Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển tần số của thiết bị lọc sóng hài thụ động nhằm giảm tổn thất và nâng cao chất lượng điện năng trên lưới điện phân phối phù hợp với điều kiện Việt Nam

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc sóng hài với tần số biến đổi

Để có thể làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo bộ điều khiển tần số của thiết bị lọc sóng hài phù hợp với điều kiện Việt Nam cũng như xây dựng được đội ngũ chuyên gia và cán bộ kỹ thuật có trình độ, giàu kinh nghiệm trong lĩnh vực lập trình điều khiển chuyên sâu của các thiết bị lọc sóng hài công suất lớn, nhóm nghiên cứu do ThS. Hoàng Đăng Khoa, Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa đứng đầu đã kiến nghị và được phép triển khai thực hiện nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển tần số của thiết bị lọc sóng hài thụ động nhằm giảm tổn thất và nâng cao chất lượng điện năng trên lưới điện phân phối phù hợp với điều kiện Việt Nam”.
Sau một thời gian triển khai, nhóm nghiên cứu đã xây dựng được 1 bộ tài liệu thiết kế bộ điều khiển tần số lọc của thiết bị lọc sóng hài thụ động, thiết bị lọc sóng hài thụ động với tần số biến đổi, báo cáo thuyết minh đề tài.
Thiết bị hoạt động với tốc độ cao, có các chức năng như hiển thị thông số, cảnh báo chế độ làm việc, lưu trữ thông số chế độ làm việc bình thường và sự cố, dải điều chỉnh tần số từ 140 tới 550Hz. Các thông số hoạt động có thể cài đặt bằng tay qua các phím bấm hoặc qua kết nối máy tính.
Nhóm thực hiện đề tài tiến hành lắp đặt thử nghiệm thiết bị lọc sóng hài tại xưởng giặt là công nghiệp tại An Dương, Tây Hồ, Hà Nội. Các thiết bị trong xưởng giặt là công nghiệp có tổng công suất khoảng 60kW, hệ số công suất khoảng 0,8. Các thiết bị chủ yếu là các máy giặt, máy vắt, máy sấy và là công nghiệp, đa phần sử dụng biến tần nên sóng hài là khá lớn. Các kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy, thiết bị lọc sóng hài hoạt động rất hiệu quả, ổn định. Các sóng hài lớn nhất là bậc 5, bậc 7, bậc 11 và bậc 13. Các sóng hài bậc chẵn gần như không có, các sóng hài bậc cao hơn có biên độ nhỏ có thể bỏ qua. Các thiết bị trong xưởng thường thay đổi công suất liên tục theo yêu cầu của phụ tải. Quá trình thử nghiệm được tiến hành với 3 trường hợp: không đặt thiết bị lọc, đặt thiết bị lọc với tần số cố định bậc 5, đặt thiết bị lọc với tần số biến đổi và xem xét với 3 trường hợp lần lượt sóng hài bậc 5, bậc 7 và bậc 11 lớn nhất. Sau đó dùng thiết bị phân tích chất lượng điện năng để lưu lại số liệu.
Đề tài sử dụng phương pháp lọc sóng hài dựa trên nguyên tắc thụ động để giải quyết vấn đề sóng hài tại một số loại hộ tiêu thụ phi tuyến. Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm như: giá thành hạ, tổn thất điện năng thấp, thiết bị đơn giản, tự động lọc sóng hài và không phát thêm nhiễu lên lưới điện… Tuy vậy nó cũng có một số nhược điểm lớn là chỉ lọc được sóng hài ở một tần số nhất định. Để hạn chế nhược điểm này, nhóm thực hiện đề tài đề xuất thiết bị lọc thụ động với tần số lọc biến đổi, việc thay đổi tần số lọc của thiết bị sẽ giúp giảm giá thành sản phẩm và cải thiện hiệu quả hoạt động của thiết bị.

Có thể thấy trong cả 3 trường hợp, thiết bị lọc sóng hài với tần số biến đổi có tác dụng làm giảm tổn thất, giúp méo dạng sóng ít hơn.

Như vậy, đề tài đã thực hiện đầy đủ theo các nội dung nghiên cứu. Những thử nghiệm thực tế cho thấy, tùy thuộc vào vị trí đặt, thiết bị có thể giúp giảm công suất tác đụng tới 10%. Do thiết bị lọc sóng hài với tần số biến đổi đem lại hiệu quả khá lớn về tiết kiệm năng lượng, giảm tổn thất, đồng thời nâng cao chất lượng điện năng nên nhóm nghiên cứu đề nghị các cấp có thẩm quyền xem xét giúp đỡ cho việc thương mại hóa sản phẩm.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 13435/2017) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.