Đề tài: Ứng dụng hệ mờ NơRon điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng

Chia sẻ: Dung Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với mục tiêu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và chiến lược đến năm 2020 đưa Việt Nam trở thành nước công nghiệp thì vấn đề nâng cao chất lượng điện năng là một trong những những vấn đề được ngành điện nói riêng và nhà nước nói chung đặt lên hàng đầu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Ứng dụng hệ mờ NơRon điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG VÕ TU N NG D NG H M NƠ RON ĐI U KHI N B L C TÍCH C C CHO LÒ N U THÉP C M NG Chuyên ngành: T ñ ng hóa Mã s : 60.52.60 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng, Năm 2012
Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. NGUY N BÊ Ph n bi n 1: TS. NGUY N Đ C THÀNH Ph n bi n 2: PGS.TS. ĐOÀN QUANG VINH Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 09 tháng 06 năm 2012 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng.
M Đ U 1. Lý do ch n ñ tài. V i m c tiêu công nghi p hóa hi n ñ i hóa ñ t nư c và chi n lư c ñ n năm 2020 ñưa Vi t Nam tr thành nư c công nghi p thì v n ñ nâng cao ch t lư ng ñi n năng là m t trong nh ng nh ng v n ñ ñư c ngành ñi n nói riêng và nhà nư c nói chung ñ t lên hàng ñ u. Tuy nhiên v i s pháp tri n công nghi p hi n nay c a nư c ta, nhi u nhà máy xí nghi p ñư c hình thành kh p nơi, các lò công nghi p ngày càng ñư c s d ng nhi u các khu công nghi p như: lò c m ng, lò h quang, lò ñi n tr ...Đây chính là m t trong các nguyên nhân hàng ñ u d n ñ n t n th t ñi n năng, ch t lư ng ñi n kém, gây nh hư ng các thi t b vi n thông… V i t c ñ công nghi p hóa nư c ta hi n nay, vi c áp d ng các tiêu chu n kh ng ch m c th i sóng hài trên lư i ñi n ñ h n ch nh hư ng c a chúng t i các thi t b tiêu dùng khác và ñ m b o ch t lư ng ñi n năng là ñi u t t y u. Trên th gi i ñã và ñang áp d ng các tiêu chu n ñ kh ng ch m c th i sóng hài như tiêu chu n: IEEE 159-2002, IEC 1000-4-3. Như v y vi c nghiên c u ñi u khi n các b l c ñ gi m sóng hài do các lò công nghi p này th i ra là v n ñ c p thi t, nh m nâng cao ch t lư ng ñi n năng cho lư i ñi n. N m b t ñư c v n ñ này, tôi ñã quy t ñ nh ch n ñ tài: “ ng d ng h m nơron ñi u khi n b l c tích c c cho lò n u thép c m ng”. 2. M c ñích nghiên c u. Đ tài nghiên c u ng d ng h m nơron ñi u khi n b l c tích c c cho lò n u thép c m ng, nh m nâng cao ch t lư ng ñi n năng cho lư i ñi n. 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u. Đ i tư ng nghiên c u: − B l c tích c c AF − Ngu n t i lò n u thép c m ng − Lý thuy t ñi u khi n m nơron − Ph n m m Matlab/Simulink Ph m vi nghiên c u:
− Đi u khi n b l c tích c c AF cho ngu n lò n u thép c m ng ng d ng h m nơron. − Mô ph ng quá trình ñi u khi n. 4. Phương pháp nghiên c u Nghiên c u lý thuy t k t h p v i mô ph ng ki m ch ng trên ph n m m Matlab/Simulink. 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài là xây d ng c u trúc ñi u khi n và b ñi u khi n m neural, ñi u khi n b l c tích c c cho lò n u thép c m ng, nh m gi m sóng hài do lò th i ra ñ nâng cao ch t lư ng ñi n năng cho lư i ñi n. Đ tài hoàn toàn có th ng d ng vào th c ti n. 6. C u trúc lu n văn Lu n văn ñư c trình bày theo c u trúc như sau: M Đ U CHƯƠNG 1: LÒ C M NG VÀ SÓNG HÀI DO LÒ C M NG GÂY RA. N i dung chương th nh t là nêu t ng quan v lò n u thép c m ng, phân lo i các lò c m ng ñang ñư c s d ng hi n nay, ñ c bi t là trong lĩnh vư t công nghiêp. Phân tích sóng hài do lò n u thép c m ng gây ra. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP L C SÓNG HÀI. N i dung chương hai là tìm hi u v nguyên nhân, tác h i và các phuông pháp l c sóng hài, các tiêu chu n kh ng ch m c th i sóng hài lên lư i ñi n trên th gi i. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐI U KHI N S D NG H M NƠRON. N i dung chương ba là t ng quan ñi u khi n m , tìm hi u m ng nơ ron và thu t toán lan truy n ngư c, k t h p ñi u khi n m và m ng nơ ron, s d ng công c ANFIS trong matlab ñ thi t k h m nơ ron, s d ng b so n th o ANFIS GUI CHƯƠNG 4: NG D NG H M NEURAL ĐI U KHI N B L C TÍCH C C CHO LÒ N U THÉP C M NG. N i dung chương b n là ng d ng h m nơ ron ñ thi t k ñi u khi n b l c tích c c cho lò n u thép c m ng. Ti n hành mô ph ng l y k t qu trên ph n m m matlab – simulink. CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ K T QU Đ T ĐƯ C. N i dung chương này là ñánh giá k t qu ñ t ñư c t vi c ng d ng h m nơ ron ñi u khi n b l c tích c c cho lò n u thép c m ng, so sánh v i phương pháp ñi u khi n m .
Chương 1 - LÒ C M NG VÀ SÓNG HÀI DO LÒ C M NG GÂY RA 1.1. T ng quan v lò n u thép c m ng 1.1.1. Gi i thi u chung v lò c m ng Nguyên lý làm vi c c a lò c m ng d a vào hi n tư ng c m ng ñi n t , khi ñưa m t kh i kim lo i vào trong m t t trư ng bi n thiên, trong kh i kim lo i xu t hi n dòng ñi n xoáy, nhi t năng do dòng ñi n xoáy ñ t nóng kh i kim lo i. 1.1.2. Các b ngu n t n s cao - Dùng máy phát ñi n ñ c bi t t n s cao do k t c u cơ khí nên t n s c a máy phát không vư t quá 2000Hz. - B bi n t n dùng thyristor do công ngh ch t o linh ki n bán d n chưa ch t o ñư c lo i thyristor t n s cao nên t n s ch gi i h n t i 2000Hz. - B bi n t n dùng ñèn phát ñi n t , t n s cao t i 400kHz b ng cách dùng ñèn ñi n t ba c c nhưng hi u su t c a b ngu n không cao, tu i th c a ñèn th p. 1.1.3. Ph m vi ng d ng c a thi t b gia nhi t t n s - N u ch y kim lo i trong môi trư ng không khí (lò ki u h ) trong môi trư ng chân không ho c khí trơ (lò ki u kín) - Th c hi n các nguyên công nhi t luy n như tôi, ram; ñ c bi t ng d ng ñ tôi b m t các chi ti t như bánh răng, c tr c khu u c a ñ ng cơ ñiêzen khi yêu c u ñ c ng b ngoài cao. 1.2. Lò n u thép c m ng s d ng m ch ngh ch lưu c ng hư ng ngu n dòng song song 1.2.1. Gi i thi u v m ch lò c ng hư ng song song H th ng cung c p ñi n cho m ch lò c ng hư ng song song Hình 1. 1. M ch lò c m ng song song
1.2.2. Mô hình hóa lò n u thép c m ng s d ng m ch ngh ch lưu c ng hư ng ngu n dòng song song trên ph n m m matlab/Simulink Các thông s c a mô hình: - Đi n áp c p vào phía ch nh lưu: UP=220V, f=50(Hz) - Đi n áp ñ nh m c trên t i: 800(V) - T n s ñ nh m c c a t i: 700(Hz) - Công su t ñ nh m c c a t i: 300(kW) - Đi n tr và ñi n kháng c a ñư ng dây, máy bi n áp trư c B1 và sau B1 l n lư c là: RS=0.1 , LS=0.03mH, Rl=0.15 , Ll=0.07mH. B« chØnh l−u Kho n¨ng M¹ch Bé nghÞch l−u céng T¶i lß M¹ch cã ®iÒu khiÓn l−îng vµ läc ®ßn bÈy h−ëng nguån dßng nÊu thÐp khëi ®éng L R C CK® L Xung Bé ®iÒu iC iLt kÝch khiÓn tiristor céng h−ëng Hình 1. 2. M ch c p ñi n cho t i lò n u thép c m ng Sơ ñ mô hình h th ng ñư c mô ph ng trên Matlab/Simulink hình sau Out_V34 In_ic Do luong va hien thi Out_V12 In_iL Bo dk phat xung dk_V12 A A aA A A i Icl + - Out1 InL1 Out_iL dk_V34 B B b B B B + v Ucl - + Out2 InL2 Out_iC C C c C C C - Nguon 3 pha Rs - Ls B1 Rl - Ll CL co dieu khien Bo NLCH nguon dong Lo nau thep cam ung Hình 1. 3. Mô hình h th ng cung c p ñi n lò n u thép c m ng trên ph n m m Matlab/Simulink
1.3. Sóng hài và nh hư ng c a sóng hài do lò n u thép c m ng gây ra lên lư i ñi n Phân tích ph dòng ñi n pha A t i các giá tr cho ta các k t qu như sau: 500 0 -500 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 Time (s) Fundamental (50Hz) = 761.9 , THD= 15.22% 15 Mag (% of Fundamental) 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 Harmonic order Hình 1. 4. Ph tín hi u dòng ñi n pha A ng v i Lt=78.158µH Chương 2 – SÓNG HÀI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP L C SÓNG HÀI 2.1. T ng quan v sóng hài Sóng hài là trư ng h p riêng c a sóng ñi u hòa, sóng ñi u hoà có th coi là t ng c a các d ng sóng sin mà t n s c a nó là b i s c a t n s cơ b n, n u b i s là s nguyên thì g i là hài (harmonic), b i s khác s nguyên g i là hi n tư ng âm hài (interharmonic). Hay nói cách khác m t sóng ñi u hòa b t kỳ là t ng c a sóng thành ph n cơ b n và các thành ph n ñi u hòa b c cao hơn. 2.2. Nguyên nhân gây ra sóng hài − Máy bi n áp: − Đ ng cơ: − Các ñèn huỳnh quang: − Các thi t b h quang: − Thi t b ñi n t công su t: 2.3. nh hư ng c a sóng hài
S t n t i sóng ñi u hòa b c cao gây nh hư ng t i t t c các thi t b và ñư ng dây truy n t i ñi n. Chúng gây ra quá áp, méo ñi n áp lư i làm gi m ch t lư ng ñi n năng. Nói chung chúng gây ra tăng nhi t ñ trong các thi t b và nh hư ng t i cách ñi n, làm tăng t n hao ñi n năng, làm gi m tu i th c a thi t b , trong nhi u trư ng h p th m chí còn gây h ng thi t b . 2.4. M t s tiêu chu n gi i h n thành ph n sóng hài trên lư i Tiêu chu n IEEE std 519 − Tiêu chu n IEC 1000-3-4 2.5. Các phương pháp l c sóng hài Các b l c sóng hài ñư c s d ng ph bi n hi n nay là: − B l c th ñ ng (Passive Filter). − B l c ch ñ ng (Active Filter). − B l c h n h p c ch ñ ng và th ñ ng. Chương 3 – PHƯƠNG PHÁP ĐI U KHI N S D NG H M NƠRON 3.1. S k t h p gi a logic m và m ng nơron 3.1.1. Khái ni m Hai tiêu chí cơ b n tr giúp cho ngư i thi t k logic m và m ng nơron th hi n trái ngư c nhau (b ng 3.1). Hai tiêu chí cơ b n giúp ngư i thi t k logic m và m ng nơron Tiêu chí M ng nơron Logic m Không tư ng minh, khó gi i Tư ng minh, d ki m ch ng Th hi n tri th c thích và khó s a ñ i. ho t ñ ng và d s a ñ i. Có kh năng h c thông qua các Không có kh năng h c: b n Kh năng h c d li u ph i t ki m tra t t c 3.1.2. K t h p ñi u khi n m và m ng nơron 3.2. Nơron M Xét m ng nơron như hình sau. Trong ñó: các tín hi u vào-ra và các tr ng s ñ u là s th c; Hai nơron ñ u vào không làm thay ñ i tín hi u nên ñ u ra c a nó cũng là ñ u vào.
Hình 3. 1. M ng nơron Tín hi u xi k t h p v i tr ng s wi t o thành tích: pi = wixi, i = 1,2. Đ u vào c a nơron t ng ra là s k t h p c a các pi theo phép c ng: p1 + p2 = w1x1 + w2x2. − Nơron này dùng m t hàm chuy n f ñ t o ñ u ra. 1 y = f ( w1 x1 + w2 x 2 ), f ( x) = 1 + e −x M ng nơron dùng phép nhân, phép c ng và hàm d ng ch S ñư c g i là m ng nơron chu n. N u m ng nơron dùng các phép toán khác như t-norm, t-conorm ñ k t h p d li u ñư c g i là m ng nơron lai. M ng nơron lai là cơ s ñ t o ra c u trúc nơron m d a trên các phép toán m . Đ có m ng nơron m ta th c hi n: Bi u di n các ñ u vào (thư ng là các ñ ph thu c) x1, x2 và tr ng s w1, w2 trên kho ng [0, 1]. − M ng nơron lai có th không dùng các phép toán nhân, phép toán c ng ho c hàm d ng ch S b i vì k t qu c a các phép toán này có th không n m trong kho ng [0, 1]. 3.3. Hu n luy n m ng nơron-m Đ i v i mô hình m , m i quan h phi tuy n vào-ra ph thu c r t nhi u vào các phân vùng m c a không gian vào-ra. Do ñó vi c ch nh ñ nh hàm liên thu c trong các mô hình m tr nên r t quan tr ng. Trong m ng nơron m vi c ch nh ñ nh này có th xem như là v n ñ t i ưu dùng gi i thu t h c ñ gi i quy t. Đ u tiên ta gi ñ nh các hàm liên thu c có m t hình d ng nh t ñ nh. Sau ñó ta thay ñ i các thông s c a hình d ng ñó qua quá trình h c b ng m ng nơron. V y ta c n m t t p d li u d ng các c p vào-ra mong mu n ñ cho m ng nơron h c và cũng c n phái có m t b ng các lu t sơ kh i d a trên các hàm ph thu c ñó.
3.4. ANFIS M ng thích nghi d a trên cơ s h suy lu n m (Adaptve Network-based Fuzzy Inference System-ANFIS), ñư c Jang ñ xu t năm 1992. S d ng các lu t h c m d ng TSK như sau: Lu t h c th j là Rj có d ng: If x1 is Aj1 And x2 is Aj2 And …And xn Ajn n Then f j = µ j ( p0j + ∑ pij xi ) i =1 V i là các bi n ngôn ng ñ u vào (i=1,2,3,…n), y là bi n ñ u ra Aji(xi) là các bi n ngôn ng m c a bi n ñ u vào xi, µAji(xi) là hàm liên thu c c a m i bi n ngôn ng ñ u vào (j=1,2,3,…n), pji thu c t p h p R là các h s c a hàm tuy n tính fj(x1, x2,… xn). 3.5. S d ng công c ANFIS trong matlab ñ thi t k h m - nơron (Anfis and the Anfis editor GUI) 3.5.1. Khái ni m 3.5.2. Mô hình h c và suy di n m thông qua ANFIS (Model Learning and Inference Through ANFIS) K thu t này ñưa ra cơ ch cho mô hình m có th t c ñ h c thông tin v t p d li u theo th t ư c tính các tham s c a hàm liên thu c mà nó cho phép k t h p v i h th ng suy di n m theo hư ng d li u vào/ra nh t ñ nh. Phương pháp h c này làm vi c tương t như m ng nơron. B công c lôgic m dùng ñ th c hi n vi c ñi u ch nh tham s c a hàm liên thu c ñư c g i là anfis. Ta có th m anrs t dòng l nh ho c t giao di n ñ ho (ANFIS Editor GUI). Hai cách này tương t nhau, chúng ñư c s d ng hoán ñ i nhau. Tuy nhiên, gi a chúng cũng có ñ i chút khác bi t 3.5.3. Xác nh n d li u hu n luy n (Familiarity Brecds Validation) − S d ng b so n th o ANFIS GUI − Các ch c năng c a ANFIS GUI − Khuôn d ng d li u và b so n th o ANFIS GUI: ki m tra và hu n luy n (Data Formalities and the ANFIS Editor GUI: Checking and Training)
Chương 4 – NG D NG H M NƠRON ĐI U KHI N B L C TÍCH C C CHO LÒ N U THÉP C M NG 4.1. Xác ñ nh c u trúc b l c tích c c AF cho lò n u thép c m ng C u trúc t ng quát c a toàn b lò n u thép c m ng và b l c tích c c song song ñư c trình bày như hình sau: Hình 4. 1. C u trúc t ng quát c a lò n u thép c m ng có b l c AF 4.2. Tính toán các thông s c a b l c AF Các thông s c a b l c tích c c AF ñư c tính ch n [6], [7], [9] như sau: 4.2.1. Tính ch n giá tr ngu n m t chi u c p cho ngh ch lưu Giá tr c c ti u c a ngu n m t chi u: Emin > Vs √2 √3 = 2,45Vs = Ud0 Thông thư ng ch n ngu n m t chi u giá tr : E = (1,2 ÷1,3)Ud0 Ch n h s 1,3 thì ngu n m t chi u c p cho m ch ngh ch lưu là: E =1,3Ud0 = 1,3x2,45x220 = 700 (V) 4.2.2. Tính ch n giá tr t ñi n C Giá tr t ñi n C ñư c tính toán sao cho ñ m b o t o ñư c ngu n c p n ñ nh cho m ch ngh ch lưu là E = 700(V) và C ph i ñ l n ñ lo i b ñư c nh ng thành ph n ñi n áp lăn tăn trên t . Công th c tính ñi n dung C như sau:
S 1 C= . E .∆U 2ω1 Trong ñó : − S là công su t bi u ki n c a b l c − E là giá tr s c ñi n ñ ng m t chi u c p cho m ch ngh ch lưu − ∆U ñ bi n thiên ñi n áp trên t (l y kho ng 5%E) Ta có: ∆U = 5%E = 5%.700 = 35(V) Tính toán công su t bi u ki n c a b l c, công su t c a b l c s b ng t ng công su t gây ra do các thành ph n sóng hài t b c 2 ñ n b c 63 chi m t l h u h t, do ñó s tính toán công su t b l c d a trên các thành ph n hài b c cao này. Ta có: ∞ ∑I n=2 2 n THD = I1 ∞ ∑I 2 n = THD.I1 n=2 60 ∑I 2 n = THD.I1 =15,22%.318 = 48,4 (A) n=2 Công su t bi u ki n c a b l c là: S = 3UpIp = 3.220.48,4 = 31943,736 (VA) V y giá tr ñi n dung C là: S 1 31943, 736 1 C= . = . ≈ 7, 275.10 −4 ( F ) E.∆U 2ω1 700.35 2.2π .50 4.2.3. Tính ch n giá tr ñi n c m Lf V f − Vs E − Vs L fmax = = 4ξt f t 4ξt f t Trong ñó: − Vf là ñi n áp ñ u ra c a ngh ch lưu − Vs là ñi n áp ngu n − ξt là biên ñ c a xung tam giác − ft là t n s c a xung tam giác Ch n ξt = 10 ; ft = 10kHz thay vào ta ñư c:
E − Vs 700 − 220 L fmax = = = 1, 2.10 −3 ( H ) 4ξt f t 4.10.10000 Ch n Lf = 0.7 (mH) 4.2.4. Xác ñ nh và l a ch n thông s van ñi u khi n Vì các van có t n s ñóng c t cao nên ta ch n van lo i IGBT, vi c l a ch n van là s k t h p c a nhi u y u t như dòng c c ñ i qua van, ñi n áp ngư c c c ñ i ñ t lên van, t n s ñóng ng t, t n th t do ñóng ng t, ñi u ki n làm mát…Vi c tính toán l a ch n van r t ph c t p ñòi h i nhi u y u t . Trong lu n văn này ta ch n sơ b van theo dòng ñi n c c ñ i qua van. Dòng ñi n c c ñ i qua van b ng t ng các thành ph n sóng hài gây ra, như ñã phân tích trên các thành ph n sóng hài t b c 2 ñ n b c 60 chi m t l h u h t và có giá tr hi u d ng là 48,4 (A). V i t n nhi t có ti t di n ñ l n và ñi u ki n làm mát b ng qu t ta có th ch n van v i dòng ñ nh m c qua van là: Iñm = 2Imax = 2x48,4 = 96,8 (A) Như v y sơ b ta có th ch n các van IGBT v i dòng 160 (A) 4.3. C u trúc ñi u khi n AF Đ ñi u khi n AF phát ra dòng ñi n hài bám theo dòng ñi n hài trên t i ta th c hi n theo c u trúc [6], [16] như hình sau: Lò n u is il thép c m ng if BPF LPF + Lf LPF - B ñi u AF PWM khi n Hình 4. 2. C u trúc ñi u khi n b l c tích c c AF 4.3.1. Xác ñ nh dòng ñi n bù hài (iref) M t trong nh ng bư c ñ ñi u khi n b l c tích c c là c n ph i xác ñ nh dòng bù hài chính xác và nhanh. V th c ch t dòng bù hài chính là ñ o c a dòng hài trên t i,
có r t nhi u phương pháp ñ xác ñ nh dòng hài trên t i như bi n ñ i Fourier nhanh (FFT/Fast Fourier Transform), lý thuy t p-q t c th i, lý thuy t h quy chi u d-q ñ ng b , m ng nơ ron thích nghi, s d ng các b l c tương t ho c s thích h p ñ tách các thành ph n hài. Lu n văn s d ng gi i pháp tách dòng ñi n hài b ng hai b l c thông d i (Band pass filter) n i ti p. Sơ ñ m ch ñi n và ñ c tính c a BPF như hình sau: Hình 4. 3. Sơ ñ m ch ñi n và ñ c tính band pass filter Hàm truy n ñ t [6], [16] c a BPF là: K .B.s H BPF ( s ) = s + B.s + ωc2 2 Trong ñó: − K là h s khu ch ñ i − s là toán t Laplace − B là m t t n s góc b ng 2πfb, fb = f2 - f1  − ωc là t n s c t 4.3.2. B l c thông th p (LPF) Đ h n ch nh ng dòng ñi n hài có t n s quá cao nhưng biên ñ không nh hư ng ñáng k , ta dùng b x lý LPF là b l c thông th p (Low pass filter). Sơ ñ m ch ñi n như hình sau [6], [16]: i2 C i3 R2 R1 i1 Vin − Vout + Hình 4. 4. Sơ ñ m ch ñi n LPF
Hàm truy n ñ t [6], [16] c a LPF là: K H LPF ( s) = τ s +1 Trong ñó: − K = -R2/R1 , là h s khuy ch ñ i − τ = R2C, là h ng s th i gian c a b l c 1 1 1 1 T n s c t: f c = = (Hz); ωc = 2π f c = = 2πτ 2π R2C τ R2C 4.3.3. Phương pháp ñi u ch PWM Phương pháp ñi u ch PWM ñư c th c hi n như hình sau [6], [16] Tín hi u sai l ch dòng sau khi qua b l c thông th p ñư c b ñi u khi n x lý thành tín hi u u, tín hi u u so sánh v i sóng tam giác có t n s r t cao t o thành chu i xung có chu kì b ng Ttam giác nhưng b r ng xung thay ñ i ph thu c vào tín hi u u. Chu i xung này qua khâu relay t o thành tín hi u ñi u khi n các van c a ngh ch lưu. Hình 4. 5. Phương pháp ñi u ch PWM 4.4. ng d ng h m ñi u khi n b l c tích c c cho lò n u thép c m ng. 4.5.1. Xây d ng b ñi u khi n m Đ u vào b ñi u khi n m này là sai l ch e = iref - if và ñ o hàm sai l ch de/dt (kí hi u de). Tín hi u ra là u. M hóa − Mi n giá tr c a bi n ngôn ng ñ u vào sai l ch ñư c ch n như sau:
e = [-15÷15]. (A) Hàm liên thu c c a bi n ngôn ng sai l ch này ñư c ch n như hình 4.10. µeT = [µN(x) µZ(x) µP(x)] Hình 4. 6. M hóa bi n ngôn ng e − Mi n giá tr c a bi n ngôn ng ñ u vào ñ o hàm sai l ch ñư c ch n như sau: de = [-15e4÷15e4]. (A/s) Hàm liên thu c c a bi n ngôn ng ñ o hàm sai l ch này ñư c ch n như sau: µdeT = [µN(x) µZ(x) µP(x)] Hình 4. 7. M hóa bi n ngôn ng de − Mi n giá tr c a bi n ngôn ng ñ u ra u ñư c ch n như sau: u = [-1 1]. (V) Hàm liên thu c c a bi n ngôn ng ñi n áp này ñư c ch n như hình 4.12. µuT = [µBN(x) µN(x) µZ(x) µP(x) µBP(x)]
Hình 4. 8. M hóa bi n ngôn ng u Lu t h p thành V i 3 t p m c a m i ñ u vào, ta xây d ng ñư c 3 x 3 = 9 lu t ñi u khi n. Các lu t ñi u khi n này ñư c xây d ng theo các nguyên t c sau: − N u e b ng không thì u b ng không − N u e dương và de âm thì u dương − N u e dương và de âm ho c dương ho c b ng không thì u dương nhi u − N u e âm và de dương thì u âm − N u e âm và de âm ho c dương ho c b ng không thì u âm nhi u Ta xây d ng b ng h p thành như sau: B ng lu t h p thành e N Z P de N BN P BP Z BN Z BP P BN N BP Ch n lu t h p thành Max-Min Gi i m Gi i m b ng phương pháp ñi m tr ng tâm. 4.5.2. K t qu mô ph ng trên ph n m m Matlab/Simulik khi s d ng b ñi u khi n m Sơ ñ t ng quát c a h th ng ñư c trình bày trên hình 4.14
Out_V34 In_ic Out_V12 In_iL Bo dk phat xung dk_V12 A A aA aA A A i Icl + - Out1 InL1 Out_iL dk_V34 B B b B b B B B + v Ucl - + Out2 InL2 Out_iC C C c C c C C C - Nguon 3 pha Rs - Ls B1 B2 Rl - Ll CL co dieu khien Bo NLCH nguon dong Lo nau thep cam ung BPF Fuzzy Logic LPF Controller LPF Do luong va hien thi Pulses Lf i + A - i + B - i + C - AF Hình 4. 9. Sơ ñ t ng quát c a h th ng s d ng b ñi u khi n m Thông s mô ph ng STT Tên các khâu Thông s Giá tr 1 Ngu n ba pha ba dây e, f 220V, 50Hz 2 Đi n tr và ñi n c m trư c B1 RS, LS 0.1 , 0.03mH 3 Đi n tr và ñi n c m sau B2 R l, L l 0.15 , 0.07mH 4 B l c BPF và LPF ξ, K, τ 0.707, 1, 510-5s 5 Đi u ch xung PWM ξt , f t 1, 10kHz 700V, 0.5m , 6 B l c AF E, R, C, Lf 7,310-4F, 0.7mH K t qu mô ph ng Dòng ñi n ngu n pha A (isA) 500 isA (A) 0 -500 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 Time (s) Fundamental (50Hz) = 765.7 , THD= 2.30% 20 Mag (% of Fundamental) 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 Harmonic order Hình 4. 10. Ph tín hi u ñi n áp pha A
Theo k t qu phân tích mô ph ng ta th y t ng ñ méo d ng THD c a dòng ñi n pha A là THD=2,3% n m trong gi i h n cho phép c a tiêu chu n IEEE std 159. 4.5. ng d ng h m nơron ñi u khi n b l c tích c c cho lò n u thép c m ng. 4.6.1. Xây d ng t p d li u hu n luy n Đ xây d ng d li u huy n luy n, ta s d ng d li u t b ñi u khi n m ñi u khi n b l c tích c c AF ( m c 4.5). Trong quá trình th c thi ñi u khi n b l c AF s d ng h m , ta ti n hành thu th p d li u vào ra, sau ñó ti n hành phân tích, ñánh giá và cu i cùng là ñưa ra quy t ñ nh s a ñ i d li u cho phù h p. D li u này ñư c lưu trong file excel v i tên “trndata.mat” (ph n ph l c). 4.6.2. S d ng công c ANFIS trong Matlab thi t k h m nơron ñi u khi n b l c tích c c AF cho lò n u thép c m ng. load trndata.mat M c a s so n th o ANFIS GUI (ANFIS EDITOR GUI) M c a s so n th o ANFIS GUI b ng cách: t c a s l nh c a Matlab, ta th c hi n dòng l nh sau: anfisedit Sau khi ta th c hi n l nh trên s xu t hi n c a s so n th o ANFIS GUI như trên hình sau: Hình 4. 11. C a s so n th o ANFIS GUI Ta ti n hành nh p d li u hu n luy n b ng cách: Trong khung Load data ta ch n Training và worksp, sau ñó b m ch n nút Load data, m t c a s GUI nh hi n ra cho phép nh p tên d li u t workspace, th c hi n ñưa tên d li u trndata sau ñó ta
nh n nút OK Xu t hi n c a s v i d li u luy n t p ñư c mô t như trên hình 4.19 Hình 4. 12. C a s hu n luy n trong c a s ANFIS EDITOR Ch n các thông s ban ñ u cho ANFIS Bư c này ta ch n các thông s ban ñ u cho FIS và các thông s ban ñ u cho các hàm liên thu c. − T o FIS ban ñ u cho ANFIS Ta t o trư c các thông s ban ñ u cho FIS và lưu thành t p setpara.fis (xem trong ph n ph l c). Ta ti n hành t i thông s ban ñ u cho FIS trong danh m c Generate FIS. Ch n Load from file trong danh m c Generate. Sau ñó b m vào nút Load…, s xu t hi n c a s , ñó ta truy c p vào ñư ng d n ch a t p cài ñ t setpara.fis (xem t p setpara.fis ph l c 2) Hu n luy n ANFIS Ta ch n các thông s hu n luy n và phương pháp hu n luy n trong danh m c Train FIS − Ch n phương pháp hu n luy n cho ANFIS theo theo phương pháp h n h p gi a bình phương c c ti u và lan truy n ngư c hybrid − Ch n sai l ch cho phép b ng 0 − Ch n chu kỳ hu n luy n là 10 Sau khi ch n xong phương pháp hu n luy n và các thông s hu n luy n, ta ti n