Luận văn Tìm hiểu ảnh hưởng của đặc tính biên độ tần số và góc pha-Tần số lên phổ tần thiết bị đo (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Tìm hiểu ảnh hưởng của đặc tính biên độ tần số và góc pha-Tần số lên phổ tần thiết bị đo (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 THỊ MỸ HUYỀN TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TÍNH BIÊN ĐỘ TẦN SỐ VÀ GÓC PHA – TẦN SỐ LÊN PHỔ TẦN THIẾT BỊ ĐO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 0 4 6 6 3 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 THỊ MỸ HUYỀN TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TÍNH BIÊN ĐỘ TẦN SỐ VÀ GÓC PHA – TẦN SỐ LÊN PHỔ TẦN THIẾT BỊ ĐO NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền i GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ MỸ HUYỀN TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TÍNH BIÊN ĐỘ TẦN SỐ VÀ GÓC PHA – TẦN SỐ LÊN PHỔ TẦN THIẾT BỊ ĐO NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG HVTH: Nguyễn Thị Mỹ HuyềTp.n Hồ Chí Minh, tháng i 10 nămGVHD: 2015 PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
4. Luận văn thạc sĩ LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN THỊ MỸ HUYỀN Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 19/03/1982 Nơi sinh: Sóc Trăng Quê quán: Kế Sách – Sóc Trăng. Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 95/2, Ấp Phong Thới, Xã Phong Nẫm, Huyện Kế Sách, Tỉnh Sóc Trăng Điện thoại cơ quan: 07103.821.327 Điện thoại nhà riêng: 0985.064.555 Fax: E-mail: ngtmhuyen@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: tại chức Thời gian đào tạo từ 09/2002 đến 2007. Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Ngành học: Điện khí hóa & Cung cấp điện. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thi tốt nghiệp 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: chính quy tập trung Thời gian đào tạo từ 10/2013 đến 10/2015 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ thuật điện. Tên luận văn: Tìm hiểu ảnh hưởng của đặc tính biên độ tần số và góc pha tần số lên phổ tần thiết bị đo. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Tháng 10 năm 2015, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chương HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền i GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
5. Luận văn thạc sĩ III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 12/2008 Trường Cao đẳng Nghề Cần Thơ Giảng viên đến nay HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền ii GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
6. Luận văn thạc sĩ 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 tháng 10 năm 2015 (Ký tên và ghi rõ họ tên) HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền iii GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
7. Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, giảng viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong toàn khóa học. Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hồ Văn Nhật Chương, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp và giúp tôi hoàn thành luận văn đúng thời hạn. Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và các anh chị học viên cùng lớp cao học Kỹ thuật điện 2013 – 2015 đã động viên, khuyến khích và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học và thực hiện luận văn này. Việc thực hiện đề tài luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự quan tâm và đóng góp ý kiến quý báu của Quý Thầy, Cô và các bạn để đề tài luận văn này hoàn thiện hơn. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 Người thực hiện Nguyễn Thị Mỹ Huyền HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền iv GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
8. Luận văn thạc sĩ TÓM TẮT Đo lường cao áp là một quá trình khó khăn, phức tạp tốn kém về thời gian cũng như tài chính. Các giá trị cao áp thường được đo gián tiếp qua các thiết bị. Trong thực tế, vấn đề đo lường chính xác là vấn đề cần tập trung nghiên cứu để đưa ra kết quả chính xác nhất. Dựa theo một số tiêu chuẩn đo lường cao áp, từ đó tìm được các giá trị phổ tần số để từ đó đưa ra được các thông số nhằm giúp cải tiến chất lượng đo lường và giúp cho nhà sản xuất sử dụng các thông số này để chế tạo các thiết bị đo lường xung cao áp càng chính xác hơn. Trong phần luận văn này nghiên cứu các dạng phân áp tiêu biểu trong đo lường điện áp cao, nghiên cứu đặc tính tần số và phân tích ảnh hưởng của biên độ - tần số và pha – tần số lên phép đo xung sóng sét chuẩn toàn sóng nhằm mục đích nghiên cứu ảnh hưởng hai thông số này đến phổ tín hiệu ra của xung sóng sét toàn sóng. Nội dung của luận văn được chia thành 6 chương: · Chương 1: Giới thiệu tổng quan · Chương 2: Các dạng bộ phân áp cao thế tiêu biểu · Chương 3: Đặc tính tần số · Chương 4: Phân tích ảnh hưởng biên độ – tần số và pha – tần số lên phép đo xung sóng sét chuẩn toàn sóng · Chương 5: Nghiên cứu phổ tần của bộ phân áp điện trở · Chương 6: Chương trình code tính toán phục vụ luận văn · Chương 7: Kết luận và hướng phát triển của đề tài HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền v GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
9. Luận văn thạc sĩ ABSTRACT High voltage measurement is a difficult complex process, and expensive in terms of time as well as financial. The high-voltage values is usually measured indirectly through the equipments .In reality, accurate measurement problems are issues that need intensive research to give the most accurate results. Based on high- voltage measurement standard, to find the value of the frequency spectrum to provide parameters to help improve measurement quality and to help manufacturers to use these parameters to manufacture impulse high-voltage measurement devices more accurately. This essay researches types of typical voltage divider in high voltage measuring, studying frequency characteristic and analysis effect of amplitude frequency and phase frequency in measuring for standard full lightning waves impulse is to analize the effect of parameters on output signal spectrum of standard full lightning waves impulse. The content of this thesis is includes six chapters: · Chapter 1: Overview · Chapter 2: The typical high voltage dividers · Chapter 3: Frequency characteristic · Chapter 4: Analysis effect of amplitude frequency and phase frequency in measuring for standard full lightning waves impulse · Chapter 5: Research the frequency spectrum of resister high voltage divider · Chapter 6: The code program calculate for thesis · Chapter 7: Conclusions and further development topics HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền vi GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
10. Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v MỤC LỤC vii MỘT SỐ THUẬT NGỮ x DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC BẢNG xv CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1 1.1 Giới thiệu tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 1 1.2 Mục tiêu của đề tài 2 1.3 Nhiệm vụ của đề tài 2 1.4 Phương pháp nghiên cứu 2 1.5 Giới hạn của đề tài 3 1.6 Điểm mới của đề tài 3 CHƯƠNG 2: CÁC DẠNG BỘ PHÂN ÁP CAO THẾ 4 2.1 Bộ phân áp điện trở 4 2.2 Bộ phân áp điện dung 7 2.3 Bộ phân áp điện dung – trở 11 2.4 Bộ phân áp loại khác. 13 CHƯƠNG 3: ĐẶC TÍNH TẦN SỐ 15 3.1 Giới thiệu về phép biến đổi Fourier 15 3.1.1 Biến đổi Fourier 15 3.1.1.1 Biến đổi Fourier liên tục 16 3.1.1.2 Chuỗi Fourier 17 3.1.1.3 Biến đổi Fourier của tín hiệu rời rạc DTFT 17 3.1.1.4 Chuỗi Fourier rời rạc 18 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền vii GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
11. Luận văn thạc sĩ 3.1.1.5 Biến đổi Fourier hữu hạn 19 3.1.2 Tìm hiểu biến đổi Fourier thuận 20 3.1.3 Tìm hiểu biến đổi Fourier ngược 25 3.1.4 Biến đổi của một số dạng điện áp cao thế tiêu biểu 25 3.1.4.1 Xung dạng hàm mũ 25 3.1.4.2 Xung vuông 26 3.1.4.3 Xung tăng tuyến tính và cắt ở thời gian Tc 27 3.2 Đặc tính biên độ – tần số, pha – tần số 27 3.3 Ứng dụng đặc tính tần số 30 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TÍNH BIÊN ĐỘ - TẦN SỐ VÀ PHA - TẦN SỐ LÊN PHÉP ĐO XUNG SÓNG SÉT CHUẨN TOÀN SÓNG 32 4.1 Biến đổi Fourier xung điện áp sét 32 4.1.1 Giới thiệu 32 4.1.2 Biến đổi Fourier thuận 33 4.1.3 Biến đổi Fourier nghịch 34 4.2 Xây dựng hàm u2*(t) của xung toàn sóng 36 4.3 Phổ của tín hiệu ra khi H(x) = const, φ(x) = var 39 4.4 Phổ của tín hiệu ra khi H(x) = var, φ(x) = 0 47 4.5 Phổ của tín hiệu ra khi H(x) = var, φ(x) = var 53 0 0 4.5.1 Phổ của tín hiệu ra khi -20% ≤ H(x) ≤ 20% và -20 ≤ φ ≤ 20 53 4.5.2 Phổ của tín hiệu ra khi H(x) = min, φ(x) = max 59 4.5.3 Phổ của tín hiệu ra khi H(x) = max, φ(x) = min 62 CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU PHỔ TẦN CỦA BỘ PHÂN ÁP ĐIỆN TRỞ 67 5.1 Xây dựng biểu thức hàm phổ biên độ tần số và phổ pha tần số của bộ phân áp điện trở 67 5.2 Phổ tín hiệu ra u2*(t) của bộ biến đổi điện áp của xung toàn sóng qua bộ phân áp điện trở 74 5.2.1 Xây dựng biểu thức 74 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền viii GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
12. Luận văn thạc sĩ 5.2.2 Phổ tín hiệu ra u2*(t) với dạng sóng 1.2/50 ( ms ) 76 5.2.3 Phổ tín hiệu ra u2*(t) với dạng sóng 250/2500 ( ms ) 80 5.2.4 Phổ tín hiệu ra u2*(t) với dạng sóng 4000/7500 ( ms ) 85 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 91 6.1 Các kết quả đạt được của đề tài 91 6.2 Hướng phát triển của đề tài 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC: CHƯƠNG TRÌNH CODE TÍNH TOÁN PHỤC VỤ LUẬN VĂN 94 1.1 Chương trình phân tích phổ fourier thuận và nghịch của xung sét 94 1.1.1 Chương trình phân tích fourier thuận 94 1.1.2 Chương trình phân tích phổ fourier nghịch 95 1.2 Chương trình code phân tích phổ tần số qua bộ phân áp của xung sét 96 * 1.1.1 Chương trình code vẽ u2 (t) theo tần số dạng sóng 1.2/50 ms 96 * 1.1.2 Chương trình code vẽ u2 (t) theo tần số khi H(x) = const, φ(x) = var 97 * 1.3 Chương trình toán tìm giá trị sai số u2 (t) theo giá trị tần số f 99 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền ix GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
13. Luận văn thạc sĩ MỘT SỐ THUẬT NGỮ ω : Tần số góc (rad/s) f : Tần số (Hz) fgh,tb : Tần số giới hạn của thiết bị ∆f : dải thông của thiết bị đo (Hz) T : Chu kỳ (s) C : Điện dung dọc của Bộ biến đổi điện cao áp điện trở C1 : Điện dung ký sinh đối với đất của Bộ biến đổi điện cao áp điện trở C2 : Điện dung ký sinh đối với cực cao áp của Bộ biến đổi điện cao áp điện trở R : Điện trở của Bộ biến đổi điện cao áp điện trở n : Số phần tử của Bộ biến đổi điện cao áp điện trở z :Tổng trở của bộ phân áp trên một đơn vị chiều dài y1,2 :Điện dẫn của bộ phân áp trên một đơn vị chiều dài h :Chiều cao của bộ phân áp x : Chiều cao tính từ điểm khảo sát của phần tử cao thế đến mặt đất dux : Vi phân điện áp tại điểm x U : Điện áp đặt vào bộ phân áp ux : Điện áp tại điểm x đang khảo sát p : Toán tử Umax : Giá trị cực đại của U(t) Ts : Độ dài xung Tds : Độ dài đầu sóng t : Thời gian tăng của xung điện áp đo φ(ω) : Phổ pha – tần số H( jw) = H(w): Phổ biên độ – tần số H ( jw) H (w) = : Phổ biên độ – tần số tương đối 0 H(0) HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền x GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
14. Luận văn thạc sĩ DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Bộ phân áp điện trở 4 Hình 2.2: Dạng chung của bộ phân áp điện trở 6 Hình 2.3: Bộ phân áp điện dung 7 Hình 2.4: Bộ phân áp điện dung 8 Hình 2.5: Sơ đồ tương đương của bộ phân áp điện dung 8 Hình 2.6: Sơ đồ tương đương của bộ phân áp điện dung đệm 10 Hình 2.7a: Bộ phân áp dung – trở 11 Hình 2.7b: Sơ đồ bộ phân áp dung – trở 12 Hình 2.7c: Sự méo dạng của xung đo qua bộ phân áp dung – trở 13 Hình 2.8a: Bộ phân áp điện cảm 13 Hình 2.8b: Bộ phân áp tổng trở 14 Hình 4.1: Dạng sóng của xung điện áp chuẩn 33 Hình 4.2: Phổ Fourier thuận sóng 1.2/50 ms 34 Hình 4.3: Phổ Fourier nghịch sóng 1.2/50 ms 36 * Hình 4.4: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số dạng sóng 1.2/50 ms 38 * 0 Hình 4.5: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = const, φ(x) = + 5 39 * 0 Hình 4.6: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = const, φ(x) = + 10 40 * 0 Hình 4.7: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = const, φ(x) = + 15 41 * 0 Hình 4.8: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = const, φ(x) = + 20 41 * 0 Hình 4.9: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = const, φ(x) = -5 42 * 0 Hình 4.10: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = const, φ(x) = -10 43 * 0 Hình 4.11: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = const, φ(x) = -15 43 * 0 Hình 4.12: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = const, φ(x) = -20 44 * 0 0 Hình 4.13: Giá trị điện áp u2 (t) tổng hợp -20 ≤ φ(x) ≤ 20 , H(x) = const 44 * 0 0 Hình 4.14: Giá trị sai số u2 (t) theo f với -20 ≤ φ(x) ≤ 20 , H(x) = const 45 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền xi GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
15. Luận văn thạc sĩ * Hình 4.15: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +5%, φ(x) = 0 47 * Hình 4.16: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +10%, φ(x) = 0 48 * Hình 4.17: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +15%, φ(x) = 0 48 * Hình 4.18: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +20%, φ(x) = 0 49 * Hình 4.19: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -5%, φ(x) = 0 49 * Hình 4.20: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -10%, φ(x) = 0 50 * Hình 4.21: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -15%, φ(x) = 0 50 * Hình 4.22: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -20%, φ(x) = 0 51 * Hình 4.23: Giá trị điện áp u2 (t) tổng hợp -20% ≤ H(x) ≤ 20%, φ(x) = 0 51 * Hình 4.24: Giá trị sai số của u2 (t) theo f với -20% ≤ H(x) ≤ 20%, φ(x) = 0 52 * 0 Hình 4.25: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -5%, φ(x) = +5 54 * 0 Hình 4.26: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -10%, φ(x) = +10 54 * 0 Hình 4.27: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -15%, φ(x) = +15 55 * 0 Hình 4.28: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -20%, φ(x) = +20 55 * 0 Hình 4.29: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +5%, φ(x) = -5 56 * 0 Hình 4.30: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +10%, φ(x) = -10 56 * 0 Hình 4.31: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +15%, φ(x) = -15 57 * 0 Hình 4.32: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +20%, φ(x) = -20 57 * Hình 4.33: Giá trị điện áp u2 (t) tổng hợp H(x) = var, φ(x) = var 58 * Hình 4.34: Giá trị sai số của u2 (t) theo f với H(x) = var, φ(x) = var 59 * 0 Hình 4.35: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -80%, φ(x) = 90 60 * 0 Hình 4.36: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = -90%, φ(x) = 180 60 * Hình 4.37: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = min, φ(x) = max 61 * Hình 4.38: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = bé, φ(x) = lớn 61 * Hình 4.39: Giá trị sai số của u2 (t) theo f với H(x) = bé, φ(x) = lớn 62 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền xii GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
16. Luận văn thạc sĩ * 0 Hình 4.40: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +80%, φ(x) = 10 63 * 0 Hình 4.41: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = +90%, φ(x) = 1 63 * Hình 4.42: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = max, φ(x) = min 64 * Hình 4.43: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số với H(x) = lớn, φ(x) = bé 64 * Hình 4.44: Giá trị sai số của u2 (t) theo f với H(x) = lớn, φ(x) = bé 65 Hình 5.1: Sơ đồ biểu diễn tổng quát bộ biến đổi cao áp có xét đến ảnh hưởng của điện dung ký sinh đối với cực cao áp, đất và điện dung dọc 68 u* (t) s Hình 5.2: Giá trị điện áp 2 theo tần số dạng sóng1.2/50 m với H(x) là hàm phổ biên độ – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở và φ(x) = 0 76 * Hình 5.3: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số dạng sóng1.2/50 ms với H(x) = const, φ(x) hàm phổ pha – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở 77 * Hình 5.4: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số dạng sóng1.2/50 ms với H(x), φ(x) là hàm phổ biên độ – tần số và hàm phổ pha – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở 78 * Hình 5.5: Giá trị điện áp u2 (t) tổng hợp theo tần số dạng sóng 1.2/50 ms 79 * Hình 5.6: Giá trị sai số của u2 (t) theo tần số dạng sóng 1.2/50 ms 80 u* (t) s Hình 5.7: Giá trị điện áp 2 theo tần số dạng sóng 250/2500 m với H(x) là hàm phổ biên độ – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở và φ(x) = 0 81 * Hình 5.8: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số dạng sóng 250/2500 ms với H(x) = const, φ(x) hàm phổ pha – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở 82 * Hình 5.9: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số dạng sóng 250/2500 ms với H(x), φ(x) là hàm phổ biên độ – tần số và hàm phổ pha – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở 83 * Hình 5.10: Giá trị điện áp u2 (t) tổng hợp theo tần số dạng sóng 250/2500 ms 84 * Hình 5.11: Giá trị sai số của u2 (t) theo tần số dạng sóng 250/2500 ms 85 u* (t) s Hình 5.12: Giá trị điện áp 2 theo tần số dạng sóng 4000/7500 m với H(x) là hàm phổ biên độ – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở và φ(x) = 0 86 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền xiii GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
17. Luận văn thạc sĩ * Hình 5.13: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số dạng sóng 4000/7500 ms với H(x) = const, φ(x) hàm phổ pha – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở 87 * Hình 5.14: Giá trị điện áp u2 (t) theo tần số dạng sóng 4000/7500 ms với H(x), φ(x) là hàm phổ biên độ – tần số và hàm phổ pha – tần số của bộ biến đổi cao áp điện trở 88 * Hình 5.15: Giá trị điện áp u2 (t) tổng hợp theo tần số dạng sóng 4000/7500 ms 88 * Hình 5.16: Giá trị sai số của u2 (t) theo tần số dạng sóng 4000/7500 ms 90 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền xiv GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
18. Luận văn thạc sĩ DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Một số biến đổi Fourier các hàm thông dụng 24 HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền xv GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
19. Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Bước vào thế kỷ 21, ngành điện Việt Nam đang có những bước phát triển đáng kể nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng của nền kinh tế Việt Nam. Nhiều nhà máy nhiệt điện, thủy điện, năng lượng tái tạo cùng hệ thống truyền tải, phân phối điện trung và cao áp được quy hoạch, thiết kế và xây dựng trên toàn đất nước để xây dựng một hệ thống lưới điện quốc gia ổn định đảm bảo cho nhu cầu điện năng của các ngành kinh tế và phục vụ đời sống sinh hoạt cộng đồng. Vì thế việc sử dụng điện áp cao trong truyền tải điện đi xa là một điều tất yếu. Tuy nhiên, việc truyền tải điện đi xa sẽ xuất hiện hàng loạt vấn đề về khoa học kỹ thuật mà ngành năng lượng cần phải giải quyết. Một trong những vấn đề trên là đo lường các thông số điện trong lĩnh vực điện áp cao. Đặc biệt là trong hệ thống điện điện áp cao, cần phải tiến hành nghiên cứu việc xác định chính xác các thông số điện. Trong các phòng thí nghiệm điện áp cao, để đo lường các thông số điện áp hoặc dòng điện người ta chế tạo các thiết bị đo trực tiếp hoặc gián tiếp. Đối với điện áp cao, dòng điện lớn thực hiện việc đo trực tiếp các thông số điện thường gặp khó khăn và tốn kém. Cho nên, trong thực tế người ta thường dùng các loại thiết bị đo gián tiếp có nghĩa là tín hiệu ghi nhận được thông qua các bộ phân áp hoặc phân dòng. Tuy nhiên việc ghi nhận các tín hiệu càng gần với giá trị thực càng tốt, nhưng việc làm này không phải lúc nào cũng thực hiện được do còn tùy thuộc vào mục đích, yêu cầu sử dụng mà phép đo thực hiện với cấp độ chính xác cho trước. Việc ghi nhận tín hiệu của các thiết bị đo thông qua việc thử nghiệm điện áp xung. Việc đo biên độ của xung điện áp phóng điện cần phải thực hiện với sai số không quá 1,5%-2%, nhưng trong thực tế để nhận được độ chính xác của phép đo HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền 1 GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
20. Luận văn thạc sĩ xung điện áp phóng điện như thế thật không dễ, độ chính xác của thiết bị phụ thuộc vào loại xung đo, các yêu cầu đo xung điện áp theo IEC 60-3: giá trị biên độ của xung toàn sóng và xung cắt gần giá trị biên độ hoặc ở đuôi sóng cần phải đo với sai số không vượt quá 3%. Chính vì sự đòi hỏi độ chính xác trong đo lường xung điện áp cao nên các nhà nghiên cứu về lĩnh vực xung điện áp cao đã nghiên cứu rất nhiều phương pháp đo lường, và một trong những phương pháp đo xung điện áp cao cũng mang lại độ chính xác cao cần nghiên cứu đó là phương pháp phổ tần số hiệu dụng của thiết bị đo, phương pháp này có hai thông số quan trọng là biên độ và góc pha, vì vậy khảo sát đặc tính tần số là khảo sát ảnh hưởng của biên độ và góc pha tác động lên độ chính xác của bộ biến đổi của thiết bị đo. Đó chính là lý do để tôi chọn đề tài ˝Tìm hiểu ảnh hưởng của đặc tính biên độ tần số và góc pha – tần số lên phổ tần của thiết bị đo ˝. 1.2 Mục tiêu của đề tài Tìm hiểu ảnh hưởng của đặc tính phổ biên độ – tần số, và phổ pha – tần số của bộ phân áp điện trở lên phép đo xung sóng xét chuẩn. 1.3 Nhiệm vụ của đề tài Tìm hiểu về các dạng bộ biến đổi cao áp. Nghiên cứu về biến đổi Fourier từ đó ứng dụng biến đổi Fourier xác định đặc tính tần số của các bộ biến đổi cao áp. Nghiên cứu ảnh hưởng của đặc tính biên độ – tần số và pha – tần số lên phép đo xung sóng xét chuẩn. Khảo sát ảnh hưởng biên độ – tần số và pha – tần số của bộ phân áp điện trở lên phép đo xung sóng xét chuẩn nhằm tìm ra giá trị sai số nhỏ nhất tăng độ chính xác cho phép đo. Dùng phần mềm Matlab mô phỏng các đường đặc tính. HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền 2 GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
21. Luận văn thạc sĩ 1.4 Phương pháp nghiên cứu Để đáp ứng được mục tiêu đề ra, đề tài đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: Thu thập và tham khảo các tài liệu liên quan trong và ngoài nước. Khảo sát và tham khảo các đề tài trước làm cơ sở thực hiện cho đề tài. Tham khảo các trang web và bài báo nghiên cứu trong và ngoài nước. Sử dụng phần mềm Matlab để làm công cụ thực hiện các kết quả mô phỏng của luận văn . 1.5 Giới hạn của đề tài Với thời gian nghiên cứu hạn hẹp đề tài chỉ tập trung nghiên cứu cho bộ biến đổi cao áp điện trở có xét đến ảnh hưởng của điện dung ký sinh đối với cực cao áp, đất và điện dung dọc 1.6 Điểm mới của đề tài Xác định phổ của điện áp ra của bộ biến đổi điện áp xung toàn sóng có xét đến ảnh hưởng của đặc tính biên độ – tần số và pha – tần số. Xác định giá trị sai số và đề nghị lựa chọn các thông số cho mạch. HVTH: Nguyễn Thị Mỹ Huyền 3 GVHD: PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương
22. S K L 0 0 2 1 5 4