CHƯƠNG III : THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
3.2 Cấu trúc điều khiển
Yêu cầu cho bộ điều khiển: Đảm bảo bù được điện áp cho tải trong trường hợp xảy ra sự cố biến động điện áp ngắn hạn
Với yêu cầu đề ra, bộ điều khiển điện áp sẽ có một mạch vòng điều khiển điện áp sử dụng bộ điều khiển lead-lag kết hợp với bộ điều khiển PI. Nhận xét rằng vòng điều khiển này chỉ đảm bảo điều khiển được thành phần thứ tự thuận điện áp tải theo yêu cầu. Do đó, để nâng cao chất lượng điều khiển, đề xuất sử dụng thêm một tín hiệu feed forward điện áp lưới để cộng vào tín hiệu điều khiển, tín hiệu này sẽ giúp bù thành phần thứ tự nghịch khi có sự sụt áp khơng cân bằng trên lưới. Ở đây hệ số khuếch đại K sẽ được chọn bằng nghịch đảo tỉ số biến áp.
Hình 3.7 Cấu trúc vịng điều khiển điện áp
Nhận xét rằng đặc tính đối tượng dịng điện và điện áp có cùng tần số cắt, nếu thiết kế điều khiển theo kiểu thơng thường, với mạch vịng dịng điện bên trong mạch vịng điện áp thì mạch vịng bên trong phải có tốc độ đáp ứng nhanh hơn mạch vịng bên ngồi. Như vậy ta phải hi sinh tốc độ đáp ứng của mạch vòng điện áp bên ngồi. Vì vậy, thay vì thiết kế kiểu thơng thường, ta sẽ sử dụng vịng điều khiển feedforward cho mạch vòng dòng điện. Khi giá trị dòng điện vượt quá mức cho phép, khi đó vịng điều khiển dịng điện sẽ tác động để đưa dòng điện tải về lại mức cho phép. Bộ điều khiển ở đây sẽ dùng bộ điều khiển tỉ lệ P để có được đường “đặc tính máy xúc U-I” như hình 3.8.
34 Hình 3.8 Đặc tính U-I của bộ bù nghịch lưu 3 pha 4 nhánh
Bộ điều khiển feedforward bảo vệ quá dòng sẽ là khâu khuếch đại với hệ số như sau:
Kp = Uđm/(1.2Iđm)
Cuối cùng ta thu được cấu trúc điều khiển như được thể hiện ở hình 3.9:
Hình 3.9 Cấu trúc điều khiển trên hệ tọa độ dq0 Sơ đồ điều khiển sẽ bao gồm: Sơ đồ điều khiển sẽ bao gồm:
- Hệ thống đo điện áp trên hệ thống ba pha hiện tại và xử lý, tính tốn, phân tích tốc độ góc của vector điện áp.
35 - Hệ thống đo dòng điện trên hệ thống ba pha hiện tại và xử lý, tính tốn, phân tích tốc độ góc của vector điện áp.
- Khối giới hạn.
- Khối chuyển tọa độ từ hệ tọa độ A-B-C sang hệ tọa độ dq0.
- Khối Setpoint đặt giá trị mong muốn, bao gồm giá trị biên độ mong muốn của điện áp ra cho thành phần thứ tự thuận và giá trị bằng 0 cho thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không.
- Bộ điều khiển PI, bộ điều khiển leadlag.
- Tín hiệu feedforward giá trị điện áp lưới cộng vào tín hiệu điều khiển. - Khối chuyển đổi các giá trị có được về tọa độ α-β-γ để được Uα, Uβ, Uγ và tọa độ A-B-C để được Uaf, Ubf, Ucf để đưa vào tính tốn xung mở van cho bộ nghịch lưu.
- Khối thuật toán SVM – 3D.
- Khối nghịch lưu ba pha bốn nhánh van để tạo điện áp.
Điều hạn chế của phương pháp này là phải dịch chuyển tín hiệu 1/4 chu kì tần số cơ bản nên sẽ tạo nên độ trễ, có nghĩa là bộ điều khiển khơng thể phản ứng với bất kì thay đổi nào trong hệ thống một cách ngay lập tức do bị trễ 1/4 chu kì. Do đó đáp ứng động của bộ điều khiển đã bị ảnh hưởng, đặc biệt là trong điều kiện tải nhẹ.