Nghiên cứu khả năng ứng dụng phương pháp điều khiển tựa theo thụ động (Passivity- based) để điều khiển máy phát điện không đồng bộ 3 pha nguồn kép

27 207 0
Nghiên cứu khả năng ứng dụng phương pháp điều khiển tựa theo thụ động (Passivity- based) để điều khiển máy phát điện không đồng bộ 3 pha nguồn kép

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG Ƣ́NG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỰA THEO THỤ ĐỘNG (Passivity - Based) ĐỂ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA NGUỒN KÉP Ngành : TƢ̣ ĐỘNG HÓA Học Viên: TRƢƠNG VĂN BIỂN Ngƣời HD Khoa học : PGS.TS NGUYỄN NHƢ HIỂN THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG Ƣ́NG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TƢ̣A THEO THỤ ĐỘNG (Passivity - Based) ĐỂ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA NGUỒN KÉP Học Viên: Trƣơng Văn Biển Lớp: TĐH – K11 Ngành : Tự động hóa Ngƣời HD Khoa học : PGS.TS Nguyễn Nhƣ Hiển Ngày giao đề tài: Ngày hoàn thành đề tài: KHOA SAU ĐẠI HỌC Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên NGƢỜI HƢỚNG DẪN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình tự làm nghiên cứu, luận văn có sử dụng số tài liệu tham khảo nhƣ nêu phần tài liệu tham khảo Tác giả luận văn Trương Văn Biển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Mở đầu Chƣơng Tổng quan về phƣơng pháp điều khiển phi tuyến và áp dụng cho máy phát điện sức gió 1.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển phi tuyến 1.1.1 Phƣơng pháp điều khiển phân tích mặt phẳng pha 1.1.2 Kỹ thuật Gain scheduling 1.1.3 Điều khiển tuyến tính hóa xác 1.1.4 Phƣơng pháp điều khiển dựa thụ động (Passivity 10 Based Control) 1.2 Tổng quan và mô hì nh hệ thống của máy phát điện sƣ́c gió 12 1.2.1 Tổng quan máy phát điện sức gió 12 1.2.2 Các phƣơng pháp điều khiển phía máy phát 18 Chƣơng Xây dựng cấu trúc điều khiển 20 2.1 Mô hình toán học, cấu trúc điều khiển phía máy phát 20 phía lƣới hệ thống phát điện chạy sức gió 2.1.1 Khái quát hệ thống máy phát điện chạy sức gió sử 20 dụng máy điện dị nguồn kép 2.2.1 Mô hình toán học phía máy phát phía lƣới 22 2.2.1.1 Mô hình biến điều khiển phía máy phát 22 2.2.1.2 Mô hình biến điều khiển phía lƣới 25 Chƣơng Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống bằng phƣơng 28 pháp điều khiển phi tuyến Passivity – Based 3.1 Cơ sở lý luận phƣơng pháp điều khiển Passivity – Based Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 28 3.1.1 Hệ Euler – Lagrange 28 3.1.2 Nguyên lý điều khiển dựa thụ động (PBC) 29 3.1.3 Phƣơng trình Euler-Lagrange 30 3.1.4 Các đặc tính hệ EL 33 3.1.5 Đặc tính ổn định hệ EL 41 3.2 Áp dụng phƣơng pháp Passivity – Bases để thiết kế hệ 43 thống điều khiển phía máy phát 3.2.1 Áp dụng phƣơng pháp Passivity – Based thiết kế điều 44 chỉnh dòng 3.2.2 Tổng hợp điều chỉnh thành phần ird miền liên tục 53 3.2.3 Tổng hợp điều chỉnh thành phần irq miền liên tục 55 3.2.4 Chuyển điều khiển dòng PBC phía máy phát sang dạng 56 số 3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển phía lƣới 57 3.3.1 Mô hình trạng thái liên tục phía lƣới 57 3.3.2 Các biến điều khiển phía lƣới 60 3.3.3 Tổng hợp điều chỉnh dòng phía lƣới 61 Chƣơng 4: Mô và đánh giá chất lƣợng hệ thống điều 64 khiển 4.1 Sơ đồ mô 64 4.2 Kết mô 67 4.3 Nhận xét kết 71 Kết luận kiến nghị 72 Tài liệu tham khảo 73 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Cuối kỷ 20 đầu kỷ 21 nguồn lƣợng cung cấp cho loài ngƣời cần phải xem xét: nguồn lƣợng hóa thạch nhƣ than đá , dầu mỏ cạn dần, đồng thời ô nhiễm môi trƣờng đốt nhiên liệu hóa thạch trở nên trầm trọng Năng lƣợng đƣợc quan tâm nhiều lựa chọn cho ngành lƣợng thay tƣơng lai Nguồn lƣợng đƣợc quan tâm lƣợng mặt trời, lƣợng địa nhiệt, lƣợng gió, lƣợng sóng biển, lƣợng thủy triều…Năng lƣợng góp phần lớn vào việc cải tạo sống nhân loại cải thiện môi trƣờng Với nhiều ƣu việt nhƣ sạch, không gây ô nhiễm môi trƣờng , có tiềm lớn , vô tận quy mô toàn cầu , lƣợng sạch khẳng định vị trí thị trƣờng lƣợng giới Trong nhƣ̃ng năm qua, giới, đặc biệt quốc gia có tiềm lực khoa học công nghệ, có công nghiệp phát triển , có tài nguyên lƣợng thiên nhiên phong phú, có tầm nhìn chiến lƣợc đầu tƣ mạnh mẽ cho việc khai thác sử dụng nguồn sạch nhằm bổ sung , thay dần nguồn lƣợng hoá thạch phục vụ thiết thực cho phát triển kinh tế - xã hội nƣớc Là nƣớc nông nghiệp, có khí hậu nhiệt đới gió mùa , có bờ biển dài 3260km và hàng trăm đảo lớn nhỏ ven bờ , đón gió trực tiếp từ biển Đông thổi vào là nhƣ̃ng điều kiện thuận lợi để khai thác tốt các nguồn lƣợng gió Các hệ thống biến đổi lƣợng gió thay hệ thống cung cấp lƣợng từ lƣới điện quốc gia vùng nông thôn biệt lập , nơi mà việc phát triển lƣới điện không khả thi mặt kinh tế Để đánh giá về nguồn lƣợng gió nà y ta thấy: Năng lƣợng gió đƣợc xem nhƣ nguồn lƣợng dễ khai thác với chi phí đầu tƣ vận hành tƣơng đối thấp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Tƣ̀ nhƣ̃ng đánh giá quan trọng chúng ta cần phải tiến hành nghiên cƣ́u phƣơng pháp ứng dụng khoa học kỹ thuật hiện đại vào việc khai thác nguồn lƣợng sạch này nhằm phát triển lĩ nh vƣ̣c lƣợng gió ở nƣớc ta mạnh nƣ̃a Trong thời gian qua đã có một số công trì nh nghiên cƣ́u tổng hợp kỹ thuật, thuật toán điều khiển hệ thống điều khiển máy phát điện sức gió nhằm khai thác tốt nguồn lƣợng gió vô quý giá Trong khuôn khổ đề tài này, đƣa thuật toán thiết kế điều khiển phi tuyến dựa thụ động Passivity - Based nhằm thấy đƣợc tính khả thi việc áp dụng phƣơng pháp để cải thiện chất lƣợng hệ thống điều khiển Sau đƣợc kiểm tra tính đắn thuật toán hệ thống máy phát điện nguồn kép mô Matlab-Simulink.- Plecs Nội dung đề tài đƣợc chia làm chƣơng: - Chƣơng Tổng quan về phƣơng pháp điều khiển phi tuyến và áp dụng cho máy phát điện sức gió - Chƣơng 2: Xây dƣ̣ng cấu trúc điều khiển - Chƣơng 3: Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống bằng phƣơng pháp điều khiển phi tuyến Passivity – Based - Chƣơng 4: Mô đánh giá khả ứng dụng hệ thống điều khiển Trong trình tiến hành làm luận văn, đƣợc hƣớng dẫn tận tình thầy hƣớng đẫn PGS.TS Nguyễn Như Hiển thân tác giả cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu công trình nghiên cứu, công bố tạp chí ấn phẩm khoa học, xong luận văn tránh khỏi đƣợc thiếu sót Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp nhận xét đánh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn giá quí báu thầy cô giáo, nhà nghiên cứu khoa học quan tâm đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới sự hƣớng dẫn tận tình chu đáo thầy hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Như Hiển thầy, cô giáo khác giúp đỡ chuyên môn nhƣ tài liệu thầy, cô làm cho em có đƣợc luận văn hoàn chỉnh sâu sắc Em xin chân thành cảm ơn Khoa Sau đại học, Ban giám hiệu trƣờng Đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi mặt để em hoàn thành khóa học Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 30 tháng năm 2010 Ngƣời thực Trương Văn Biển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chữ viết tắt ADC Bộ chuyển đổi tƣơng tự số CL Chỉnh lƣu CTĐTT Chuyển tọa độ trạng thái DAC Bộ chuyển đổi tƣơng tự số ĐC Điều chỉnh ĐCVTKG Điều chế vector không gian ĐLĐK Đại lƣợng điều khiển ĐKPHTT Điều khiển phản hồi trạng thái DSP Digital signal processor – Vi xử lý tín hiệu HSCS Hệ số công suất NLPL Nghịch lƣu phía lƣới NLMP Nghịch lƣu phía máy phát MDBNK Máy điện dị nguồn kép MHTT Mô hình tính toán MIMO Multi input – multi output THĐAL Tựa hƣớng vector điện áp lƣới PĐSG Phát điện sức gió PLL Phase Locked Loop PWM Điều chế độ rộng xung TSP Tính toán giá trị đặt TTHCX Tuyến tính hóa xác VĐK Vi điều khiển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình số Nội dung 1.1 Kỹ thuật Gain scheduling 1.2 Turbine gió với tốc độ ổn định 1.3 Turbine gió với tốc độ thay đổi có biến đổi nối trực tiếp stato 1.4 Turbine gió với tốc độ thay đổi sử dụng MDBNK 1.5 Sơ đồ cấu trúc điều khiển phi tuyến 2.1 2.2 Sơ đồ cấu trúc tổng quát hệ thống máy phát điện chạy sức gió sử dụng máy điện dị nguồn kép Sơ đồ cấu trúc điều khiển phía máy phát 2.3 Biểu diễn véc tơ dòng điện phía lƣới 2.4 Sơ đồ cấu trúc điều khiển phía phía lƣới 2.5 3.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển phía máy phát phía lƣới hệ thống PĐSG sử dụng MDKBNK Phân tích hệ EL thành hai hệ thụ động 3.2 Nối theo kiểu phản hồi hai hệ EL 3.3 3.4 Hệ thống điều khiển máy phát (MDKBNK) hệ thống PĐSG sử dụng điều chỉnh Passivity – Based Phân tích MDBNK thành động học phần điện phần 3.5 Hình 3.5 Sơ đồ tổng quát mạch điện phía lƣới 3.6 Hình 3.6 Biểu diễn véc tơ dòng điện phía lƣới 3.7 Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống điều khiển phía lƣới 3.8 Hình 3.8 Sơ đồ cấu trúc điều khiển gián đoạn phía lƣới 3.9 Hình 3.9 Hệ thống điều khiển phía lƣới phía máy phát (MDKBNK) hệ thống PĐSG sử dụng điều chỉnh Passivity - Based 4.1 Hình 4.1 Sơ đồ mô hệ thống máy phát điện sử dụng máy điện dị nguồn kép Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... Chuyển điều khiển dòng PBC phía máy phát sang dạng 56 số 3. 3 Thiết kế hệ thống điều khiển phía lƣới 57 3. 3.1 Mô hình trạng thái liên tục phía lƣới 57 3. 3.2 Các biến điều khiển phía lƣới 60 3. 3 .3 Tổng... thống máy phát điện chạy sức gió sử dụng máy điện dị nguồn kép Sơ đồ cấu trúc điều khiển phía máy phát 2 .3 Biểu diễn véc tơ dòng điện phía lƣới 2.4 Sơ đồ cấu trúc điều khiển phía phía lƣới 2.5 3. 1... 3. 1 .3 Phƣơng trình Euler-Lagrange 30 3. 1.4 Các đặc tính hệ EL 33 3. 1.5 Đặc tính ổn định hệ EL 41 3. 2 Áp dụng phƣơng pháp Passivity – Bases để thiết kế hệ 43 thống điều khiển phía máy phát 3. 2.1

Ngày đăng: 12/04/2017, 07:10

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan