Tài liệu Tự động điều khiển thiết bị điện P8 doc

T ng hoỏ thit b in GV: Nguyn V Thanh 1 Điều chỉnh bĐK v thiết kế hệ thống Điều chỉnh bộ điều khiển l thay đổi các thông số của bộ điều khiển (tỉ lệ, tích phân, vi phân) sao cho đạt đợc các chỉ tiêu điều khiển mong muốn. Các chỉ tiêu điều khiển thờng gặp Trong miền thời gian: Sai lệch tĩnh, thời gian tăng trởng, tốc độ đáp ứng, tỉ số suy giảm, độ quá điều chỉnh. Trong miền tần số: Giới hạn biên độ, giới hạn góc pha, điểm tần số gẫy. Điều khiển máy phát điện Nguyên lí lm việc ổn định tần số ổn định điện áp phát ra Đặc tính lm việc: Đặc tính không tải: dmdq fWkE 44,4= 60 .np f = E 0 I kt T ng hoỏ thit b in GV: Nguyn V Thanh 2 Đặc tính ngoài (đặc tính tải) It E Iđm Uđm 0 điện cảm điện dung điện trở Đặc tính điều chỉnh It Ikt Iđm Ikt 0 điện cảm điện trở điện dung Các hệ thống kích từ Hệ thống kích từ dùng máy điện một chiều Hệ thống kích từ dùng máy điện xoay chiều có chổi than Hệ thống kích từ dùng máy điện xoay chiều không chổi than Hệ thống kích từ trực tiếp T ng hoỏ thit b in GV: Nguyn V Thanh 3 Sơ đồ điều khiển kích từ trực tiếp máy phát điện Bộ điều khiển Biến áp nguồn G 3~ Phụ tải 3 pha SP PV e CV kt _ Biến áp phản hồi Sơ đồ khối điều khiển máy phát điện BĐK: Bộ điều khiển ĐT: Đối tợng (Máy phát điện và bộ biến đổi) PH: Phản hồi (Biến áp phản hồi và bộ chỉnh lu) SP: Điểm đặt (điện áp đặt (mong muốn)) PV: Biến quá trình (điện áp thực đầu ra máy phát) PV1: Tín hiệu phản hồi CV: Biến điều khiển (Điện áp điều khiển của bộ biến đổi) -PV1 SP BĐK ĐT PH CV e PV T ng hoỏ thit b in GV: Nguyn V Thanh 4 50% 380V 220V 0V CV (Uđk) 0% 100% PV (Uph) (Uđ) Quan hệ biến CV (U đk ) v PV (U r ) của bộ biến đổi đa vo điều chỉnh máy phát điện 50% 380V 220V 0V CV (Uđk) 0% 100% PV (Ur) (Uđ) Quan hệ biến CV (U đk ) v PV1 (U ph ) của bộ điều khiển U 1 CV mới Yêu cầu: Thiết kế nguyên lí mạch điều khiển cho ổn định điện áp ra máy phát điện có phản hồi điện áp (Có thể thiết kế theo băm áp một chiều hoặc chỉnh lu có điều khiển) Tự kích máy phát điện Ikt E E 0 E 1 E 2 E 3 E xl I 0 I 1 I 2 I 3 Các phơng pháp mồi kích từ */ Dùng đờng cong tự kích */ Dùng ắcqui máy phát điện T ng hoỏ thit b in GV: Nguyn V Thanh 5 đối tợng xác định đợc hm truyền Thiết kế xây dựng mạch ổn định tốc độ động cơ điện DC. Có các thông số sau: U đm = 220 V đm = 0.85 n đm = 970 v/ph I đm = 50 A j DC = 1.6 kgm 2 p = 2 U đk = 10 V U do = 240 V Máy phát tốc TM-100-2000 có số liệu: U đm = 100V n đm = 2000 v/ph Sơ đồ khối điều khiển tự động ổn định tốc độ cha xét việc hạn chế dòng khi khởi động. Xác định hm truyền từng khâu trong hệ thống Bộ chỉnh lu: m: số pha chỉnh lu (cầu m = 2.số pha) f: tần số lới SP -PV1 ĐC e Udk Ud FT CL BĐK p clcl eKTF = max dk do cl U U K = fm. 1 = s cl eTF 0033.0 24 = T ng hoỏ thit b in GV: Nguyn V Thanh 6 Động cơ: Xác định hằng số thời gian cơ học Trong đó: J = 1.92 kg.m 2 R u = 0.413 R BA = 0.2 k = 1.969 Xác định hằng số thời gian điện từ Do T c > 4T u , nên cấu trúc hàm truyền động cơ nh sau: ( ) () 2 . k RRJ J T BAu C + == DC JJ )2.11.1( ữ= ( ) sT C 59.0= () s RR LL T CLu CLu u 03.0= + + = () ()() 11 21 ++ = sTsT K DCTF DC Trong đó: 507,0 1 = == dmudm dm dm DC IRUk K 55,0 4 11 2 1 = += C uC T TT T 031,0 4 11 2 1 = = C uC T TT T () ()( ) 1031,0155,0 507,0 ++ = ss DCTF Tự động hoá thiết bị điện GV: Nguyễn Vũ Thanh 7 – M¸y ph¸t tèc: Yªu cÇu thiÕt kÕ: – Trong miÒn thêi gian: P.O nhá nhÊt T s nhá nhÊt Δω = 0 () FT FT FT FT FT G n UU FTTF ==== 477,0 55.9. ω ω -PV1 SP B§K Σ §T FT Udk e Trong ®ã ®èi t−îng §T cã hμm truyÒn: Sö dông bé ®iÒu khiÓn PID víi cÊu tróc hμm truyÒn tæng qu¸t nh− sau: Hμm truyÒn cña hÖ thèng kÝn nh− sau: () () ()( ) DT G sss DTTF = +++ = 1031.0155.0 507.0 10033.0 24 () PID IPD G s KsKsK PIDTF = ++ = 2 den num GGG GG CLTF FTDTPID DTPID = + = 1 Tự động hoá thiết bị điện GV: Nguyễn Vũ Thanh 8 Trong ®ã: Ta ®−îc hμm truyÒn vßng kÝn nh− sau: ssss KsKsK num IpD +++ ++ = − 2344 2 614,0036,010.58,5 168,12168,12168,12 ()() IPD IPD KsKsKss KsKsK CLTF 5515614,0036,010.58,5 168,12168,12168,12 2344 2 ++++++ ++ = − ( ) ( ) ssss KsKsKss den IPD +++ ++++++ = − − 2344 2344 614,0036,010.58,5 5515614,0036,010.58,5 BiÕn ®æi hÖ sè K p cho K D = K i = 0: Tự động hoá thiết bị điện GV: Nguyễn Vũ Thanh 9 BiÕn ®æi hÖ sè K i cho K P = 0.9; K D = 0: Tự động hoá thiết bị điện GV: Nguyễn Vũ Thanh 10 BiÕn ®æi hÖ sè K D cho K P = 0.9; K i = 1.6: [...]...T ng hoỏ thit b in Từ các dữ liệu tìm đợc về hệ số KP, Ki, KD xác định đồ thị Bode của hm truyền hệ kín Giới hạn biên độ: GM = 0dB - (-65,1dB) = 65,1 dB Giới hạn góc pha: PM = 1800 + (-107) = 630 Hệ thống có độ dự trữ về biên độ v góc pha lớn Hệ thống có độ ổn định cao Từ các dữ liệu tìm đợc về hệ số KP, Ki, KD tiến hnh xây dựng v thiết kế bộ điều khiển PID cấu trúc song song Với Kp = 0.9; . cho K D = K i = 0: Tự động hoá thiết bị điện GV: Nguyễn Vũ Thanh 9 BiÕn ®æi hÖ sè K i cho K P = 0.9; K D = 0: Tự động hoá thiết bị điện GV: Nguyễn Vũ. lí mạch điều khiển cho ổn định điện áp ra máy phát điện có phản hồi điện áp (Có thể thiết kế theo băm áp một chiều hoặc chỉnh lu có điều khiển) Tự kích