(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu các giải pháp giảm sóng hài nâng cao chất lượng điện năng lưới điện phân phối huyện Châu Thành

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2018 Lê Thanh Long iv LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy giảng dạy chương trình cao học Kỹ thuật điện cho lớp KDD17B Tôi xin cảm ơn q thầy góp ý, hướng dẫn nội dung chun đề tơi, để tơi hồn thiện luận văn cao học tốt Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Chí Kiên tận tình hướng dẫn tơi suốt thời gian thực luận văn Sau xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp gia đình tạo điều kiện tốt cho suốt trình học thực luận văn Do thời gian có hạn kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên luận văn nhiều thiếu, mong nhận ý kiến góp ý Thầy/Cơ anh chị học viên v TÓM TẮT Luận văn mơ phương pháp giảm sóng hài cho phụ tải có sóng hài cao nối vào lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh An Giang Trong mơ hình mơ bao gồm nguồn điện hình sin, tải phi tuyến, lọc tích cực lọc sóng hài, lọc tích cực điều khiển dịng điện bù theo Logic Mờ Ưu điểm lọc sóng hài điều khiển Mờ thời gian đáp ứng nhanh, chất lượng tốt so với lọc điều khiển PI Kết sử dụng giải thuật Logic Mờ cho lọc, tổng sóng hài dịng điện giảm từ 23,99 % xuống 10,19 % Kết luận từ kết mơ phỏng, sau lọc sóng hài hệ thống lưới điện huyện Châu Thành, tỉnh An Giang có tổng sóng hài dịng điện 12 % đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn Việt Nam Tuy nhiên kết mô chưa làm cho hệ thống lưới điện huyện Châu Thành, tỉnh An Giang có tổng sóng hài dịng điện đạt ngưỡng % theo tiêu chuẩn IEEE Do hướng phát triển đề tài tiếp tục tìm thơng số Mờ để điều khiển lọc làm việc tốt đảm chất lượng điện giới hạn yêu cầu tiêu chuẩn IEEE vi ABSTRACT The thesis studies about simulating a harmonic reduction method for nonlinear loads which generate the harmornic on distribution power line of Chau Thanh district, An Giang province The advantage of Fuzzy Logic Control (FLC) algorithm are fast response, the quanlity of electrical is better than one which controled by the PI algorithm The THD of power line current reduce from 23.99% to 10.19% when using Fuzzy logic control for harmonic filter It means that, the result of filter model showed the THD of Chau Thanh‟s power line have THD less than 12% which is meet the Vietnam stardard in electricity However, the result of model don‟t meet the require of IEEE standard which the THD must to less than 5% Therefore the mention of this thesis is determind the parameters of the fuzzy rules so that the THD of power line is smallest or meet the IEEE standard about quanlity of electric vii MỤC LỤC TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi ABSTRACT vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG BIỂU xiv MỞ ĐẦU 1.1 Tính cần thiết đề tài .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4 Phạm vi đối tượng nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Điểm đề tài 1.7 Phạm vi ứng dụng 1.8 Nội dung đề tài CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1 Khái niệm chất lượng điện 1.2 Sóng hài hệ thống điện .9 1.3 Phương pháp phân tích méo dạng sóng 20 1.4 Một số kết khảo sát tượng sóng hài 30 1.5 Kết luận chương 35 CHƢƠNG - MỘT SỐ BIỆN PHÁP HẠN CHẾ SÓNG HÀI 37 2.1 Giải pháp hạn chế sóng hài tải thông minh [8] .37 2.2 Giải pháp hạn chế sóng hài lọc thụ động [9] 38 2.3 Giải pháp hạn chế sóng hài lọc tích cực .38 viii 2.4 Kết luận chương 44 CHƢƠNG - MƠ PHỎNG BỘ LỌC SĨNG HÀI TÍCH CỰC BẰNG MATLAB SIMULINK 46 3.1 Tạo mơ hình mơ lưới điện phân phối với tải phi tuyến lọc sóng hài: 46 3.2 Tạo mơ hình mơ lưới điện phân phối với tải phi tuyến có lọc sóng hài điều khiển theo lý thuyết PI: 47 3.3 Tạo mơ hình mơ lưới điện phân phối với tải phi tuyến có lọc sóng hài điều khiển theo lý thuyết FLC: 48 3.4 Mô ba mơ hình .49 3.5 Ứng dụng thực tế số phụ tải đấu nối vào lưới điện phân phối huyện Châu Thành 51 3.6 Kết luận chương .53 CHƢƠNG - KẾT LUẬN 55 4.1 Những kết đạt 55 4.2 Hướng phát triển đề tài 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤC LỤC I: CÀI ĐẶT THÔNG SỐ CHO CÁC MƠ HÌNH 59 PHỤC LỤC II: GIẢI THUẬT LOGIC MỜ (FUZZY LOGIC) 71 PHỤC LỤC III: GIẢI THUẬT VI TÍCH PHÂN (PID) 78 PHỤC LỤC IV: PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK .84 ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT FLC: Bộ điều khiển Logic Mờ (Fuzzy Logic Controller) PI: Điều khiển giải thuật PI (Proportional Integral) PWM: Điều chế độ rộng xung (Pulse-width modulation) THD: Tổng độ méo dạng sóng hài (Total Harmonic Distortion) THDv: Tổng độ méo dạng sóng hài điện áp THDi: Tổng độ méo dạng sóng hài dịng điện CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG: Cơng suất phần kháng APF: Bộ lọc sóng hài tích cực (Active Power Filter) x DANH MỤC HÌNH ẢNH TRANG Hình 1-1: Đường cong từ hóa máy biến áp 11 Hình 1-2: Sóng hài đo xưởng giặt thiết bị điện tử cơng suất 12 Hình 1-3: Sóng hài phân xưởng Inox Hồng Vũ có máy biến áp cơng suất lớn .12 Hình 1-4: Sóng hài lò hồ quang nhà máy gang thép Thái Nguyên .13 Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý dạng sóng dịng điện qua chỉnh lưu cầu pha .14 Hình 1-6: Sóng hài hệ thống điều hòa LG trung tâm hội nghị MIPEC – Tây Sơn – Hà Nội .14 Hình 1-7: Sơ đồ cộng hưởng: a) song song, b): nối tiếp 19 Hình 1-8: Sơ đồ mạng điện đơn giản 25 Hình 1-9: Sơ đồ tính tốn với thành phần sóng 26 Hình 1-10 Sơ đồ tính tốn với thành phần sóng hài bậc h 26 Hình 2-1: Ngun tắc lọc sóng hài Bộ lọc tích cực .39 Hình 2-2: Bộ lọc tích cực 39 Hình 2-3: Mạch điều khiển điện áp DC APF lý thuyết PI 43 Hình 2-4: Mạch điều khiển điện áp DC APF lý thuyết FLC 44 Hình 3-1: Mơ hình mơ lưới điện với tải phi tuyến, khơng có lọc sóng hài .46 Hình 3-2: Mơ hình mơ lưới điện phân phối với tải phi tuyến có lọc sóng hài điều khiển theo lý thuyết PI 48 Hình 3-3: Mơ hình mơ lưới điện phân phối với tải phi tuyến có lọc sóng hài điều khiển theo lý thuyết FLC 49 Hình 3-4: Kết mô lưới điện phân phối với tải phi tuyến khơng có lọc sóng hài 50 Hình 3-5: Kết mơ lưới điện phân phối với tải phi tuyến có lọc sóng hài điều khiển theo lý thuyết PI 50 Hình 3-6: Kết mơ lưới điện phân phối với tải phi tuyến có lọc sóng hài điều khiển theo lý thuyết FLC 51 xi Hình 3-7: Kết mô lưới điện phân phối huyện Châu Thành sử dụng lọc sóng hài điều khiển theo lý thuyết FLC 53 Hình PLI-I-1a: Thơng số cài đặt nguồn điện pha A 59 Hình PLI-I-1b: Thơng số cài đặt nguồn điện pha B 59 Hình PLI-I-1c: Thơng số cài đặt nguồn điện pha C 59 Hình PLI-I-2: Thông số cài đặt chỉnh lưu .60 Hình PLI-I-3: Thơng số cài đặt phụ tải 60 Hình PLI-I-4: Thơng số cài đặt đo địng điện điện áp pha 60 Hình PLI-I-5: Thơng số cài đặt khối hiển thị tín hiệu 61 Hình PLI-II-1: Thơng số cài đặt cuộn cảm L lọc 61 Hình PLI-II-2: Thơng số cài đặt chỉnh lưu 62 Hình PLI-II-3: Thông số cài đặt tụ điện .62 Hình PLI-II-4: Thơng số cài đặt Khối Real-Imag to Complex 62 Hình PLI-II-5: Thông số cài đặt Khối Complex to Magnitude-Angle .63 Hình PLI-II-6: Sơ đồ kết nối khối PLL 63 Hình PLI-II-7: Sơ đồ kết nối khối biến đổi giá trị a-b-c sang giá trị tham chiếu d-q 63 Hình PLI-II-8: Sơ đồ kết nối khối biến đổi giá trị d-q sang giá trị iabc* 64 Hình PLI-II-9: Thơng số cài đặt Relay, Relay 64 Hình PLI-II-10: Thơng số cài đặt Relay 1, 64 Hình PLI-II-11: Sơ đồ kết nối khối PWM 65 Hình PLI-II-12: Thông số cài đặt điều khiển PI 65 Hình PLI-II-13: Thơng số cài đặt điện áp tham chiếu 65 Hình PLI-II-14a: Thơng số cài đặt khối Goto 66 Hình PLI-II-14b: Thơng số cài đặt khối From 66 Hình PLI-III-1: Thiết lập đầu vào đầu quan hệ Mờ 67 Hình PLI-III-2: Giá trị Input quan hệ Mờ 67 Hình PLI-III-3: Giá trị Input quan hệ Mờ 68 Hình PLI-III-4: Giá trị Output quan hệ Mờ 68 xii Hình PLI-III-5: Cài đặt Khối Fuzzy Logic Controller .69 Hình PLI-III-6: Thơng số cài đặt Delay .69 Hình PLI-IV-7: Cài đặt cửa sổ Solver khối Powergui 70 Hình PLI-IV-8: Chọn cửa sổ Tools xem kết mơ 70 Hình PLII-I-1: Biểu diễn tập nhiệt độ “NÓNG” 71 Hình PLII-III-1: Biểu diễn tập mờ “các số nguyên nhỏ” 72 Hình PLII-IV-1: Biểu diễn tập mờ “Trẻ”, “Trung niên”, “Già” .73 Hình PLII-VII-1: Biểu diễn tập mờ .77 Hình PLIII-I-1: Sơ đồ khối điều khiển PID 79 Hình PLIII-II-1: Đồ thị tín hiệu khiển PID - Kp thay đổi 82 Hình PLIII-II-2: Đồ thị tín hiệu khiển PID – Ki thay đổi 82 Hình PLIII-II-3: Đồ thị tín hiệu khiển PID – Kd thay đổi 83 Hình PLIV-III-1: Mở cửa sổ Simulink Library Browser Matlab .86 Hình PLIV-III-2: Mở cửa sổ tạo mơ hình từ cửa sổ Simulink Library Browser86 Hình PLIV-III-3: Tạo mơ hình mơ từ cửa sổ Simulink Library Browser 87 Hình PLIV-III-4: Mơ mạch điện .88 Hình PLIV-III-5: Xem kết mơ 88 xiii Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Thực ra, qui tắc có nhờ vào xây dựng tốn học trước Chuyển sang lý thuyết tập mờ hai tính chất quen dùng khơng cịn Do đó, cần xem xét lại số tính chất - Tính lũy đẳng (demportancy)  Chúng ta nói T lũy đẳng T(x,x) = x, ∀x∈[0,1]  Tương tự, S lũy đẳng S(x,x) = x, ∀x∈[0,1] - Tính hấp thu (absorption) Có hai dạng hấp thu:  T(S(x,y),x) = x , ∀x,y∈[0,1]  S(T(x,y),x) = x , ∀x,y∈[0,1] - Tính phân phối (distributivity) Có hai biểu thức xác định tính phân phối:  S(x,T(y,z)) = T(S(x,y), S(x,z)), ∀x,y,z∈[0,1]  T(x,S(y,z)) = S(T(x,y), T(x,z)), ∀x,y,z∈[0,1] - Luật De Morgan  Cho T t-chuẩn, S t-đối chuẩn, n phép phủ định Chúng ta có ba (T,S,n) ba De Morgan nếu: n(S(x,y)) = T(nx,ny) e Phép kéo theo Chúng ta xét phép kéo theo mối quan hệ, tốn tử logic Ta có tiên đề sau cho hàm v(P1 → P2): - v(P1 → P2) phụ thuộc vào v(P1), v(P2) - Nếu v(P1) ≤ v(P3) v(P1 → P2) ≥ v(P3 → P2), ∀P2 - Nếu v(P2) ≤ v(P3) v(P1 → P2) ≤ v(P1 → P3), ∀P1 - Nếu v(P1) = v(P1 → P) = , ∀P - Nếu v(P1) = v(P → P1) = , ∀P - Nếu v(P1) = v(P2) = v(P1 → P2) = Tính hợp lý tiên đề dựa vào logic kinh điển tư trực quan phép suy diễn Từ tiên đề ban đầu (v(P1 → P2) phụ thuộc vào v(P1), v(P2)) khẳng định tồn hàm số I(x,y) xác định [0,1]2 với mong muốn tính chân trị phép kéo theo qua biểu thức: v(P1 → P2) = I(v(P1), v(P2)) VI Luật mờ Một luật mờ biểu thức if-then phát biểu dạng ngôn ngữ tự nhiên HVTH: Lê Thanh Long Trang 75/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên thể phụ thuộc nhân biến Ví dụ: if nhiệt độ lạnh giá dầu rẻ then sưởi ấm nhiều Trong đó: - „nhiệt độ‟, „giá dầu‟ „sưởi ấm‟ biến - „lạnh‟, „rẻ‟, „nhiều‟ giá trị tập mờ Hoặc: if người có chiều cao cao bắp lực lưỡng then chơi bóng rổ hay - Các biến là: „chiều cao‟, „cơ bắp‟, „chơi bóng rổ‟ - Các giá trị hay tập mờ là: „cao‟, „lực lưỡng‟, „hay‟ VII Thủ tục định mờ: Để hệ thống mờ suy luận luật mờ đưa kết luận từ số liệu xác đầu vào, hệ thống thực bước: Mờ hóa Suy luận Mờ (Fuzzificatoin) Khử tính Mờ (defuzzificatoin) - Mờ hóa: Tính tốn giá trị mờ từ giá trị xác đầu vào - Suy luận mờ: Áp dụng tất luật mờ áp dụng để tính giá trị mờ cho kết luận, sau kết hợp kết đầu - Phi mờ hóa: Xác định giá trị xác từ kết mờ có bước Có nhiều kỹ thuật phi mờ hóa áp dụng được, phương pháp thông dụng phương pháp trọng tâm (centriod method) Ví dụ: Cho hệ thống mờ dùng điều trị bệnh gồm luật sau đây: - IF sốt nhẹ THEN liều lượng asperine thấp - IF sốt THEN liều lượng asperine bình thường - IF sốt cao THEN liều lượng asperine cao - IF sốt cao THEN liều lượng asperine cao Và tập mờ biểu diễn sau: HVTH: Lê Thanh Long Trang 76/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Hình PLII-VII-1: Biểu diễn tập mờ Một bệnh nhân sốt 38.7 độ, xác định liều lượng asperince cần thiết để cấp cho bệnh nhân Giải: Bƣớc 1: Mờ hóa giá trị x = 38.7 cho: ta thấy 38.7 thuộc tập mờ sau: μ Sốt nhẹ (x) = 0.3 μ (x) = 0.7 μ Sốt Sốt cao (x) = μ Sốt cao (x) = Bƣớc 2: Ta thấy có luật áp dụng cho hai liều lượng aspirine: μ Thấp (x) = 0.3 μ Bình thường (x) = 0.7 Kết hợp giá trị mờ lại ta vùng tô màu sau đây: Bƣớc 3: Phi mờ hóa kết cách tính trọng tâm diện tích tơ hình trên, chiếu xuống trục hoành ta giá trị ±480mg, liều lượng aspirine cần cấp cho bệnh nhân HVTH: Lê Thanh Long Trang 77/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên PHỤC LỤC III: GIẢI THUẬT VI TÍCH PHÂN (PID) I Tổng quan giải thuật vi tích phân Bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (bộ điều khiển PID- Proportional Integral Derivative) chế phản hồi vòng điều khiển (bộ điều khiển) tổng quát sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển công nghiệp – điều khiển PID điều khiển sử dụng nhiều điều khiển phản hồi Bộ điều khiển PID tính tốn giá trị "sai số" hiệu số giá trị đo thông số biến đổi giá trị đặt mong muốn Bộ điều khiển thực giảm tối đa sai số cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào Trong trường hợp kiến thức (mơ hình tốn học) hệ thống điều khiển điều khiển PID điều khiển tốt Tuy nhiên, để đạt kết tốt nhất, thông số PID sử dụng tính tốn phải điều chỉnh theo tính chất hệ thống kiểu điều khiển giống nhau, thông số phải phụ thuộc vào đặc thù hệ thống Giải thuật tính tốn điều khiển PID bao gồm thơng số riêng biệt, đơi cịn gọi điều khiển ba khâu: Các giá trị tỉ lệ, tích phân đạo hàm, viết tắt P, I, D Giá trị tỉ lệ xác định tác động sai số tại, giá trị tích phân xác định tác động tổng sai số khứ, giá trị vi phân xác định tác động tốc độ biến đổi sai số Tổng chập ba tác động dùng để điều chỉnh q trình thơng qua phần tử điều khiển vị trí van điều khiển hay nguồn phần tử gia nhiệt Nhờ vậy, giá trị làm sáng tỏ quan hệ thời gian: P phụ thuộc vào sai số tại, I phụ thuộc vào tích lũy sai số khứ, D dự đoán sai số tương lai, dựa vào tốc độ thay đổi Bằng cách điều chỉnh số giải thuật điều khiển PID, điều khiển dùng thiết kế có yêu cầu đặc biệt Đáp ứng điều khiển mơ tả dạng độ nhạy sai số điều khiển, giá trị mà điều khiển vọt lố điểm đặt giá trị dao động hệ thống Lưu ý công dụng giải thuật PID điều khiển khơng đảm bảo tính tối ưu ổn định cho hệ thống Vài ứng dụng yêu cầu sử dụng hai khâu tùy theo hệ thống Điều đạt cách thiết đặt đội lợi đầu không mong muốn Một điều khiển PID gọi điều khiển PI, PD, P I vắng mặt tác động bị khuyết Bộ điều khiển PI phổ biến, đáp ứng vi phân nhạy nhiễu đo lường, trái lại thiếu giá trị tích phân khiến hệ thống khơng đạt giá trị mong muốn HVTH: Lê Thanh Long Trang 78/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên II Các khâu điều khiển PID Sơ đồ điều khiển PID đặt tên theo ba khâu hiệu chỉnh nó, tổng ba khâu tạo thành biến điều khiển (MV) Ta có: MV(t) = Pout + Iout + Dout Trong đó: thành phần đầu từ ba khâu điều khiển PID, xác định Hình PLIII-I-1: Sơ đồ khối điều khiển PID f Khâu tỉ lệ Khâu tỉ lệ (đơi cịn gọi độ lợi) làm thay đổi giá trị đầu ra, tỉ lệ với giá trị sai số Đáp ứng tỉ lệ điều chỉnh cách nhân sai số với số Kp, gọi độ lợi tỉ lệ Khâu tỉ lệ cho bởi: Pout = Kp.e(t) Trong đó: Pout: thừa số tỉ lệ đầu Kp: Độ lợi tỉ lệ, thông số điều chỉnh e: Sai số đầu vào t: Thời gian tức thời hay thời gian g Droop (độ trƣợt) Nếu khơng có nhiễu, điều khiển tỉ lệ túy không xác lập giá trị mong muốn nó, trì (độ trượt) sai số ổn định trạng thái, hàm độ lợi tỉ lệ độ lợi trình Đặc biệt, độ lợi trình-trong HVTH: Lê Thanh Long Trang 79/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên khoảng thời gian dài bị trơi thiếu điều khiển, việc làm mát lò nung tới nhiệt độ phòng-được ký hiệu G giả sử sai số xấp xỉ số, droop-độ trượt xảy độ lợi không đổi thừa số tỉ lệ đầu ra, Pout, với sai số tuyến tính, G = Kpe, e = G/Kp Khi thừa số tỉ lệ, đẩy vào thông số tới giá trị đặt, bù xác độ lợi q trình, kéo thơng số khỏi giá trị đặt Nếu độ lợi trình giảm, làm lạnh, trạng thái dừng nằm điểm đặt, ta gọi "droop-độ trượt" Chỉ thành phần dịch chuyển (trung bình dài hạn, thành phần tần số khơng) độ lợi q trình tác động tới độ trượt-các dao động ngẫu nhiên thành phần dịch chuyển bị triệt tiêu Độ lợi q trình thay đổi theo thời gian theo thay đổi bên ngồi, ví dụ nhiệt độ phòng thay đổi, việc làm lạnh nhanh chậm Độ trượt tỉ lệ thuận với độ lợi trình tỉ lệ nghịch với độ lợi tỉ lệ, khiếm khuyết tránh điều khiển tỉ lệ túy Độ trượt giảm bớt cách thêm thừa số độ lệch (cho điểm đặt giá trị mong muốn thực tế), sửa đổi cách thêm khâu tích phân (trong điều khiển PI PID), tính tốn độ lệch thêm vào cách hữu hiệu Bất chấp độ trượt, lý thuyết điều chỉnh lẫn thực tế công nghiệp khâu tỉ lệ cần thiết việc tham gia vào q trình điều khiển h Khâu tích phân Phân phối khâu tích phân (đơi cịn gọi reset) tỉ lệ thuận với biên độ sai số lẫn quảng thời gian xảy sai số Tổng sai số tức thời theo thời gian (tích phân sai số) cho ta tích lũy bù hiệu chỉnh trước Tích lũy sai số sau nhân với độ lợi tích phân cộng với tín hiệu đầu điều khiển Biên độ phân phối khâu tích phân tất tác động điều chỉnh xác định độ lợi tích phân, Ki.Thừa số tích phân cho bởi: ∫ Trong đó: Iout: Thừa số tích phân đầu Ki: Độ lợi tích phân, thơng số điều chỉnh e: Sai số đầu vào t: Thời gian tức thời hay thời gian HVTH: Lê Thanh Long Trang 80/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên  : Một biến tích phân trung gian Khâu tích phân (khi cộng thêm khâu tỉ lệ) tăng tốc chuyển động trình tới điểm đặt khử số dư sai số ổn định với tỉ lệ phụ thuộc vào điều khiển Tuy nhiên, khâu tích phân đáp ứng sai số tích lũy khứ, khiến giá trị vọt lố qua giá trị đặt (ngang qua điểm đặt tạo độ lệch với hướng khác) Để tìm hiểu thêm đặc điểm việc điều chỉnh độ lợi tích phân độ ổn điều khiển, xin xem phần điều chỉnh vòng lặp i Khâu vi phân Tốc độ thay đổi sai số qua trình tính tốn cách xác định độ dốc sai số theo thời gian (tức đạo hàm bậc theo thời gian) nhân tốc độ với độ lợi tỉ lệ Kd Biên độ phân phối khâu vi phân (đôi gọi tốc độ) tất hành vi điều khiển giới hạn độ lợi vi phân, Kd Thừa số vi phân cho bởi: Trong đó: Dout: Thừa số vi phân đầu Kd: Độ lợi vi phâ, thông số điều chỉnh e: Sai số đầu vào t: Thời gian tức thời hay thời gian Khâu vi phân làm chậm tốc độ thay đổi đầu điều khiển đặc tính ý để đạt tới điểm đặt điều khiển Từ đó, điều khiển vi phân sử dụng để làm giảm biên độ vọt lố tạo thành phần tích phân tăng cường độ ổn định điều khiển hỗn hợp Tuy nhiên, phép vi phân tín hiệu khuếch đại nhiễu khâu nhạy nhiễu sai số, khiến q trình trở nên không ổn định nhiễu độ lợi vi phân đủ lớn Do xấp xỉ vi sai với băng thông giới hạn thường sử dụng Chẳng hạn mạch bù sớm pha j Tóm lại Khâu tỉ lệ, tích phân, vi phân cộng lại với để tính tốn đầu điều khiển PID Định nghĩa u(t) đầu điều khiển, biểu thức cuối giải thuật PID là: HVTH: Lê Thanh Long Trang 81/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên ∫ Trong đó: Độ lợi tỉ lệ Kp: Giá trị lớn đáp ứng nhanh sai số lớn, bù khâu tỉ lệ lớn Một giá trị độ lợi tỉ lệ lớn dẫn đến trình ổn định dao động Độ lợi tích phân Ki: Giá trị lớn kéo theo sai số ổn định bị khử nhanh Đổi lại độ vọt lố lớn: sai số âm tích phân suốt đáp ứng độ phải triệt tiêu tích phân sai số dương trước tiến tới trạng thái ổn định Độ lợi vi phân Kd: Giá trị lớn giảm độ vọt lố, lại làm chậm đáp ứng độ dẫn đến ổn định khuếch đại nhiễu tín hiệu phép vi phân sai số Một số hình ảnh minh họa tín hiệu điều khiển PID thay đổi Kp, Ki Kd Hình PLIII-II-1: Đồ thị tín hiệu khiển PID - Kp thay đổi Hình PLIII-II-2: Đồ thị tín hiệu khiển PID – Ki thay đổi HVTH: Lê Thanh Long Trang 82/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Hình PLIII-II-3: Đồ thị tín hiệu khiển PID – Kd thay đổi HVTH: Lê Thanh Long Trang 83/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên PHỤC LỤC IV: PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK I Tổng quan Matlab Simulink Matlab: Matlab (Matrix Laboratory) phần mềm khoa học thiết kế để cung cấp việc tính tốn số hiển thị đồ họa ngơn ngữ lập trình cấp cao Matlab cung cấp tính tương tác tuyệt vời cho phép người sử dụng thao tác liệu linh hoạt dạng mảng ma trận để tính tốn quan sát Các liệu vào Matlab nhập từ "Command line" từ "mfiles", tập lệnh cho trước Matlab Matlab cung cấp cho người dùng toolbox tiêu chuẩn tùy chọn Người dùng tạo hộp cơng cụ riêng gồm "mfiles" viết cho ứng dụng cụ thể Chúng ta sử dụng tập tin trợ giúp Matlab cho chức lệnh liên quan với toolbox có sẵn (dùng lệnh help) Sumilink Simulink công cụ Matlab dùng để mơ hình, mơ phân tích hệ thống động với mơi trường giao diện sử dụng đồ họa Việc xây dựng mô hình đơn giản hóa hoạt động nhấp chuột kéo thả khối có sẳn thư viện khối Simulink phần quan trọng Matlab dễ dàng chuyển đổi qua lại q trình phân tích, người dùng tận dụng ưu hai môi trường II Các khối, công cụ Simulink Simulink bao gồm thư viện khối với hộp công cụ tồn diện cho việc phân tích tuyến tính phi tuyến Đối với phần mô mạch điện thường sử dụng thư viện simulink, simscape… Đối với đề tài chủ yếu dùng khối: - Thư viện Simulink gồm khối:  Khối Gain: Khuyếch đại tín hiệu đầu vào  Khối Mux: Tổng hợp tín hiệu đầu vào thành tín hiệutổng đầu  Khối Demux: Tách tín hiệu đầu vào thành nhiều tín hiệu đầu  Khối Sum: Thực cộng trừ tín hiệu đầu vào  Khối In: Tạo tín hiệu đầu vào cho hệ thống HVTH: Lê Thanh Long Trang 84/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên  Khối Out: Tạo tín hiệu đầu cho hệ thống đồng thời gửi tín hiệu đến matlab  Khối Integrator: Tính tích phân  Khối Derivative: Tính đạo hàm  Khối Fcn: Giải phương trình y=f(x)  Khối Scope: Hiển thị tín hiệu q trình mơ dạng đồ thị  Khối Product: Nhân hay nhiều tín hiệu đầu vào  Khối Real-Imag to Complex: Lấy phần thực số phức  Khối Complex to Magnitude-Angle: Lấy phần góc số phức  Khối From Goto: Đơn giản mơ hình phức tạp đường dường nối khối  Khối Selector: Chọn tín hiệu đầu vào  Khối Relay: Điều chỉnh thời gian đóng cắt mạch  Khối PID Controller: Điều khiển PID  Khối Constant: Tạo số không phụ thuộc vào thời gian  Khối Ground: Nối đất - Thư viện Simcape:  Khối Powergui: Phân tích kết mơ  Khối AC Voltage source: Nguồn điện AC  Khối Series RLC Branch: Nhánh RLC nối tiếp  Khối Three-Phase Series RLC Branch: Nhánh RLC pha nối tiếp  Khối Three-Phase V-I Measurement: Đo đòng điện điện áp pha  Khối Voltage Measurement: Đo điện áp  Khối Universal Bridge: Cầu chỉnh lưu - Thư viện DSP Toolbox  Khối Analog Filter Design: Bộ lọc tín hiệu Analog - Thư viện Fuzzy Logic Toolbox:  Khối Fuzzy Logic Controller: Điều khiển Fuzzy Logic HVTH: Lê Thanh Long Trang 85/88 Luận văn thạc sĩ III GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Tạo mơ hình mơ lƣới điện Simulink - Mở chương trình Matlab - Từ giao diện nhập lệnh simulink vào sổ lệnh chọn biểu tượng hình PLIII-III-1 Chọn Simulink Library Hình PLIV-III-1: Mở cửa sổ Simulink Library Browser Matlab - Màn hình thị cửa sổ Simulink Library Browser, chọn New model để tạo mơ hình mơ Chọn New model Hình PLIV-III-2: Mở cửa sổ tạo mơ hình từ cửa sổ Simulink Library Browser HVTH: Lê Thanh Long Trang 86/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên - Màn hình thị giao diện làm việc “untitled-Simulink” Chọn khối cần mô từ thư viện Simulink Library Browser, kéo thả khối cần vào giao diện làm việc “untitled-Simulink” Kết nối khối theo sơ đồ ngun lý để tạo mạch điện cần mơ Hình PLIV-III-3: Tạo mơ hình mơ từ cửa sổ Simulink Library Browser IV Mơ mạch điện Sau hồn thành mơ hình mơ - Cài đặt thơng số cho khối - Cài đặt phương pháp giải thời gian - Chọn “Run” để mô mạch điện hình Hình PLIII-III-4 Chọn Run HVTH: Lê Thanh Long Trang 87/88 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Hình PLIV-III-4: Mơ mạch điện - Sau chương trình mơ “Run” hồn thành, click khối Powergui để xem kết Chọn FFT Analysis Hình PLIV-III-5: Xem kết mô HVTH: Lê Thanh Long Trang 88/88 S K L 0 ... liên quan đến chất lượng điện lưới điện phân phối - Nghiên cứu, phân tích nguyên nhân gây sóng hài ảnh hưởng sóng hài từ đề giải pháp hạn chế sóng hài - Mơ giải pháp giảm sóng hài mơ hình phần... Luận văn thạc sĩ 1.2 GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Mục tiêu nghiên cứu Phân tích khả giảm thiểu sóng hài lưới điện phân phối huyện Châu Thành, tỉnh An Giang, từ đề xuất giải pháp thực tế để nâng cao chất. .. Kết nghiên cứu đề tài giúp ích việc đánh giá khả giảm sóng hài phụ tải đấu nối vào lưới điện phân phối từ giảm sóng hài lưới điện, nâng cao chất lượng cung cấp điện cho khách hàng Công ty Điện