Nâng cao chất lượng điều khiển hòa đồng bộ hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu bằng phương pháp điều khiển thích nghi

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN NGỌC QUÂN NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỀU KHIỂN HOÀ ĐỒNG BỘ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ SỬ DỤNG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI Chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hoá MÃ SỐ 60520216 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên, 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI GIỚI THIỆU Tính cấp thiết đề tài Đề tài đặt sở vấn đề thực tế là: - Xu hướng phát triển mạnh việc sử dụng nguồn lượng giới nước - Nhu cầu tăng cao lượng điện nước - Do yêu cầu chất lượng điện hệ thống lượng điện ngày cao, đòi hỏi hệ thống máy phát điện sức gió phải bám lưới lỗi lưới Trong tuốc bin gió lỗi lưới với mức sụt điện áp lớn buộc phải cắt hệ thống khỏi lưới để bảo vệ biến đổi khỏi dòng lớn - Các giải pháp điều khiển cố gắng trì máy phát bám lưới cách hạn chế độ lớn sức phản điện động cảm ứng mạch rotor nguyên nhân sinh Tuy nhiên giải pháp điều khiển tuyến tính chưa hồn tồn phù hợp với chất phi tuyến hệ thống nghịch lưu hệ thống phát điện sức gió (PĐSG) Vì để nâng cao chất lượng hệ thống PĐSG mạng hệ thống lượng điện, tác giả chọn đề tài: “ Nâng cao chất lượng điều khiển hoà đồng hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy điện đồng nam châm vĩnh cửu phương pháp điều khiển thích nghi” Đối tƣợng nghiên cứu Hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy điện đồng nam châm vĩnh cửu Bộ nghịch lưu hịa lưới Mục đích nghiên cứu Nâng cao chất lượng hệ thống phát điện chạy sức gió sử dụng máy điện đồng nam châm vĩnh cửu sở tổng hợp điều khiển nghịch lưu phía lưới theo phương pháp điều khiển thích nghi Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài thiết kế điều khiển nghịch lưu hịa đồng phía lưới theo phương pháp điều khiển thích nghi Backsteping để nâng cao chất lượng hịa đồng Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu lý luận phương pháp điều khiển thích nghi Backsteping - Mơ Off-Line sở sử dụng phần mềm matlab/simulink/plecs - Thực nghiệm sở mơ hình thí nghiệm (tự làm) Ý nghĩa đề tài - Đã thực việc điều khiển hồ đồng hệ thống nghịch lưu phía lưới vào lưới sở điều khiển phi tuyến việc tính chọn giá trị đặt - Đã thực điều khiển hệ thống nghịch lưu công suất tác dụng phản kháng lên lưới chế độ bình thường Những điểm luận văn - Đã áp dụng thành công phương pháp điều khiển phi tuyến sở kỹ thuật thích nghi Backstepping để điều khiển nghịch lưu phía lưới - Với việc áp dụng phương pháp điều khiển phi tuyến thích nghi Backstepping, luận văn giải vấn đề mà phương pháp tuyến tính đề cập dao động điện áp lưới, điểm đóng góp luậnvăn nhằm nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống lỗi lưới ngắn mạch ba pha Kết nghiên cứu luận văn chứng minh chất lượng điều khiển hệ thống nghịchlưu hệ thống PĐSG lỗi lưới ngắn mạch ba pha đối xứng tốt so với phương pháp điều khiển tuyến tính thơng thường - Đã góp phần làm sáng tỏ chất phương pháp thích nghi Backstepping sở lý thuyết ổn định Lyapunov áp dụng cho hệ thống PĐSG sử dụng máy điện đồng nam châm vĩnh cửu, là: chất phương Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ pháp kết hợp phương pháp điều khiển thích nghi Backstepping (bản chất chuyển hệ tọa độ trạng thái) mơ hình đối tượng tổng hợp điều khiển cho đối tượng sở lý thuyết ổn định Lyapunov, đồng thời đưa biện pháp để nâng cao chất lượng tĩnh động hệ thống Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chƣơng TỔNG QUAN HỆ THỐNG MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ 1.1 GIÓ VÀ NĂNG LƢỢNG GIÓ Từ lâu người biết sử dụng lượng gió để tạo thay cho sức lao động nặng nhọc, điển hình thuyền buồm chạy sức gió, cối xay gió xuất từ kỷ 14 dùng phổ biến từ kỷ 17, thịnh vượng vào kỷ 18 đặc biệt Hà Lan với hàng ngàn Từ kỷ 19 đến nửa đầu kỷ 20 với xuất phát triển máy nước loại động đốt trong, cối xay gió bị lãng quên Nhưng từ vài chục năm gần với nguy cạn dần nguồn nhiên liệu khai thác từ lịng đất vấn đề nhiễm mơi trường việc đốt hàng ngày khối lượng lớn nguồn nhiên liệu hóa thạch nêu Việc nghiên cứu sử dụng dạng lượng tái tạo thiên nhiên có lượng gió lại nhiều nước giới kể nước có cơng nghiệp lượng phát triển mạnh Nga, Mỹ, Pháp, CHLB Đức, Hà Lan, Anh, Đan Mạch, Thụy Điển…đặc biệt quan tâm Trên sở áp dụng thành tựu nhiều nghành khoa học tiên tiến thủy khí động lực học, tự động điều khiển, học kết cấu, truyền động thủy lực, vật liệu mới…việc nghiên cứu sử dụng lượng gió đạt tiến lớn chất lượng thiết bị quy mô ứng dụng Từ cối xay gió với cánh gió đơn giản hiệu suất sử dụng lượng thấp khoảng 20%, đến động gió phát điện với cánh quạt có biên dạng khí động học ngày hồn thiện đạt hiệu suất sử dụng lượng cao tới 42% Nhiều phương pháp hệ thống tự động điều khiển đại sử dụng để tự động ổn định số vòng quay động gió Những động gió phát điện lớn cịn dùng hệ thống tự động điện thủy lực máy tính điện tử điều khiển Nhiều vật liệu sử dụng để chế tạo cánh hợp kim nhôm, polime cốt sợi thủy tinh với độ bền cao điều kiện thời tiết chịu sức gió bão Tại nơi có gió tốt, người ta ghép nhiều động gió với tạo thành “rừng máy phát Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 100 if (++input_index > (LAST_ADC_INPUT-FIRST_ADC_INPUT)) input_index=0; ADMUX=(FIRST_ADC_INPUT | (ADC_VREF_TYPE & 0xff))+input_index; delay_us(10); ADCSRA|=0x40; } // Ham chuong trinh chinh ********************************/ void main(void) { // Chon che hoat dong cho cac chan dau vao/ra*********************/ PORTA=0x00; DDRA=0x00; PORTB=0x01; DDRB=0x00; PORTC=0x00; DDRC=0xFF; PORTD=0x00; DDRD=0x32; // Chon che hoat dong cho Time ***********************************/ // Tan so: 1000.000 kHz // cho phep ngat tran time TCCR0=0x02; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 101 // Chon che hoat dong cho Time ***********************************/ // Tan so 125.000 kHz // cho phep ngat tran time kenh A TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x03; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x02; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x01; OCR1BL=0x00; // Cho phep cac ngat hoat dong TIMSK=0xDF; // cho phep bo chuyen doi ADC hoat dong ADMUX=FIRST_ADC_INPUT | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); ADCSRA=0xCE; // Global enable interrupts #asm("sei") // Khoi tao LCD1602 ==================================== LCD_Init(); LCD_Clear(); LCD_Gotoxy(0,0); Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 102 LCD_Puts(" HOA DONG BO"); LCD_Gotoxy(0,1); LCD_Puts(" MODULE PHAT"); delay_ms(500); while(START); // cho den nhan nut Start LCD_Clear(); while (1) { // Tinh tan so , bien do, pha tu cac gia tri ADC lay ve tu chiet ap tanso=adc_data[0]/11+5; biendo=adc_data[1]/4.5+5; pha=adc_data[2]/6+1; // tinh thoi gian tre pha, thoi gian xung len, chu ky (da doi sang so xung cua time voi tan so 125Khz time=125000/tanso; time=time*(pha+15); time0=time/360; time=125000/tanso; time=time*biendo; time1=time/250; time2=125000/tanso; solanngat0=(time2-time0)/32; // tinh so lan ngat tran time de tao goc cham pha // Hien thi cac thong so len LCD************************************/ LCD_Clear(); LCD_Gotoxy(0,0);sprintf(str,"TS=%i",tanso);LCD_Puts(str); LCD_Gotoxy(8,0);sprintf(str,"BD=%i",biendo);LCD_Puts(str); LCD_Gotoxy(0,1);sprintf(str,"PHA=%i",pha);LCD_Puts(str); delay_ms(200); Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 103 } } B) Mã nguồn nap cho Chip vi điều khiển nghịch lƣu hoà đồng Chip type : ATmega16 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 256 *****************************************************/ #include #include #include #include // khai bao cac bien*************************************/ int tanso, biendo, pha; int tansodo=10,biendodo=10,phado=10; // bien bien do, tan so, goc pha cua xung phat int ngat1=0,ngatngoai1=0,ngattime2=0; // bien bien do, tan so, goc pha cua xung duoc int m[10],i=0,j=0,tinh=0; // vi phep goc pha co sai so nen can tinh trung binh cua 10 lan Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 104 long time0=200, time1=1000, time2=1500;// cac bien luu thoi gian xung len, chu ky xung, thoi gian tre pha long time,timelen=0,timexuong=0,timetong=0,phaxung=0,ngattime0=0,solanngattime0=0; // cac bien luu so lan ngat tran cua time0, time1 char str[16],chedo=0,lechtan=0,lechbien=0, lechpha=0; /*dinh nghia Kieu So Nguyen Co Dau typedef signed */ char int8_t; typedef signed int int16_t; typedef signed long int int32_t; /*dinh nghia Kieu So Nguyen Khong Dau */ typedef unsigned typedef unsigned char uint8_t; int uint16_t; typedef unsigned long int uint32_t; /*dinh nghia Kieu So Thuc */ typedef float float32_t; // dinh nghia cac chan dieu khien LCD #define LCD_D4 PORTC.4 #define LCD_D5 PORTC.5 #define LCD_D6 PORTC.6 #define LCD_D7 PORTC.7 #define LCD_RS PORTC.0 #define LCD_RW PORTC.1 #define LCD_EN PORTC.2 #include // khai bao thu vien LCD Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... Nâng cao chất lượng điều khiển hoà đồng hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy điện đồng nam châm vĩnh cửu phương pháp điều khiển thích nghi? ?? Đối tƣợng nghi? ?n cứu Hệ thống phát điện sức gió sử. .. sử dụng máy điện đồng nam châm vĩnh cửu Bộ nghịch lưu hịa lưới Mục đích nghi? ?n cứu Nâng cao chất lượng hệ thống phát điện chạy sức gió sử dụng máy điện đồng nam châm vĩnh cửu sở tổng hợp điều khiển. .. hướng phát triển mạnh việc sử dụng nguồn lượng giới nước - Nhu cầu tăng cao lượng điện nước - Do yêu cầu chất lượng điện hệ thống lượng điện ngày cao, đòi hỏi hệ thống máy phát điện sức gió phải