Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển cosphi với bộ điều khiển mờ

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nâng cao chất lượng hệ thống bù cos phi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối xứng bằng phương pháp điều khiển hiện đại​ (Trang 82 - 91)

Gõ lệnh Fuzzy trong cửa sổ Commad Window của Matlab ta được giao diện FIS Editor.

- Mờ hóa đầu vào Q:

Q = {amlon, amnho, khong, duongnho, duonglon} Trong đó:

amlon: sai lệch âm lớn amnho: sai lệch âm nhỏ

khong: sai lệch bằng không duongnho: sai lệch dương nhỏ duonglon: sai lệch dương lớn

Khai báo biến đầu vào trong giao diện FIS Editor :

- Mờ hóa giá trị đầu ra: Uđk = {DL, DN, Zero, AN, AL} Trong đó:

DL: điện áp điều khiển mang dấu dương và có giá trị lớn DN: điện áp điều khiển mang dấu dương và có giá trị nhỏ Zero: điện áp điều khiển bằng không

AL: điện áp điều khiển mang dấu âm và có giá trị lớn AN: điện áp điều khiển mang dấu âm và có giá trị nhỏ

- Xây dựng quy tắc mờ:

- Giải mờ:

+ Chọn thiết bị hợp thành max-min

3.3.2. Kết quả mô phỏng

Ta đi tiến hành mô phỏng cho hệ thống bù cosphi tự động với lượng đặt cosphi ban đầu là 0.95. Tại 6s ta tăng lượng đặt lên 0.99.

Hình 3.9: Đặc tính điều chỉnh và bám cos theo giá trị đặt khi sử dụng bộ điều khiển mờ có các thời điểm thay đổi thơng số tải tại thời điểm 6s

Hình 3.10: Đặc tính điều chỉnh và bám cos theo giá trị đặt khi sử dụng bộ điều khiển mờ có các thời điểm thay đổi thơng số tải

Nhận xét: Khi áp dụng mơ hình bù cho phụ tải dải hệ số công suất được điều chỉnh và có thể giữ ổn định từ cos = (0,9 ÷ 1.0). Thay đổi cos của tải, hệ thống

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 time(s) po w er fa ct or reference PF real PF load PF change step reference PF step reference PF

3.4. So sánh giữa bộ điều khiển PID và mờ

3.4.1. Các ưu nhược điểm của bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID hiện nay vẫn còn được sử dụng khá rộng rãi để điều khiển đối tượng theo nguyên lý hồi tiếp do nó có một số ưu điểm sau:

- Đơn giản của về cấu trúc và nguyên lý làm việc.

- Tin cậy trong điều khiển và đáp ứng được yêu cầu chất lượng điều khiển trong giới hạn nhất định.

Tuy nhiên bộ điều khiển PID cũng còn tồn tại nhược điểm như sau:

- Quá trình làm việc khi tham số của hệ thống thay đổi hoặc hệ chịu nhiễu tác động thì tính bền vững của hệ khơng được đảm bảo, chất lượng ra bị thay đổi.

- Các hệ cần điều khiển trong thực tế chủ yếu là các hệ phi tuyến có chưa các tham số (có thể có tham số khơng biết trước) thay đổi khi làm việc.

- Trong q trình làm việc hệ cịn chịu nhiễu tác động từ môi trường.

- Điều khiển các hệ thống nói trên với các chỉ tiêu chất lượng cao các bộ điều khiển PID thơng thường nói chung khơng đáp ứng được.

3.4.2. Các ưu nhược điểm của bộ điều khiển mờ

Bộ điều khiển mờ hiện đang được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi nhờ các ưu điểm của nó.

- Khối lượng tính tốn khơng lớn và phức tạp như các bộ điều khiển khác. - Có thể tổng hợp bộ điều khiển mờ với hàm truyền đạt phi tuyến bất kỳ. - Có thể điều khiển đối tượng mà ta chưa biết nhiều về đối tượng, thiếu thông tin, thông tin không tin cậy.

- Điều chỉnh dải hệ số cơng suất được điều chỉnh và có thể giữ ổn định từ cos = (0,9 ÷ 1.0).

- Khi thay đổi cos của tải, hệ thống tự động điều chỉnh và bám giá trị cos đặt khơng có sai lệch và thời gian đáp ứng nhanh.

Nhược điểm của bộ điều khiển mờ: - Tính động học kém.

- Các nghiên cứu về lý thuyết mờ chưa hoàn thiện.

- Tổng hợp bộ điều khiển mờ hoạt động tốt không đơn giản. - Không áp dụng được lý thuyết hệ tuyến tính cho hệ mờ.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Với kết quả mô phỏng ở trên ta nhận thấy rằng việc ứng dụng điều khiển mờ như đã thiết kế và mơ phỏng thì cosphi của hệ thống ln ln được đảm bảo, dải hệ số công suất được điều chỉnh và có thể giữ ổn định từ cos = (0,9 ÷ 1.0), khi thay đổi cos của tải, hệ thống tự động điều chỉnh và bám giá trị cos đặt khơng có sai lệch và thời gian đáp ứng nhanh điều này chừng tỏ rằng việc ứng dụng điều khiển mờ đã nâng cao được chất lượng hệ thống bù cos phi cho phụ tải ba pha khơng đối xứng là đúng và chính xác.

Từ hai bộ điều khiển đã xây dựng, so sánh đặc tính điều chỉnh mờ và đặc tính điều chỉnh theo PID thì ta thấy chất lượng hệ thống bù cos phi cho tải ba pha không đối xứng là như nhau. Xong ta có thể áp dụng bộ điều khiển PID cho các tải có tham số xác định và bộ điều khiển mờ cho các tải có tham số thay đổi.

KẾT LUẬN CHUNG

Mục tiêu của nghiên cứu là Nâng cao chất lượng hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha khơng đối xứng. Vì phụ tải trong thực tế là khơng xác định, có rất nhiều đối tượng cần điều khiển, các đối tượng này hầu như không đủ các tham số cần thiết để thiết kế, do đó việc thiết kế hệ thống này gặp rất thiều khó khăn. Chính vì lý do này đòi phải ứng dụng linh hoạt các bộ điều khiển này vào từng trường hợp điều khiển cụ thể. Trong luận văn này chú trọng việc thiết kế hệ thống bù cos phi vơ cấp SVC trên có sở lý thuyết điều khiển PID và mờ để nâng cao chất lượng của hệ thống bù bằng cách bù cosphi tự động. Với kết quả thu được như mô phỏng nghiên cứu đã đạt được một số kết quả sau:

Với những thiết kế sử dụng nhiều phương pháp điều khiển hiện đại, mô phỏng trên phần mềm Matlab - Simulink mà luận văn xây dựng thì nghiên cứu này hồn toàn đáp ứng được các yêu cầu về bù cos phi cho hệ thống tải ba pha không đối xứng.

Như vậy trong quá trình nghiên cứu đề tài này tác giả đã giải quyết triệt để các vấn đề đã đặt ra. Tuy nhiên với thời gian nghiên cứu còn hạn chế và phạm vi giới hạn của vấn đề cần đặt ra, luận văn chưa đề cập đến việc đánh giá mức ổn định của hệ thống khi chịu tác động của các yếu tố bên ngoài và bên trong quá trình hoạt động, nghiên cứu vẫn còn trên lý thuyết thiết kế và mô phỏng chưa thực tế thử nghiệm.

KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Trong luận văn này, việc nghiên việc đưa các phương pháp điều khiển hiện đại nâng cao chất lượng hệ thống bù cos phi cho hệ thống tải 3 pha không đối xứng chỉ nhằm thể hiện ưu điểm hơn của bộ điều hiện đại so với các bộ điều khiển thơng thường. Vì vậy cần phải tiến hành các thử nghiệm nghiên cứu với các điều kiện khác nhau của thực nghiệm để hiệu chỉnh dần và ngày càng hoàn thiện bộ điều khiển PID và mờ.

- Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định của bộ điều khiển PID và mờ bằng các phương pháp điều khiển hiện đại cho tải ba pha không đối xứng ở các nhà máy nhiệt điện khi chịu các tác động từ môi trường.

- Thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống bù cos phi cho các phụ tải ba pha trong các xí nghiệp vừa và nhỏ.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Ngọc Kiên, Thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống bù cosphi vô cấp

cho phụ tải 3 pha không đối xứng, Đai học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên

2017.

[2]. Nguyễn Thế Vĩnh, Điều khiển thiết bị bù tĩnh (SVC) và ứng dụng trong

việc nâng cao ổn định chất lượng hệ thống điện, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 2007.

[3]. Đào Đức Huy, Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị bù cosφ kết hợp lọc

sóng hài, Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Nguyên.

[4]. Lê Hùng Cường, Nghiên cứu những ưu và nhược điểm trong việc ứng dụng bộ điều khiển mở điều khiển SVC trên lưới điện so với sử dụng bộ điều khiển PID, Đại học Bách Khoa Hà nội 2013.

[5]. Nguyễn Trí Ngơn, Bộ điều khiển PI Mờ: Từ thiết kế đến ứng dụng, Tạp chí khoa học năm 2011.

[6]. Lê Văn Minh, Nghiên cứu ứng dụng bộ bù SVC với thuật toán điều khiển

mờ cho lưới truyền tải ở nước ta, Đại học Bách Khoa Hà nội 2011.

[7]. Phan Xuân Minh & Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển mờ, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1999.

[8]. Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động hiện đại, Nhà xuất

bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1998.

[9]. Nguyễn Thị Phương Hà, Điều khiển tự động, NXB KHKT Hà Nội

[10]. Nguyễn Như Hiển, Lại Khắc Lãi, Hệ mờ ron trong kỹ thuật điều khiển, NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ.

[11]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dƣơng Văn Nghi, Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB KHKT Hà Nội 1996.

[12]. Đặng Quang Vinh, Chỉ định mờ tham số PID cho bộ điều tốc tuabin nhà máy thủy điện, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số

[13]. Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Tấn Đời, Trương Ngọc Anh, Tạ Văn Phương, Điều khiển thông minh, Đại học Sư phạm kỹ thuật, 2008.

[14]. Nguyễn Thương Ngô, Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động Thông Thường Và Hiện Đại NXB Khoa Học & Kỹ Thuật 2007.

[15]. Nguyễn Thị Thanh Quỳnh, Phạm Văn Thiêm, Thiết kế bộ điều khiển PID và bộ điều khiển FLC cho hệ thống gia nhiệt, Tạp chí khoa học và cơng nghệ,

Đại học Thái nguyên 2013.

[16]. Nguyễn Phùng Quang, Matlab và Simulink dành cho kỹ sư tự động hóa, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2006.

[17]. John G.Kassakian, Martin F. Schkecht, George C. Verghese, Principles

of Power Electronic, Addison-Wesley- United States of America, 1999.

[18]. Laszlo Gyugyi & Narain G.Hurgorani, Understanding FACTS, IEEE, London, 1999.

[19]. T.J.E.Miller & Charkes Concordia, Reactive Power Control in Electric

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nâng cao chất lượng hệ thống bù cos phi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối xứng bằng phương pháp điều khiển hiện đại​ (Trang 82 - 91)