Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng quá trình khởi

LỜI CAM ĐOAN Luận án “Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng quá trình khởi động và làm việc của động cơ đồng bộ công suất lớn ” bắt đầu được thực hiện từ năm 2014 tại Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Hữu Công và PGS. Nghiên cứu sinh xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của mình, cùng với sự hỗ trợ về kinh phí của Bộ giáo dục và Đào tạo thông qua đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, tên đề tài: “Nghiên cứu, xây dựng bộ điều khiển tối ưu để điều khiển kích từ động cơ đồng bộ công suất lớn”, mã số đề tài B2018 - TNA — 058. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng bảo vệ ở bất kỳ học vị nảo.

Nghiên cứu sinh xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2022 Tác giả luận án 7 Dương Quốc Hưng LỜI CẢM ƠN Trước tiên, Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn đến hai thầy hướng dẫn là PGS. Nguyên Hữu Công và PGS. Các thây đã hướng dân chuyên môn, giúp đỡ, động viên và khích lệ nghiên cứu sinh trong suôt quá trình thực hiện luận án tiên sĩ từ năm 2014 đên nay.

Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Thế Truyện. Thầy đã động viên, khích lệ và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho nghiên cứu sinh trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn tới các nhà khoa học và các cán bộ, nhân viên đang công tác tại Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa.

Đặc biệt phòng Hành chính tổng hợp của Viện đã tạo những điều kiện tốt nhất cho nghiên cứu sinh trong quá trình nghiên cứu. Nghiên cứu sinh bày tỏ lời cảm ơn tới ban Giám đốc Công ty cô phần cơ điện tử ASO cùng các cán bộ kỹ thuật của công ty đã hỗ trợ về máy móc, trang thiết bị và nhân lực, phối hợp cùng nghiên cứu sinh xây dựng mô hình thực nghiệm và thử nghiệm thuật toán điều khiển. Nghiên cứu sinh cũng xin được cảm ơn tới ban Giám hiệu trường Đại học kỹ thuật công nghiệp cùng các thầy, cô giáo trong khoa Điện của trường đã tạo điều kiện về thời gian và công việc cho nghiên cứu sinh trong quá trình nghiên cứu. Xin chan thanh cam on! Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2022 Tác giả luận án 7 Dương Quốc Hưng ii MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt và tiếng Anh.-----2¿©ccccccccecse2 vi Danh mục các d6 thi va Binh VE o.cccccccccccsesssesssessecseessecseessecseessecseessesseesseesees viii Danh muc cac Dang DIGU.

cc cecccccssccssesssesseesscssscssessecsscssecsscssecsesuessecssesseeaseesees xiii Phần mở đầu.------22++22 HE HH nà Hài 1 Chương I. Tống quan về điều khiến kích từ động cơ đồng bộ công suất lớn. Đánh giá một số nghiên cứu trong và ngoài nước. Một số nghiên cứu ngoài nưỚc.

Một số nghiên cứu/ứng dụng trong nưỚc.:- 2-2222 s+2x++cxezz+erxezsee 18 IS? 02 09 1. 22 Chương II. Mô tả toán học và đánh giá các thông số ảnh hưởng đến chế độ khởi động và làm việc của động cơ đồng bộ công suất lớn. Các phương trình toán của động cơ đồng bộ,.

Các phương trình trong hệ tọa độ cố định S(AfOT. Các phương trình trong hệ tọa độ cố quay rOtOr. Sơ đồ mạch điện thay thế và đồ thị véc tơ.-----2- 5+ + xc2xEE2EEEEczkcrxerkcree 27 2. Sơ đồ mạch điện thay thế.--- ¿5£ +s¿ xe Sx2EEEE2EE21 2121217121212 xe 27 2.

Mô men điện từ của động cơ đồng bộ cực lỒi. Biểu thức xác định mô men. 2 ¿2 2E E2 +E#EE+E#EE£EEEESEEEEEEEEEErkerkrkee 30 2. Giá trị mô men khi khởi động không đồng bộ,.

Giá trị mô men khi làm vIỆC. Các thông số ảnh hưởng đến chế độ khởi động và làm việc của động cơ. Các thông số ảnh hưởng đến chế độ khởi động. Các thông số ảnh hưởng đến chế độ làm việc.

DGt VGN gang nhe. Mối quan hệ giữa nguồn kích từ, góc tải và hệ số công suất đổi với công suất của AGN CƠ. Sự ánh hưởng của tải đối với dòng điện phân ứng, góc tải và hệ số công suất của AGN CƠ. Sự ảnh hưởng của nguồn kích từ đối với chế độ làm việc của động cơ.

HH TH TH TH Ti Họ in nvt 39 2. Sự ảnh hưởng của điện áp nguồn đối với chế độ làm việc của động cơ. HH TH TH TH Ti Họ in nvt 40 2. Kết luận về vai trò của việc điều khiển hệ số công suất cosọ trong hệ thống điều khiển kích từ động cơ đông bộ công suất lớn.

42 Chương III. Giải pháp nâng cao chất lượng quá trình khởi động và làm việc của động cơ đồng bộ công suất lớn. Giải pháp nâng cao chất lượng “bắt” đồng bộ khi khởi động. Xây dựng giải pháp.

Thực hiện giải pháp .-- -- «+ + 11k T HH HT ng 45 3. Thực hiện giải pháp “bắt” đồng bộ bằng mạch điện tử. Thực hiện giải pháp “bắt” đồng bộ bằng logic mò. Giải pháp nâng cao chất lượng hệ điều khiển kích từ ở chế độ làm việc.

Cau tric hé thống điều khiển kích từ động cơ đồng bộ. Ứng dụng thuật toán tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization PSO) để thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống kích từ.----2- 2 55s £E+£E+EE+EE£EEcEEerxerxree G7 3. Giới thiệu thuật toán tối tru bẩy đàn PSO. Ứng dụng thuật toán tối ưu PSO dé thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống kích từ.111 111g gn ngu yk 70 3.

Ứng dụng thuật toán tối ưu PSO để thiết kế bộ điều khiển lai PID va FLC — Sugeno cho hé thống điều khiển kích từ. Kết quả mô phỏng điều khién kích từ ở chế độ làm việc. 80 iv Chương IV. Mô hình thực nghiệm điều khiến kích từ động cơ đồng bộ công suất B9 0.

Giới thiệu mô hình thực nghiỆm. Tổng quan về mô hình thực nghiệm. Các khối chức năng trong mô hình thực nghiệm. Nguyên lý làm việc của mô hình thực nghiệm.

Các bao vệ chính của hệ thống kích từ trong mô hình thực nghiệm. Hình ảnh mô hình thực nghiỆm. Kt qua co 8n. Kết quả thực nghiệm quá trình khởi động và “bắt” đồng bộ.

Kết quả thực nghiệm điều khiển coso ở chế độ làm việc. 94 Kết luận luận án.--- ¿22 5£ ©S22SE#EEE2EEEEEEEEEEEEE221711271 2111121121111. xe, 96 Danh mục các công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận án. 108 Phụ lục 1: Chương trình lập trình cho Vi điều khiển PIC bằng ngôn ngữ C cho Modul “bắt” đồng bộ.--- 5-5 s21 2 21E2192122121271111111111121121121101111 21 xe 108 Phụ lục 2: Các chương trình lập trình M-File trên Matlab đề thực hiện thuật toán tối uu PSO và các chương trình tạo hàm chức năng cho mô phỏng .- --- --- 115 Phụ lục 3: Các sơ đồ nguyên lý, hình ảnh Board mạch điện tử và các các bảng thông số kỹ thuật của một số modul trong mô hình thực nghiệm.

- --- «+ --«+ 121 Phụ lục 4: Các bản vẽ đấu nối điện trong mô hình thực nghiệm.-- 133 DANH MUC CAC KY HIEU, CHU’ VIET TAT TIENG VIET VA TIENG ANH Ky hiéu Nguyén ban tiéng anh Nghia tiéng viét DC DB Động cơ đồng bộ DC KDB Động cơ không đồng bộ CL Chỉnh lưu KT Kích từ BA KT Biến áp kích từ BĐB Bắt đồng bộ DT ¡ Dập từ | PSO | Particle Swarm Optimization | Tối ưu hóa bầy đàn | IAE | Integral Absolute Error | Giá trị tuyệt đối của sai lệch | N | North | Cực bắc | S : South : Cuc nam | SCR | Semiconductor Controlled Chỉnh lưu bán dân điêu khiên Rectifier được FB Feedback Phản hôi REF Reference Tham chiêu SM Synchronous Machine Máy điện dong bộ PWM Pulse-width modulation Điêu chê độ rộng xung A/D Analog to Digital Chuyên đôi tương tự sang sô D/A Digital to Analog Chuyên đôi sô sang tương tự Vif Voltage/frequency Tỉ sô điện ap/ tan so PMSM Permanent Magnet Synchronous | Động cơ đông bộ kích thích nam Motor châm vĩnh cửu Pu Per unit Don vi tuong doi vi SI International system of units Hệ đo lường quôc tê PF Power factor Hệ sô công suat AC/DC AC to DC converter Bo chuyén doi nguon xoay chiéu sang một chiều MISO Multi Input and Single Output Nhiêu đâu vào, một dau ra NEG Negative Am POS Positive Duong HMI Human Machine Interface Màn hình giao tiệp người và máy SCADA Supervisory control and data Điêu khiên giám sát và thu thập acquisition dữ liệu HSC High speed counter Đọc xung tôc độ cao PID Proportional Integral Derivative † Bộ điêu khiên tỉ lệ tích phân đạo hàm PLC Programable Logic Controller Bộ điêu khiên lập trình được SCH Schematic So đồ nguyên lý PCB Printed Circuit Board Bảng mạch In DC Direct Current Điện một chiêu AC Alternating Current Điện xoay chiêu FLC Fuzzy Logic Controller Bộ điêu khiên logic mờ vii DANH MUC CAC DO THI VA HINH VE So nen hinh Tén hinh vé Trang Các thành phan cau tạo của Động cơ đồng bộ công suất Hình L1 „ § lớn Hình 1.2 Stator cua dong co dong bộ 9 Hinh 1.3 Rotor cuc lôi 9 Hinh 1.4 Rotor cuc ẩn 9 Hinh 1.5 Hệ thống choi than, vành trượt 10 Hình 16 Các thanh lỗng sóc của động cơ đông bộ 10 Hình L7 Phương pháp “bắt” đồng bộ băng cách ẩo tốc độ hoặc tan l2 sO rotor Sơ đồ câu trúc khởi động động cơ đồng bộ công suất lớn Hình L6 của [21] 13 Hình 1.9 Sơ đồ cau trúc và đặc tính tân số khi khởi động động cơ l3 đồng bộ công suất lớn của [51] Hình 1.10 wo do cấu trúc điều khiển kích từ và ồn định hệ số Cos@ 14 Hinh 1.11 Câu trúc điều khiên và kết quả mô phỏng [S] 15 Hình 1.12 Câu trúc điều khiên và kết quả mô phỏng [43] 15 Hình 1. Cấu trúc điều khiển động cơ đông bộ [13] Hình 1. Kết quả mô phỏng [13] 16 Hinh 1.14 Sơ đồ khói điều khiển kích từ của [14] 17 Hình 1.15 Cấu trúc điều khiển mờ hệ kích từ động cơ đồng bộ [44] 17 Hinh 1.16 Kết quả mô phỏng điêu khiên mờ hệ kích từ động cơ đồng bộ [44] M7 Hinh 1. So dé mé phong su dung bé điều khiến mở [45] Hinh 1.

Dap img vé dong dién va téc dé [45] 18 Hinh 1. Dap teng hé số công suất cosø [45] Sơ đồ nguyên lý chính lưu có điều khién cap nguon DC Hình 1.18 a A ^ 3 19 cho rotor động cơ đồng bộ đên 3000kW [73] Hình 1.19 Sơ đồ chức năng khối điêu khiên pha xung [73] 19 Vili Hình 1.20 \Sơ đồ khối hệ thông điêu khiên kích từ của [75] 20 Hình 2.