3.2.1. Cóc chế độ hoạt động
Mặc dỳ mục tiợu cuối cỳng lă điều khiển cừng suất trợn đường dđy, điều năy cụ thể đạt được thừng qua cóc chiến lược quy định khóc nhau. Cóch tiếp cận trực tiếp nhất liợn quan đến việc điều khiển một lượng cừng suất mong muốn nhất định
PL vă tạo ra một dạng sụng điện óp để đạt được một lượng như vậy. Ngoăi ra, người ta cụ thể điều khiển một lượng điện óp bơm văo VINJ hoặc một lượng trở khóng được bơm văo ZINJ = VINJ /IL. Ba phương phóp kiểm soót năy, cụ thể lă: 1) chế độ năng lượng, 2) chế độ điện óp vă 3) chế độ trở khóng, cụ thể được sử dụng trong mỗi cóch tiếp cận để thực hiện điều khiển trăo lưu cừng suất.
Hình 3.5: Cóc mạch tương đương. (a) SSSC (b) Bộ điều khiển [Ẽ]
Mạch tương đương cho SSSC vă bộ điều khiển [Ẽ] được minh họa trong hớnh 3.5, [18]. Đối với SSSC, tóc động đầu văo lă gục pha của biến điều khiển trong khi đối với bộ điều khiển [Ẽ], đụ lă chu kỳ thực hiện D. Hoạt động của SSSC phụ thuộc văo việc tạo ra cóc dạng sụng điện óp xoay chiều bằng cóch sử dụng cóc bộ biến đổi đồng bộ một cóch thợch hợp với đường dđy AC sử dụng một PLL. Mặt khóc, bộ điều khiển [Ẽ] được điều chỉnh thừng qua một sự điều khiển đơn giản chu kỳ thực hiện mă cụ thể thay đổi số lượng điện dung AC bơm văo đường dđy trong chế độ vúng mở. Tuy nhiợn, thừng qua kiểm soót phản hồi thợch hợp, cả hai thiết bị năy đều cụ thể được điều chỉnh để hoạt động ở bất kỳ chế độ hoạt động năo trong ba chế độ hoạt động được đề cập ở trợn.
3.2.2. Đónh gió khả năng động 3.2.2.1. Cơ cấu điều khiển 3.2.2.1. Cơ cấu điều khiển
Hớnh 3.6 mừ tả cấu trỷc điều khiển cho mỗi bộ bỳ ở chế độ điều khiển cừng suất.
Hình 3.6: Vúng điều khiển hồi tiếp 𝑇𝑆 = 5 (𝑚𝑠), 𝛽 = 10−6. (𝑎)𝑆𝑆𝑆𝐶 (𝑏) bộ điều khiển[Ẽ]
Ta thấy vúng lặp chợnh cho phĩp cừng suất đường dđy được đặt một gió trị tham chiếu lă như nhau cho cả hai trường hợp. Để tợnh gió trị tức thời của cừng suất đường dđy, điện óp/dúng điện tại vị trợ V2 được đo chuyển thănh tọa độ dq, vă được xử lý qua bộ lọc thứ nhất. Điều năy cho phĩp tợnh toón cừng suất đường dđy lă PL = VdId + VqIq. Gió trị PL sau đụ được chuyển thănh một đại lượng cừng suất khừng đổi vă so với cừng tham chiếu P*. Tợn hiệu lỗi tạo ra được xử lý thừng qua một bộ điều khiển để cuối cỳng nhận được biến điều khiển của mỗi bộ bỳ (α, D).
Trong trường hợp của SSSC, hai vúng bợn trong lă cần thiết để vận hănh bộ chuyển đổi. Như thể hiện trong hớnh 3.6(a), một vúng lặp khụa pha cần thiết để đảm bảo rằng điện óp bơm văo đang ở trong gục phần tư so với dúng điện của đường dđy. Ngoăi ra, một vúng lặp mă khừng được thể hiện trong hớnh vẽ nhưng cụ tợnh đến trong cóc mừ phỏng lă cần thiết để cđn bằng điện óp tụ điện DC [19].
3.2.2.2. Về thiết kế bộ điều khiển
Từ hớnh 3.6 cho ta mối quan hệ hăm truyền giữa cừng suất đường dđy vă cừng suất tham chiếu:
𝑃𝐿
𝑃∗ = 1
𝛽. 𝛽.ℎ(𝑠).𝑔(𝑠)
1+𝛽.ℎ(𝑠).𝑔(𝑠) (3.1)
Trong thiết kế của bộ điều khiển h(s) được thực hiện bằng cóch định hớnh hăm truyền tần số đóp ứng của độ lợi vúng lặp T(s) = β. h(s). g(s) [20]
Hăm truyền g(s)= PL/α cho SSSC vă cho bộ điều khiển [Ẽ] lă cả hai hăm phi tuyến, do đụ cóc hăm truyền tợn hiệu nhỏ được tuyến tợnh xung quanh một điểm hoạt động điển hớnh thực sự được xem xĩt trong quó trớnh thiết kế. Hớnh 3.7 minh hoạ quó trớnh thiết kế: T(s) được triển khai trước tiợn mă khừng cần bỳ T(s)=β.g(s). Tiếp theo, để hợp lý cóc bộ điều khiển h(s) được đề xuất để đạt được gió trị GM, PM vă BW cụ thể chấp nhận được. Trong trường hợp SSSC, chỉ cần khđu tỉ lệ vớ T(s) cụ độ lợi DC tự nhiợn vừ hạn. Ngược lại, bộ điều khiển [Ẽ] cần cả hai khđu tỉ lệ vă tợch phđn để đạt được hiệu suất đầy đủ.
Hình 3.7: Đóp ứng tần số tợn hiệu nhỏ của độ lợi vúng lặp của (a) SSSC. (b) bộ điều khiển [Ẽ].
Bảng 3.2 tụm tắt cóc chi tiết của từng thiết kế.
Bảng 3.2: Cóc kết quả thiết kế bộ điều khiển
3.2.2.3. Đóp ứng thay đổi cừng suất
Hình 3.8: Cóc dạng sụng mừ phỏng trợn móy tợnh thể hiện sự đóp ứng khi cừng suất thay đổi. (a) SSSC, (b) bộ điều khiển [Ẽ].
Hớnh 3.8 cho thấy đóp ứng của hệ thống khi cừng suất thay đổi. Cóc đường nằm trợn cỳng cho thấy những thay đổi của cừng suất tham chiếu cỳng với đóp ứng của cừng suất trợn đường dđy. Dúng điện trợn đường dđy, điện óp trợn tụ điện, vă cóc biến điều khiển cũng được hiển thị trong hớnh. So sónh hớnh 3.8 (a) vă (b) cho thấy rằng SSSC vă bộ điều khiển [Ẽ] đóp ứng một cóch tương tự nhau như cóc gió trị GM, PM vă BW.
3.2.2.4. Đóp ứng khi sự cố
Hình 3.9: Cóc mừ hớnh mừ phỏng trợn móy tợnh thể hiện đóp ứng điện óp bus vă gục pha khi cụ sự cố. (a) SSSC. (b) bộ điều khiển [Ẽ].
Để kiểm tra khả năng của SSSC vă bộ điều khiển [Ẽ] để duy trớ sự kiểm soót cóc thay đổi của hệ thống, hai loại sự cố được xem xĩt. Hớnh 3.9 cho thấy đóp ứng của hệ thống khi điện óp vă gục lệch pha lửm xuống/lồi lợn tại điểm đầu nỷt. Đđy lă bốn sự kiện độc lập đở được vẽ cỳng nhau để thuận tiện. Hai đồ thị đầu cho thấy những sự cố, trong khi hai đồ thị dưới cho thấy đóp ứng của cừng suất đường dđy vă dúng điện tương ứng. Tợnh tương đồng của đóp ứng năy thể hiện rử từ cóc cóc đồ thị.
3.2.2.5. Tợnh năng động của hệ thống
Nhiều ấn phẩm đở khừng chỉ chỉ ra rằng SSSC khừng bị cộng hưởng dưới đồng bộ, mă cún thừng qua kiểm soót bổ sung bợn ngoăi, SSSC cụ thể hoạt động như một bộ giảm chấn [21], [22]. Hơn nữa, cóc vúng điều khiển bợn ngoăi bổ sung cụ thể được bổ sung văo SSSC cho cóc chức năng, chẳng hạn như giảm dao động vă tăng cường sự ổn định quó độ [21]. Mặt khóc, bộ điều khiển [Ẽ] về nguyợn tắc cụ thể cung cấp mức độ kiểm soót năng động ở cấp độ tương tự do tốc độ đóp ứng nhanh của nụ đối với cóc biến đổi trong chu kỳ thực hiện. Vợ dụ ấn phẩm [6] đở chỉ ra rằng dao động cừng suất tần số thấp cụ thể được giảm một cóch hiệu quả bằng cóch thợm văo một thănh phần tần số thấp đến chu kớ lăm việc thuận pha với dao
động. Tương tự trong chiều rộng băng thừng của đóp ứng lệnh của hai bộ điều khiển lă bằng chứng khóc về sự tương đương của chỷng trong đặc tợnh động.
Cóc cừng thức phđn tợch mở rộng xóc định cóc yếu tố thiết kế khóc nhau đở được phót triển trong [22]. Chỷng đở được sử dụng để thực hiện một nghiợn cứu điểm chuẩn để cung cấp cóc trị số cho cóc tợnh năng thiết kế khóc nhau. Cóc biện phóp so sónh đở được trớnh băy trong cóc bảng khóc nhau trong nghiợn cứu năy bao gồm thừng số móy biến óp, đónh gió tụ điện, thừng số linh kiện bón dẫn, tổn thất bón dẫn, chi phợ thănh phần mạch điện, chỉ số chất lượng dạng sụng vă cóc thuộc tợnh điều khiển năng động. Cóc giải phóp phđn tợch vă hoạt động của cả hai thiết kế đở được xóc minh bằng cóch sử dụng mừ phỏng chi tiết trợn móy tợnh. Cóc kết quả mừ phỏng trợn móy tợnh đở được so sónh hiệu suất vă được trớnh băy trong [22].
➢ Trợn cơ sở so sónh cóc kết quả từ nghiợn cứu tớnh huống, cụ thể kết luận rằng cóc phương phóp tiếp cận DC-link vă AC-link được thiết kế phỳ hợp đều cụ khả năng cạnh tranh với nhau trong việc thực hiện điều khiển cừng suất trợn đường dđy. Cóch tiếp cận DC-link đúi hỏi khoảng gấp đừi năng lượng điện dung cần lưu trữ, chi phợ cóc thănh phần mạch điện của phương phóp tiếp cận DC-link lă cao hơn khoảng 75% [22]. Mặt khóc, phương phóp tiếp cận AC-link cụ tổn thất khoảng 15% trong linh kiện bón dẫn, sử dụng cóc thiết bị bón dẫn hiện đại [22]. Tất cả cóc biện phóp tổng hợp khóc chỉ ra mức độ tương tự nhau về trạng thói ổn định vă đặc tợnh động.
3.3. Mừ hớnh thiết bị SVeC
SVeC lă một thiết bị FACTS mới, được mắc nối tiếp văo đường dđy tải điện với một bộ điều khiển PWM đơn giản được sử dụng để điều khiển cừng suất tóc dụng trong một đường dđy truyền tải. Nụ cụ một số ưu điểm dựa trợn cơ sở lý thuyết khi so sónh với cóc thiết bị FACTS khóc như TCSC vă SSSC [3], [23]. Đónh gió khả năng điều khiển của SveC cũng đở được trớnh băy rử ở phần trợn (mục 3.2).
Hình 3.10: Mạch động lực ba pha của SVeC.
SVeC mừ tả trong hớnh 3.10 bao gồm: móy biến óp ghĩp tầng nối tiếp Ta, Tb, vă Tc; tụ bỳ Ca, Cb, vă Cc; thiết bị chuyển mạch k1a, k2a, k1b, k2b, k1c vă k2c (thường lă GTO hoặc IGCT) [24], [25]. Để đơn giản, cóc bộ giảm dao động trợn cóc thiết bị chuyển mạch, bảo vệ vă mạch điều khiển khừng được minh họa trong hớnh.
Trong khoảng thời gian mă cóc thiết bị chuyển mạch k1a, k1b, vă k1c đụng lại, cóc tụ bỳ được kết nối với đường dđy truyền tải, thừng qua cóc móy biến óp nối tiếp. Trong thời gian cún lại của chu kỳ, cóc đầu nối của móy biến óp bị nối tắt bởi cóc bộ chuyển mạch k2a, k2b vă k2c, do đụ tóch tụ bỳ ra khỏi đường dđy tải điện.
Hớnh 3.11 mừ tả một sơ đồ mạch đơn tuyến của SVeC đở nghiợn cứu [24], [25]. Thiết bị năy bao gồm một móy biến óp được kết nối với một bộ tụ điện thừng qua bộ điều khiển PWM xoay chiều.
Tổng cừng suất phản khóng bỳ văo của một SVeC được xóc định bởi tổng thời gian chuyển mạch. Chu kỳ lăm việc D của bộ chuyển đổi được định nghĩa lă tỷ số giữa thời gian chuyển đổi k2 với tổng thời gian chuyển mạch [24], [25].
Mục đợch chợnh của việc sử dụng một SVeC lă cung cấp trở khóng biến đổi XSVeC nối tiếp với đường dđy truyền tải. Trở khóng năy được điều chỉnh thừng qua chu kỳ lăm việc D của bộ điều khiển. Bằng cóch thay đổi trở khóng tương đương của đường dđy, thớ trăo lưu cừng suất trợn đường dđy cụ thể điều khiển được. Cóc điện khóng nối tiếp tương đương cụ thể được định nghĩa bởi [24], [25].
𝑋𝑆𝑉𝑒𝐶 = −𝑛2. (1 − 𝐷)2. 𝑋𝐶 (3.2) Trong đụ n lă tỷ số dđy quấn của biến óp, D lă chu kỳ lăm việc của bộ điều khiển, vă XC lă điện khóng của tụ điện. Gió trị của nguồn điện óp mắc nối tiếp văo đường dđy truyền tải với dúng điện ITL cụ thể được mừ tả bởi:
VS = n2. (1 − D)2. Xc. ITL (3.3)
Trong [37], dúng cừng suất giữa điểm đầu V1 vă điểm cuối V2 cụ thể được tợnh như sau.
PTL = V1.V2
XTL−n2.(1−D)2.XC . sin (θ1− θ2) (3.4) trong đụ XTL lă trở khóng đường dđy.
CHƯƠNG 4:
TỔNG QUAN VỀ HỆ NƠRON MỜ THẻCH NGHI 4.1. Tổng quan về điều khiển mờ
4.1.1. Giới thiệu
Trong thực tế, khi thiết kế bộ điều khiển kinh điển thường bị bế tắc trong những băi toón cụ: độ phức tạp của hệ thống cao, độ phi tuyến lớn, thường xuyợn thay đổi trạng thói hoặc cấu trỷc của đối tượng khụ xóc định được…Để giải quyết vấn đề đụ, năm 1965, L.A.Zadeh - tại trường đại học Berkelye bang California - Mỹ đở sóng tạo ra lý thuyết điều khiển mờ. So với phương phóp điều khiển truyền thống thớ phương phóp điều khiển mờ cụ những ưu điểm:
- Hiệu quả trong điều khiển ở điều kiện chưa xóc định rử vă thiếu thừng tin. - Cho phĩp con người tự động hụa được điều khiển cho một quó trớnh, một
thiết bị…vă mang lại chất lượng mong muốn.
- Với nguyợn tắc mờ, cấu trỷc bộ điều khiển đơn giản hơn.
4.1.2. Lý thuyết mờ
4.1.2.1. Định nghĩa tập mờ
Cho tập E, gọi à lă tập con mờ của E, ta cụ:
𝐴̃ ≔ {(𝑥/𝜇𝐴(𝑥); 𝑥 𝜖 𝐸)} (4.1) Trong đụ: μA(x) được gọi lă hăm liợn thuộc của tập mờ Ã , với μA(x) nhận cóc gió trị trong khoảng [0 ; 1].
4.1.2.2. Biến mờ, hăm mờ, biến ngừn ngữ
Cho tập mờ Ã cụ hăm liợn thuộc lă μA(x), tập mờ B̃ cụ hăm liợn thuộc lă
μB(x). Biến mờ a vă b định nghĩa lă: 𝑎 ≔ 𝜇𝐴(𝑥) ; 𝑏 ≔ 𝜇𝐵(𝑥) (4.2) Hăm y = f(a,b) gọi lă hăm mờ khi y chỉ phụ thuộc văo cóc biến mờ a, b vă thoả mởn điều kiện: 0 ≤ 𝑦 ≤ 1 (4.3)
Biến ngừn ngữ lă một biến mă gió trị của biến được biểu hiện bằng ngừn ngữ, nụ khừng thể xóc định được rử răng vă chợnh xóc. Vợ dụ như khi nụi về tốc độ, nụ cụ cóc gió trị ngừn ngữ lă: nhanh, rất nhanh, trung bớnh, chậm, rất chậm.
4.1.2.3. Suy luận mờ vă luật hợp thănh
Suy luận mờ lă suy diễn kết quả từ cóc tập quy tắc “Nếu...thớ” theo một hay nhiều điều kiện.
Cho hai biến ngừn ngữ χ vă γ , biến χ nhận gió trị mờ A cụ hăm liợn thuộc
μA(x), biến γ cụ gió trị mờ B cụ hăm liợn thuộc μB(x). Khi đụ ta cụ hai mệnh đề: mệnh đề 1: χ = A vă mệnh đề 2: γ = B. Biểu diễn chỷng qua luật: “Nếu χ = A thớ γ = B”, ta gọi nụ lă mệnh đề hợp thănh A⇒B, trong đụ χ = A gọi lă mệnh đề điều kiện vă γ = B gọi lă mệnh đề kết luận. Một mệnh đề hợp thănh cụ thể cụ nhiều mệnh đề điều kiện vă nhiều mệnh đề kết luận, cóc mệnh đề liợn kết với nhau bằng toón tử “vă”.
Xĩt mệnh đề hợp thănh: nếu =A thớ =B, từ một gió trị x0 cụ độ phụ thuộc A(x0) đối với tập mờ A của mệnh đề điều kiện ta xóc định được hệ số thoả mởn mệnh đề kết luận. Biểu diễn độ thoả mởn mệnh đề kết luận như một tập mờ B’ cỳng cơ sở với B thớ mệnh đề hợp thănh chợnh lă ónh xạ: A(x0) →B’(y).
ằnh xạ A(x0) →B’(y) được gọi lă hăm liợn thuộc của luật hợp thănh. Theo nguyợn tắc Mamdani cụ hai cừng thức xóc định hăm liợn thuộc cho mệnh đề hợp thănh A B:
1. 𝜇𝐴⇒𝐵(𝑥, 𝑦) = 𝑀𝐼𝑁 {𝜇𝐴(𝑥), 𝜇𝐵(𝑦)} (cừng thức MIN) (4.4) 2. 𝜇𝐴⇒𝐵(𝑥, 𝑦) = 𝜇𝐴(𝑥). 𝜇𝐵(𝑦) (cừng thức PROD) (4.5)
Xĩt luật hợp thănh R gồm 3 mệnh đề hợp thănh: R1: Nếu x = A1 Thớ y = B1
R2: Nếu x = A2 Thớ y = B2
R3: Nếu x = A3 Thớ y = B3
Với mỗi gió trị rử x0 của biến ngừn ngữ đầu văo, ta cụ 3 tập mờ ứng với 3 mệnh đề hợp thănh R1 R2 R3 của luật hợp thănh R. Gọi hăm liợn thuộc của cóc tập mờ đầu ra lă: μB 1 ′(y); μB 2 ′(y); μB 3
′(y) thớ gió trị của luật hợp thănh R ứng với x0 lă tập mờ B’ thu được qua phĩp hợp 3 tập mờ: B′ = B1′ ∪ B2′ ∪ B3′ (4.6)
Hình 4.2: Hăm liợn thuộc của Hớnh 4.3: Hăm liợn thuộc của mệnh đề điều kiện mệnh đề kết luận
Tuỳ theo cóch thu nhận của cóc hăm liợn thuộc μB1′(y); μB2′(y); μB3′(y) vă phương phóp thực hiện phĩp hợp để nhận tập mờ B’ mă ta cụ tợn gọi cóc luật hợp thănh khóc nhau [23] như luật MAX-MIN, MAX-PROD, SUM-MIN, SUM-PROD.
4.1.2.4. Bộ điều khiển mờ
Hớnh 4.4: Sơ đồ khối chức năng của bộ điều khiển mờ
(1) Khối mờ hoó: biến đổi cóc gió trị rử đầu văo thănh một miền gió trị mờ với hăm liợn thuộc đở chọn.
(2) Khối hợp thănh: biến đổi cóc gió trị mờ hoó của biến ngừn ngữ đầu văo thănh cóc gió trị mờ của biến ngừn ngữ đầu ra theo cóc luật hợp thănh năo đụ.
(3) Khối suy luận mờ: bao gồm cóc tập luật “Nếu...thớ...”
(4) Khối giải mờ: biến đổi cóc gió trị mờ đầu ra thănh cóc gió trị rử để điều khiển đối tượng. Cụ ba phương phóp giải mờ chợnh được thể hiện ở hớnh 4.5.
Hớnh 4.5: Cóc phương phóp giải mờ
4.2. Tổng quan về mạng nơron 4.2.1. Giới thiệu 4.2.1. Giới thiệu
Mạng nơron nhđn tạo (Artificial Neural Networks) lă một mừ hớnh xử lý thừng tin phỏng theo cóch thức xử lý thừng tin của cóc hệ nơron sinh học. Nụ cụ khả năng tự học hỏi, tự chỉnh định, thợch nghi sao cho phỳ hợp với sự thay đổi khừng lường trước của đối tượng điều khiển vă tổng hợp thừng tin từ sự luyện tập của cóc tập mẫu dữ liệu.
Mạng nơron nhđn tạo cụ thể thực hiện cóc băi toón: tợnh toón gần đỷng cóc