Luận văn Nghiên cứu bộ chuyển đổi điện xoay chiều từ một pha sang 3 pha phù hợp điều kiện đồng bằng Sông Cửu Long (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu bộ chuyển đổi điện xoay chiều từ một pha sang 3 pha phù hợp điều kiện đồng bằng Sông Cửu Long (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN TIẾN NGHIÊN CỨU BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN XOAY CHIỀU TỪ 1 PHA SANG 3 PHA PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 0 4 6 1 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN TIẾN NGHIÊN CỨU BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN XOAY CHIỀU TỪ 1 PHA SANG 3 PHA PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015
3. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN VĂN TIẾN Giới tính: nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/11/1967 Nơi sinh: Bến Tre Quê quán: xã Lương Hòa, huyện Giồng Trôm, tỉnh Bến Tre Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Nguyễn Văn Tiến, trường Cao đẳng Bến Tre (Nhà riêng 165D3 ấp An Thuận A, Xã Mỹ Thạnh An, TP Bến Tre, tỉnh Bến Tre) Điện thoại cơ quan: 075. 38 22294 Điện thoại nhà riêng: 0916 272 096 Fax: E-mail: tiencdt@yahoo.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: chính qui Thời gian đào tạo từ: tháng 07/1984 đến 07/1986 Nơi học (trường, thành phố): Trung học Kỹ thuật Công nghiệp Bến Tre Ngành học: Điện Công nghiệp & Dân dụng 2. Đại học: Hệ đào tạo: Không chính qui Thời gian đào tạo từ năm 2000 đến năm 2005 Nơi học (trường, thành phố): trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ – Điện tử Tên luận án tốt nghiệp: Thiết kế bộ điều khiển Đèn tín hiệu giao thông. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 07 năm 2005, tại trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Văn Giáp III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 2005 Trường Cao đẳng Bến Tre -Giảng viên Điện – Điện tử đến nay HVTH: Nguyễn Văn Tiến i
4. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 08 năm 2015 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Tiến HVTH: Nguyễn Văn Tiến ii
5. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh LỜI CẢM TẠ Chân thành cảm tạ Thầy PGS.TS. Trương Việt Anh đã dành nhiều thời gian để hướng dẫn, chỉnh sửa, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, Quí Thầy – Cô, đặc biệt là thầy Cô Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã trang bị cho em kiến thức trong những năm học tập tại trường. Xin cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp, đặc biệt là ThS. Bùi Thanh Hiếu đã giúp đỡ, hổ trợ hết mình trong việc chia sẽ tài liệu, tư vấn, góp ý kiến trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn tốt nghiệp. Học viên Nguyễn Văn Tiến HVTH: Nguyễn Văn Tiến iii
6. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ 1.Tên luận văn: “Nghiên cứu bộ chuyển đổi điện xoay chiều từ một pha sang 3 pha phù hợp điều kiện đồng bằng Sông Cửu Long” 2.Nhiêm vụ của luận văn: -Khảo sát, tìm hiểu đặc điểm chung của lưới điện đồng bằng Sông Cữu Long -Tính toán, thiết kế bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ 1 pha sang 3 pha dùng chỉnh lưu boost PFC và điều khiển bằng vi xử lý. -Xây dựng chương trình mô phỏng và mô phỏng bằng phần mềm Matlab -Thu thập dữ liệu, ghi nhận kết quả mô phỏng và kết luận. 3.Thời gian và địa điểm nghiên cứu: 3.1.Từ 23 tháng 02 năm 2015 đến 23 tháng 08 năm 2015: -Nhận Quyết định giao đề tài (trên cơ sở triển khai nội dung nghiên cứu từ Chuyên đề II). Gặp giáo viên hướng dẫn để nhận nhiệm vụ, yêu cầu của luận văn tốt nghiệp. Xin ý kiến chỉ đạo của Thầy về hướng đi, phương pháp tiếp cận thông tin và thu thập dữ liệu liên quan. Định hướng nghiên cứu, xác định các nội dung cơ bản của toàn bộ luận văn. -Làm luận văn: + Hàng tuần gặp giáo viên hướng dẫn từ 1 đến 2 lần để báo cáo nội dung đã thực hiện, xin được giải đáp các thắc mắc phát sinh. + Khảo sát, tìm hiểu đặc điểm chung lưới điện đồng bằng Sông Cửu Long (một số vùng thuộc Bến Tre, Trà Vinh, Vĩnh Long). +Nghiên cứu các tài liệu liên quan, chủ yếu là lĩnh vực Điện tử công HVTH: Nguyễn Văn Tiến iv
7. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh suất. Tính toán, thiết kế bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ 1 pha sang 3 pha dùng chỉnh lưu boost PFC và điều khiển bằng vi xử lý. +Xây dựng chương trình mô phỏng. Mô phỏng bằng phần mềm Matlab, điều chỉnh các thông số cho phù hợp, thu thập dữ liệu, ghi nhận kết quả. +Trình giáo viên hướng dẫn, xin ý kiến nhận xét, kết luận về kết quả của quá trình nghiên cứu. 4.Nội dung luận văn: Chương 1: TỔNG QUAN -Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong, ngoài nước -Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài, -Mục đích, khách thể và đối tượng nghiên cứu -Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài -Phương pháp nghiên cứu -Kế hoạch thực hiện Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT -Giới thiệu linh kiện -Các mạch điện cơ bản liên quan Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG BỘ CHUYỂN ĐỔI 1 PHA AC SANG 3 PHA AC -Thiết kế mạch Boost BFC -Mô hình mô phỏng mạch Boost PFC -Mô phỏng bộ chuyển đổi nguồn 1 pha AC sang 3 pha AC -Thực nghiệm mô phỏng bộ nguồn với các dạng tải khác nhau CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN HVTH: Nguyễn Văn Tiến v
8. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh 5.Kết luận: Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành được nhiệm vụ và mục tiêu ban đầu đã đề ra với các kết quả như sau: -Luận văn đã nghiên cứu, thiết kế mô phỏng thành công bộ biến đổi điện xoay chiều từ một pha sang 3 pha. -Luận văn đã ứng dụng được công nghệ hiện đại vào khối điều khiển nhằm tăng độ tin cậy của thiết bị và đơn giản hơn trong lắp đặt, kiểm tra sửa chữa. -Đã tiến hành mô phỏng, khảo sát với tải 3 pha không đối xứng, tải động cơ điện 3 pha nhằm bảo đảm khả năng ứng dụng vào lưới điện Đồng bằng Sông Cửu Long. HVTH: Nguyễn Văn Tiến vi
9. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh MASTER THESIS SUMMARY 1.Name of the thesis: An investigation into Single-Phase–to-Three-Phase Converters in accordance with current conditions in Mekong Delta. 2.Objectives: -Investigate and find out general characteristics of the electricity in Mekong Delta. -Calculate and design Single-Phase–to-Three-Phase Converters, using PSC Boost Rectifiers controlled by Microcontroler Processor -Design Compose simulating program and Use Matlab for simulation. -Collect data & simulation results and draw conclusions. 3.Time & Place of Research 3.1. From 23/02/2015 to 23/8/2015 -Received thesis acceptance, based on the deployment of Theme II. Consulted supervisor about task requirements of the graduation thesis and appropriate methods of approaching and collecting relevant data. Located research orientation and determine essential parts of the thesis. -Conducting Research: +Met supervisor once or twice a week to report tasks completed and asked for trouble-shooting. +Surveyed and explored general characteristics of Mekong Delta areas such as Ben Tre, Tra Vinh, and Vinh Long. +Did research on relevant data and related documents, especially on Power Electronics; Calculated and designed Single-Phase–to-Three-Phase Converters, using PSC Boost Rectifiers controlled by Microcontroler Processor. +Designed simulating program; Simulated with Matlab; fine-tuned configuration(s), collected data and recorded results. HVTH: Nguyễn Văn Tiến vii
10. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh +Presented research findings to Supervisor and appealed for comments on the findings. 4. Thesis overview: Chapter 1: INTRODUCTION -An overview of Area of Study, and Domestic and international research findings -Significance of the Study -Aims and Research Samples -Objectives and Scope of the Study -Research methodology -Research Procedure Chapter 2: LITERATURE REVIEW -Introduction to Components -Basic related electric boards Chapter 3: CALCULATIONS, DESIGNS AND SIMULATIONS OF ONE- PHASE-TO-THREE PHASE AC CONVERTERS -Designs of Boost BFC Board -Simulated Models of Boost BFC Board -Simulations of One-Phase–to-Three-Phase AC Converters -Simulation Experiments on One-Phase–to-Three-Phase AC Converters Chapter 4: Conclusions 5.Conclusions: This thesis completed the predetermined tasks and aims as follows: -The thesis was successful in researching and designing Single-Phase–to- Three-Phase Converters. HVTH: Nguyễn Văn Tiến viii
11. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh -The thesis successfully applied new technology that uses incorporates Microcontroler Processor into the control panel in orger to increase device reliability and simplicity in installation, testing and repair. -The thesis conducted simulation and investigation with three-phase asymmetrical electric circuits and load of three-phase engines in order to ensure the application in Mekong Delta power networks. HVTH: Nguyễn Văn Tiến ix
12. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác nhận hoàn thành luận văn Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ . iii Tóm tắt . Iv Master thesis summary vii Mục lục . x Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết quả nghiên cứu 1 1.1.1.Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 1 1.1.2.Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước .7 1.1.3. Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài 8 1.2.Mục đích, khách thể và đối tượng nghiên cứu .9 1.2.1. Mục đích nghiên cứu 9 1.2.2. Khách thể và đối tượng nghiên cứu .9 1.3.Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài. 10 1.4.Phương pháp nghiên cứu. 10 1.5.Kế hoạch thực hiện 11 Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT .12 2.1. Giới thiệu linh kiện 12 2.1.1. Diode 12 2.1.2. MOSFET 15 .1.3. IGBT 19 HVTH: Nguyễn Văn Tiến x
13. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh 2.1.4. Card DSP TMS320F28335 22 2.2. Các mạch điện cơ bản liên quan 22 2.2.1 Mạch Boost PFC 1 nhánh 22 2.2.2 Mô hình mạch Boost PFC n nhánh .28 2.2.3. Bộ nghịch lưu áp 29 Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG BỘ CHUYỂN ĐỔI 1 PHA AC SANG 3 PHA AC 36 3.1.Thiết kế mạch Boost BFC .36 3.2 Mô hình mô phỏng mạch Boost PFC .37 3.2.1 Các tham số mô phỏng 37 3.2.2. Giải thuật Boost PFC 37 3.2.3 Mô hình hóa mô phỏng Boost PFC 38 3.3 Mô phỏng bộ chuyển đổi nguồn 1 pha AC sang 3 pha AC 46 3.3.1 Các tham số mô phỏng 46 3.3.2 Mô hình bộ chuyển đổi 47 3.3.3 Các kết quả mô phỏng đạt được: 50 3.4 Thực nghiệm mô phỏng bộ nguồn với các dạng tải khác nhau .54 3.4.1 Mô phỏng với tải 3 pha không cân bằng .54 3.4.2 Mô phỏng với tải động cơ không đồng bộ 3 pha 57 Chương 4: KẾT LUẬN 61 4.1. Về nhiệm vụ của đề tài 61 4.2. Về vấn đề còn tồn tại 62 4.3. Về hướng phát triển của đề tài 62 Tài Liệu Tham Khảo 63 PHỤ LỤC 64 HVTH: Nguyễn Văn Tiến xi
14. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước. 1.1.1.Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu. Điện là một loại năng lượng mạnh và thông dụng nhất hiện nay. Năng lượng điện có được từ quá trình chuyển đổi các dạng năng lượng khác như: năng lượng nhiệt từ dầu hỏa, năng lượng nước từ các nhà máy thủy điện, năng lượng địa nhiệt hay gần đây là năng lượng mặt trời, năng lượng sóng biển, năng lượng hạt nhân Nhu cầu về năng lượng điện cho cuộc sống rất đa dạng, trang thiết bị dùng điện liên tục phát triển, đòi hỏi nguồn điện cung cấp cũng phải phong phú và biến đổi không ngừng. Bước phát triển quan trọng nhất của kỹ thuật cung cấp điện là từ 1975 đến 1990 và có tính cách mạng được đánh dấu bởi sự xuất hiện của các transistors cao áp BJT (Bipolar Junction Transistor ) và thyristor điều khiển hoàn toàn GTO (Gate Turn Off Thyristor), tiếp đến là IGBT được phát minh bởi Hans W. Beck và Carl F. Wheatley vào năm 1982. IGBT là sản phẩm được hình thành bởi sự kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của transistor thường. Mặt khác IGBT cũng là phần tử điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu sẽ cực nhỏ. Từ đây người ta dễ dàng chuyển đổi qua lại các dạng năng lượng điện phục vụ nhu cầu đa dạng của cuộc sống nhờ các linh kiện Điện tử công suất này có tần số đóng cắt lớn, làm việc ổn định ở vùng điện áp cao, khả năng chịu quá dòng, quá nhiệt lớn, dễ dàng kết nối điều khiển với các bộ Vi xử lý, máy tính hay mạng truyền thông internet. Kỹ thuật biến đổi năng lượng điện đã gặt hái được khá nhiều thành tựu đáng kể trong những năm vừa qua. Nhiều sản phẩm ứng dụng đã từng bước khẳng định được vai trò hữu ích của của nó trong việc phục vụ cuộc sống. Tuy nhiên phải HVTH: Nguyễn Văn Tiến 1
15. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh thừa nhận rằng nó vẫn là còn là một ngành công nghiệp non trẻ, cần phải mất nhiều thời gian để tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện. Hiện nay trên thế giới phổ biến một số dạng biến đổi năng lượng điện như sau: - Bộ biến đổi AC/DC (Rectifiers): Tức là biến đổi điện áp và dòng điện xoay chiều thành điện áp và dòng điện một chiều. Phương pháp này đơn giản, có thể chỉ cần dùng một bộ diode chỉnh lưu điện xoay chiều, sau đó dùng các bộ lọc để có được điện áp và dòng điện một chiều theo yêu cầu. - Bộ biến đổi AC-AC Convertor: Biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng không đổi thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng thay đổi được. -Biến đổi điện áp một chiều – Chopper DC-DC: Biến đổi điện áp một chiều có giá trị trung bình không thay đổi thành điện áp một chiều có giá trị trung bình thay đổi được. HVTH: Nguyễn Văn Tiến 2
16. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh - Bộ nghịch lưu - DC/AC converters: Biến đổi năng lượng điện từ nguồn điện một chiều không biến thiên sang dạng năng lượng xoay chiều biến thiên theo thời gian. Bộ biến đổi này hiện nay rất thông dụng bởi việc phát triển các dạng năng lương sạch như năng lượng mặt trời, năng lượng gió - Bộ biến tần trực tiếp - AC-AC Converter (Cycloconverter or Frequency Changer): Biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng và tần số không đổi thành điện áp xoay chiều với trị hiệu dụng và tần số thay đổi được. -Bộ biến tần gián tiếp AC-DC-AC: Nguồn điện xoay chiều ban đầu được chỉnh lưu thành một chiều. Sau đó chuyển đổi điện áp một chiều đó thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng điện áp và tần số có thể thay đổi được. Thông thường khi muốn biến đổi điện áp Ac từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác người ta thường sử dụng kiểu biến đổi này nhằm dễ dàng điều chỉnh các thông số biến đổi theo mong muốn. HVTH: Nguyễn Văn Tiến 3
17. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh -AC Switches: Matrix Converter (biến tần ma trận) Nhìn chung cấu trúc mạch điện của bộ biến đổi thường không quá phức tạp nhưng vấn đề đặt ra luôn nằm ở các giải thuật điều khiển bởi vì để đạt được hiệu suất biến đổi cao và đảm bảo độ ổn định trong mọi tình huống luôn là trở ngại lớn cho việc đạt mục tiêu của các công trình nghiên cứu. Ngoài ra do mô hình của bộ biến đổi có tính phi tuyến nên việc điều khiển nó tương đối phức tạp. Về nguyên lý cơ bản, khi muốn chuyển đổi qua lại các dạng năng lượng điện từ AC/DC; AC/AC; hay từ DC/DC ta có thể chuyển đổi theo cách dùng linh kiện điện tử công suất kết hợp với biến áp có hai cuộn dây độc lập cách ly về điện giữa hai ngõ vào và ra hoặc dùng các linh kiện điện tử công suất để chuyển đổi trực tiếp thông qua cuộn cảm - tụ điện (không cách ly). Kết hợp biến áp xung là cách truyền thống nhưng quá cồng kềnh do lõi sắt từ của biến áp quá lớn, khi cần biến đổi một công suất lớn sẽ rất tốn kém, hiệu quả kinh tế không cao. Vì vậy người ta chỉ sử dụng nó khi cần nguồn biến đổi công suất không lớn lắm, chất lượng nguồn cách ly thật tốt (chống giật, chống dòng rò) còn hầu hết nguồn công suất lớn, sử dụng trong công nghiệp, điều khiển đều dùng kiểu biến đổi trực tiếp sẽ có kích thước nhỏ gọn, công suất lớn, hiệu quả kinh tế cao. Với những đặc tính ưu việt như các phân tích vừa nêu, cho nên đề tài này chỉ khảo sát, nghiên cứu, phân tích các kiểu mạch biến đổi nguồn trực tiếp bằng linh kiện điện tử công suất hiện đại (nguồn không cách ly). Các van bán dẫn sẽ được bộ HVTH: Nguyễn Văn Tiến 4
18. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh Vi xử lý điều khiển để tạo các mức điện áp và dòng điện theo yêu cầu. (Hình 1.1) và (hình 1.2) lần lượt là hai mạch cơ bản dùng minh họa chế độ Boost tăng áp và Buck hạ áp: a) b) c) Hình 1.1. Mạch hoạt động ở chế độ Boost tăng áp a) Hình 1.2 a. Mạch hoạt động ở chế độ Buck hạ áp HVTH: Nguyễn Văn Tiến 5
19. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh b) c) Hình 1.2b; 1.2c Mạch hoạt động ở chế độ Buck hạ áp Trong cả hai mạch cơ bản nêu trên ta đều có thể chuyển đổi năng lượng điện một cách dễ dàng. Tuy nhiên, các van bán dẫn và cuộn cảm kháng sẽ luôn phải làm việc ở trạng thái kém an toàn bởi dòng qua chúng gần như đạt mức cực đại. Toàn bộ năng lượng trao đổi đều được truyền qua cuộn kháng, các van bán dẫn sẽ phải dẫn toàn bộ dòng và điện áp cao của mạch. Do bản thân các van công suất có sự giới hạn về khả năng dẫn dòng, chịu áp nên ta rất khó đạt được công suất cao ở các cấu hình cơ bản này. Ngoài ra, chính vì dòng điện đập mạch lớn nên ta phải dùng các tụ có dung lượng, kích thước lớn. khiến cho bộ biến đổi năng lượng điện trở nên cồng kềnh, kém hiệu quả kinh tế. Hình 1.3. Mô hình mạch boost PFC có 2 pha xếp chồng HVTH: Nguyễn Văn Tiến 6
20. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh Để khắc phục các nhược điểm trên, cấu hình bộ boost có pha xếp chồng (Interleaved Boost PFC AC/DC converter) đã được đề xuất đưa vào nghiên cứu. (Hình 1.3) ở trên là mạch boost có 2 pha xếp chồng. Một cách đơn giản, có thể xem đây là sự xếp chồng của các cấu hình cơ bản. Trong đó công suất của cả hệ thống sẽ được chia đều cho các pha. Tuy nhiên cần phải ứng dụng kỹ thuật chuyển mạch mềm mới có thể đạt được kết quả như mong muốn, đặc biệt là đối với những bộ chuyển đổi năng lượng điện có công suất lớn. Nghiên cứu, chế tạo các bộ nghịch lưu không còn là vấn đề gì mới mẻ. Tuy nhiên, do tính hữu dụng gần như không thể thiếu trong sự tồn tại và phát triển của tất cả các ngành công nghiệp nên việc tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện, cải tiến là một việc làm tất yếu. 1.1.2.Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước. Trên thế giới đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu và các thành quả to lớn được công nhận bản quyền sở hữu trí tuệ. Trong đó có Đề tài khảo sát và ứng dụng bộ chuyển đổi tăng áp xen kẽ của Chuanyun wang ngày 21 tháng 7 năm 2009 (Investigation on Interleaved Boost Converters and Applications, Chuanyun Wang, July 21st, 2009, Blacksburg, Virginia) Nhiều công trình nghiên cứu và thực nghiệm trên thế giới đã mang lại kết quả rất khả quan trong lĩnh vực này. Nhờ sự ra đời của các bộ vi xử lý, các linh kiện tích hợp với tần số tác động cao, công suất lớn, đã làm cho các thiết bị biến đổi ngày nay có kích thước nhỏ gọn nhưng tính năng đa dạng và chất lượng nguồn đạt chuẩn quốc tế. Các thành quả nghiên cứu đã được thương mại hóa bằng rất nhiều sản phẩm biến đổi có độ tin cậy cao trên thị trường hiện nay như các thương hiệu Inverter: ABB; Siemens; Omron; Rockwell; Schneider; Toshiba; Fuji; Yaskawa Mặc dù thế, việc nghiên cứu để hoàn thiện hơn nữa các bộ biến đổi vẫn luôn là công việc không ngừng nghỉ của các nhà khoa học trên thế giới. HVTH: Nguyễn Văn Tiến 7
21. Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Trương Việt Anh Ở nước ta, nền công nghiệp sản xuất hàng hóa trong những năm gần đây vô cùng phát triển. Các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp thi nhau mọc lên, đồng nghĩa với việc vô số các máy móc thiết bị được vận hành bởi các bộ biến tần, biến đổi điện áp Nhu cầu ở hiện tại và lâu dài là rất lớn, tuy nhiên năng lực sản xuất chế tạo trong nước chưa đáp ứng được, hầu hết nhiều đề tài, dự án còn nằm trong dạng nghiên cứu, thử nghiệm. Gần như tất cả các thiết bị biến đổi năng lượng điện (biến tần) đều nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành tương đối cao, ảnh hưởng không nhỏ đến tốc độ phát triển của nền kinh tế. Vì vậy, đẩy mạnh công tác nghiên cứu ứng dụng, nhanh chóng thử nghiệm để tiến tới sản xuất hàng loạt các thiết bị biến đổi năng lượng điện cung cấp cho thị trường trong nước là một trong những vấn đề cấp bách hiện nay. 1.1.3. Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài. Đồng bằng sông Cửu Long với hệ thống sông ngòi chằng chịt, lại thêm nhiều đảo nhỏ, cù lao không những gây khó khăn về mặt kỹ thuật thi công hệ thống điện mà còn làm thiếu thốn nghiêm trọng nguồn kinh phí đầu tư để truyền dẫn lưới điện quốc gia đến tận nơi tiêu thụ. Nhiều vùng chỉ có lưới một pha lại còn thường xuyên chập chờn, độ dao động điện áp lớn quá mức cho phép. Mặc khác, một số máy móc công nghiệp với nhiều động cơ điện 3 pha nhưng khi lắp đặt hoạt động ở vùng sâu lại chỉ có lưới 1 pha. Khi ấy, việc thay thế toàn bộ động cơ nói trên thành 1 pha sẽ phức tạp hơn rất nhiều lần so với sử dụng bộ biến đổi năng lượng điện từ 1 pha sang 3 pha (các động cơ trong máy thường khó lắp lẫn ). Chưa kể trong một số dự án như dự án “phà Đan mạch” cho các tỉnh Miền tây Việt nam, lại được trang bị các máy hàn 3 pha Từ những lý do nêu trên, dẫn đến việc “Nghiên cứu bộ chuyển đổi điện xoay chiều từ một pha sang ba pha phù hợp điều kiện đồng bằng sông Cửu Long” là một nhu cầu cấp bách nhằm góp phần tháo gỡ nhiều khó khăn trước mắt và lâu dài. Đề tài này nếu nghiên cứu và ứng dụng thành công sẽ góp phần làm giảm nhẹ ngân sách đầu tư cho lưới điện quốc gia, các bộ biến đổi có thể lắp ráp, chế tạo trong nước, đẩy mạnh phát triển kinh tế xã hội đồng thời tạo điều kiện thuận lợi trong HVTH: Nguyễn Văn Tiến 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4