Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ điều chỉnh tự động tần số máy phát điện

VŨ THỊ YẾN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA TỰ ĐỘNG HÓA TN 2011 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN VŨ THỊ YẾN THÁI NGUYÊN 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN Ngành : TỰ ĐỘNG HÓA Học Viên : VŨ THỊ YẾN Người HD Khoa học: PGS.TS VÕ QUANG LẠP THÁI NGUYÊN – 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc - LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên Ngày tháng năm sinh Nơi sinh Nơi công tác Cơ sở đào tạo Chuyên ngành Khóa học : : : : : : : Vũ Thị Yến Ngày 25 tháng 02 năm 1984 Huyện Gia Lộc – Tỉnh Hải Dương Trường Đại Học Sao Đỏ Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Ngun Tự động hóa K12- TĐH TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Võ Quang Lạp Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Ngày giao đề tài: / / Ngày hoàn thành: ./ / GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN PGS.TS Võ Quang Lạp BAN GIÁM HIỆU Vũ Thị Yến KHOA SAU ĐẠI HỌC Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -1- Chuyên ngành tự động hố LỜI CAM ĐOAN Tơi là, Vũ Thị Yến học viên lớp cao học khoá 12 - Tự Động Hoá Trƣờng đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Hiện công tác khoa Điện - Trƣờng đại học Sao Đỏ Xin cam đoan: Đề tài ”Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ điều chỉnh tự động tần số máy phát điện” dƣới hƣớng dẫn PGS – TS Võ Quang Lạp cơng trình nghiên cứu riêng Tất tài liệu tham khảo đƣợc ghi danh mục tham khảo, không sử dụng tài liệu khác mà không đƣợc ghi danh mục Tôi xin cam đoan tất nội dung luận văn nhƣ đề cƣơng yêu cầu thầy giáo hƣớng dẫn Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Ngƣời cam đoan Vũ Thị Yến CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hoá -2- LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trƣơng đƣợc giúp đỡ, hƣớng dẫn tận tình thầy PGS – TS Võ Quang Lạp, luận văn với đề tài “Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ điều chỉnh tự động tần số máy phát điện” đƣợc hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Thầy giáo hƣớng dẫn PGS – TS Võ Quang Lạp tận tình dẫn, giúp đỡ tác giả hồn thành luận văn Khoa sau đại học, thầy giáo, cô giáo khoa Điện - Trƣờng đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên giúp đỡ tác giả suốt trình học tập nhƣ trình nghiên cứu thực luận văn Tồn thể đồng nghiệp, bạn bè, gia đình quan tâm động viên, giúp đỡ suốt trình học tập Tác giả Vũ Thị Yến CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -3- Chuyên ngành tự động hoá MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ TIẾNG NƢỚC NGOÀI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ TRONG 10 MÁY PHÁT ĐIỆN 10 1.1 Chất lƣợng điện máy phát điện .10 1.2 Ổn định điện áp 10 1.3.1 Ổn định tần số thứ cấp .14 1.3.2 Ổn định tần số sơ cấp .16 CHƢƠNG 2: TỰ ĐỘNG ỔN ĐỊNH TẦN SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN .20 2.1 Tổng quan điều tốc .20 2.1.1 Các thông số đặc trƣng điều tốc 20 2.1.2 Một số loại điều tốc 22 2.2 Một số hệ tự động ổn định tần số cho loại máy phát điện .24 2.2.1.Tự động ổn định tần số cho nhà máy nhiệt điện .24 2.2.2 Tự động ổn định tần số máy phát gió 36 2.2.3 Tự động ổn định tần số máy phát thuỷ điện 43 2.2.4.Tự động ổn định tần số máy phát dầu .46 CHƢƠNG 3: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ỔN ĐỊNH TẦN SỐ CHO MÁY PHÁT 52 3.1 Sơ đồ khối hệ điều khiển điều tốc thuỷ điện .52 3.1.1 Các hệ điều khiển 52 3.1.2 Sơ đồ khối hệ truyền động điều tốc thuỷ điện 52 3.2 Tổng hợp hệ truyền động PWM –Đ cho điều tốc thuỷ điện 68 3.2.1 Xây dựng sơ đồ cấu trúc .68 3.2.2 Xây dựng hàm truyền khâu hệ thống điều khiển 69 3.2.3 Tổng hợp hệ thống 72 3.3 Mô hệ thống .78 CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -4- Chuyên ngành tự động hoá 3.3.1 Chọn xác định thông số 78 3.3.2 Tiến hành mô 81 3.3.3 Nhận xét: 83 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU TỐC MÁY PHÁT ĐIỆN 84 4.1 Tính phi tuyến điều khiển vị trí 84 4.2.Tổng hợp hệ thống sử dụng điều khiển mờ thích nghi .85 4.2.1 Đặt vấn đề 94 4.2.2 Mơ hình tốn học điều khiển mờ 95 4.2.3 Xây dựng điều khiển mờ thích nghi theo mô hình mẫu song song 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hố -5- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 1-1 Hệ thống tự động ổn định điện áp AVR 13 Hình 1-2 Sơ đồ khối điều tần thứ cấp 15 Hình 1-3 Sơ đồ cấu đo tần số a, biều đồ vectơ điện áp b 15 Hình 1-4 Đƣờng đặc tính tĩnh tuabin (1,2,3) phụ tải (1’,2’,3’) 17 Hình 1-5 Sơ đồ khối điều tốc 19 Hình 2-1 Nguyên lý làm việc máy điều tốc khí 23 Hình 2-2 Hệ thống điều khiển có máy phát tốc 23 Hình 2-3 Nguyên lý trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện 25 Hình 2-4 Sơ đồ mạch điều khiển áp suất chính 27 Hình 2-5 Sơ đồ mạch đầu vào điều khiển lò 28 Hình 2-6 Sơ đồ tuabin master 29 Hình 2-7 Sơ đồ mạch điều khiển nhiên liệu 30 Hình 2-8 Sơ đồ điều khiển khói gió 31 Hình 2-9 Sơ đồ mạch điều khiển gió cấp 32 Hình2-10 Sơ đồ mạch điều khiển Quạt khói 33 Hình 2-11 Sơ đồ mạch điều khiển mức nƣớc bao 34 Hình 2-12 Sơ đồ mạch điều khiển nhiệt độ nhiệt 35 Hình 2-13 Cấu tạo tuabin gió 38 Hình 2-14 Sơ đồ hệ thống phát điện sức gió 39 Hình 2-15 Phân tích động học cánh gió 41 Hình 2-16 Góc điều khiển cánh gió 10 vị trí khác 43 Hình 2-17 Sơ đồ nguyên lý máy điều chỉnh tốc độ quay tuabin kiểu 44 hƣớng tâm Hình 2-18 Sơ đồ nguyên lý đơn giản hoá máy điều tốc tuabin kiểu 46 điện Hình 2-19 Hệ thống điều tốc máy phát điện dầu 47 Hình 2-20 Đồ thị cơng thị 47 CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hố -6- Hình 3-1 Hệ thống điều khiển số 52 Hình 3-2 Hệ thống điều khiển tƣơng tự 52 Hình 3-3 Sơ đồ khối hệ truyền động điều tốc thuỷ điện 53 Hình 3-4 Sai số tải đƣợc tạo chiết áp điện trở tải đƣợc nối 54 contact trƣợt đầu dây điện trở Hình 3-5 Định hƣớng từ thơng hệ toạ độ tựa theo từ thông ro- 55 tor(r,q) Hình 3-6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động KĐB thiết 57 bị biến tần Hình 3-7 Hệ thống điều chỉnh tốc độ có đảo chiều thyristor - động Hình 3-8 Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định hệ thống điều chỉnh tốc độ hai 59 58 mạch vịng kín Hình 3-9 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động hệ thống điều chỉnh tốc độ 60 hai mạch vịng kín Hình 3-10 Đồ thị tốc độ quay dịng điện q trình khởi động hệ 60 thống điều chỉnh tốc độ Hình 3-11 Sơ đồ khối hệ thống truyền động điều chế độ rộng xung 64 chiều Hình 3-12 Sơ đồ nguyên lý biến đổi PWM dạng H 65 Hình 3-13 Đồ thị điện áp biến đổi PWM dạng H 65 Hình 3-14 Sơ đồ khối mạch tạo xung điều khiển 67 Hình 3-15 sơ đồ cấu trúc hệ thống điều tốc thuỷ điện 69 Hình 3-16 Sơ đồ cấu trúc từ thông không đổi 69 Hình 3-17 Sơ đồ cấu trúc mạch vịng dịng điện 72 Hình 3-18 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vịng dịng điện 73 Hình 3-19 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vịng tốc độ 74 Hình 3-20 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng vị trí 76 Hình 3-21 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh vị trí 78 Hình 3-22 Sơ đồ mơ hệ điều khiển điều khiển PID 81 Hình 4-1 Quan hệ giƣ̃a   CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 85 HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -7- Chun ngành tự động hố Hình 4-2 Cấu trúc phƣơng pháp điều khiển thích nghi trực tiếp 86 Hình 4-3 Cấu trúc phƣơng pháp điều khiển thích nghi gián tiếp 87 Hình 4-7 Luật hợp thành tuyến tính 89 Hình 4-8 Quan hệ vào luật hợp thành tuyến tính 98 Hình 4-9 Sự hình thành suy luận từ luật hợp 92 Hình 4-10 Các vùng suy luận 92 Hình 4-11 Bộ điều khiển mờ với hệ số khuếch đại đầu K 93 Hình 4-12 MRAFC điều chỉnh hệ số khuếch đại đầu 94 Hình 4-13 MRAFC điều chỉnh hệ số khuyếch đại đầu hệ số tích 95 phân sai lệch đầu vào Hình 4-14 Sơ đồ khối mờ 96 Hình 4-15 Các luật hợp thành 96 Hình 4-16 Quan hệ vào điều khiển mờ 97 Hình 4-17 Các vùng suy luận 97 Hình 4-18 Bộ điều khiển mờ với hệ số khuếch đại đầu K 100 Hình 4-19 MRAFC điều chỉnh hệ số khuếch đại đầu 101 Hình 4-20 MRAFC điều chỉnh hệ số khuếch đại đầu hệ số tích phân sai 102 lệch đầu vào Hình 4-21 Sơ đồ khối mờ 103 Hình 4-22 Các luật hợp thành 107 Hình 4-23 Quan hệ vào điều khiển mờ 108 Hình 4-24 Sơ đồ mô so sánh chất lƣợng điều khiển PID điều 108 khiển mờ thích nghi Hình 4-25 Sơ đồ mơ so sánh chất lƣợng điều khiển PID 110 điều khiển mờ thích nghi Hình 4-26 Các tín hiệu đầu tƣơng ứng với giá trị đặt khác 112 vị trí đặt đầu vào φđặt = 6V CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hoá - 100 - Nếu có tham số biến thiên, luật điều chỉnh thích nghi tham số (4-16) trở thành: dK  u c  dt (4-17) + Luật thích nghi theo Gradient Giả thiết K véc tơ tham số cần đƣợc xác định, phụ thuộc sai lệch đầu đối tƣợng (y) đầu mơ hình (ym) Tiêu chuẩn sai lệch đáp ứng hệ đƣợc chọn: JK     (4-18) quy luật điều chỉnh K theo hƣớng Gradient J là: dK J  y       dt K K K (4-19) Trong điều khiển thích nghi kinh điển nói chung khơng cần mơ hình mẫu hồn hảo Tuy nhiên sai khác mơ hình mẫu đối tƣợng nhƣ tính phi tuyến nằm giới hạn đó, giới hạn điều chỉnh không làm việc hiệu Để khắc phục nhƣợc điểm đó, đề tài sử dụng hệ điều khiển mờ thích nghi theo mô hình mẫu * Điều chỉnh thích nghi hệ số khuếch đại đầu điều khiển mờ (thích nghi tham số) Bộ điều khiển mờ đầu vào với hệ số khuếch đại đầu K, đƣợc biểu diễn nhƣ F.e cộng thêm giới hạn trễ T nhƣ biểu thức (4-20) (hình 4-18) giới hạn trễ T tiến tới hệ thống tiến đến điểm cân bằng, [7] u  K (T  Fe) (4-18) Ta áp dụng phƣơng pháp Lyapunov phƣơng pháp Gradient để chỉnh định thích T e u K F nghi hệ số khuếch đại đầu K điều khiển mờ CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Hình 4-18: Bộ điều khiển mờ với hệ số khuếch đại đầu K HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 101 - Chuyên ngành tự động hố Thích nghi mờ theo mơ hình mẫu (MRAFC - Model Reference Adaptive Fuzzy Controller) Xét cấu trúc điều khiển mờ thích nghi theo mơ hình mẫu song song đƣợc biểu diễn hình 4-18 Trong đối tƣợng điều khiển có hàm truyền G, mơ hình mẫu có hàm truyền Gm, điều khiển mờ bao gồm điều khiển mờ kết hợp với khuếch đại K Cần phải tìm quy luật điều chỉnh hệ số K cho sai lệch mơ hình đối tƣợng tiến đến (   ) ym Mơ hình mẫu Gm Cơ cấu thích nghi e uc T - U K F  y Đối tƣợng G FLC Hình 4-19: MRAFC điều chỉnh hệ số khuếch đại đầu Hệ thống vòng kín xung quanh trạng thái cân trở thành tuyến tính với phƣơng trình vịng kín là: y KFG uc  KFG Giả thiết y tiến đến ym ta xấp xỉ KFG  G m suy  KFG  y KFG e e    G m K K  KFG K K (4-20) Khi quy luật điều chỉnh thích nghi cho hệ số khuếch đại đầu FLC theo Gradient xác định từ (4-20): e K   Gm s K ( 4-21) Hoặc theo Lyapunov: CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 102 - Chuyên ngành tự động hoá K   u c s (4-22) Với hệ số  (4-20) (4-21) nói lên tốc độ hội tụ thuật toán thích nghi * Điều chỉnh thích nghi hệ số khuếch đại đầu hệ số tích phân sai lệch đầu vào điều khiển mờ (thích nghi tham số) Tƣơng tự nhƣ chỉnh định tham số ta ghép thêm vào hệ thống thuật toán chỉnh định thích nghi tham số KI nhƣ hình 4-13: ym Mơ hình mẫu Gm Cơ cấu thích nghi T uc e -  - T K F KI  u y Đối tƣợng G FLC Hình 4-20: MRAFC điều chỉnh hệ số khuyếch đại đầu hệ số tích phân sai lệch đầu vào Khi quy luật điều chỉnh thích nghi đƣợc xác định theo Lyapunov: K   u c s K I    y s (4-23) 4.2.3.2 Thiết kế khối mờ 4.2.3.2.1 Sơ đồ khối mờ Bộ mờ ta thiết kế bao gồm hia biến trạng thái mờ đầu vào biến mờ đầu Mỗi biến lại đƣợc chia thành nhiều giá trị tập mờ (tập mờ con) Số giá trị mờ biến đƣợc chọn để phủ hết khả cần thiết cho khả điều khiển lớn cần số tối thiểu luật điều khiển mờ CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 103 - Chuyên ngành tự động hố Hình 4-21: Sơ đồ khối mờ 4.2.3.2.2 Định nghĩa tập mờ -Định nghĩa biến ngôn ngữ vào Biến ngôn ngữ vào tín hiệu điều khiển điều khiển mờ cụ thể lƣợng sai lệch điện áp điều khiển E DE đạo hàm sai lệch Biến ngôn ngữ đại lƣợng tác động trực tiếp hay gián tiếp lên đối tƣợng biến ngôn ngữ điện áp điều khiển U - xác định miền giá trị vật lý biến ngôn ngữ vào Miền giá trị vật lý phải bao hết khả giá trị mà biến ngôn ngữ vào nhận, ta chọn E = [-10,10] DE = [-10,10] U = [-10, 10] - Số lƣợng tập mờ Số lƣợng tập mờ thƣờng đại diện cho số trạng thái biến ngôn ngữ vào ra, thƣờng nằm khoảng đến 10 giá trị Nếu số lƣợng giá trị ít khơng thực đƣợc việc lấy vi phân, nhiều ngƣời khó có khả bao qt, ngƣời phải nghiên cứu đầy đủ để đồng thời phân biệt khoảng đến phƣơng án khác có khả lƣu trữ thời gian ngắn Đối tƣợng ta chon giá trị nhƣ sau: E ={ AL, AV, AN, K, DN, DV, DL} DE = { AL, AV, AN, K, DN, DV, DL} U = { AL, AV, AN, K, DN, DV, DL} Trong đó: CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 104 - Chuyên ngành tự động hoá AL: Âm lớn AV: Âm vừa AN: Âm nhỏ K : Không DN: Dƣơng nhỏ DV: Dƣơng vừa DL: Dƣơng lớn - Xác định hàm liên thuộc Đây giai đoạn quan trọng, trình làm việc điều khiển mờ phụ thuộc nhiều vào dáng hàm liên thuộc Mặc dù chuẩn mực cho việc chọn nhƣng thơng thƣờng chọn hàm liên thuộc có dạng hình học đơn giản nhƣ hình thang, hình tam giác Các hàm liên thuộc phải có miền phủ lên đồng thời hợp miền liên thuộc phải phủ kín miền giá trị vật lý để trình điều khiển không xuất “lỗ trống” Ta chọn hàm liên thuộc hình tam giác - Rời rạc hố tập mờ Độ phân giải giá trị phụ đƣợc chọn trƣớc cho nhóm điều khiển mờ loại phẩy động (các số dj biểu diễn dƣới dạng dấu phẩy động có hộ chính xác đơn) nguyên ngắn (giá trị phụ thuộc số nguyên có độ phụ thuộc số có độ dài byte theo byte) Phƣơng pháp rời rạc hoá yếu tố định độ chính xác tốc độ điều khiển 4.2.3.2.3 Xây dựng luật điều khiển “ thì” Với tập mờ biến đầu vào, ta xây dựng đƣợc 7×7 = 49 luật điều khiển Các luật điều khiển đƣợc biểu diễn dƣới dạng mệnh đề IF THEN Các luật điều khiển đƣợc xây dựng theo nguyên tắc sau: - Sai lệch lớn tác động điều khiển lớn - Đạo hàm sai lệch lớn tác động điều khiển lớn If (E is AL) (DE is AL) then (U is AL) (1) If (E is AL) (DE is AV) then (U is AL) (1) CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 105 - Chuyên ngành tự động hoá If (E is AL) (DE is AN) then (U is AL) (1) If (E is AL) (DE is K) then (U is AL) (1) If (E is AL) (DE is DN) then (U is AV) (1) If (E is AL) (DE is DV) then (U is AN) (1) If (E is AL) (DE is DL) then (U is K) (1) If (E is AV) (DE is AL) then (U is AL) (1) If (E is AV) (DE is AV) then (U is AL) (1) 10 If (E is AV) (DE is AN) then (U is AL) (1) 11 If (E is AV) (DE is K) then (U is AV) (1) 12 If (E is AV) (DE is DN) then (U is AN) (1) 13 If (E is AV) (DE is DV) then (U is K) (1) 14 If (E is AV) (DE is DL) then (U is DN) (1) 15 If (E is AN) (DE is AL) then (U is AL) (1) 16 If (E is AN) (DE is AV) then (U is AL) (1) 17 If (E is AN) (DE is AN) then (U is AV) (1) 18 If (E is AN) (DE is K) then (U is AN) (1) 19 If (E is AN) (DE is DN) then (U is K) (1) 20 If (E is AN) (DE is DV) then (U is DN) (1) 21 If (E is AN) (DE is DL) then (U is DV) (1) 22 If (E is K) (DE is AL) then (U is AL) (1) 23 If (E is K) (DE is AV) then (U is AV) (1) 24 If (E is K) (DE is AN) then (U is AN) (1) 25 If (E is K) (DE is K) then (U is K) (1) 26 If (E is K) (DE is DN) then (U is DN) (1) 27 If (E is K) (DE is DV) then (U is DV) (1) 28 If (E is K) (DE is DL) then (U is DL) (1) 29 If (E is DN) (DE is AL) then (U is AV) (1) 30 If (E is DN) (DE is AV) then (U is AN) (1) 31 If (E is DN) (DE is AN) then (U is K) (1) CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 106 - Chuyên ngành tự động hoá 32 If (E is DN) (DE is K) then (U is DN) (1) 33 If (E is DN) (DE is DN) then (U is DV) (1) 34 If (E is DN) (DE is DV) then (U is DL) (1) 35 If (E is DN) (DE is DL) then (U is DL) (1) 36 If (E is DV) (DE is AL) then (U is AN) (1) 37 If (E is DV) (DE is AV) then (U is K) (1) 38 If (E is DV) (DE is AN) then (U is DN) (1) 39 If (E is DV) (DE is K) then (U is DV) (1) 40 If (E is DV) (DE is DN) then (U is DL) (1) 41 If (E is DV) (DE is DV) then (U is DL) (1) 42 If (E is DV) (DE is DL) then (U is DL) (1) 43 If (E is DL) (DE is AL) then (U is K) (1) 44 If (E is DL) (DE is AV) then (U is DN) (1) 45 If (E is DL) (DE is AN) then (U is DV) (1) 46 If (E is DL) (DE is K) then (U is DL) (1) 47 If (E is DL) (DE is DN) then (U is DL) (1) 48 If (E is DL) (DE is DV) then (U is DL) (1) 49 If (E is DL) (DE is DL) then (U is DL) (1) 4.2.3.2.4 Chọn luật hợp thành Từ tập luật điều khiển ta dùng luật hợp thành Max – Min, Max – Prod hay luật hợp thành khác để tìm hàm liên thuộc hợp thành tập mờ đầu Ở ta chọn luật hợp thành Max – Min, ta có kết nhƣ sau: CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 107 - Chuyên ngành tự động hố Hình 4-22: Các luật hợp thành 4.2.3.2.5 Giải mờ Từ hàm liên thuộc hợp thành tập mờ đầu ra, ta dùng phƣơng pháp giải mờ thích hợp để xác định rõ đầu giải mờ Phƣơng pháp giải mờ đƣợc chọn gây ảnh hƣởng đến độ phức tạp trạng thái làm việc toàn hệ thống Thƣờng thiết kế hệ thống điều khiển mờ, giải mờ phƣơng pháp trọng tâm hay trung bình có nhiều ƣu điểm cả, lúc kết đầu có CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 108 - Chuyên ngành tự động hoá tham gia đầy đủ tất luật điều khiển Ở giải mờ phƣơng pháp trọng tâm, ta có kết giải mờ nhƣ hình vẽ: Hình 4-23: Quan hệ vào điều khiển mờ 4.2.3.3 Sơ đồ mô Hình 4-24:Sơ đồ mơ so sánh chất lượng điều khiển PID điều khiển mờ thích nghi CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 109 - Chuyên ngành tự động hố 4.2.3.4 Kết mơ chất lượng điều khiển PID điều khiển mờ thích nghi Vị trí cánh hướng CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 110 - Chuyên ngành tự động hoá Hình 4-25: Các tín hiệu đầu tương ứng với giá trị khác vị trí đặt đầu vào φđặt = 6V CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN - 111 - Chuyên ngành tự động hoá HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 112 - Chuyên ngành tự động hoá Nhận xét Hệ điều khiển vị trí sử dụng điều khiển thích nghi rõ ràng có chất lƣợng tốt so với điều khiển PID thể qua hình Hình 4-26: Sai lệch tốc độ điều khiển mờ thích nghi điều khiểnPID Các tiêu chất lƣợng Bộ điều khiển mờ Bộ điều khiển PID thích nghi kinh điển Độ điều chỉnh 8% Thời gian độ 8.7s 12s Số lần điều chỉnh Dao động áp tải khơng có CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 113 - Chuyên ngành tự động hoá KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - Kết luận: Qua trình nghiên cứu, thực đề tài “ Nghiên cứu, nâng cao chất lƣợng tần số máy phát điện” luận văn đạt đƣợc số kết sau: Tác giả trình bày lý thuyết tổng quan điều chỉnh tần số máy phát điện Để ổn định tần số máy phát tác giả đƣa hai phƣơng pháp ổn định ổn định sơ cấp ổn định thứ cấp Trong luận văn tác giả xâu vào nghiên cứu phƣơng pháp ổn định tần số sơ cấp q trình tự động điều chỉnh tốc độ quay tuabin Tác giả trình bày số hệ tự động ổn định tần số cho loại máy phát nhƣ nhiệt điện, thuỷ điện, gió, dầu … Từ tác giả xây dựng hệ thống truyền động dùng điều khiển PID đánh giá chất lƣợng cho hệ thống ổn định tần số máy phát thuỷ điện Tác giả thấy điều khiển PID đảm bảo thoả mãn yêu cầu đƣợc sử dụng thực tế Để nâng cao chất lƣợng điều tốc luận án tác giả đƣa điều khiển mờ thích nghi đầu vào sai lệch, tích phân sai lệch, đạo hàm sai lệch Tác giả nghiên cứu kiểm nghiệm đạt yêu cầu luận văn trình bày đầu vào điều khiển mờ sai lệch đạo hàm sai lệch Từ kết mô phần mềm matlab, rút kết luận:” Hệ điều khiển vị trí sử dụng điều khiển mờ thích nghi cho kết tốt so với điều khiển PID” điều thể qua điểm sau: - Vị trí điều khiển đạt độ chính xác nhanh - Sai lệch vị trí có tải nhỏ - Tốc độ dịng điện có chất lƣợng tốt Dựa vào kết ban đầu đề tài, tác giả hy vọng đề tài đƣợc học viên khoá sau tiếp tục nghiên cứu phát triển để tiến tới việc thiết kế chế tạo đƣợc điều tốc góp phần đẩy mạnh nghiệp cơng nghiệp hố đại hố đất nƣớc - Kiến nghị: Đây kết nghiên cứu mặt lý thuyết Để áp dụng đƣợc vào thực tế cần phải tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện kiểm nghiệm mơ hình thực tế CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 114 - Chuyên ngành tự động hoá TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tài liệu tiếng việt [1] PGS.TS Võ Quang Lạp, TS Trần Thọ, Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phƣớc, Lý thuyết điều khiển mờ, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [3] Nguyễn Phùng Quang: MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2006 [4] Lê Kim Hùng, Đoàn Ngọc Minh Tú, Bảo vệ rơle tự động hoá hệ thống điện, NXB giáo dục [5] TS Lại Khắc Lãi, Bài giảng lý thuyết điều khiển mờ, Đại học kỹ thuật công nghiệp, Thái Nguyên [6] TS Nguyễn Nhƣ Hiển, TS Lại Khắc Lãi, Hệ mờ nơron kỹ thuật điều khiển, NXB khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội - Tài liệu tiếng anh [1] SAFR – 2000H Governor of Hydraulic Turbine – NARA [2] Manual for Turbine Model No: HLA-883-Lj-212, Manualfacture: Fụian nanping Nandian Hudorpower Equipment Manufacturing - Website http://tailieu.vn http://www.ebook.edu.vn http://www.lrc-tnu.edu.vn CBHDKH: PGS TS Võ Quang Lạp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN HVTH: Vũ Thị Yến http://www.lrc-tnu.edu.vn ... chất lượng hệ điều chỉnh tự động số máy phát điện? ?? Nội dung luận văn đƣợc chia làm chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan điều chỉnh tần số máy phát điện Chƣơng 2: Tự động ổn định tần số máy phát điện Chƣơng... 2.2 Một số hệ tự động ổn định tần số cho loại máy phát điện .24 2.2.1 .Tự động ổn định tần số cho nhà máy nhiệt điện .24 2.2.2 Tự động ổn định tần số máy phát gió 36 2.2.3 Tự động ổn... muốn điều chỉnh điện áp phát máy phát ngƣời ta thƣờng điều chỉnh dòng kích từ nhờ hệ thống tự động điều chỉnh điện áp (hệ thống tự động điều chỉnh kích từ) Trong chế độ làm việc bình thƣờng điều