LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN TURBINE THUỶ ĐIỆN
ĐẠI H C THÁI NGUYÊN TRƯỜNG Đ I HỌC KỸ THU T CÔNG NGHI P LU N VĔN TH C SỸ KỸ THU T NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN TURBINE THUỶ ĐI N Học viên: TR N VINH PHÚ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TSKH NGUY N VĔN LI N THÁI NGUYÊN 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI H C THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHI P Độc lập - Tự - Hạnh phúc - ***** THUYẾT MINH LU N VĔN TH C SỸ KỸ THU T Học viên: Trần Vinh Phú Lớp: CHTĐH-K10 Chuyên ngành: Tự động hoá Người hướng dẫn khoa học: PGS.TSKH Nguyễn Văn Liễn Ngày giao đề tài: 15/02/2009 Ngày hoàn thành: 30/07/2009 NGƯỜI HƯ NG DẪN HỌC VIÊN PGS.TS: Nguyễn Văn Liễn Trần Vinh Phú Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nghiên cứu , sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Thái Nguyên, ngày tháng năm 2009 Người cam đoan Trần Vinh Phú Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn M CL C Lời cam đoan Lời nói đầu Chương 1: T NG QUAN 1.1 Máy phát điện 1.2 Tổng quan nhà máy thuỷ điện 10 1.2.1 Tình hình phát triển thuỷ điện 10 1.2.2 Nguyên lý hoạt động chung nhà máy thuỷ điện 11 1.2.3 Phân loại nhà máy thuỷ điện 11 1.2.4 Cấu tạo nhà máy thuỷ điện 14 1.2.5 Hệ điều khiển công suất nhà máy thuỷ điện 19 CH 25 NG 2: C U TRÚC VÀ HỆ ĐI U KHI N CỦA TURBINE 2.1 Khái niệm 25 2.2 Phân loại loại Turbine 26 2.2.1 Turbine phản kích 27 2.2.2 Turbine hướng trục 27 2.2.3 Turbine tâm trục 28 2.2.4 Turbine hướng chéo 29 2.2.5 Turbine xung lực 30 2.2.6 Turbine gáo 30 2.2.7 Turbine tia nghiêng 31 2.2.8 Turbine tác dụng kép 31 2.3 Cấu tạo Turbine Kaplan 32 2.3.1 Buồng Turbine 32 2.3.2 Stato 33 2.3.3 Bộ phận hướng nước 33 2.3.4 Bánh xe công tác Turbine 34 2.3.5 Trục ổ trục 35 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.6 Các phận phụ turbine 35 2.4 Các thong số đặc tính Turbine 36 2.4.1.Cột áp Turbine 36 2.4.2 Lưu lượng Turbine 36 2.4.3 Công suất 37 2.4.4 Hiệu suất 37 2.4.5 Đường kính bánh xe cơng tác số vịng quay Turbine 38 2.5 Hệ thống điều chỉnh Turbine nước 38 2.5.1.Các yêu cầu với hệ điều tốc Turbine 38 2.5.2 Đặc điểm hệ thống điều chỉnh Turbine 39 2.5.3 Đặc tính hệ thống điều chỉnh Turbine 41 2.5.4 Phân loại điều tốc 44 2.5.5 Cấu trúc hệ thống điều chỉnh Turbine nước 50 2.5.6 Tính tốn thơng số điều tốc Turbine 53 CH 60 NG 3: T NG H P HỆ TH NG ĐI U T C TURBINE 3.1 Đặt vấn đề 60 3.2 Mơ hình tốn học 61 3.2.1 Khâu Turbine 61 3.2.2 Khâu khuếch đại 62 3.2.3 Các khâu đo 63 3.3 Tổng hợp hệ thống 64 3.3.1 Tổng hợp mạch vịng vị trí 64 3.3.2 Tổng hợp mạch vịng điều chỉnh tốc độ 65 3.3.3.Mô hệ thống điều chỉnh turbine 67 CH 71 NG IV: NỂNG CAO CH T L NG ĐI U CH NH TURBINE 4.1 Giới thiệu chung 71 4.2 Cơ sở lý thuyết điều chỉnh LQ 71 4.2.1 Bộ điều chỉnh LQR 71 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.2.2 Bộ điều khiển LQG 73 4.2.2.1 Bài tốn tuyến tính có nhiễu 73 4.2.2.2 Bộ quan sát trạng thái (lọc) Kalman 74 4.2.2.3 Bộ điều chỉnh phản hồi đầu LQG 75 4.2.2.4 Loop Transfer Recovery 76 4.3 Phân tích tính điều khiển quan sát 77 4.3.1 Phân tích tính điều khiển 77 4.3.2 Phân tích tính quan sát 79 4.4 Thiết kế điều chỉnh LQ 80 4.4.1 Thiết kế điều chỉnh LQR 80 4.4.1.1 Xây dựng cấu trúc điều chỉnh LQR 80 4.4.1.2 Tính chọn tham số điều khiển 82 4.4.1.3 Kết mô 83 4.4.2 Thiết lập điều chỉnh LQG 85 4.4.2.1 Xây dựng cấu trúc điều chỉnh khiển LQG 85 4.4.2.2 Tính chọn tham số điều khiển 86 4.4.2.3 Kết mô 87 4.4.2.4 Loop Transfer Recovery 87 4.5 Điều khiển LQ cho mơ hình phi tuyến 90 4.5.1 Điều khiển LQR cho mơ hình phi tuyến 90 4.5.2 Điều khiển LQG cho mơ hình phi tuyến 90 4.6 Kết luận chương 93 K T LU N 95 Tài liệu tham khảo 98 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI Đ U Turbine thuỷ thiết bị quan trọng nhà máy thuỷ điện, việc điều chỉnh tốc độ Turbine thuỷ điện định tiêu kỹ thuật nhà máy điện, khả ổn định tần số máy phát Thực tế có nhiều nghiên cứu Turbine thuỷ điện phương pháp điều tốc Turbine thuỷ điện Trong phạm vi luận văn tập trung nghiên cứu lý luận tổng quan, phương pháp thiết kế, xây dựng điều tốc Turbine thuỷ điện, … đưa phương án nâng cao chất lượng điều khiển LQ Trong thời gian không dài, luận văn hoàn thành yêu cầu đặt tính tốn thiết kế hệ thống điều tốc Turbine thuỷ điện Xây dựng hệ thống điều khiển với đầy đủ chức đồng thời nghiên cứu, phát triển điều khiển Linear Quadratic Luận văn gồm phần liên quan chặt chẽ với nhau, phần nghiên cứu Xây dựng hệ thống điều chỉnh Turbine thuỷ lực phần nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển LQ cho điều tốc Turbine thuỷ điện Toàn luận văn chia thành chương: - Chương I: Tổng quan - Chương II: Cấu trúc vƠ hệ điều chỉnh Turbine - Chương III: Tổng hợp hệ thống điều tốc Turbine - Chương IV: Nơng cao chất lượng điều khiển LQ cho điều tốc Turbine thuỷ điện Được hướng dẫn tận tình PGS.TSKH Nguyễn Văn Liễn tơi hồn thành đồ án đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề tài Do thời gian kinh nghiệm có hạn, vấn đề điều tốc Turbine vấn đề quan trọng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên luận văn nhiều điểm cần tiếp tục nghiên cứu phát triển tương lai Tôi mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Sau thời gian thực hiện, đến luận văn tơi hồn thành với kết tốt Trước thành công xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS.TSKH Nguyễn Văn Liễn, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành đề tài này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới anh chị Trung tâm Công nghệ cao Trường Đại học Bách khoa Hà Nội gia đình, bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình làm luận văn Ngày tháng … năm 2009 Học viên: Trần Vinh Phú Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học CHƯƠNG I: T NG QUAN 1.1 Máy phát điện Máy điện đồng sử dụng rộng rãi công nghiệp Phạm vi sử dụng biến đổi thành điện năng, nghĩa làm máy phát điện, điện ba pha sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân đời sống sản suất từ máy phát điện quay Turbine hơi, Turbine khí Turbine nước Máy điện đồng cịn dùng làm động cơ, đặc biệt thiết bị lớn khác với động khơng đồng bộ, chúng có khả phát cơng suất phản kháng Thơng thường máy điện đồng tính tốn cho chúng có khả phát cơng suất phản kháng công suất tác dụng Máy phát điện đồng bộ: Máy phát điện đồng thường kéo Turbine Turbine nước Máy phát Turbine có tốc độ quay cao chế tạo theo kiểu cực ẩn có trục máy nằm ngang Máy phát Turbine nước thường có tốc độ quay thấp nên có kết cấu theo kiểu cực lồi nói chung trục máy đặt thẳng đứng Trong trường hợp máy phát điện có cơng suất nhỏ cần di động thường dùng Điêzen thường có cấu tạo cực lồi Kết cấu: Để thấy rõ đặc điểm kết cấu máy điện đồng bộ, ta xét riêng rẽ kết cấu máy cực ẩn máy cực lồi a Kết cấu máy đồng cực ẩn Roto máy đồng cực ẩn làm thép hợp kim chất lượng cao, rèn thành khối hình trụ, sau gia cơng phay rãnh để đặt dây quấn kích từ Các máy điện đồng đại cực ẩn thường chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay Rôto 3000 vòng/ phút để hạn chế lực li tâm, phạm vi an toàn thép hợp kim chế tạo thành lõi thép Roto, đường kính d Roto Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học a: Đáp ứng tốc độ r 84 b: Đáp ứng vị trí van G cơng suất Pmec Hình 4.8: Đáp ứng điều chỉnh LQR mơ hình SS_LN_1 theo tải a: Đáp ứng tốc độ r b: Đáp ứng vị trí van G cơng suất Pmec Hình 4.9: Đáp ứng điều chỉnh LQR mơ hình SS_LN_0 theo tải Nhận xét: Trong hai mơ hình SS_LN_0 SS_LN_1, đáp ứng tốc độ có sụt tốc khoảng 0,02pu (2%) tải tăng đột biến với mức tăng lên đến 0,1pu (10% định mức, 20% so với mức tải xác lập) Hệ ổn định bền vững, có sai lệch tĩnh thời gian Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 85 xác lập khoảng 10s với mạch vòng điều chỉnh cho đối tượng SS_LN_1 hay khoảng 15s với đối tượng SS_LN_0 Tuy nhiên, với đáp ứng P mec cho thấy bất hợp lý với Pload điều kiện cân Thực ra, hệ việc xét hệ tuyến tính hóa điểm làm việc cách xa điểm làm việc xác lập cũ (là sở để tuyến tính hóa) vơ lý khơng tồn ta xét lân cận gần với điểm làm việc xác lập 4.4.2 Thiết lập điều chỉnh LQG Phần xây dựng cấu trúc điều chỉnh LQG cho hai mơ hình SS_LN_0 SS_LN_1, với cấu trúc mơ hình, ma trận trọng số E, F, giả thiết điểm xác lập ban đầu mức tải gia tăng q trình mơ đề cập phần thiết kế điều chỉnh LQR (mục 4.4.1) 4.4.2.1 Xây dựng cấu trúc điều chỉnh khiển LQG Nhiệm vụ quan sát Kalman điều chỉnh LQG làm nhằm mục đích ước lượng trạng thái hệ thống, không làm ảnh hưởng đến điểm cực cũ hệ thống (điểm cực điều chỉnh LQR) Vì vậy, kết tính tốn khâu LQR phân tích sai lệch tĩnh đề cập 4.4.1 áp dụng xây dựng cấu trúc mạch vòng điều chỉnh LQG Ngoài ra, điều khiển LQG ta xét đến tác động nhiễu hệ thống nhiễu đo vào hệ Cấu trúc điều chỉnh LQG điều chỉnh hình (4.10) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 86 Hình 4.10: Cấu trúc điều chỉnh LQG Hình 4.11: Mạch vịng điều chỉnh LQG phản hồi đầu 4.4.2.2 Tính chọn tham số điều khiển a Mơ hình SS_LN_1: Chọn Nx =I8x8 , Ny = 10-1 Chọn nhiễu trình nhiễu đo có biên độ xấp xỉ ±0,005pu (0,5%) b Mơ hình SS_LN_0: Chọn Nx =I5x5 10-1 , Ny = 10-1 Chọn nhiễu trình nhiễu đo có biên độ xấp xỉ ± 0,005pu (0,5%) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 87 4.4.2.3 Kết mô Kết mô đáp ứng điều chỉnh trình bày hình (4.12) (4.13) a: Đáp ứng tốc độ r b: Đáp ứng vị trí van G cơng suất Pmec Hình 4.12: Đáp ứng điều chỉnh LQG mơ hình SS_LN_1 theo tải nhiễu a: Đáp ứng tốc độ r b: Đáp ứng vị trí van G cơng suất Pmec Hình 4.13: Đáp ứng điều chỉnh LQG mơ hình SS_LN_0 theo tải nhiễu 4.4.2.4 Loop Transfer Recovery Trên sở điều chỉnh LQR, LQG thiết kế, ta xét đến đặc điểm LTR điều chỉnh LQG LTR thường ứng dụng có kết tốt đối Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 88 với hệ pha cực tiểu, với hệ pha khơng cực tiểu tác dụng LTR khơng rõ ràng có đáp ứng tốt điểm khơng phía bên phải trục ảo nằm xa trục ảo Áp dụng kỹ thuật LTR cho điều chỉnh LQG mơ hình SS_LN_1, ta chọn ma trận hàm tương quan nhiễu sau: Nx =σ.B.B’ = B.B’ (σ =1); Ny =ρ.N0 = 10-5 (ρ=10-5; N0=1) Gọi điều chỉnh LQG tương ứng với tham số LQG/LTR Gọi điều chỉnh LQG xét 4.4.2.2.a LQG(1) Ta xét thêm điều chỉnh LQG với ma trận nhiễu khác nhằm có nhìn đầy đủ tác động ma trận đến chất lượng điều chỉnh Chọn điều chỉnh LQG(2): Nx = 10-1.I8x8 , Ny=10-3 Xét đáp ứng điều chỉnh tốc độ LQR, LQG(1), LQG(2), LQG/LTR có tăng/giảm mức tải 0,1pu điểm làm việc 0,5pu, nhiễu hệ thống, nhiễu đo có biên độ dao động khoảng ±0,005pu Kết mơ trình bày hình (4.14) Hình (4.15) mơ tả chi tiết đáp ứng hình (4.14) Đáp ứng tốc độ cho thấy điều chỉnh LQG/LTR có hình dáng đáp ứng gần giống với LQR, nhiên nhiễu tác động chưa triệt tiêu Hai điều chỉnh LQG(1) LQG(2) có hình dáng đáp ứng giống nhau, với giảm nhỏ N x Ny nên tác động nhiễu lên LQG(2) giảm, đường đặc tính mịn nhiều so với LQG(1) LQG/LTR Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 89 Hình 4.14: Đáp ứng điều chỉnh tốc độ LQR, LQG(1), LQG(2) LQG/LTR Hình 4.15: Chi tiết hình 4.14 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 90 * Nhận xét: Với tác động nhiễu hệ thống nhiễu đo, hai mơ hình SS_LN_0 SS_LN_1, đáp ứng tốc độ điều chỉnh LQG nói chung bị sụt tốc khoảng 0,02pu (2%) tải tăng đột biến với mức tăng lên đến 0,1pu Hệ ổn định bền vững thời gian xác lập khoảng 40s (LQG(1), LQG(2)), thời gian điều chỉnh 1% tồn khoảng 10s LQG(2) cho đáp ứng mịn không cải thiện thời gian xác lập Đáp ứng dạng cưa tồn với biên độ khoảng ±0,0005pu (0,05%) LQG(1), LQG/LTR, điều chỉnh LQG/LTR có chất lượng động học tốt, với thời gian đáp ứng điều chỉnh đạt chất lượng điều chỉnh LQR Từ kết mô phỏng, nói điều chỉnh LQG loại đến 90% tác động nhiễu hệ thống nhiễu đo vào hệ 4.5 Điều khiển LQ cho mơ hình phi n Nhằm đánh giá kết xây dựng mơ hình trạng thái phi tuyến SS_LN chất lượng động học điều khiển tuyến tính xây dựng, mục trình bày kết mơ mạch vịng điều chỉnh LQR, LQG, xét lân cận điểm làm việc xác lập cho đối tượng phi tuyến SS_NL_1 LL_NL_0 Q trình mơ ứng với tải xác lập 0,5pu Các điều chỉnh LQR, LQG xây dựng cho mơ hình tuyến tính hóa điểm làm việc 0,5pu 4.5.1 Điều khiển LQR cho mơ hình phi tuyến thời điểm t=25s, tăng tải cho hệ thêm 0,05pu giảm 0,01pu thời điểm t=175s (tương ứng +5% -1% so với tải định mức, hay +10% -2% so với tải xác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học lập) Đáp ứng tốc độ r 91 Pmec hai mơ hình SS_NL_1 SS_NL_0 so sánh với kết mơ hình tuyến tính hóa SS_LN_1 SS_LN_0 (tương ứng chung điều khiển), trình bày hình (4.16) (4.17) a: Đáp ứng tốc độ r b: Đáp ứng công suất Pmec Hình 4.16: Đáp ứng điều chỉnh LQR mơ hình SS_LN_1 theo tải a: Đáp ứng tốc độ r b: Đáp ứng cơng suất Pmec Hình 4.17: Đáp ứng điều chỉnh LQR mơ hình SS_LN_0 theo tải Kết mơ cho thấy: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học - Mơ hình SS_NL_1: 92 ng với thay đổi tải 0,05pu, có mức chênh lệch sụt tốc so với mơ hình SS_LN_1 khoảng 0,0035pu, điều chỉnh khoảng 0,0015pu, thời gian xác lập khoảng 18s Với mức thay đổi tải 0,01pu, chênh lệch độ sụt tốc khoảng 0,0008pu điều chỉnh khơng đáng kể (0,00025pu) - Mơ hình SS_NL_0: Đáp ứng tốc độ cơng suất xác so với đáp ứng mơ hình SS_LN_0 Chênh lệch đáp ứng tốc độ gần 0, chênh lệch công suất khoảng 0,0003pu ứng với mức thay đổi tải 0,05pu Các tiêu khác thời gian xác lập, sai lệch tĩnh sai lệch bám giống 4.5.2 Điều khiển LQG cho mô hình phi tuyến Nhiễu hệ thống nhiễu đo tác động vào hệ chọn có biên độ khoảng ±0,005pu (0,5%) thời điểm t = 25s, giảm tải cho hệ 0,01pu tăng 0,04pu thời điểm t=100s Đáp ứng tốc độ r Pmec hai mơ hình SS_NL_1 SS_NL_0 so sánh với kết mơ hình tuyến tính hóa SS_LN_1 SS_LN_0 (tương ứng chung điều khiển), trình bày hình (4.18) (4.19) a: Đáp ứng tốc độ r b: Đáp ứng cơng suất Pmec Hình 4.18: Đáp ứng điều chỉnh LQG mơ hình SS_LN_1 theo tải nhiễu Kết mơ cho thấy: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học - Mơ hình SS_NL_1: 93 ng với thay đổi 0,01pu, độ sụt tốc khoảng 0,0035pu lệch so với mơ hình SS_LN_1 khoảng 0,0005pu, thời gian xác lập khoảng 8s khơng có khác biệt lớn đáp ứng hai mô hình Khi có thay đổi tải 0,04pu, chênh lệch độ sụt tốc khoảng 0,0022pu điều chỉnh khơng lớn (0,0055pu so với 0,0028 với mơ hình SS_LN_1) Thời gian xác lập không khác biệt, khoảng 20s a: Đáp ứng tốc độ r b: Đáp ứng công suất Pmec Hình 4.19: Đáp ứng điều chỉnh LQG mơ hình SS_LN_0 theo tải nhiễu - Mơ hình SS_NL_0: Đáp ứng tốc độ cơng suất xác so với đáp ứng mơ hình SS_LN_0 Chênh lệch đáp ứng tốc độ gần 0, chênh lệch công suất khoảng 0,0003pu ứng với mức thay đổi tải 0,04pu Các tiêu khác thời gian xác lập, sai lệch tĩnh sai lệch bám giống 4.6 K t luận chương Qua việc xây dựng cấu trúc khâu điều chỉnh LQ, mạch vịng điều chỉnh, phân tích kết mô đáp ứng điều chỉnh tốc độ cho hai mơ hình SS_LN_0 SS_LN_1 cho thấy: Các cấu trúc điều chỉnh LQ mà tác giả xây dựng thể chất lượng động học tốt, đáp ứng tốc độ với mạch điều chỉnh LQG có dao động nhỏ, khoảng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 94 ±0,005pu có nhiễu hệ thống nhiễu đo (nhiễu Gaussian) với biên độ xấp xỉ ±0,005pu tác động vào hệ, hay nói cách khác, điều chỉnh LQG loại đến 90% tác động nhiễu hệ thống nhiễu đo vào hệ xác lập Chất lượng điều chỉnh phụ thuộc nhiều ma trận trọng số E, F khâu LQR ma trận hàm tương quan Nx, Ny nhiễu thiết kế khâu quan sát Kalman Chúng lựa chọn cách thử đáp ứng phân tích điểm cực hệ kín q trình thiết kế, xuất phát ma trận khởi điểm thường chọn ma trận đơn vị Cũng thấy chất lượng điều chỉnh LQG tốt điều chỉnh LQR, giảm nhỏ ma trận hàm tương quan nhiễu làm cho đáp ứng bị tác động nhiễu, vượt qua LQR tiêu thời gian đáp ứng, điều chỉnh sai lệch tĩnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 95 KẾT LU N Sau thời gian nghiên cứu làm việc nghiêm túc, giúp đỡ nhiệt tình PGS -TS Nguyễn Văn Liễn thầy giáo khoa, đến luận văn hoàn thành thời gian Tác giả giải hoàn chỉnh nội dung luận văn: Đề cập đến vấn đề tổng quan cấu trúc, đặc điểm, chức làm việc phần tử thuỷ lực, máy điện NMTĐ Phân tích nguyên lý điều chỉnh tốc độ Turbine tác động yếu tố động học chất lỏng phần tử thuỷ lực, máy điện vào chúng Đi sâu vào nghiên cứu, phân tích q trình động học phi tuyến phần tử thuỷ lực, máy điện, từ mơ tả mơ hình tốn xay dựng cấu trúc phi tuyến theo quan hệ động học chúng, hầu hết hiệu ứng động lực học nước xảy phần tử thuỷ lực xem xét, bỏ qua hiệu ứng đàn hồi cột nước đường ống dẫn áp lực dòng chảy thấp Từ kết mơ phản ánh q trình làm việc điều tốc Quá trình khởi động điều tốc turbine sau thời gian hệ đạt tới trạng thái xác lập, sau hệ ổn định tần số định mức f = 50Hz đóng tải vào tốc độ bị giảm xuống tới giá trị cho phép (< 2%) sau tác động điều chỉnh tần số trạng thái định mức Với mơ hình điều khiển tốc độ Turbine NMTĐ chương dùng điều khiển PID sau khởi động tốt sau cho ăn tải (sau 40 giây) tốc độ Turbine ổn định không đạt tốc độ ban đầu Xây dựng cấu trúc mạch vòng điều chỉnh thiết kế khâu điều chỉnh LQ tương ứng cho mơ hình SS_LN_0 SS_LN_1, mơ đáp ứng điều chỉnh để so sánh điều chỉnh LQR, LQG LQG/LTR, đồng thời so sánh với đáp ứng điều chỉnh theo phương pháp Lyapunov phương pháp dựa cấu trúc PID để có đánh giá khách quan chất lượng động học điều chỉnh xây dựng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 96 Về phân tích, đánh giá kết mơ thực q trình xây dựng cấu trúc phi tuyến, mơ hình trạng thái mạch vịng điều chỉnh: Sự đồng dạng đáp ứng mơ hình SS_LN SS_NL cho thấy xét lân cận bé điểm làm việc xác lập, mơ hình tuyến tính SS_LN thể đầy đủ xác chất động học mơ hình phi tuyến SS_NL Mơ hình SS_NL_0 SS_LN_0 hiệu để nghiên cứu ổn NMTĐ đường ống áp lực chế tạo vật liệu cứng (xem cứng tuyệt đối khơng có đàn hồi), sử dụng cấu trúc điều chỉnh LQR cho hệ, biến trạng thái mơ hình SS_NL_0 đo Các cấu trúc điều chỉnh LQ cho mơ hình tuyến tính hố tác giả xây dựng thành cơng, đáp ứng tốc độ tuabin có nhiễu tải tác động với độ lớn đến 0,1pu đảm bảo sụt tốc xấp xỉ 0,02pu với thời gian xác lập nhanh, bền vững sai lệch tĩnh bé Các điều chỉnh LQG LQG/LTR việc đáp ứng nhanh với thay đổi tải, khả loại bỏ đến 90% tác động nhiễu hệ thống nhiễu đo kết tốt Đặc biệt, kỹ thuật LTR mang lại cho điều chỉnh LQG chất lượng động học gần với điều chỉnh LQR, nhiên tác động nhiễu lên đầu tồn đặc điểm hệ pha khơng cực tiểu, khó tìm LQG/LTR khử hồn tồn tác động nhiễu Cuối cùng, điều chỉnh xây dựng từ việc tuyến tính hố mơ hình phi tuyến sử dụng để điều chỉnh cho đối tượng phi tuyến, sai lệch bé độ sụt tốc (lượng điều chỉnh P>Kothari (2006), “ A New Optimal Flow Control Approach for Automatic Control of Small Hydro Power Plants”, JIE(I), Vol 87 [ 14] “ Hydraulic turbine and turbine control moldels for sytsem dynamic studies” IEEE Transon Power Systems Vol.7 No.1 pp 167179, Februaary 1992 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... Turbine thu? ?? thiết bị quan trọng nhà máy thu? ?? điện, việc điều chỉnh tốc độ Turbine thu? ?? điện định tiêu kỹ thu? ??t nhà máy điện, khả ổn định tần số máy phát Thực tế có nhiều nghiên cứu Turbine thu? ??... vào Turbine P2 : Áp suất tiết diện Turbine V1 : Vận tốc tiết diện vào Turbine V2 : Vận tốc tiết diện Turbine Tuỳ thu? ??c vào dạng lượng người ta chia Turbine thành hai loại Turbine phản lực Turbine. .. trục 28 2.2.4 Turbine hướng chéo 29 2.2.5 Turbine xung lực 30 2.2.6 Turbine gáo 30 2.2.7 Turbine tia nghiêng 31 2.2.8 Turbine tác dụng kép 31 2.3 Cấu tạo Turbine Kaplan 32 2.3.1 Buồng Turbine 32