Xây dựng bộ điều khiển kiểm soát tần số điện áp và phối trộn nhiên liệu của máy phát điện sử dụng biogas

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN PHƯỚC TÍN XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM SỐT TẦN SỐ - ĐIỆN ÁP VÀ PHỐI TRỘN NHIÊN LIỆU CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN SỬ DỤNG BIOGAS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN PHƯỚC TÍN XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM SOÁT TẦN SỐ - ĐIỆN ÁP VÀ PHỐI TRỘN NHIÊN LIỆU CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN SỬ DỤNG BIOGAS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.GVC ĐINH HỒNG BÁCH TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2015 i CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : ………………TS.GVC ĐINH HOÀNG BÁCH Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: Họ tên Chức danh Hội đồng Ts Nguyễn Hùng Chủ tịch Ts Võ Hoàng Duy Phản biện Ts Đặng Xuân Kiên Phản biện TS Dương Thanh Long Ủy viên TS Võ Đình Tùng Ủy viên, Thư ký TT Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV ii TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày 20 tháng năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN PHƯỚC TÍN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 30/09/1977 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 1341830040 I- Tên đề tài: Xây dựng điều khiển kiểm soát tần số - điện áp phối trộn nhiên liệu máy phát điện sử dụng biogas II- Nhiệm vụ nội dung: Thiết kế thực nghiệm điều khiển điện tử dùng cho động đốt sử dụng nhiên liệu biogas (cải tiến từ động Diesel), làm nguồn động lực cho máy phát điện Cụ thể: - Nghiên cứu thiết kế điều khiển điện tử, bao gồm: + Điều khiển tỷ lệ phối trộn nhiên liệu (AFR) cho động + Điều khiển tần số điện áp máy phát theo giải thuật PID - Nghiên cứu điều khiển kết hợp động với điều khiển máy phát điện III- Ngày giao nhiệm vụ: 18/8/2014 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/01/2015 V- Cán hướng dẫn: TS.GVC ĐINH HOÀNG BÁCH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) iii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn NGUYỄN PHƯỚC TÍN iv LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành cảm ơn tri ân: - TS.GVC ĐINH HOÀNG BÁCH tận tình giảng dạy, hướng dẫn khoa học tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn - Quý Thầy, Cô giảng dạy, hướng dẫn suốt trình học tập Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM - Ban Giám Hiệu Thầy Cô đồng nghiệp Trường Đại học Tiền Giang tạo điều kiện để tơi hồn thành khóa học - Công ty chăn nuôi Trường Thịnh Trại heo Nam Long, xã Hiệp Hòa, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An giúp đỡ nguồn kinh phí hỗ trợ nguồn biogas dành cho thử nghiệm - Và tất anh, bạn học viên lớp, người thân giúp đỡ, đóng góp ý kiến, động viên suốt thời gian học tập Trân trọng Tp.HCM, ngày 20 tháng năm 2014 NGUYỄN PHƯỚC TÍN v TÓM TẮT Tại Việt Nam, nhiên liệu biogas ứng dụng rộng rãi để làm nhiên liệu chạy máy phát điện Tuy nhiên, máy phát điện biogas có, với nhiều lý do, tồn nhiều nhược điểm: động hoạt động không ổn định, điện áp tần số máy phát dao động lớn, v.v… làm giảm tuổi thọ phụ tải Khi đó, đề tài áp dụng điều khiển điện tử, theo giải thuật PID để kiểm soát: tỷ lệ phối trộn nhiên liệu; điện áp; tần số; tình trạng hoạt động động cơ, lắp máy phát điện nhiên liệu biogas Thực nghiệm cho thấy: - Chất lượng phối trộn nhiên liệu phù hợp để cung cấp cho động - Điện áp tần số máy phát thỏa mãn theo tiêu chuẩn quy định chất lượng điện Chính phủ Việt Nam Kết đạt nghiên cứu này, đóng góp cho việc nghiên cứu sử dụng khí sinh học làm nhiên liệu cho máy phát điện vi ABSTRACT In Vietnam, biogas is being widely used as a fuel to run generators However, the existing biogas generator, for various reasons, still exist many drawbacks: the engine operation is not stable, oscillating of voltage and frequency of the generator are varies widely, etc These reasons have reduced the life of the loads Because of above reasons, research methods complete control electronically, according to the PID algorithm to control air fuel ration; voltage; frequency; operating condition of the engine was built After testing, the results show that: - The quality of the fuel mix appropriate to reference value of engines - Voltage and frequency generators satisfy standards specified power quality of the Vietnamese Governmen The results obtained in this study, contributed to the research use of biogas as a fuel for generators vii MỤC LỤC Trang Abstract vi Danh mục từ viết tắt – ký hiệu xi Danh mục bảng xii Danh mục biểu đồ - đồ thị - sơ đồ - hình ảnh xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Giả thuyết nghiên cứu (Hyppothesis) 1.4 Giả thiết (Assumption) 1.5 Mục tiêu đề tài 1.6 Nội dung nghiên cứu 1.7 Phương pháp nghiên cứu 1.8 Ý nghĩa khoa học 1.9 Khách thể nghiên cứu 1.10 Đối tượng nghiên cứu 1.11 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nhiên liệu biogas 2.1.1 Các thông số 2.1.2 Sản xuất 10 2.1.3 Ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu đến đặc tính động 11 2.1.4 Sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động 12 2.2 Các phương án cung cấp nhiên liệu 13 2.2.1 Chỉ dùng biogas 13 2.2.2 Dùng lưỡng nhiên liệu (dual fuel) 15 2.2.3 Chọn kiểu cung cấp phối trộn nhiên liệu 17 2.3 Giải thuật PID 2.3.1 Tổng quan giải thuật PID 18 18 viii 2.3.2 Các phương pháp xác định tham số điều khiển PID 19 2.3.3 Bộ điều khiển PID số (digital) 25 2.4 Điều khiển hoạt động động theo giải thuật PID 25 2.5 Máy phát điện phương pháp điều khiển điện áp ngõ 27 2.5.1 Sơ lược dịng kích từ máy phát điện 27 2.5.2 Mơ hình tốn học tính tốn máy phát điện 28 2.6 Cơ sở thiết kế đề tài 30 Chương TÍNH TỐN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 32 3.1 Thiết kế kỹ thuật hệ thống cung cấp phối trộn nhiên liệu cho động 32 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý 32 3.1.2 Bộ trộn biogas (ống Venturi) 33 3.1.3 Bộ đo lưu lượng khí nạp (Qa) theo hiệu ứng Venturi 34 3.1.4 Bộ đo lưu lượng biogas (Qf) theo hiệu ứng orifice 36 3.1.5 Cảm biến vị trí van (Position sensor) 38 3.1.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Coolant water temperature sensor) 39 3.1.7 Cảm biến tốc độ trục khuỷu (Crankshaft angle sensor) 40 3.1.8 Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft position sensor) 40 3.1.9 Công tắc áp suất dầu bôi trơn (Oil pressure switch) 40 3.1.10 Thiết kế kỹ thuật hệ thống điều khiển phối trộn nhiên liệu 41 3.1.10.1 Điều khiển lượng nhiên liệu 43 3.1.10.2 Điều khiển hiệu chỉnh AFR theo nhiệt độ động 44 3.1.10.3 Điều khiển hiệu chỉnh AFR khởi động 45 3.1.10.4 Điều khiển hiệu chỉnh AFR theo tốc độ biến thiên tải trọng 45 3.1.10.5 Điều khiển hiệu chỉnh AFR theo thành phần CH4 nhiên liệu 46 3.1.10.6 Điều khiển hiệu chỉnh AFR động hoạt động toàn tải 46 3.1.10.7 Lưu đồ giải thuật điều khiển phối trộn nhiên liệu 47 3.2 Thiết kế kỹ thuật hệ thống điều khiển tần số máy phát điện 48 3.2.1 Cảm biến tần số máy phát 48 3.2.2 Hệ thống điều khiển tần số máy phát điện theo giải thuật PID 49 3.2.3 Lưu đồ giải thuật điều khiển tần số máy phát điện theo PID 52 91 5.2.1 Bộ điều khiển với KP KI không Ở lần thử này, tăng dần hệ số KP_f KP_U hệ thống đáp ứng đủ nhanh Kết quả: Hình 5.12: Tín hiệu PID với KI KD không, KP = Kết lần thử nghiệm: Tăng dần KP tần số điện dao động mạnh đáp ứng đủ nhanh xung quanh giá trị tham chiếu Tiếp tục tăng KP điện áp ổn định độ hở xung dịng kích từ thay đổi chu kỳ điều khiển lớn tần suất đóng/mở bướm ga q nhanh, khiến dịng khí nạp chảy qua bướm ga bị rối, động nạp với hiệu suất thấp Khi KP = 4, biên độ dao động: + Tần số ra: f  5033 ( Hz ) + Điện áp: U  22015 15 (V ) 92 5.2.2 Bộ điều khiển PID chế độ không tải Sử dụng máy phát không tải, thay đổi hiệu chỉnh lại hệ số điều khiển PID, cho kết đầu ổn định giá trị: - KP_U = 4; KI_U = 1; KD_U = - KP_f = 2; KI_f = 1; KD_f = Kết thử nghiệm: Hình 5.13: Tín hiệu PID chế độ không tải Tiến hành ghi liệu giai đoạn khởi động, từ động bắt đầu nổ Nhận thấy: Thời gian xác lập: - Thời gian xác lập sau khởi động tần số T1 = 10 (s) - Thời gian xác lập sau khởi động điện áp T2 = 14 (s) Sai số xác lập: f  500.25 0.25 ( Hz ) U  2202.5 2.5 (V ) - Có thể lý giải thời gian xác lập sau khởi động kéo dài: + Lượng biogas từ bể chứa bắt đầu vào không ổn định lưu lượng 93 + Nồng độ methane thấp ban đầu có lượng lớn khơng khí chiếm chỗ phía bể chứa đường ống + Năng lượng dạng từ hóa tích trữ rotor chưa đủ lớn làm cho điện áp phát không đủ Hơn nữa, tốc độ động sau khởi động thiếu khơng ổn định so với số vịng quay định mức, làm ảnh hưởng lớn đến điện áp 5.2.3 Bộ điều khiển PID chế độ gia tải Tiến hành gia tải máy phát, với mức kW/lần Ứng xử hệ thống: Hình 5.14: Tín hiệu PID chế độ gia tải Khi gia tải, tốc độ động sụt giảm, kéo giảm tần số điện áp phát ra: - Giá trị tần số: + fmin = 49.55 (Hz) + fmax = 50.45 (Hz) + Biên độ dao động: f  500.4 0.5 ( Hz ) + Độ vọt lố: 0.8 % + Thời gian xác lập: T3-T1 = 2.95 (s) + Sai số xác lập f  500.25 0.25 ( Hz ) 94 - Giá trị điện áp: + Umin = 210.5 (V) + Umax = 223 (V) + Biên độ dao động: U  22039.5 (V ) + Độ vọt lố: 1.36 % + Thời gian xác lập: T2-T1 = 2.25 (s) + Sai số xác lập: U  2202.5 2.5 (V ) Nhận xét: - Biên độ dao động Umin fmin thấp so với giá trị tham chiếu thời gian xác lập kéo dài - Độ vọt lố Umax fmax lớn - Tuy nhiên, ổn định tải trọng sai số xác lập biên độ dao động tín hiệu tốt - Thời gian xác lập tín hiệu điện áp ngắn so với xác lập tần số: Do đáp ứng từ trường dòng kích từ máy phát nhanh Trong động cơ, xuất tín hiệu điều khiển cịn phải chờ nhiên liệu hòa trộn cháy 5.2.4 Bộ điều khiển PID chế độ tải Hình 5.15: Tín hiệu PID chế độ tải 95 Khi thực nghiệm, tiến hành ngắt tải máy phát, mức kW/lần Ứng xử hệ thống đó: - Giá trị tần số: + fmin = 49.75 (Hz) + fmax = 50.5 (Hz) + Biên độ dao động: f  500.5 0.25 ( Hz ) + Độ vọt lố: % + Thời gian xác lập: T2-T1 = 2.5 (s) + Sai số xác lập f  500.25 0.25 ( Hz ) - Giá trị điện áp: + Umin = 216 (V) + Umax = 225 (V) + Biên độ dao động: U  22054 (V ) + Độ vọt lố: 2.27 % + Thời gian xác lập: T2-T1 = 2.5 (s) + Sai số xác lập: U  2202.5 2.5 (V ) Nhận xét: Ở chế độ này, ứng xử hệ thống chất lượng hơn, linh hoạt hơn, tín hiệu đáp ứng ngay, so với thử nghiệm gia tải 5.2.5 Nhận xét hệ thống điều khiển điện áp tần số máy phát * Chất lượng đầu hệ thống chưa thực tốt, thời gian xác lập trạng thái ổn định, độ vọt lố cao Mắc phải vấn đề tồn thuộc chất sử dụng nhiên liệu biogas: + Tốc độ cháy biogas chậm, trộn điều chế tỷ lệ AFR Nhiệt trị biogas thấp, làm cho động khó đáp ứng công suất tức thời Những nguyên nhân gây cho tốc độ động sụt giảm chậm đáp ứng gia tải + Khi sai số tần số (sai số âm) xảy ra, bướm ga mở lớn, nhằm cố gắng tăng công suất tốc độ bị thiếu hụt Cho đến động đáp ứng lượng khí nạp biogas ạt chảy vào, qn tính dịng khí lúc 96 không dừng được, làm cho động tăng nhanh tốc độ tức thời Đây chất tồn động sử dụng nhiên liệu khí so với sử dụng nhiên liệu lỏng + Phạm vi thực thử nghiệm góc đánh lửa cố định, theo N Mustafi, R R Raine and P K Bansal, “Biogas Fuel for Internal Combustion Engines” góc đánh lửa sớm trước điểm chết thực chất hàm phức tạp, biến thiên theo tỷ lệ hỗn hợp AFR, theo tải trọng, theo nồng độ biogas, theo tốc độ thay đổi tải trọng ( dload ) dt * Các nguyên nhân gây vọt lố làm tăng thời gian xác lập tín hiệu hệ thống, mà PID khơng kiểm sốt * Tuy nhiên nhìn chung tần số điện áp phát chấp nhận Sai số xác lập hệ ổn định nhỏ (giới hạn tiến không) 5.3 Kết thử nghiệm Khi thực nghiệm qua nhiều chế độ hoạt động hệ thống, kết quả: * Xây dựng hàm thực nghiệm, xấp xỉ đặc tuyến làm việc cảm biến, đo lưu lượng (đo lưu lượng biogas lưu lượng khí nạp) * Đã xây dựng hai PID với hệ số: - PID điều khiển điện áp: KP_U = 4; KI_U = 1; KD_U = (khi chọn sơ 5) - PID điều khiển tần số: KP_f = 2; KI_f = 1; KD_f = * Đã đánh giá chất lượng điều khiển yếu tố hệ thống: chất lượng phối trộn nhiên liệu (AFR), chất lượng điện phát (tần số điện áp) Theo đó, chất lượng điều khiển hệ thống: 5.3.1 Bộ phối trộn nhiên liệu kiểm soát AFR Với AFRmong muốn = 9.1 0.59 - Sai số điều khiển AFRerror= 9.10.64 - Độ vọt lố: 6.48 % - Thời gian xác lập: t AFR  t3  t1  2,86 (s) - Sai số xác lập exác lập ≈0 `Kết điều khiển AFR hệ thống hoàn toàn chấp nhận được, thỏa mãn giới hạn cháy biogas động đốt 97 5.3.2 Bộ điều khiển tần số điện áp máy phát Điều khiển tần số Khi gia tải: + fmin = 49.55 (Hz) + fmax = 50.45 (Hz) + Biên độ dao động: f  500.4 0.5 ( Hz ) + Độ vọt lố: 0.8 % + Thời gian xác lập: T3-T1 = 2.95 (s) + Sai số xác lập xấp xỉ (Hz) Khi thoát tải: + fmin = 49.75 (Hz) + fmax = 50.5 (Hz) + Biên độ dao động: f  500.5 0.25 ( Hz ) + Độ vọt lố: % + Thời gian xác lập: T2-T1 = 2.5 (s) + Sai số xác lập f  500.25 0.25 ( Hz ) Điều khiển điện áp: Khi gia tải: + Umin = 210.5 (V) + Umax = 223 (V) + Biên độ dao động: U  22039.5 (V ) + Độ vọt lố: 1.36 % + Thời gian xác lập: T2-T1 = 2.25 (s) + Sai số xác lập: U  2202.5 2.5 (V ) Khi thoát tải: + Umin = 216 (V) + Umax = 225 (V) + Biên độ dao động: U  22054 + Độ vọt lố: 2.27 % (V ) 98 + Thời gian xác lập: T2-T1 = 2.5 (s) + Sai số xác lập: U  2202.5 2.5 (V ) - Biên độ dao động Umin fmin thấp so với giá trị tham chiếu thời gian xác lập kéo dài - Độ vọt lố Umax fmax lớn - Tuy nhiên, ổn định tải trọng sai số xác lập biên độ dao động tín hiệu tốt - Chất lượng điện phát hệ thống thỏa mãn theo Nghị định 105/2005/NĐ-CP quy định chất lượng điện năng: + Ổn định điện áp ± 5% + Ổn định tần số ± 0.5 Hz 99 Chương KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Trên sở kế thừa kết tính tốn thiết kế khí kết khoa học công bố, sau sáu tháng triển khai, đề tài nghiên cứu thiết kế khảo nghiệm hệ thống điều khiển cho máy phát điện sử dụng 100% nhiên liệu biogas, thành cơng Cụ thể:  Hồn chỉnh đo lưu lượng (tính theo khối lượng) khơng khí nạp lượng biogas tiêu thụ, theo hiệu ứng orifice hiệu ứng Venturi Lưu lượng tối đa đo 200 kg/giờ (với khơng khí nạp) 40 kg/giờ (với biogas) Có thể lắp đo động nhiên liệu khí phục vụ cho nghiên cứu hay tính toán lượng nhiên liệu tiêu thụ  Xây dựng hồn thiện phối trộn kết hợp kiểm sốt nồng độ nhiên liệu điều khiển điện tử:  Cho phép thay đổi AFR từ 6÷15 Tức có khả cung cấp hỗn hợp cho động hàm lượng methane biogas thay đổi từ 55-70%  Điều khiển AFR tốt khoảng 9.0÷12.5  Độ ổn định, sai số điều khiển thời gian đáp ứng AFR nhỏ  Hoàn toàn đáp ứng việc cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho động biogas có lưu lượng khí nạp nhỏ 200 kg/giờ  Xây dựng điều khiển theo giải thuật PID dùng cho kiểm soát tần số điện áp máy phát điện Mặc dù, tín hiệu ngõ có độ vọt lố thời gian xác lập cao, nhiên thỏa mãn theo tiêu chuẩn đánh giá chất lượng điện phủ Việt Nam (Nghị định 105/2005/NĐ-CP) Nhìn chung, đề tài cung cấp giải pháp điều khiển kết hợp lúc động máy phát, với giải thuật đại Bộ điều khiển ứng dụng loại động sử dụng nhiên liệu biogas bất kỳ, cho chất lượng điện tốt (tần số điện áp) so với mạch AVR truyền thống điều khiển điện áp 100 Tuy nhiên, thời gian, trình độ, kinh phí…cịn hạn chế, đề tài tồn vấn đề chưa giải quyết: - Các thông số PID xây dựng sở dị tìm theo kinh nghiệm đánh giá kết tín hiệu Do đó, thơng số chưa thực tối ưu hệ thống Hơn việc dị tìm theo “Trial And Error Method” nhiều thời gian, cịn nhiều giải pháp tốt để xác định thông số PID - Chưa xây dựng đặc tuyến làm việc tần số kích từ, độ hở xung (duty cycle) chất lượng điện áp phát - Chưa khảo sát ảnh hưởng góc đánh lửa sớm nồng độ biogas, tải trọng, cơng suất,… Do hoạt động động chưa tối ưu điều khiển góc đánh lửa sớm cố định 400 trước điểm chết - Kiểm sốt nhiễm điều chế tỷ lệ khơng khí/nhiên liệu chưa tối ưu khơng áp dụng phương pháp điều khiển hồi tiếp (feedback control) từ hàm lượng oxygen có khí thải động hoạt động - Chưa xây dựng suất tiêu hao nhiên liệu riêng (lượng biogas tiêu thụ đơn vị điện phát ra) - Chưa đánh giá hiệu kinh tế sử dụng biogas để tạo điện năng, khiến cho việc tuyên truyền khuyến khích người dân sử dụng chúng cịn hạn chế 6.2 Kiến nghị Như phân tích tồn vấn đề chưa thực đề tài, để hoàn thiện ý tưởng điều khiển đề ra, giúp hệ thống thật chất lượng Kiến nghị: Giải tìm thơng số làm việc tối ưu của: - Tần số kích từ độ hở xung kích từ (duty cycle) chất lượng điện áp phát - Góc đánh lửa sớm nồng độ biogas, tải trọng, công suất… - Hiệu chỉnh tối ưu hệ số PID theo giải thuật đại khác (selftuning pole assignment control, fuzzy…) Xây dựng đặc tuyến làm việc: - Suất tiêu hao nhiên liệu riêng - Hiệu kinh tế sử dụng nguồn nhiên liệu biogas - Kiểm sốt khí xả theo phương pháp điều khiển hồi tiếp a TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] Bùi Văn Ga (2002) Quá trình cháy động đốt NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bùi Văn Ga, Ngô Văn Lành, Ngô Kim Phụng (2007) Tinh luyện khí biogas để chạy động đốt Tạp chí Khoa học Phát triển, Đà Nẵng Bùi Văn Ga, Ngô Văn Lành, Ngô Kim Phụng (2007) Thử nghiệm khí biogas động xe gắn máy Tạp chí Khoa học Cơng nghệ số 1- 2007, Đại học Đà Nẵng Bùi Văn Ga, Trương Lê Bích Trâm, Trương Hoàng Thiện, Lê Minh Tiến (2007) Hệ thống cung cấp khí biogas cho động cỡ nhỏ Tuyển tập hội nghị học thủy khí tồn quốc, Huế Bùi Văn Ga, Trương Lê Bích Trâm, Lê Minh Tiến, Trần Hậu Lương (2008) Biogasgasoline hybrid engine Tạp chí Khoa học-Công nghệ số 3-2008, Đại học Đà Nẵng Võ Tam Huề, Nguyễn Phương Tùng (2000) Hướng dẫn sử dụng nhiên liệu dầu-mỡ NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lê Thanh Phúc (2008) Thiết kế lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu Biogas điều khiển điện tử cho máy phát điện Đề tài nghiên cứu KH, ĐH SPKT Tp.HCM Lê Thanh Phúc (2007) Thiết kế lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG điều khiển điện tử cho động Diesel Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, ĐH SPKT Tp.HCM Võ Lê Hoài Phương, Đinh Quốc Trí, Huỳnh Thanh Cơng (2011) Nghiên cứu giải pháp phù hợp cho trộn nhiên liệu khí ứng dụng động đốt Tạp chí Khoa học cơng nghệ Đại học Bách Khoa Tp.HCM Đào Trọng Tín, Nguyễn Hữu Phong (2008) Lọc hydro sulfit biogas Dự án VIE/020 Trung tâm nghiên cứu đa đạng sinh học Hòa An, Đại học Cần Thơ, Hội nghị khoa học Đại học Cần Thơ Đỗ Văn Dũng (2004) Trang bị điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động NXB Đại học quốc gia Tp.HCM Đỗ Văn Dũng (2008) Hệ thống điều khiển động xăng Diesel ĐH SPKT Tp.HCM Lê Xuân Thạch (2010) So sánh hiệu giải pháp cung cấp biogas cho động đốt Tạp chí khoa học công nghệ, ĐH Đà Nẵng, Số (37) Nguyễn Quang Minh (2011) Chuyển đổi động Diesel sang dùng hoàn tồn biogas Tạp chí Khoa học cơng nghệ, ĐH Bách Khoa Tp.HCM N.A.Chigier (1999) Progress in energy and combustion science An International Review Journal, Pregamon, U.S Charles Fayette Taylor (1984) The internal-combustion engine in theory and practice The M.I.T, England N Mustafi, R R Raine and P K Bansal (2006) Biogas Fuel for Internal Combustion Engines Department of Mechanical Engineering, The University of Auckland b [18] J H David (October 2003) Biogas as Vehicle Fuel Trendsetter Report No 3, Stockhom [19] Mitzlaff, Klaus Von (1988) Engine for biogas Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH [20] G Thomas Mase (1999) Continuum mechanics for engineers CRC Press LLC [21] Bhavin Kanalyalal Kapadia (2006) Development of a single cylinder for 100% biogas operation A thesis submited for the degree of Master of Science, Indian Institude of Science, Bangalore, India [22] Bhavin Kanalyalal Kapadia (2002) Development of a single cylinder SI engine for 100% biogas operation India [23] N.N Mustafi, Y.C Miraglia, R.R Raine, P.K Bansal and S.T Elder (2005) Sparkignition engine performance with powergas fuel (mixture of CO/H2): A comparison with gasoline and natural gas Department of Mechanical Engineering, The University of Auckland, New Zealand [24] J S William (1993) DOE fundamentals handbook mechanical science Volume of 2, U.S Department of energy, DOE-HDBK, Washington DC [25] Tracy (2008) Renewable energy in the U.S biogas Swidish Trade Council, U.S [26] N Seshaiah (2010) Efficiency and exhaust gas analysis of variable compression ratio spark ignition engine fuelled with alternative fuels International journal of energy and environment -Volume 1, India [27] Brent Gloy (2007) The Future of Bio-Energy, Cornell University, US [28] C Baumgarten (2005) Mixture formation in internal combustion engines, Springer, Hannover [29] John B Heywood (1998) Internal combustion engine fundamentals, McGraw-Hill, Inc., U.S [30] Anne Roubaud and Daniel Favrat (2004) Improving performances of a lean burn cogeneration biogas engine equipped with combustion prechambers Laboratory of Industrial Energy System, Switzerland [31] James I Walsh, Jr., P.E and Charles C Ross, and Michael S Smith (1988) Handbook on biogas utilization U.S Department of energy – Southeastern regional biomass energy program, U.S [32] A Emerson (1999) Control valve handbook Fisher [33] Tan, Kok Kiong, Wang Qing-Guo, Hang Chang Chieh (1999) Advances in PID Control [34] Bennett, Stuart (1993) A history of control engineering Fisher [35] Ang, K.H., Chong, G.C.Y., and Li Y., (2005) PID control system analysis, design, and technology [36] B Egardt (1979) Stability of Adaptive Controllers Springer-Verlag New York [37] Gang Feng and Rogelio Lozano (1999) Adaptive control systems Jordan Hill – Oxford c PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng giá trị thực nghiệm đặc tính chuyển đổi từ tần số sang điện áp f (V) 40 42 46 48 50 52 54 56 58 60 ADCU 197 202 213 218 223 229 234 239 244 250 Phụ lục 2: Đặc tính hàm xấp xỉ số liệu thực nghiệm chuyển đổi từ tần số sang điện áp Phụ lục 3: Giá trị thực nghiệm đặc tuyến làm việc mạch đo điện áp máy phát AC DC 220 200 209.1 183.6 175 150 125 153.51 121.89 91.29 Phụ lục 4: Đồ thị hàm xấp xỉ đặc tuyến làm việc mạch đo điện áp máy phát d Phụ lục 5: Số liệu thực nghiệm quan hệ ma Va Lần đo Lần đo Lần đo Lần đo Lần đo ma Va ma Va ma Va ma Va ma Va (kg/h) (V) (kg/h) (V) (kg/h) (V) (kg/h) (V) (kg/h) (V) 170.1 2.601 169.7 2.608 169.2 2.612 168.2 2.562 168 2.555 150.5 2.367 149.6 2.354 149.6 2.358 148.8 2.319 148.9 2.317 135.2 2.156 134.5 2.131 133.9 2.134 133.6 2.102 133.7 2.099 118.7 1.946 118.1 1.925 117.7 1.929 117.4 1.896 117.6 1.89 101.9 1.766 102 1.741 101.8 1.736 100.6 1.713 100.9 1.711 85.1 1.603 84.6 1.579 84.1 1.577 84.3 1.558 84.5 1.564 67.5 1.477 67.4 1.447 67.4 1.449 67.1 1.434 66.9 1.424 49.5 1.374 49.2 1.348 49 1.342 49 1.332 49 1.329 31.5 1.303 31.4 1.304 31.2 1.266 31.2 1.261 31.2 1.259 13 1.264 12.9 1.241 12.8 1.226 12.8 1.222 12.8 1.219 1.25 1.236 1.217 1.215 1.209 (Nguồn: Xác định thực nghiệm) Phụ lục 6: Số liệu thực nghiệm quan hệ mf Vf Lần đo Lần đo Lần đo Lần đo Lần đo mf Vf mf Vf mf Vf mf Vf mf Vf (kg/h) (V) (kg/h) (V) (kg/h) (V) (kg/h) (V) (kg/h) (V) 40.50 2.927 40.55 2.938 40.55 2.927 40.50 2.943 40.60 2.955 36.50 2.811 36.50 2.826 36.55 2.824 36.50 2.838 36.55 2.824 32.65 2.707 32.60 2.739 32.60 2.722 32.57 2.725 32.60 2.703 28.40 2.601 28.55 2.612 28.45 2.619 28.45 2.626 28.45 2.615 24.20 2.503 24.15 2.550 24.15 2.520 24.20 2.532 24.15 2.544 20.00 2.427 20.00 2.429 19.95 2.445 20.00 2.459 20.00 2.465 15.80 2.370 15.70 2.367 15.70 2.376 15.70 2.402 15.70 2.406 11.57 2.330 11.55 2.320 11.60 2.353 11.50 2.346 11.60 2.356 7.40 2.293 7.45 2.298 7.45 2.316 7.50 2.302 7.50 2.305 2.80 2.281 2.80 2.285 2.80 2.280 2.85 2.285 2.90 2.288 0.00 2.278 0.00 2.258 0.00 2.270 0.00 2.271 0.00 2.276 (Nguồn: Xác định thực nghiệm) e Phụ lục 7: Quan hệ góc mở van (0) điện áp UVTA cảm biến vị trí van: Lần đo Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Góc mở van (0) Điện áp dây tín hiệu ECU (UVTA), Volt 0.0014 90 3.206 0.0014 90 3.164 0.0014 90 3.171 0.0014 90 3.194 0.0014 90 3.121 0.0014 90 3.205 0.0014 90 3.208 0.0014 90 3.200 (Nguồn: Xác định thực nghiệm) ... cao, điều khiển dễ dàng, điện áp tần số ổn định, ? ?áp ứng nhanh, tiêu hao nhiên liệu, … cần thiết Do đó, đề tài ? ?Xây dựng điều khiển kiểm soát tần số - điện áp phối trộn nhiên liệu máy phát điện sử. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN PHƯỚC TÍN XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM SOÁT TẦN SỐ - ĐIỆN ÁP VÀ PHỐI TRỘN NHIÊN LIỆU CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN SỬ DỤNG BIOGAS. .. thuật điện MSHV: 1341830040 I- Tên đề tài: Xây dựng điều khiển kiểm soát tần số - điện áp phối trộn nhiên liệu máy phát điện sử dụng biogas II- Nhiệm vụ nội dung: Thiết kế thực nghiệm điều khiển điện