Tự động điều khiển thiết bị điện P8
Điều chỉnh bộ điều khiển và thiết kế hệ thóng - điều chỉnh bộ điều khiển là thay đổi các thông số của bộ điều khiển sao cho đạt được các chỉ tiêu điều khiển mong muốn
Tự động hoá thiết bị điện
§iÒu chØnh b§K vμ
thiÕt kÕ hÖ thèng
§iÒu chØnh bé ®iÒu khiÓn lμ thay ®æi c¸c
th«ng sè cña bé ®iÒu khiÓn (tØ lÖ, tÝch ph©n,
vi ph©n) sao cho ®¹t ®−îc c¸c chØ tiªu ®iÒu
khiÓn mong muèn.
C¸c chØ tiªu ®iÒu khiÓn th−êng gÆp
– Trong miÒn thêi gian: Sai lÖch tÜnh, thêi gian t¨ng
tr−ëng, tèc ®é ®¸p øng, tØ sè suy gi¶m, ®é qu¸ ®iÒu
chØnh.
– Trong miÒn tÇn sè: Giíi h¹n biªn ®é, giíi h¹n gãc pha,
®iÓm tÇn sè gÉy.
§iÒu khiÓn
m¸y ph¸t ®iÖn
Nguyªn lÝ lμm viÖc
p.n
E = 4,44 fWk dqφdm f =
60
– æn ®Þnh tÇn sè
– æn ®Þnh ®iÖn ¸p ph¸t ra
E0
§Æc tÝnh lμm viÖc:
– §Æc tÝnh kh«ng t¶i:
Ikt
GV: Nguyễn Vũ Thanh 1
Tự động hoá thiết bị điện
E Ikt
®iÖn dung ®iÖn c¶m
U®m ®iÖn trë ®iÖn trë
®iÖn c¶m Ikt
®iÖn dung
It
It
0 I®m
0 I®m
– §Æc tÝnh ngoµi (®Æc tÝnh t¶i) – §Æc tÝnh ®iÒu chØnh
C¸c hÖ thèng kÝch tõ
– HÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ®iÖn mét chiÒu
– HÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ®iÖn xoay chiÒu cã chæi than
– HÖ thèng kÝch tõ dïng m¸y ®iÖn xoay chiÒu kh«ng chæi
than
– HÖ thèng kÝch tõ trùc tiÕp
GV: Nguyễn Vũ Thanh 2
Tự động hoá thiết bị điện
Phô t¶i
3 pha
BiÕn ¸p BiÕn ¸p
ph¶n håi nguån
G
3~ kt
_ PV
SP e Bé ®iÒu CV
khiÓn
S¬ ®å ®iÒu khiÓn kÝch tõ trùc tiÕp m¸y ph¸t ®iÖn
SP e CV PV
Σ B§K §T
-PV1
PH
S¬ ®å khèi ®iÒu khiÓn m¸y ph¸t ®iÖn
– B§K: Bé ®iÒu khiÓn
– §T: §èi t−îng (M¸y ph¸t ®iÖn vµ bé biÕn ®æi)
– PH: Ph¶n håi (BiÕn ¸p ph¶n håi vµ bé chØnh l−u)
– SP: §iÓm ®Æt (®iÖn ¸p ®Æt (mong muèn))
– PV: BiÕn qu¸ tr×nh (®iÖn ¸p thùc ®Çu ra m¸y ph¸t)
– PV1: TÝn hiÖu ph¶n håi
– CV: BiÕn ®iÒu khiÓn (§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cña bé biÕn ®æi)
GV: Nguyễn Vũ Thanh 3
Tự động hoá thiết bị điện
CV (U®k) CV (U®k)
100% 100%
CVmíi 50%
50%
0% PV (Uph) 0% PV (Ur)
0V 220V 380V 0V 220V 380V
U1 (U®) (U®)
Quan hÖ biÕn CV Quan hÖ biÕn CV
(U®k) vμ PV1 (Uph) (U®k) vμ PV (Ur)
cña bé ®iÒu khiÓn cña bé biÕn ®æi
®−a vμo ®iÒu
chØnh m¸y ph¸t
®iÖn
Yªu cÇu:
– ThiÕt kÕ nguyªn lÝ m¹ch ®iÒu khiÓn cho æn ®Þnh ®iÖn ¸p
ra m¸y ph¸t ®iÖn cã ph¶n håi ®iÖn ¸p (Cã thÓ thiÕt kÕ
theo b¨m ¸p mét chiÒu hoÆc chØnh l−u cã ®iÒu khiÓn)
Tù kÝch m¸y ph¸t ®iÖn
E
Exl
E3 C¸c ph−¬ng ph¸p måi kÝch tõ
E2 */ Dïng ®−êng cong tù kÝch
E1
*/ Dïng ¾cqui m¸y ph¸t ®iÖn
E0 Ikt
I0 I1 I2 I3
GV: Nguyễn Vũ Thanh 4
Tự động hoá thiết bị điện
®èi t−îng x¸c ®Þnh ®−îc
hμm truyÒn
ThiÕt kÕ x©y dùng m¹ch æn ®Þnh tèc ®é
®éng c¬ ®iÖn DC. Cã c¸c th«ng sè sau:
U®m = 220 V η®m = 0.85 n®m = 970 v/ph
I®m = 50 A jDC = 1.6 kgm2
p=2 U®k = 10 V Udo = 240 V
M¸y ph¸t tèc TM-100-2000 cã sè liÖu: U®m = 100V
n®m = 2000 v/ph
S¬ ®å khèi ®iÒu khiÓn tù ®éng æn ®Þnh tèc
®é ch−a xÐt viÖc h¹n chÕ dßng khi khëi
®éng.
SP e Udk Ud ω
Σ B§K CL §C
-PV1
FT
X¸c ®Þnh hμm truyÒn tõng kh©u trong hÖ
thèng U do 1
−τp K cl = τ=
– Bé chØnh l−u:
TFcl = K cl e U dk max m. f
m: sè pha chØnh l−u (cÇu m = 2.sè pha)
f: tÇn sè l−íi TF cl = 24e −0.0033s
GV: Nguyễn Vũ Thanh 5
Tự động hoá thiết bị điện
– §éng c¬:
X¸c ®Þnh h»ng sè thêi gian c¬ häc
J J .(Ru + RBA ) J = (1.1 ÷ 1.2) J DC
TC = =
β (kφ )2
Trong ®ã: J = 1.92 kg.m2 Ru = 0.413 RBA = 0.2
kφ = 1.969 TC = 0.59(s )
X¸c ®Þnh h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ
Lu + LCL
Tu = = 0.03(s )
Ru + RCL
Do Tc > 4Tu, nªn cÊu tróc hµm truyÒn ®éng c¬ nh− sau:
K DC
TF (DC ) =
(T1s + 1)(T2 s + 1)
Trong ®ã:
1 ωdm
K DC = = = 0,507
kφdm U dm − Ru I dm
TC ⎛ 4T ⎞
T1 = ⎜1 + 1 − u ⎟ = 0,55
2 ⎜
⎝ TC ⎟
⎠
TC ⎛ 4T ⎞
T1 = ⎜1 − 1 − u ⎟ = 0,031
⎜
2 ⎝ ⎟
TC ⎠
0,507
TF (DC ) =
(0,55s + 1)(0,031s + 1)
GV: Nguyễn Vũ Thanh 6
Tự động hoá thiết bị điện
– M¸y ph¸t tèc:
U FT U FT .9.55
TF (FT ) = = = 0,477 = GFT
ω FT nFT
Yªu cÇu thiÕt kÕ:
– Trong miÒn thêi gian:
P.O nhá nhÊt Ts nhá nhÊt Δω = 0
SP e Udk ω
Σ B§K §T
-PV1
FT
Trong ®ã ®èi t−îng §T cã hμm truyÒn:
24 0.507
TF (DT ) = =G
(0.0033s + 1) (0.55s + 1)(0.031s + 1) DT
Sö dông bé ®iÒu khiÓn PID víi cÊu tróc hμm
truyÒn tæng qu¸t nh− sau:
KDs2 + KPs + KI
TF ( PID ) = = GPID
s
Hμm truyÒn cña hÖ thèng kÝn nh− sau:
GPID GDT num
CLTF = =
1 + GPIDGDT GFT den
GV: Nguyễn Vũ Thanh 7
Tự động hoá thiết bị điện
Trong ®ã:
12,168K D s 2 + 12,168 K p s + 12,168 K I
num =
5,58.10 − 4 s 4 + 0,036 s 3 + 0,614 s 2 + s
5,58.10 − 4 s 4 + 0,036 s 3 + (0,614 + 5 K D )s 2 + (1 + 5 K P )s + 5 K I
den =
5,58.10 − 4 s 4 + 0,036 s 3 + 0,614 s 2 + s
Ta ®−îc hμm truyÒn vßng kÝn nh− sau:
12,168 K D s 2 + 12,168 K P s + 12,168 K I
CLTF =
5,58.10 − 4 s 4 + 0,036 s 3 + (0,614 + 5 K D )s 2 + (1 + 5 K P )s + 5 K I
BiÕn ®æi hÖ sè Kp cho KD = Ki = 0:
GV: Nguyễn Vũ Thanh 8
Tự động hoá thiết bị điện
BiÕn ®æi hÖ sè Ki cho KP = 0.9; KD = 0:
GV: Nguyễn Vũ Thanh 9
Tự động hoá thiết bị điện
BiÕn ®æi hÖ sè KD cho KP = 0.9; Ki = 1.6:
GV: Nguyễn Vũ Thanh 10
Tự động hoá thiết bị điện
Tõ c¸c d÷ liÖu t×m ®−îc vÒ hÖ sè KP, Ki, KD
x¸c ®Þnh ®å thÞ Bode cña hμm truyÒn hÖ kÝn
Giíi h¹n biªn ®é:
GM = 0dB - (-65,1dB) = 65,1 dB
Giíi h¹n gãc pha:
PM = 1800 + (-107) = 630
HÖ thèng cã ®é dù tr÷ vÒ biªn ®é vμ gãc
pha lín. HÖ thèng cã ®é æn ®Þnh cao.
Tõ c¸c d÷ liÖu t×m ®−îc vÒ hÖ sè KP, Ki, KD
tiÕn hμnh x©y dùng vμ thiÕt kÕ bé ®iÒu
khiÓn PID cÊu tróc song song.
Víi Kp = 0.9; Ki = 1.6; KD = 0.024
GV: Nguyễn Vũ Thanh 11
Tự động hoá thiết bị điện
– TÇn sè gÉy ë khu vùc tÇn sè thÊp.
1 K I 1.6
ωCL = = = = 1.77(rad / s )
τ2 K P 0.9
– TÇn sè gÉy ë khu vùc tÇn sè cao.
1 KI 1.6
ωCH = = = = 66,66(rad / s )
τ1 K D 0.024
Ph¶n håi ©m tèc ®é vμ ph¶n håi d−¬ng
dßng cã ng¾t.
ω
1
2
3 I
Ing Ik®
GV: Nguyễn Vũ Thanh 12
Tự động hoá thiết bị điện
®èi t−îng ch−a x¸c ®Þnh
®−îc hμm truyÒn
GV: Nguyễn Vũ Thanh 13
