Bộ điều khiển PID có hàm truyền liên tục như sau:
1 ( ) i 1 p d p D I K G s K K s K T s s T s (2.5) Với các giá trị Kp, Ki, Kd là các hằng số thực.
Phương trình vi tích phân mơ tả sự tương quan giữa tín hiệu ra u(t) với tín hiệu sai lệch e(t) của bộ điều khiển PID là:
K e t dt dt t de K t e K t u( ) P. ( ) D. ( ) I. ( ). (2.6)
Trong đó: e(t) là sai lệch trong hệ thống e(t) = r(t) – c(t). r(t) và c(t) là tín hiệu vào và đáp ứng ra của hệ thống.
Vấn đề thiết kế là cần xác định giá trị Kp, Ki, Kd sao cho thoả mãn các yêu cầu về chất lượng.
Đối tượng khác nhau như nhiệt độ lò nhiệt, tốc độ động cơ, mực chất lỏng trong bồn chứa,… Lý do bộ điều khiển này được sử dụng rộng rãi là vì nó có khả năng triệt tiêu sai số xác lập, tăng đáp ứng quá độ, giảm độ vọt lố nếu các tham số bộ điều khiển được chọn lựa thích hợp.
Khâu hiệu chỉnh khuếch đại tỉ lệ (P) được đưa vào hệ thống nhằm làm giảm sai số xác
2.4.5. ứng dụng điều khiển PI trong biến tần
Trong hầu hết các dòng biến tần của các hãng, đặt biệt các dòng dành cho ứng dụng bơm/ quạt điều tích hợp sẵn các bộ điều khiển PI hoặc PID điều này làm cho người sử
dụng dễ thiết kế và vận hành hệ thống hơn. Đối với các ứng dụng đối tượng có quán tính nhỏ như áp suất,lưu lượng, mức nước … thì chỉ cần sử dụng bộ điều khiển PI là đủ.Với các đối tượng có qn tính lớn như nhiệt độ…thì phải sử dụng bộ điều khiển PID.
Đối tượng điều khiển trong đề tài là mức nước vì vậy nhóm sẽ sử dụng chức năng PI có sẵn trong biến tần để ổn định mức nước qua đó cũng cố gắng sử dụng hết các chức năng biến tần hỗ trợ cho các ứng dụng bơm/ quạt.
CHƢƠNG 3: GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG
3.1. Vấn đề điều khiển lƣu lƣợng của bơm 3.1.1. Điều khiển theo kiểu truyền thống 3.1.1. Điều khiển theo kiểu truyền thống
Bơm sẽ được cấp nguồn trực tiếp . Bơm luôn hoạt động ở chế độ định mức.
Việc thay đổi lưu lượng thông thường dùng van tiết lưu Nhận xét :
- Tăng trở kháng đường ống .
- Lưu lượng giảm nhưng công suất tiêu hao giảm rất ít Ví dụ :
Khi ta dùng valve tiết lưu để giảm lưu lượng bơm xuống cịn 80% so với định mức. Theo bình thường thì với 20% lưu lượng giảm đi thì cơng suất tiêu tốn cũng giảm đi một lượng đáng kể,nhưng cụ thể ở đây chỉ năng lương tiêu tốn là khoảng 95% (chỉ giảm 5% công suất trên 20% lưu lượng giảm).
3.1.2. Điều khiển bằng biến tần
Bơm ,quạt được cấp nguồn qua biến tần.
Bơm có thể hoạt động ở các chế độ khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu.
Việc thay đổi lưu lượng được thực hiện thông qua việc thay đổi tốt độ động cơ.
Nhận xét:
- Bơm cũng không phải sinh ra công suất trên trục lớn hơn nhu cấu thực tế để chống lại sức càn trên valve.
Ví dụ:
Khi dùng biến tần điều khiển bơm,nếu ta muốn giảm lưu lượng xuống 80% so với định mức.Ta chỉ cần điều chỉnh biến tần để giảm tốc độ động cơ xuống.Quan hệ giữa moment tải và tốc độ động cơ (với tải bơm quạt) là:
M=n2
(3.1) Công suất: P=M×n (3.2) P≈ n3
(3.3) Nếu ta giảm tốc độ xuống cịn 80% (0.8) thì cơng suất chỉ cần bằng (0.8)3≈ 0.5 Điều này cho ta thấy rằng bơm sẽ chỉ hoạt động với 50% công suất định mức là có thể đạt được 80% lưu lượng dẫn đến tiết kiệm điện.
3.2. Đặc tính của bơm
Là mối quan hệ giữa áp suất và lưu lượng .Họ đặc tính của bơm khi tốc độ bơm thay
đổi được trình bày như hình sau.