguồn lưới thay đổi nó sẽ ảnh hưởng đến hệ thống như thế nào. Với phạm vi nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời hòa vào lưới phân phối một pha có công suất nhỏ là việc rất cần thiết khi các thông số nguồn thay đổi vì nó ảnh hưởng rất lớn đến các khóa điện tử của bộ nghịch lưu. Nhiệm vụ của luận văn nhằm ổn định và điều khiển dòng điện bơm vào lưới là không đổi khi điện áp nguồn năng lượng mặt trời, điện áp và tần số của nguồn lưới điện phân phối thay đổi, cũng như luôn giữ được Q ở mức thấp nhất nhằm nâng cao hệ số công suất.
Việc ổn định dòng điện sẽ không làm hư hại các khóa điện tử của bộ nghịch lưu cũng như các thiết bị có trong hệ thống đồng thời giảm thiểu tối đa công suất phản kháng Q phát vào lưới. Hòa đồng bộ hai máy phát. Ta biết rằng thao tác hoà đồng bộ hai máy phát là chọn điểm đồng bộ để đóng áp to mát của tổ máy hoà lên lưới là việc song song với tổ máy phát đang làm việc trên lưới. Điểm hoà chính xác là điểm thỏa mãn các điều kiện sau: - Biên độ Sđđ máy hòa bằng điện áp lưới Eh =Ul - Giá trị tần số của máy hoà phải bằng tần số của lưới Fh = fl - Các tổ máy phát phải có cùng thứ tự pha - Góc lệch giữa hai véc tơ Eh,Ul bằng "không " Để phân tích các điều kiện ta có thể giả thiết các máy phát đang làm việc khi thực hiện hoà đồng bộ chính xác phải làm sao để dòng điện cân bằng chạy giữa các máy phát điện có giá trị nhỏ nhất để máy phát không hỏng, các máy phát hoạt động song song bình thường.
Nếu các điều kiện hoà song song được thoả mãn, đặc biệt góc lệch pha giữa các điện áp pha nằm trong giới hạn cho phép việc hoà song song xẩy ra êm, không có dòng cân bằng lớn. Khi các điều kiện hoà song song giữa các máy phát được thỏa mãn hiệu số hình học điện áp giữa điện áp pha của máy phát đang hoạt động và máy phát được hoà phải bằng không và dòng cân bằng vào thời điểm hoà bằng không, cụ thể không có tăng dòng đột biến, không có hiện tượng giao động điện áp trên thanh cái. Nếu các điều kiện hoà đồng bộ chính xác không được thoả mãn từng phần hay toàn bộ khi hòa máy phát vào mạng sẽ có dòng cân bằng và giao động điện áp trên thanh cái với những giá trị khác nhau trên lưới được quy về một tổ máy tương đương gọi là Fl. Máy sẽ hoà vào gọi là MF1.
Tại bất cứ thời điểm nào trước khi hoà ta cũng có u l = 2U l sin(1t + 1 ) eh = 2 Eh sin(2t + 2 ) Giả sử ban đầu lấy 1 = 2 = 0 ta coù : 1 + 2 1 − 2 u l − eh = u = 2U cos( )t. sin( )t 2 2 -5- Dòng điện cân bằng chạy trong 2 tổ máy phát ở thời điểm hoà được tính theo công thức sau: u I cb = Xl + Xh ( Xl là điện kháng của máy phát tương đương làm việc trên lưới, Xh là điện kháng của máy phát hoà) Ua U fl Ea fh A1 Ah Ec Uc U b MF1 MFh Eb Hình 1.1: coâng taùc song song Hình 1.2: sơ đồ biểu thị vecto khi hòa 1. Phân tích các điều kiện hòa. Điều kiện về điện áp.
Về trị số độ lớn của điện áp lưới và Sđđ máy hoà không thoả mãn trong khi đó các Điều kiện kia thoả mãn: u Ua U Lúc đó I cb = > 0 ; độ lớn tuỳ thuộc độ chênh lệch Xl + Xh Ea Biểu thị véc tơ chứng minh Điều kiện hoà thứ nhất không thỏa mãn chứng tổ dòng cân bằng còn tồn tại, dòng cân bằng này có giá trị từ 0 –Inm.3: sơ đồ vecto khi điện áp không thỏa mãn mà các điều kiện khác thảo mãn b. Điều kiện tần số không thoả mãn. Gỉa sử điện áp các máy phát bằng nhau, tần số khác nhau: Ul= Eh= U, fl fh _ _ __ _ -6- _ _ Trong trường hợp đó các vecto điện áp của máy đang hoạt động và máy được hoà sẽ lệch nhau một góc , Vì tốc độ góc của 2 máy phát 1 , 2 không bằng nhau nên góc thay đổi từ 0-1800, hiệu số hình học các điện áp nằm trong giới hạn từ 0-2U. Vào thời điểm hoà máy phát điện 1 vào mạng sẽ xuất hiện dòng cân bằng, giá trị của nó phụ thuộc hiệu hình học điện áp U.
Vì điện trở tác dụng của cuộn dây stator nhỏ so với điện trở kháng nên vecto dòng cân bằng I cb lệch pha với vếc tơ điện áp U một góc 900. Dòng cân bằng có giá trị đủ lớn gây ra va đập cơ học trên trục các máy phát làm hư hỏng nặng. Gía trị biên độ dòng cân bằng vào thời điểm hoà đối với máy phát có cuộn ổn định khi E ''d1 = E ''d 2 = E ''d được xác định bằng biểu thức sau: 2k y .2E ''d i ''yp = sin x ''d1 + x c + x ''d 2 2 E ''d1 , E ''d 2 - Sức điện động của máy phát 1 và máy phát 2 có điện trở kháng siêu dẫn dọc trục. x ''d1 , x ''d 2 - Điện trở kháng siêu dẫn dọc trục của máy phát 1 và máy phát 2.
xc Điện trở kháng, qua điện trở đó máy phát 1 được hoà với máy phát 2. ky Hệ số va đập, có tính đến thành phần không chu kỳ của dòng điện. 2 Hệ số xác định biên độ thành phần có chu kỳ dòng điện. Dòng cân bằng đạt giá trị cực đại khi = 1800 2k y 2 E d'' i '' = xd'' 1 + xc + xd'' 2 yp Dòng cân bằng tăng đột ngột rất lớn, có thể đạt giá trị bằng từ 10 đến 15 lần dòng định mức tạo ra lực điện động rất lớn trong cuộn dây stator làm hỏng các cuộn dây đó.
Hoà song song máy phát khi góc lệch pha lớn cũng giống như ngắn mạch trên thanh cái trạm phát điện. Trong trường hợp đómáy phát được hoà không thể được kéo vào đồng bộ, các máy phát khác bị ngắt khỏi mạng nhờ thiết bị bảo vệ và rời khỏi đồng bộ. -7- Dòng cân bằng đạt giá trị cực đại khi = 180 0 , U = 2U (2Eh) Nếu hệ thống điện năng có 2 máy phát giống nhau nên x ''d1 = x ''d 2 , x c 0 , trong trường hợp xấu nhất = 180 0 khi hoà song song, dòng cân bằng đạt giá trị cực đại bằng dòng va đập '' ngắn mạch 3 pha trên thanh cái của hệ thống: iyp = 2k y E''d xd 1 Giá trị hiệu dụng chênh lệch điện áp U sẽ biến đổi từ 0 khi góc ( = 00) đến 2U khi ( u =1800) và vì vậy dòng cân bằng I cb = = thay đổi trong khoảng từ 0 ( = 0) đến Xl + Xh Inm khi = 1800) với tần số là f s = ( fl − f h ) Trong kỹ thuật hoà chính xác người ta thường lấy góc cp = 7,5 - 10 độ điện c. Điều kiện về thứ tự pha.
Thứ tự pha là điều kiện người vận hành thực tế không cần quan tâm đến vì khi lắp đặt hay sửa chữa, các nhà máy phải xác định cho đúng trước khi thử cho làm việc song song. Tuy nhiên về bản chất thực sự của thứ tự pha biểu thị chiều quy của véc tơ điện áp trong khô ng gian. Theo quy ước nếu thứ tự pha thuận sao điện áp sẽ quay ngược chiều kim đồng hộ, trong trường hợp ngược lại là ngược thứ tự pha (biểu diễn trên hình 1.4) Ual Eha1 Eha 2 Veùc tô ñieän aùp Thöù töï pha thuaän Thöù töï pha ngöôïc löôùi Uc l Ubl Ecl Ehbl Eb1 Ecb1 Hình 1.4: Sô ñoà heä thoáng ba pha veùc tô quay Để kiểm tra thứ tự pha người ta có các đồng hồ Phazomet, hoặc thử đơn giản bằng một động cơ điện xuay chiều. Thứ tự thuận theo ngược chiều kim đồng hồ là Pha A, Pha B, Pha C d.
Điều kiện về góc lệch pha. Điểm đồng bộ là điểm có góc lệch giữa (Ul , Eh) = 0. Trong trường hợp đó Icb = 0 .