Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật: Nâng cao chất lượng hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối xứng bằng phương pháp điều khiển hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TRẦN THỊ LOAN

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BÙ COS PHI VÔ

CẤP CHO PHỤ TẢI 3 PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG BẰNG

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Thái Nguyên - Năm 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TRẦN THỊ LOAN

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BÙ COS PHI VÔ

CẤP CHO PHỤ TẢI 3 PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG BẰNG

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HIỆN ĐẠI

NGÀNH

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

MÃ SỐ: 8.52.02.16

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Nguyễn Thị Thanh Nga

Thái Nguyên – Năm 2020

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên: Trần Thị Loan

Học viên: Lớp cao học K21, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái

Nguyên.

Nơi công tác: Trường Cao đẳng Công nghệ và Nông Lâm Đông Bắc.

Tên đề tài luận văn thạc sĩ: “Nâng cao chất lượng hệ thống bù cosphi vô

cấp cho phụ tải ba pha không đối xứng bằng phương pháp điều khiển hiện đại “

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả

nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình

nào khác!

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này.

Thái Nguyên, tháng năm 2020

Học viên

Trần Thị Loan

LỜI CẢM ƠN

Với tư cách là tác giả của bản luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc

đến TS. Nguyễn Thị Thanh Nga, người đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và chu đáo

về mặt chuyên môn để tôi hoàn thành bản luận văn này.

Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Tự

động hóa, Khoa Điện đã giúp đỡ tạo điều kiện về cơ sở vật chất trong suốt thời gian

tôi học tập và làm luận văn.

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy và các bạn đồng nghiệp đã tạo

điều kiện cả về thời gian, vật chất lẫn tinh thần để tôi có thể hoàn thành bản luận

văn này.

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những

người đã động viên và chia sẻ với tôi rất nhiều trong suốt thời gian tôi tham gia học

tập và làm luận văn.

Học viên

Trần Thị Loan

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 1

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 2

MỤC LỤC ................................................................................................................... 3

DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... 6

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... 8

DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ 9

MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙ COSPHI TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN

TẢI ĐIỆN .................................................................................................................. 13

1.1. Đặc điểm tiêu thụ điện của phụ tải công nghiệp công suất lớn ...................... 13

1.1.1. Các thiết bị động lực công nghiệp. ........................................................... 13

1.1.2. Các thiết bị chiếu sáng.............................................................................. 13

1.1.3. Các thiết bị biến đổi .................................................................................. 13

1.1.4. Các động cơ truyền động máy gia công ................................................... 13

1.1.5. Các lò điện và thiết bị nhiệt ...................................................................... 14

1.1.6. Các thiết bị hàn ......................................................................................... 14

1.2. Bù công suất phản kháng cho phụ tải trong lưới điện công nghiệp ............... 14

1.2.1. Khái quát về công suất phản kháng .......................................................... 14

1.2.2. Nguồn phát sóng công suất phản kháng ................................................... 14

1.2.3. Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng .............................................. 15

1.3. Thiết bị bù công suất phản kháng SVC .......................................................... 16

1.3.1. Cấu trúc chung của SVC .......................................................................... 16

1.3.2. Cấu tạo từng phần tử trong SVC .............................................................. 19

1.3.3. Các đặc tính của SVC ............................................................................... 31

1.4. Một số nghiên cứu về điều khiển SVC bù công suất phản kháng trong hệ

thống điện .............................................................................................................. 33

1.4.1. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị bù cosφ kết hợp lọc sóng hài ......... 33

1.4.2. Nghiên cứu điều khiển thiết bị bù tĩnh (SVC) và ứng dụng trong việc

nâng cao ổn định chất lượng hệ thống điện ........................................................ 33

1.4.3. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ

tải 3 pha không đối xứng .................................................................................... 34

1.4.4. Nghiên cứu bộ điều khiển PI Mờ từ thiết kế đến ứng dụng ..................... 35

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ...................................................................................... 36

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ COSPHI VÔ CẤP CHO PHỤ TẢI BA

PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG ...................................................................................... 37

2.1. Mô hình SVC trong tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện .................... 37

2.1.1. Mô hình hóa SVC như một điện kháng có trị số thay đổi ........................ 37

2.1.2. Mô hình SVC theo tổ hợp nguồn và phụ tải phản kháng ......................... 38

2.2. Sơ đồ SVC ứng dụng điều khiển bù công suất phản kháng ........................... 42

2.2.1. Sơ đồ ......................................................................................................... 42

2.2.2. Chức năng hệ điều khiển .......................................................................... 43

2.2.3. Nguyên tắc điều khiển .............................................................................. 44

2.3. Bộ điều khiển PID .......................................................................................... 45

2.3.1. Giới thiệu chung về bộ điều khiển PID .................................................... 45

2.3.2. Bộ điều khiển PID .................................................................................... 52

2.3.3. Thiết kế bộ điều khiển PID trong hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải

ba pha không đối xứng ....................................................................................... 59

2.4. Mô phỏng trên Matlab – Simulink.................................................................. 59

2.4.1. Khái quát phần mềm mô phỏng Matlab – Simulink ................................ 59

2.4.2. Xây dựng mô hình mô phỏng ................................................................... 62

2.4.3. Kết quả mô phỏng .................................................................................... 67

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ...................................................................................... 68

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỂ NÂNG

CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BÙ COSPHI VÔ CẤP CHO PHỤ TẢI BA

PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG ...................................................................................... 69

3.1. Logic mờ ......................................................................................................... 69

3.1.1. Tập mờ ...................................................................................................... 69

3.1.2. Luật hợp thành .......................................................................................... 72

3.1.3. Giải mờ ..................................................................................................... 73

3.2. Bộ điều khiển mờ ............................................................................................ 75

3.2.1. Bộ điều khiển mờ cơ bản .......................................................................... 75

3.2.2. Các nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ ............................................. 77

3.2.3. Cấu trúc bộ điều khiển mờ ....................................................................... 78

3.3. Mô phỏng hệ thống điều khiển SVC trên Simulink ....................................... 79

3.3.1. Xây dựng bộ điều khiển mờ ..................................................................... 79

3.3.2. Kết quả mô phỏng .................................................................................... 83

3.4. So sánh giữa bộ điều khiển PID và mờ .......................................................... 84

3.4.1. Các ưu nhược điểm của bộ điều khiển PID .............................................. 84

3.4.2. Các ưu nhược điểm của bộ điều khiển mờ ............................................... 84

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ...................................................................................... 85

KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................................ 86

KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................... 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 88

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Mạch điện đơn giản (mang tính cảm) RL ................................................. 14

Hình 1.2: Cấu trúc và nguyên lý làm việc của SVC ................................................. 17

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý bộ thyristor ..................................................................... 19

Hình 1.4: Đồ thị dòng điện tải ................................................................................... 20

Hình 1.5: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCR ................................................ 22

Hình 1.6: Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR ....................................................... 23

Hình 1.7: Ảnh hưởng của giá trị góc cắt đến dòng điện của TCR ............................ 24

Hình 1.8: Dạng sóng tín hiệu dòng điện của TCR .................................................... 24

Hình 1.9: Đặc tính điều chỉnh dòng điện TCR theo góc cắt ..................................... 26

Hình 1.10: Các sóng hài bậc cao trong phần tử TCR ............................................... 27

Hình 1.11: Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của TSC .................................................. 29

Hình 1.12: Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của TSR .................................................. 30

Hình 1.13: Đặc tính U – I của SVC .......................................................................... 31

Hình 1.14: Đặc tính làm việc của SVC điều chỉnh theo điện áp .............................. 32

Hình 2.1: Đặc tính làm việc của nguồn công suất phản kháng ................................. 39

Hình 2.2: Đặc tính của phụ tải công suất phản kháng qua máy biến áp điều áp dưới

tải ............................................................................................................................... 39

Hình 2.3: Đặc tính làm việc của SVC ....................................................................... 40

Hình 2.4: Phối hợp đặc tính của một nguồn và hai phụ tải phản kháng ................... 41

Hình 2.5: Sơ đồ khối của hệ điều khiển các van SVC .............................................. 43

Hình 2.6: Đồ thị biên thiên điều chỉnh xung trong nửa chu kỳ đầu trên thyristor .... 44

Hình 2.7: Cấu trúc bộ điều khiển PID ....................................................................... 45

Hình 2.8: Biến đổi tương đương của ba bộ điều khiển I, P, D .................................. 45

Hình 2.9: Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển PID ............................................................. 46

Hình 2.10: Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển tỉ lệ ............................................ 46

Hình 2.11: a, Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển I: b, Đặc tính quá độ ............. 48

Hình 2.12: Sai số điều khiển và tích phân của sai số ................................................ 48

Hình 2.13: a, Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển PI; b, Đặc tính quá độ ........... 49

Hình 2.14: a, Hệ thống điều khiển với bộ điều khiểnPD; b, Đặc tính quá độ .......... 51

Hình 2.15: a, Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển PID; b, Đặc tính quá độ ........ 51

Hình 2.16:a. Thuật toán PID, b. Hàm quá độ ............................................................ 52

Hình 2.17: Nhiệm vụ của bộ điều khiển PID ............................................................ 53

Hình 2.18: Xác định tham số cho mô hình xấp xỉ ..................................................... 54

Hình 2.19: Tổng hợp bộ điều khiển bằng phương pháp tối ưu đối xứng .................. 56

Hình 2.20: Đề xuất thuật toán điều khiển bù cosphi trong hệ thống SVC ................ 59

Hình 2.21: Thư viện khối các phần tử Elemtent ....................................................... 61

Hình 2.22: Thư viện Sim Power Systems ................................................................. 61

Hình 2.23: Thư viện khối nguồn Electrical Source .................................................. 62

Hình 2.24: Thông số khối nguồn điện áp .................................................................. 64

Hình 2.25: Thông số đường dây truyền tải ............................................................... 64

Hình 2.26: Thông số khối tải..................................................................................... 65

Hình 2.27: Khối nguồn nối tam giác 3 pha của TCR ................................................ 66

Hình 2.28: Bộ điều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống bù cosphi ............. 66

Hình 2.29: Mô hình mô phỏng SVC trong Simulink ................................................ 67

Hình 2.30: Đặc tính điều chỉnh và bám cos theo giá trị đặt khi sử dụng bộ điều

khiển mờ có các thời điểm thay đổi thông số tải ...................................................... 67

Hình 3.1: Hàm liên thuộc kinh điển (a) và trong logic mờ (b) và (c) ....................... 70

Hình 3.2: Hàm liên thuộc hình thang ........................................................................ 70

Hình 3.3: Giao của hai tập mờ .................................................................................. 71

Hình 3.4: Đồ thị biểu thị quan hệ x và y ................................................................... 72

Hình 3.5: Phương pháp giải mờ cực đại ................................................................... 74

Hình 3.6: Phương pháp trọng tâm ............................................................................. 74

Hình 3.7: Cấu trúc bộ điều khiển mờ cơ bản ............................................................ 78

Hình 3.8: Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển cosphi với bộ điều khiển mờ ...................... 80

Hình 3.9: Đặc tính điều chỉnh và bám cos theo giá trị đặt khi sử dụng bộ điều

khiển mờ có các thời điểm thay đổi thông số tải tại thời điểm 6s ............................ 83

Hình 3.10: Đặc tính điều chỉnh và bám cos theo giá trị đặt khi sử dụng bộ điều

khiển mờ có các thời điểm thay đổi thông số tải ...................................................... 83

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết Ý nghĩa Chú thích STT tắt

1. SVC Static Var Compensator

2. FACTS Flexible Alternating Current

Transmission Systems

3. MBA Máy biến áp

4. TCR Thyristor Controlled Reactor

5. TSR Thyristor Switched Reactor

6. TSC Thyristor Switched Capacitor

7. TCSC Thyristor Controlled Series

Capacitor

8. TCCS Thyristor Controlled Capacitor

Witching

9. STATCOM Static Synchronous Compensator

10. CSPK Công suất phản kháng

11. BĐKM Bộ điều khiển mờ

12. ĐB Đồng bộ

13. KĐ Khuếch đại

14. ĐK Điều khiển

15. ĐTĐK Đối tượng điều khiển

16. SS-TX Khâu so sánh và tạo xung

17. KTCN Kỹ thuật công nghiệp

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Giá trị dòng điện I3 ................................................................................... 28 Bảng 2-1: Tổng hợp bộ điều khiển theo Ziegler – Nichols....................................... 55

Bảng 2-2: Chỉnh định thông số bộ điều chỉnh theo phương pháp thủ công ............. 57

Bảng 2-3: Chỉnh định thông số bộ điều chỉnh t heo phương pháp Ziegler–Nichols 58

MỞ ĐẦU

Ngày nay các hệ thống điện, trong đó nổi bật là điện ba pha đóng một vai trò

quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốc gia. Tuy nhiên, trong

quá trình truyền tải điện thường gặp phải các vấn đề nghiêm trọng như là công suất

phản kháng không ổn định, tăng tổn hao trên các phụ tải, giảm hệ số công suất,

giảm chất lượng điện năng. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử,

công nghiệp chế tạo các linh kiện công suất lớn và kỹ thuật đo lường điều khiển

trong hệ thống điện, các thiết bị bù dọc và bù ngang có điều khiển bằng thyristor

hay triắc (SVC) đã được ứng dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc nâng cao ổn

định chất lượng điện áp, giảm tổn thất điện năng qua đó giảm chi phí sản xuất. Tuy

nhiên, hiện nay nhiều hệ thống bù đã được nghiên cứu xảy ra hiện tượng bù thừa,

điều này ảnh hưởng đến chất lượng điện trên hệ thống. Việc nghiên cứu ” Nâng cao

chất lượng hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối xứng bằng

phương pháp điều khiển hiện đại” là rất cần thiết. Nhằm mở rộng một hướng mới

trong việc áp dụng các phương pháp điều chỉnh, điều khiển của hệ thống điện. Bản

luận văn sẽ đưa ra những đánh giá hiệu quả của thiết bị bù vô cấp đối với công suất

phản kháng trong chế độ vận hành hệ thống điện ba pha không đối xứng. Bản luận

văn trình bày ứng dụng phương pháp điều khiển mờ vào việc thiết kế hệ điều khiển

bù công suất phản kháng SVC(Static VAR Compensator).

Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ của ngành Điện ở các nước trên thế

giới, Bộ môn Tự động hóa – Khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

Thái Nguyên quan tâm đến vấn đề đào tạo thạc sỹ tự động hóa và công tác nghiên

cứu ngành điện.

Chính vì lý do đó mà phòng thí nghiệm tự động hóa Bộ môn Tự động hóa đã

được xây dựng. Với việc được trang bị những thiết bị hiện đại, cho phép có thể đi

sâu nghiên cứu tự động hóa và thực hiện các thí nghiệm nhằm chứng minh cho lý

thuyết.

Được sự đồng ý của Bộ môn và của Cố giáo hướng dẫn mà em đã chọn đề tài

“Nâng cao chất lượng hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối

xứng bằng phương pháp điều khiển hiện đại” (Improve the quality of stepless

cosphi compensation system for asymmetric three-phase loads by modern control

methods) với việc xây dựng được một bài thí nghiệm cụ thể dựa trên những thiết bị

sẵn có của phòng thí nghiệm và xây dựng mô hình hệ thống bù cosphi vô cấp cho

phụ tải ba pha bằng phương pháp điều khiển hiện đại. Mục đích của mô hình này

giúp học viên có được những kiến thức thực tế để chứng minh cho lý thuyết về hệ

thống bù cosphi vô cấp trong hệ thống điện 3 pha, trong môn học lý thuyết về hệ

thống điện 3 pha từ đó có những biện pháp thiết kế, khắc phục các hạn chế ở các hệ

thống bù công suất trước nhằm làm giảm tối đa những tổn thất đồng thời tăng công

suất làm việc của hệ thống điện 3 pha, tăng hiệu quả kinh tế của hệ thống.

Tuy nhiên do thời gian và trình độ còn hạn chế nên trong luận văn mới chỉ ở

dạng tìm hiểu xây dựng về mặt lý thuyết chưa có thời gian chế tạo và các số liệu có

được thì cũng chủ yếu tham khảo các số liệu ở phòng thí nghiệm Tự động hóa.

Trong thời gian làm luận văn này không thể tránh khỏi những thiết sót. Em mong

rằng sau này đề tài sẽ tiếp tục được phát triển sâu hơn.

Qua đây em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn

Thị Thanh Nga cùng các thầy cô trong trong Bộ môn Điện trường Đại học Kỹ thuật

Công nghiệp Thái Nguyên đã giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

i. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu đề tài nhằm nghiên cứu thiết kế hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ

tải ba pha không đối xứng bằng phương pháp điều khiển hiện đại. Để thực hiện

được mục tiêu tổng quát của đề tài, luận văn hướng đến giải quyết các mục tiêu

chính sau đây:

- Phương pháp bù cosphi trong các hệ thống truyền tải điện.

- Thiết kế hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối xứng.

- Nâng cao chất lượng hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha bằng

phương pháp điều khiển mờ

ii. Kết quả dự kiến

Tài liệu báo cáo thiết kế hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha không

đối xứng với các tham số và chỉ tiêu kỹ thuật.

iii. Phương pháp và phương pháp luận

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích đánh giá và hệ thống hóa các

công trình nghiên cứu được công bố thuộc lĩnh vực liên quan: các bài báo đăng trên

các tạp chí và hội thảo uy tín, sách chuyên ngành có liên quan...

- Giải pháp đề xuất dựa trên kiến thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành;

- Kiểm nghiệm, đánh giá giải pháp dựa trên kết quả mô phỏng, thực nghiệm.

iv. Cấu trúc của luận văn

Luận văn nghiên cứu được chia thành 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về bù cosphi trong các hệ thống truyền tải điện

Chương 2: Thiết kế hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối

xứng

Chương 3: Ứng dụng phương pháp điều khiển mờ để nâng cao chất lượng hệ

thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối xứng

v. Các công cụ và thiết bị nghiên cứu

- Máy tính cá nhân cài sẵn phần mềm mô phỏng thiết kế

- Các thiết bị và dụng cụ phục vụ cho thí nghiệm

iv. Dự kiến kế hoạch thực hiện

STT Thời gian Nội dung nghiên cứu Kết quả đạt

nghiên cứu được

1 20/12/2019 đến Nghiên cứu về bù cosphi trong các Tài liệu báo cáo

20/02/2020 hệ thống truyền tải điện

2 20/02/2020 đến Thiết kế hệ thống bù cosphi vô cấp Tài liệu về thiết

05/6/2020 cho phụ tải ba pha không đối xứng kế mô phỏng

3 05/6/2020 đến Thiết kế bộ điều khiển mờ để nâng Tài liệu về thiết

21/8/2020 cao chất lượng hệ thống bù cosphi kế mô phỏng

vô cấp cho phụ tải ba pha

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙ COSPHI TRONG HỆ THỐNG

TRUYỀN TẢI ĐIỆN

1.1. Đặc điểm tiêu thụ điện của phụ tải công nghiệp công suất lớn

1.1.1. Các thiết bị động lực công nghiệp.

Bao gồm các động cơ quạt máy, khí nén, máy bơm làm việc ở chế độ dài

hạn. Công suất từ một đến hàng nghìn KW, sử dụng điện áp (0,25 đến 10 KV) có

phụ tải tương đối bằng phẳng đặc biệt là những động cơ có công suất lớn. Phụ tải

này thường đối xứng ba pha có hệ số công suất từ (0,80 đến 0,85). Các thiết bị nâng

hạ vận chuyển làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có hệ số công suất từ (0,3 đến 0,8)

có thể sử dụng điện áp xoay chiều, một chiều.

1.1.2. Các thiết bị chiếu sáng

Thường là thiết bị một pha có công suất nhỏ. Phụ tải này ít biến đổi nhưng

phụ thuộc vào thời gian và các mùa trong năm. Nói chung phụ tải chiếu sáng có thể

ngừng cung cấp để sửa chữa, tuy nhiên trong những trường hợp không cho phép

mất điện lâu, như những khu vực sản xuất, khu vực thành phố.

1.1.3. Các thiết bị biến đổi

Là các thiết bị có nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng một

chiều, hoặc biến đổi thành dòng ba pha tần số khác 50Hz. Các thiết bị biến đổi

gồm các loại: Máy phát, động cơ, bán dẫn, bộ biến tần…

Dùng trong ngành công nghệ luyện kim, các thiết bị này dùng điện áp một

chiều, làm việc chế độ dài hạn có hệ số công suất từ (0,85 đến 0,9).

Dùng cho giao thông vận tải trong các xí nghiệp như cần trục, cầu trục có

phụ tải đỉnh nhọn.

1.1.4. Các động cơ truyền động máy gia công

Là thiết bị thông dụng, có dải công xuất thông dụng từ vài đến hàng trăm

KW, gồm nhiều kiểu khác nhau nhưng đa số là động cơ KĐB 3 pha với điện áp

định mức là 220V, 380V, 660V. Hệ số công suất dao động trong phạm vi rộng phụ

thuộc vào quy trình công nghệ. Ở một số máy yêu cầu tốc độ quay lớn, điều chỉnh

thường xuyên, phụ tải bằng phẳng nên dùng động cơ điện một chiều lấy điện từ các

bộ biến đổi. Nói chung các thiết bị này xếp vào hộ loại 2, một số ít là loại 1.

1.1.5. Các lò điện và thiết bị nhiệt

Lò điện trở: Hệ số công suất gần bằng 1 bao gồm các loại: Lò phản ứng, lò

hồ quang, lò hỗn hợp.

Thiết bị nhiệt: Thiết bị ra nhiệt điện từ, thiết bị ra nhiệt điện trở, các bộ gia

nhiệt.

1.1.6. Các thiết bị hàn

Là các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có hệ số công suất thấp. Ví

dụ máy hàn hồ quang (0,3 đến 0,35), máy hàn tiếp xúc (0,4 đến 0,7).

1.2. Bù công suất phản kháng cho phụ tải trong lưới điện công nghiệp

1.2.1. Khái quát về công suất phản kháng

Xét sự tiêu thụ năng lượng trong một mạch điện đơn giản có tải là điện trở và

điện kháng sau (hình 1-1):

Hình 1.1: Mạch điện đơn giản (mang tính cảm) RL

CSPK là thành phần công suất tiêu thụ trên điện cảm hay phát ra trên điện

dung của mạch điện.

1.2.2. Nguồn phát sóng công suất phản kháng

1.2.2.1. Các nguồn phát công suất phản kháng

Khả năng phát công suất phản kháng của các nhà máy điện rất hạn chế, do

cosφ của nhà máy thường là 0,8 - 0,9 hoặc cao hơn. Vì lý do kinh tế nên người ta

không chế tạo các máy phát có khả năng phát nhiều công suất phản kháng cho phụ

tải mà chỉ phụ trách một phần công suất phản kháng của phụ tải. Phần còn lại do các

thiết bị bù. Nguồn phát CSPK chính trong lưới phân phối vẫn là tụ điện, động cơ

đồng bộ và máy bù đồng bộ.

1.2.2.2. Ưu điểm, nhược điểm của các nguồn công suất phản kháng

- Ưu điểm:

+ Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến

áp, đường dây…).

+ Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải.

+ Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.

Vì vậy, ta cần có biện pháp bù cos φ để hạn chế ảnh hưởng của nó. Cũng tức

là ta nâng cao hệ số công suất phản kháng cosφ.

- Nhược điểm:

Trong thực tế công suất phản kháng Q không sinh công nhưng lại gây ra

những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

- Về kinh tế: Chúng ta phải trả chi phí tiền điện cho lượng công suất phản

kháng tiêu thụ trong khi thực tế nó không đem lại lợi ích gì.

- Về kỹ thuật: Công suất phản kháng là nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt áp

và tiêu hao năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng.

1.2.3. Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

1.2.3.1. Giảm tổn thất công suất và điện năng trên tất cả các phần tử (đường dây và

máy biến áp)

Từ công suất tổn thất công suất trên đường dây truyền tải:

𝑄

Ta biết :

𝑃

(1.1) 𝜑 = 𝑎𝑐𝑡𝑎𝑔

Năng cosφ thì φ giảm với P không đổi thì Q giảm:

𝑃2+𝑄2 𝑈2 𝑅 =

𝑃2 𝑈2 𝑅 +

𝑄2 𝑈2 𝑅 = ∆𝑃(𝑃) + ∆𝑃(𝑄) (1.2)

∆𝑃 =

D phần tổn hao công suất do 2 thành phần tạo ra. Thành phần do công suất

tác dụng thì ta không thể giảm, nhưng thành phần do công suất phản kháng thì có

thể giảm được. Nếu Q giảm thì ∆P(Q) sẽ giảm dẫn đến ∆P giảm thì ∆A cũng giảm.

Hệ quả là giảm tổn hao công suất dẫn đến giảm tổn thất điện năng hay nói cách

khác là giảm tiền điện

1.2.3.2. Giảm tổn thấy điện áp trong mạng điện

𝑃𝑅+𝑄𝑋

𝑃𝑅

𝑄𝑋

Từ công suất tổn thất điện áp trên đường dây truyền tải:

𝑈

∆𝑈 = = + = ∆𝑈(𝑃) + ∆𝑈(𝑄) (1.3)

Do phần tổn hao điện áp do 2 thành phần tạo ra, thành phần do công suất tác

dụng thì không thể giảm nhưng thành phần do công suất phản kháng thì có thể giảm

được, đường dây quá xa các thiết bị tiêu thụ điện, điện áp cuối đường dây thường

sụt giảm nhiều làm động cơ, các thiết bị sử dụng điện khó hoạt động, phát nóng

nhiều, dễ cháy. Do đó phải bù lại hệ số công suất cosphi.

1.2.3.3. Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp

√𝑃2+𝑄2 √3.𝑈

(1.4) 𝐼 =

Biểu thức này chứng tỏ rằng với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của

đường dây và máy biến áp (I là hằng số) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải

công suất tác dụng bằng cách giảm công suất phản kháng.

Ngoài ra khi tăng cosφ còn giảm chi phí kim loại màu góp phần làm ổn định

điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện, giảm giá thành tiền điện, tăng

độ dự trữ ổn định của hệ thống, giảm tổn thất hệ thống, tối ưu hóa các thành phần

cung cấp điện…

1.3. Thiết bị bù công suất phản kháng SVC

1.3.1. Cấu trúc chung của SVC

1.3.1.1. Khái quát về bù công suất phản kháng SVC

Tụ bù tĩnh có dung lượng thay đổi hay còn gọi là SVC (Static VAR

Compensator) là một thiết bị bù công suất phản kháng tác động nhanh trên lưới điện

truyền tải điện áp cao.

SVC là một thiết bị trong nhóm thiết bị truyền tải điện xoay chiều linh hoạt

(FACTS). Nó được dùng để điều chỉnh điện áp và tăng khả năng ổn định của hệ

thống điện. Yếu tố static cho thấy SVC sử dụng các thiết bị không chuyển động hay

rõ hơn là sử dụng các thiết bị điện tử công suất để điều chỉnh thông số thiết bị hơn

là sử dụng máy cắt và dao cách ly.

Trước khi phát minh ra SVC, người ta phải sử dụng các máy phát điện cỡ lớn

hay tụ đồng bộ để bù công suất phản kháng.

SVC là thiết bị tự động điều chỉnh điện kháng, được chế tạo để điều chỉnh

điện áp tại các nút đặt SVC và điều chỉnh công suất phản kháng. Nếu hệ thống thừa

công suất phản kháng hay điện áp tại nút cao hơn giá trị cho phép, SVC sẽ đóng vai

trò là các kháng bù ngang. Khi đó, SVC sẽ tiêu thụ công suất phản kháng từ hệ

thống và hạ thấp điện áp tại nút điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của

thyristor, được tổ hợp từ hai thành phần cơ bản:

- Thành phần cảm kháng để tác động về mặt công suất phản kháng (có thể

phát hay tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ theo chế độ vận hành).

- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như thyristor hoặc triắc

có cực điều khiển, hệ thống điều khiển góc mở dùng các bộ vi điều khiển như 8051,

PIC 16f877, VAR.

Ngược lại, nếu hệ thống thiếu công suất phản kháng, các tụ bù ngang sẽ được

tự động đóng vào. Do đó, công suất phản kháng được bơm thêm vào hệ thống, điện

áp của nút được cải thiện.

SVC cũng thường được đặt tại các vị trí có tải thay đổi nhiều với tốc độ cao,

như lò điện. SVC dùng để làm trơn dao động điện áp.

1.3.1.2. Cấu trúc của SVC

Sơ đồ cấu trúc SVC được thể hiện trên hình 1.2

Hình 1.2: Cấu trúc và nguyên lý làm việc của SVC

SVC được cấu tạo từ 3 phần tử chính bao gồm:

+ Kháng điều chỉnh bằng thyristor - TCR (Thyristor Controlled Reactor): có

chức năng điều chỉnh liên tục công suất phản kháng tiêu thụ.

+ Kháng đóng mở bằng thyristor - TSR (Thyristor Switched Reactor): có

chức năng tiêu thụ công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.

+ Bộ tụ đóng mở bằng thyristor – TSC (Thyristor Switched Capacitor): có

chức năng phát công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor.

Sử dụng SVC cho phép nâng cao khả năng tải của đường dây một cách đáng

kể mà không cần dùng đến những phương tiện điều khiển đặc biệt và phức tạp trong

vận hành. Các chức năng chính của SVC bao gồm:

- Điều khiển điện áp tại nút có đặt SVC có thể cố định giá trị điện áp.

- Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù.

- Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn

mạch...) trong hệ thống điện.

- Tăng cường tính ổn định của hệ thống điện.

- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện như ngắn

mạch, mất tải đột ngột...

- Ngoài ra, SVC còn có các chức năng phụ mang lại hiệu quả khá tốt cho quá

trình vận hành hệ thống điện như:

+ Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh.

+ Tăng cường khả năng truyền tải của đường dây.

+ Giảm góc làm việc δ làm tăng cường khả năng vận hành của đường dây.

+ Giảm tổn thất công suất và điện năng.

b. Nguyên tắc hoạt động

Một SVC bao gồm: Các tụ bù ngang được đóng cắt riêng biệt, được kết nối

với cuộn dây điện cảm (có hoặc không có lõi sắt) được điều chỉnh bằng thyristor.

Nhờ việc thay đổi góc dẫn của thyristor mà điện kháng đẳng trị của SVC có thể thay

đổi liên tục được. Do đó, công suất phản kháng của lưới điện có thể được bơm vào

hay hút đi một cách liên tục. Theo cấu trúc này, các tụ điện sẽ điều chỉnh thô, sau

đó, các TCR sẽ điều chỉnh giá trị cảm kháng, kết quả là giá trị điện kháng đẳng trị là

một giá trị liên tục. Điều chỉnh trơn hơn và linh hoạt hơn có thể thực hiện được

bằng cách sử dụng bộ tụ điện được đóng cắt bằng thyristor hay TCCS (Thyristor

Controlled Capacitor Witching).

Thyristor là các thiết bị điều chỉnh tĩnh bằng điện. Thyristor cũng như các

thiết bị bán dẫn khác, luôn phát nhiệt, nước đã khử ion được dùng để làm mát.

Các tải cảm kháng thay đổi nhanh trong mạch điện có thể làm biến đổi dạng

sóng điều hòa của điện áp và do đó, các bộ lọc sóng điện tử công suất lớn được sử

dụng để làm trơn sóng điện áp. Bản thân các bộ lọc sóng điều hòa này lại có tính

dung, do đó chúng cung cấp công suất phản kháng cho lưới điện.

Các thiết bị SVC thường được đặt ở những nơi có yêu cầu điều chỉnh điện áp

chính xác. Việc điều chỉnh điện áp thường dùng các bộ điều khiển có phản hồi

(Closed - Loop). Việc điều chỉnh điện áp được tiến hành từ xa bằng hệ thống

SCADA hoặc bằng tay theo giá trị đặt.

c. Kết nối

SVC không làm việc ở điện áp của đường dây, nó thường được nối qua máy

biến áp tăng áp, với điện áp đường dây phía cao (ví dụ 230 KV) xuống điện áp thấp

hơn (ví dụ 9,5 KV) Việc giảm điện áp làm việc của SVC nhằm kích thước và số

lượng thiết bị của SVC (chủ yếu do các bộ tụ bù ngang có điện áp làm việc thấp)

mặc dù việc làm này làm cho các cuộn dây điện cảm có kích thước lớn hơn để chịu

được dòng điện lớn.

Các van thyristor của SVC có dạng hình đĩa, với đường kính hàng inch, do

đó, chúng thường được đặt trong nhà.

d. Lợi ích

Lợi ích chính của việc sử dụng SVC so với các tụ bù được đóng cắt cơ khí là

chúng phản ứng gần như tức thời với sự thay đổi điện áp của hệ thống. Vì lý do này,

chúng thường hoạt động ở gần sát nút điều chỉnh để đạt hiệu quả điều chỉnh cao

nhất khi có nhu cầu, về kinh tế thì SVC nói chung rẻ hơn, có dung lượng cao hơn,

điều chỉnh nhanh hơn và tin cậy hơn so với các thiết bị bù khác như máy bù đồng

bộ

1.3.2. Cấu tạo từng phần tử trong SVC

1.3.2.1. Nguyên lý hoạt động của bộ Thyristor mắc song song ngược

a. Nguyên lý hoạt động của bộ Thyristor mắc song song ngược

* Trường hợp tải thuần trở:

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý bộ thyristor

Khi T1 mở thì một phần nửa chu kì dương điện áp nguồn điện đặt lên mạch

tải, còn khi T2 mở thì một phần của nửa chu kì âm của điện áp nguồn được đặt lên

mạch tải.

Góc mở 𝜃 được tính từ điểm đi qua trị zêzo của điện áp nguồn.

sinθ (1.5) it = √2U

R 𝛼 ≤ 𝜃 ≤ 𝜋 𝜋 + 𝛼 ≤ 𝜃 ≤ 2𝜋

Trong đó: {

Dòng điện tải không có dạng của một hình sin. Ta phải khai triển Fuorier của

nó gồm thành phần sóng cơ bản và các sóng hài bậc cao. Thành phần sóng cơ bản

của dòng điện tải i(1) lệch chậm sau điện áp nguồn một góc  được thể hiện trên đồ

thị hình 1.4.

Hình 1.4: Đồ thị dòng điện tải

Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở lưới điện xoay chiều

vẫn cung cấp một lượng công suất phản kháng.

Trị hiệu dụng của điện áp trên tải:

𝜋 ∫ (√2𝑈𝑠𝑖𝑛𝜃)2𝑑𝜃 0

𝜋

2𝜋

(1.6) − 𝑈√2𝜋−2𝛼+𝑠𝑖𝑛2𝛼 𝑈𝑡 = √

𝑈

Trị hiệu dụng của dòng điện tải:

𝑅

(1.7) 𝐼𝑡 = √2𝜋−2𝛼+𝑠𝑖𝑛2𝛼 2𝜋

* Trường hợp tải thuần cảm:

Khi θ = α xung cho điều khiển mở Tl. Dòng điện tải tăng dần lên và đạt giá

trị cực đại, sau đó giảm xuống và đạt giá trị 0 khi θ = β.

𝑑𝑖

𝑑𝑡

= √2𝑈𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 Khi thyristor Tl mở, ta có phương trình: 𝐿

𝜔𝐿

𝑖𝑡 = − √2𝑈 𝑐𝑜𝑠𝜃 + 𝐼0 (1.8)

Hằng số tích phân I0 được xác định theo sơ kiện: khi θ = α thì it = 0. Cuối

cùng nhận được biểu thức của dòng điện tải:

ωL

cosα + cosθ (1.9) it = − √2U

Góc β được xác định bằng cách thay θ = β và đặt it = 0:

β = 2π - α

Khi θ = π + α cho xung mở T2

Để cho sơ đồ làm việc được hoàn chỉnh khi tải thuần cảm, phải thỏa mãn

𝜋

điều kiện β ≤ π + α. Do đó góc α buộc phải nằm trong các giới hạn:

ωL

≤ 𝛼 ≤ 𝜋, khi = cosθ , it = − √2U

Dòng điện tải là dòng gián đoạn, do i1 và i2 tạo nên. Khai triển Fourier của nó bao gồm thành phần sóng cơ bản i(1) và các sóng hài bậc cao. Thành phần sóng cơ

bản lệch chậm sau điện áp nguồn một góc π/2 độc lập với góc mở α.

2𝜋−𝛼 ∫ 𝛼

𝜋

𝑈

𝑖2𝑑𝜃 (𝑐𝑜𝑠𝛼 − 𝑐𝑜𝑠𝜃)2𝑑𝜃 𝐼𝑡 = √1 − √2𝑈 𝜔𝐿 √1 𝜋

𝜔𝐿

(1.10) 𝐼𝑡 = √2(𝜋−𝛼)(2+𝑐𝑜𝑠2𝛼)+3𝑠𝑖𝑛2𝛼 𝜋

Công suất mạch tải tiêu thụ là công suất phản kháng. Nếu ta thay đổi đột ngột giá trị góc điều khiển từ α = 00 sang α = 1800 thì

tương ứng với trạng thái đóng hoặc mở mạch.

1.3.2.3. Kháng điều chỉnh bằng Thyristor TCR

TCR là một phần tử của SCV với khả năng điều khiển một cách liên tục

dòng điện qua cuộn cảm mắc song song với điện áp lưới bằng việc điều khiển dòng

điện mở thông qua van thyristor. Dòng điện cảm (thuần cảm) có thể được điều khiển để khi α = 900 độ lớn của dòng bằng không (không có dòng chạy qua).

Phần tử cơ bản của TCR là cuộn cảm nối tiếp với một cặp thyristor mắc đối

song như hình 1.5.

Hình 1.5: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCR

Kháng điều chỉnh nhanh bằng thyristor (TCR) được cấu tạo dựa trên nguyên

lý hoạt động và khả năng điều khiển của cặp thyristor mắc song song và ngược

chiều nhau. Nhờ có khả năng khống chế được trị số hiệu dụng của dòng điện đi qua

thyristor liên tục thông qua việc thay đổi góc mở α bằng thời điểm phát xung điều

khiển vào cực G mà TCR có khả năng điều chỉnh phát hay tiêu thụ công suất phản

kháng rất nhanh.

Qua đó, ta thấy TCR thực chất là cuộn kháng được điều khiển bằng 2 thyristor nối ngược chiều nhau. Góc mở thay đổi liên tục từ 00 đến 1800 thì TCR sẽ

thay đổi liên tục giá trị điện kháng L nhờ các tín hiệu điều khiển. Khi góc mở α thay đổi từ 900 đến 1800 thì dòng điện hiệu dụng qua TCR sẽ thay đổi giảm dần từ giá trị

cực đại đến 0. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của TCR được thể hiện trên hình 1.6.

TCR được cấu tạo từ 4 phần tử chính sau:

- L: cuộn điện kháng chính

- LH: cuộn điện kháng hãm, có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor và

chống lại sự cộng hưởng với hệ thống điện

- Thyristor: có chức năng điều chỉnh dòng điện đi qua TCR

Hệ thống điều khiển: Có chức năng điều khiển tín hiệu xung đến cực điều

khiển của thyristor hệ thống này là một khâu quan trọng để điều chỉnh liên tục dòng

điện hay giá trị XL hay thay đổi trị số công suất phản kháng phát ra hay tiêu thụ.

TCR có nhiều ưu điểm khi tham gia vào các thiết bị bù trong hệ thống điện:

Có khả năng làm cân bằng lại phụ tải, vì TCR có thể điều khiển độc lập trên

từng pha.

Khả năng điều khiển, điều chỉnh các thông số rất nhanh, hầu như khồn có

giai đoạn quá độ nhờ bộ van thyristor. Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR thể

hiện trên hình 1.6.

Hình 1.6: Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR

* Đặc tính làm việc của TCR:

TCR có khả năng điều khiển, điều chỉnh các thông số rất nhanh nhờ việc

thay đổi góc cắt (góc mở) α bằng các tín hiệu xung điều khiển tác động vào bộ van

thyristor. Việc thay đổi góc cắt này sẽ làm thay đổi giá trị dòng điện chạy qua TCR

được thể hiện trên hình 1.7 sau:

Hình 1.7: Ảnh hưởng của giá trị góc cắt đến dòng điện của TCR

Dòng điện I chạy qua TCR thay đổi từ Idđ giảm đến 0 khi góc cắt thay đổi từ 900 đến 1800. Tin hiệu này không phải là tín hiệu hình sin mà là tín hiệu có dạng

hàm chu kỳ với tần số bằng tần số của tín hiệu đặt vào (f = 50Hz). Giá trị của dòng

điện chạy qua TCR là một hàm biến thiên phụ thuộc vào góc cắt α được biểu diễn

như sau:

ITCR = I0.I(α) (1.11)

Trong đó:

𝑈𝑑𝑚 𝑋𝐾𝑚𝑖𝑛

là điện kháng của TCR khi α = 900 (thyristor dẫn hoàn toàn). - 𝐼0 =

- XKmin Gọi góc cắt α0 xác định tại thời điểm t0 xuất hiện tín hiệu điều khiển

2𝜋

xung vào cực điều khiển của thyristor.

𝑇

Ta có: 𝛼 = . 𝑡0 với chu kỳ T = 2π.

Sóng của dạng tín hiệu dòng điện được thể hiện như hình 1.8.

Hình 1.8: Dạng sóng tín hiệu dòng điện của TCR

Áp dụng khai triển cho hàm I(α) ta có:

Vì hàm I(α) là hàm số chẵn vì đồ thị của chúng đối xứng qua trục tung nên

theo tính chất của khai triển Fuorier ta có:

𝐼(𝛼) = {

−(𝑐𝑜𝑠𝑡 + 𝑐𝑜𝑠𝛼0). 𝐼𝑚 𝑣ớ𝑖 0 ≤ 𝑡 ≤ 𝜋 − 𝛼0 0 𝑣ớ𝑖 𝜋 − 𝛼0 ≤ 𝑡 ≤ 𝛼0 (−𝑐𝑜𝑠𝑡 + 𝑐𝑜𝑠𝛼0). 𝐼𝑚 𝑣ớ𝑖 𝛼0 ≤ 𝑡 ≤ 𝜋

Dựa vào công thức khai triển Fuorier, khai triển hàm f(x) có chu kỳ T như sau:

𝑛 𝑘=1

𝛼0 2

𝑇

𝜋

𝜋−𝛼0

∫ 𝐼(𝑡)𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡

]

𝑎𝑘 =

(−𝑐𝑜𝑠𝑡 − 𝑐𝑜𝑠𝛼). 𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡 + ∫ (−𝑐𝑜𝑠𝑡 + 𝑐𝑜𝑠𝛼0). 𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡

4 2𝜋

2 𝜋

[∫ 0

𝛼0

= =

[(−

−

Với k = 1 ta có: 𝑎𝑘 =

𝑠𝑖𝑛2(𝜋 − 𝛼0)) − 𝑐𝑜𝑠𝛼0. sin(𝜋 −

𝜋 ∫ 𝐼(𝑡)𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡 0

2𝜋

𝜋

𝜋−𝛼0 2

[(−

𝑡 −

𝜋−𝛼0 + (−

𝑡 −

𝜋 ] −

𝑠𝑖𝑛2(𝜋 −

𝛼0) + (−

𝑠𝑖𝑛2𝑡) − 𝑐𝑜𝑠𝛼0. 𝑠𝑖𝑛𝑡|0

𝑠𝑖𝑛2𝑡) − 𝑐𝑜𝑠𝛼0𝑠𝑖𝑛𝑡|𝛼0

𝜋−𝛼0 2

𝛼0) − 𝑐𝑜𝑠𝛼0. 𝑠𝑖𝑛𝜋] → 𝑎1 = [−𝜋 + 𝛼 +

𝑠𝑖𝑛2𝛼0 = ∅𝑎(𝛼)]

Khí k ≠ 1 ta có:

]

𝑎𝑘 =

(−𝑐𝑜𝑠𝑡 − 𝑐𝑜𝑠𝛼0)

𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡 + ∫ (−𝑐𝑜𝑠𝑡 + 𝑐𝑜𝑠𝛼0)𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡

𝜋 ∫ 𝐼(𝑡)𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡 0

𝜋−𝛼0 [∫ 0

2𝜋

𝜋

𝜋 𝛼0

𝜋

𝜋−𝛼0

−𝑐𝑜𝑠𝑡. 𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡

]

−𝑐𝑜𝑠𝛼0𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡 + ∫ −𝑐𝑜𝑠𝛼0𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡 + ∫ 𝑐𝑜𝑠𝛼0𝑐𝑜𝑠𝑘𝑡. 𝑑𝑡

2 𝜋

[∫ 0

+ ∫ 0

𝛼0

𝛼0 𝜋−𝛼0

[(−

sin(𝑘 − 1) 𝑡 −

𝑠𝑖𝑛𝑘𝑡)|

]

𝜋−𝛼0) + (− cos𝛼0

sin (𝑘 + 1)𝑡|0

1 𝑘

2 𝜋

1 2(𝑘 − 1)

1 2(𝑘 + 1)

𝜋

[(−

sin(𝑘 − 1) 𝑡 −

𝑠𝑖𝑛𝑘𝑡)|

]

𝜋 ) + (− cos𝛼0

sin (𝑘 + 1)𝑡|𝛼0

2 𝜋

1 2(𝑘 − 1)

1 2(𝑘 + 1)

1 𝑘

𝛼0

[(−

sin (𝑘 − 1)(𝜋 − 𝛼0) −

𝑠𝑖𝑛(𝑘 + 1)(𝜋 − 𝛼0)) + (−𝑐𝑜𝑠𝛼0

. sin 𝑘(𝜋 − 𝛼0)]

2 𝜋

1 2(𝑘 − 1)

1 2(𝑘 + 1)

1 𝑘

[(−

sin ((𝑘 − 1)(𝜋 − 𝛼0)) −

𝑠𝑖𝑛(𝑘 + 1)𝛼0) + (−𝑐𝑜𝑠𝛼0

. sin 𝑘(𝜋 − 𝛼0)]

2 𝜋

1 2(𝑘 − 1)

1 2(𝑘 + 1)

1 𝑘

+ Với k chẵn (k = 2n; n = 1,2,…,) thì ta có:

[−

(sin k

. 𝑐𝑜𝑠𝑘

)]

𝑎𝑘 =

sin k (𝜋 − 𝛼0) −

𝑠𝑖𝑛𝛼0] =

𝜋

𝑐𝑜𝑠𝛼0 𝑘

𝜋

𝑐𝑜𝑠𝛼0 𝑘

𝜋−𝛼0+𝛼0 2

𝜋−𝛼0−𝛼0 2

+ Với k lẻ (k = 2n+1; n = 1,2,…, ) thì ta có:

[(−

𝑎𝑘 =

sin (𝑘 − 1)(𝜋 − 𝛼0) −

𝑠𝑖𝑛(𝑘 + 1)(𝜋 − 𝛼0)) + (−

𝑠𝑖𝑛(𝑘 − 1)𝛼0)]

2 𝜋

1 2(𝑘 − 1)

1 2(𝑘 + 1)

[(−

sin(𝑘 − 1)𝛼0 −

𝑠𝑖𝑛𝑘𝛼0 −

𝑠𝑖𝑛𝑘(𝜋 − 𝛼0))]

2 𝜋

1 2(𝑘 − 1)

𝑐𝑜𝑠𝛼0 𝑘

Tiếp tục biến đổi, ta có:

(1.12) + ∑ (𝑎𝑘𝑐𝑜𝑠𝑘𝜔𝑡 + 𝑏𝑘𝑠𝑖𝑛𝑘𝜔𝑡 ) 𝑓(𝑥) = 2𝜋 Trong đó: 𝜔 =

[(−

𝑎𝑘 =

sin (𝑘 − 1)𝛼0 −

𝑠𝑖𝑛(𝑘 + 1)𝛼0) + (−

𝑠𝑖𝑛𝑘𝛼0)]

2 𝜋

1 2(𝑘 − 1)

1 2(𝑘 + 1)

𝑐𝑜𝑠𝛼0 𝑘

[(−

sin(𝑘 − 1)𝛼0 −

sin(𝑘 + 1)𝛼0 −

𝑠𝑖𝑛𝑘(𝜋 − 𝛼0))]

2 𝜋

1 2(𝑘 − 1)

1 2(𝑘 + 1)

𝑐𝑜𝑠𝛼0 𝑘

[(−

𝑎𝑘 =

𝑠𝑖𝑛 (𝑘 − 1)𝛼0 −

𝑠𝑖𝑛(𝑘 + 1)𝛼0) + (−

𝑠𝑖𝑛𝑘𝛼0)] = ∅𝑘(𝛼)

2 𝜋

1 (𝑘 − 1)

2𝑐𝑜𝑠𝛼0 𝑘

1 (𝑘 + 1) 𝑛 I𝑇𝐶𝑅 = ∑ ∅𝑘𝐼𝑚 𝑘=1

𝜋

Trong đó: ∅𝑘 = (2 (𝜋 − 𝛼0) + 𝑠𝑖𝑛2𝛼0)

Khi đó, thành phần cơ bản của dòng điện chạy qua TCR có dạng như sau: ITCRt  Im.10.cost Hàm 10 thay đổi liên tục từ 1 đến 0 khi góc cắt 0 thay đổi từ 900 đến 1800. Đây cũng là quan hệ của biên độ thành phần cơ bản của dòng điện chạy qua

TCR theo góc cắt 0.

Đặc tính điều chỉnh dòng điện theo góc cắt được thể hiện như hình 1.9.

Hình 1.9: Đặc tính điều chỉnh dòng điện TCR theo góc cắt

Bên cạnh thành phần cơ bản (k = 1), tín hiệu của dòng điện I chạy trong TCR

bao gồm cả các thành phần bậc cao (sóng hài) như 3, 5, 7… các sóng này có dạng

như hình 1.10.

Hình 1.10: Các sóng hài bậc cao trong phần tử TCR

Trên thực tế, các sóng hài bậc cao có ảnh hưởng xấu đến hoạt động của hệ

thống điện và chúng được loại bỏ nhờ các thiết bị lọc F mắc song song với thiết bị

bù. Khi đó dòng điện trên hệ thống chỉ còn thành phần cơ bản.

Như vậy, ta có thể hiểu TCR như là một cuộn kháng có trị số XK thay đổi

được:

𝑋𝐾𝑚𝑖𝑛 ∅1(𝛼)

𝑈2 𝑋𝐾

𝑈𝑑𝑚 𝑋𝐾𝑚𝑖𝑛

𝑈𝑑𝑚 𝑋𝐾𝑚𝑖𝑛 ∅1(𝛼)

𝐼1 = 𝐼𝑚. ∅1(𝛼) = . ∅1(𝛼) ↔ 𝐼1 = → 𝑋𝐾 = , 𝑄𝐾 =

Từ đó ta thấy XK thay đổi liên tục từ XKmin đến XKmax khi góc cắt α thay đổi liên tục từ 900 đến 1800. Do vậy công suất phản kháng Q được tính bằng công thức:

𝑈2 𝑋𝐾

nên công suất phản kháng của TCR cũng thay đổi khi góc cắt α thay đổi. 𝑄𝐾 =

Do các tính chất trên mà TCR là một thành phần quan trọng, đóng vai trò

chính trong thiết bị bù có điều khiển thyristor ứng dụng trong hệ thống điện.

* Phân tích các hiệu ứng phụ:

- Phân tích ảnh hưởng:

Để nghiên cứu đặc tính của các thành phần bậc cao của dòng điện xuất hiện

trong SVC ta căn cứ vào biểu thức θk(α).

Chẳng hạn khi k = 3 ta dễ dàng xác định được biên độ của thành phần bậc 3

của dòng điện xuất hiện trên SVC.

I3= I0 θ3(α)

Cho thay đổi α từ 900 đến 1800 ta có sự biến thiên của I3(α) như hình vẽ 1.11

ở trên.

Giá trị của I3 cho trong bảng 1-1 (trị số tương đối)

Bảng 1-1: Giá trị dòng điện I3

α 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

0 0,704 0,120 0,138 0,123 0,086 0,046 0,016 0,002 0 I3

Có thể nhận thấy rằng thành phần bậc 3 xuất hiện rất phụ thuộc vào α có

những góc cắt I3 rất lớn, ngược lại có lúc làm cho I3 = 0. Đặc điểm này rất quan

trọng đối với công nghệ chế tạo và thực hiện điều chỉnh SVC.

Tương tự ta có thể vẽ quan hệ θk(α) với k = 5, 7, 9 ta có đường cong tương

ứng như trên hình 1.10.

- Các biện pháp khắc phục: Để loại bỏ thành phần bậc cao trong dòng điện

TCR người ta đặt các bộ lọc tần số cao F. Các bộ lọc này chính là các mạch LC

cộng hưởng với tần số mà nó cần lọc.

Khi có thành phần dòng điện bậc cao xuất hiện trong dòng điện TCR thì do

các mạch lọc cộng hưởng với tần số 3f, 5f, … nên trở kháng của nó đối với các

dòng điện tần số cao này chỉ còn là điện trở thuần của các thiết bị R mà các điện trở

thuần này rất nhỏ nên dòng điện bậc cao đi qua bộ lọc xuống đất hết, dĩ nhiên phải

lựa chọn trị số của L và C sao cho trở kháng của mạch lọc đối với tần số cơ bản rất

lớn để tránh tổn hao.

Như ta nhận thấy rằng cường độ dòng điện của thành phần bậc cao tỷ lệ với

công suất của mạch TCR, thông thường trong SVC chỉ có một TCR còn các phần tử

khác là TSR và TSC là những phần tử đóng mở nhảy bậc nên trong quả trình làm

việc không sinh ra thành phần bậc cao, chỉ có TCR là phần tứ thay đổi liên tục của

SVC mới sinh ra các thành phần dòng điện bậc cao trong quá trình làm việc. Bởi

vậy để giảm cường độ dòng điện bậc cao người ta còn có biện pháp là chia nhỏ

công suất của SVC ra nhiều phần tử TSR, TSC và TCR. Việc chia nhỏ công suất

của SVC ra nhiều phần tử có lợi sau:

- Giảm dòng điện thành phần bậc cao.

- Khả năng điều chỉnh công suất phàn kháng phát ra mềm dẻo hơn.

- Công suất của thyristor sẽ được chọn nhỏ đi tương ứng.

Như vậy việc chia ra nhiều phần tử của SVC sẽ làm cho hệ điều khiển phức

tạp nhưng ta có thể sử dụng các thiết bị vi điều khiển để giải quyết vấn đề này.

Vấn đề lựa chọn công suất từng modul bằng bao nhiêu là một bài toán cần

xem xét.

Tuy nhiên hiện nay công nghệ nước ta chưa sản xuất được SVC mà phải mua

trọn bộ của nước ngoài thì bài toàn này chưa cần đề cập đến.

1.3.2.3. Tụ đóng mở bằng thyristor TSC

Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của tụ đóng mở bằng thyristor được thể hiện

trên hình 1.11.

Hình 1.11: Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của TSC

Tụ đóng mở bằng thyristor TSC được cấu tạo từ 3 phần chính sau:

- Tụ điện C là tụ chính trong mạch.

- LH là cuộn kháng hãm. Có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor và

chống lại sự cộng hưởng với hệ thống điện.

- Van thyristor là cửa đóng mở, nó có thể đóng, mở phụ thuộc vào tín hiệu

xung điều khiển vào cực G của thyristor.

Qua đó, ta thấy TSC thực chất là bộ tụ điện được đóng mở bằng 2 thyristor

song song nối ngược chiều nhau. Việc tác động tín hiệu xung sẽ làm thay đổi giá trị

điện dung C.

1.3.2.4. Kháng đóng mở bằng thyristor TSR

Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của tụ đóng mở bằng thyristor được thể hiện

trên hình 1.12.

Hình 1.12: Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của TSR

Kháng đóng mở bằng thyristor TSR được cấu tạo từ 3 phần chính sau:

- L là điện kháng chính trong mạch.

- LH là cuộn kháng hãm. Có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor và

chống lại sự cộng hưởng với hệ thống điện.

- Van thyristor là cửa đóng mở, nó có thể đóng, mở phụ thuộc vào tín hiệu

xung điều khiển vào cực G của thyristor

- TSR là một phần tử của SVC, gồm một số cuộn kháng đấu song song,

chúng được đóng vào lưới hoặc cắt ra bằng cách kích dẫn hoàn toàn hoặc ngắt hoàn

toàn thông qua các van thyristor. TSR cung cấp một tổng trở và như vật khi nối vào

hệ thống điện xoay chiều dòng điện phản kháng trong đó sẽ tỷ lệ với biên độ điện

áp.

1.3.3. Các đặc tính của SVC

1.3.3.1. Đặc tính điều chỉnh của SVC

Nguyên lý làm việc của SVC được đặc trưng bởi nguyên lý làm việc của

phần tử TCR. Theo sơ đồ nguyên lý của TCR, TSC, TSR ta thấy khi thay đổi góc

cắt α dẫn đến việc thay đổi công suất phản kháng phát ra hay thu vào của SVC.

Do SVC kết hợp từ TCR, TSC, TSR mặc dù TSC, TSR điều chỉnh nhảy bậc

nhưng SVC vẫn điều chỉnh liên tục trong quá trình điều khiển. Các phần tử của

SVC được nối vào mạng điện thông qua các van thyristor mà không C dùng máy

cắt. Nhờ vậy mà SVC có tốc độ điều chỉnh rất cao (≤ 40ms), gần như không có thời

gian quá độ. Đặc tính hoạt động của SVC được thể hiện trên hình 1.13.

Hình 1.13: Đặc tính U – I của SVC

1.3.3.2. Đặc tính làm việc của SVC

Ở chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện, SVC làm nhiệm vụ tự

động điều chỉnh để giữ nguyên điện áp nút. Tín hiệu điều khiển là độ lệch giữa điện

áp nút đặt SVC đo được từ biến điện áp BU với điện áp đặt. Tín hiệu này điều khiển

góc mở của các thyristor làm thay đổi trị số hiệu dụng thành phần cơ bản của dòng

điện đi qua TCR nhờ đó điều chỉnh được dòng công suất phản kháng của SVC. Khi

điện áp tăng, tác dụng của hệ thống điều chỉnh làm dòng điện qua SVC tăng, công

suất phản kháng tiêu thụ tăng, điện áp nút được giảm xuống. Ngược lại khi điện áp

bị giảm thấp, dòng điện qua SVC giảm, công suất phản kháng tiêu thụ giảm hoặc

một lượng công suất phản kháng nhất định được phát lên hệ thống, điện áp nút được

nâng cao.

- Đặc tính điều chỉnh của SVC có thể xây dựng được dựa vào nguyên lý làm

việc của thyristor (hình 1.14).

a) SVC chỉ có tính cảm; b) SVC có cả tính dung và tính cảm

Hình 1.14: Đặc tính làm việc của SVC điều chỉnh theo điện áp

- Đặc tính V – I của SVC: Theo sơ đồ nguyên lý của TCR, TSC, TSR ta thấy

khi thay đổi góc cắt dẫn đến việc thay đổi công suất phản kháng phát ra hay thu vào

của SVC.

Đặc tính làm việc của SVC là mối quan hệ giữa điện kháng hay công suất

phản kháng của SVC với điện áp của nút đặt thiết bị này. Trong phạm vi điều chỉnh

được công suất (phạm vi của TCR) tức Xmin≤ XSVC≤ Xmax hay Qmin≤ QSVC≤ Qmax,

điện áp nút được giữ ở trị số đặt U0. Tuy nhiên trên thực tế, các SVC thường được

chế tạo với đặc tính làm việc mềm.

Khi đó trong phạm vi điều chỉnh được của công suất, điện áp nút được phép

dao động với độ lệch ∆U. Nhờ độ nghiêng của đặc tính trong vùng điều chỉnh được

công suất, có thể phân bố công suất cho các SVC làm việc song song hoặc làm việc

cùng với các thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng khác.

1.4. Một số nghiên cứu về điều khiển SVC bù công suất phản kháng trong hệ

thống điện

1.4.1. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị bù cosφ kết hợp lọc sóng hài

Đề tài [3] được nghiên cứu bởi Đào Đức Huy Trường Đại học Kỹ thuật Công

nghiệp - Đại Học Thái Nguyên.

Kết luận của đề tài:

- Đưa ra cơ sở lý thuyết cơ về công suất, hệ số công suất, các yếu tố ảnh

hưởng tới hệ số công suất.

- Trình bày tính chất phụ tải ảnh hưởng tới cosφ.

- Trình bày tính chất của phụ tải ảnh hưởng tới sóng hài.

- Trình bày phương pháp bù công suất phản kháng theo các chỉ tiêu khác

nhau.

- Trình bày chi tiết việc thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng kết hợp

lọc sóng hài, mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab/Simulink.

- Tiến hành xây dựng mô hình thực nghiệm hệ thống bù công suất phản

kháng kết hợp lọc sóng hài một pha, ba pha tại câu lạc bộ sóng hài – Khoa Điện tử –

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.

- Tuy nhiên đề tài còn hạn chế là chưa áp dụng được rộng rãi trong thực tế

- Hướng phát triển của đề tài: Nghiên cứu và hoàn chỉnh những thiếu sót,

đồng thời hoàn thiện mô hình hệ thống bù công suất phản kháng kết hợp lọc sóng

hài, và tiến hành áp dụng vào trong thực tiễn sản xuất.

1.4.2. Nghiên cứu điều khiển thiết bị bù tĩnh (SVC) và ứng dụng trong việc nâng

cao ổn định chất lượng hệ thống điện

Đề tài nghiên cứu [2]. Nguyễn Thế Vĩnh Trường Đại học Kỹ thuật Công

nghiệp - Đại Học Thái Nguyên.

Kết luận của đề tài:

- Thiết bị bù có điều khiển SVC làm cho hệ thống điện vận hành linh hoạt

trong các chế độ bình thường và sự cố đồng thời làm tăng độ tin cậy và tính kinh tế

trong vận hành của hệ thống điện lên rất nhiều. Hơn nữa, việc sử dụng SVC trong

hệ thống điện còn làm tăng chất lượng điện năng, đặc biệt tại các nút có phụ tải

quan trọng cần yêu cầu cao về độ ổn định điện áp.

- Nhược điểm thiết bị bù có điều khiển SVC: Xảy ra hiện tượng cộng hưởng

sinh ra trong quá trình làm việc của thiết bị bù có điều khiển

+ Việc nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù ngang SVC trong hệ thống điện Việt

Nam sẽ cải thiện được việc ổn định điện áp tại nút có đặt SVC. Đặc biệt là hệ thống

điều khiển góc mở của các van của SVC dùng bộ vi điều khiển PIC 16f877.

- Bộ vi điều khiển PIC16f877 thực hiện nhiệm vụ điều khiển trung tâm có

chương trình cài đặt theo luật điều khiển PID, điều khiển các van của SVC đã được

nghiên cứu và có những ứng dụng ban đầu.

Hướng phát triển của đề tài: Nghiên cứu sâu chương trình mô phỏng ISIS áp

dụng vào các bài toán mô phỏng thiết bị trong hệ điều khiển của các thiết bị bù

trong hệ thống điện.

1.4.3. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải

3 pha không đối xứng

Đề tài nghiên cứu [1] của Nguyễn Ngọc Kiên cùng với các thành viên Bộ

môn Tự động hóa trường Đai học kỹ thuật công nghiệp - Đại Học Thái Nguyên

Sản phẩm thực: Hệ thống gồm tủ điều khiển và tủ tải thay đổi được cos .

Hình 1.15: Hệ thống bù cos

Hình 1.16: Tủ phụ tải thay đổi cos

Hình 1.17: Tủ điều khiển hệ thống bù cos

Hệ thống này khi áp dụng mô hình bù cho phụ tải dải hệ số công suất được

điều chỉnh và có thể giữ ổn định từ cos = (0,9 ÷ 1.0). Thay đổi cos của tải, hệ

thống tự động điều chỉnh và bám giá trị cos đặt. Bộ điều chỉnh được sử dụng trong

hệ thống này là bộ điều chỉnh PID kinh điển.

1.4.4. Nghiên cứu bộ điều khiển PI Mờ từ thiết kế đến ứng dụng

Nghiên cứu [4] của Nguyễn Trí Ngôn Trường Đại Học Cần Thơ đăng trên

Tạp chí khoa học năm 2011.

Bài báo mô tả phương pháp tự động tinh chỉnh online thông số của bộ điều

khiển PI bằng logic mờ.

Kết quả nghiên cứu:

- Ưu điểm của phương pháp này là thiết kế và thực hiện bộ quan sát mờ rất

đơn giản mà không cần quan tâm đến cấu trúc bên trong của đối tượng điều khiển.

- Khoảng tinh chỉnh các thông số của bộ điều khiển PI được thiết lập đủ rộng

xung quanh giá trị đạt được từ phương pháp thực nghiệm Ziegler-Nichols.

- Kết quả kiểm nghiệm trên các thiết bị RT010, RT020 và RT030 của hãng

GuntHamburg, CHLB Đức cho thấy bộ điều khiển được đề xuất trong nghiên cứu

này tỏ ra hiệu quả; đáp ứng của các thiết bị có thời gian tăng và thời gian xác lập

phù hợp, độ vọt không đáng kể và sai số xác lập được triệt tiêu. Ngoài ra, bộ điều

khiển còn đáp ứng được yêu cầu về thời gian thực, cũng như sự ổn định trước tác

động của nhiễu vào hệ thống.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Theo các nghiên cứu [Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị bù cosφ kết hợp

lọc sóng hài], [Thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải 3 pha

không đối xứng],[ Điều khiển thiết bị bù tĩnh (SVC) và ứng dụng trong việc nâng

cao ổn định chất lượng hệ thống điện], bài báo [Bộ điều khiển PI Mờ: Từ thiết kế

đến ứng dụng] và một số nghiên cứu khác có thể thấy trong hệ thống SVC bù

cosphi, bộ điều chỉnh mờ có nhiều ưu điểm. Vì vậy, dựa trên hệ thống thực đang có

tại trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, luận văn sẽ đi mô phỏng lại

hệ này khi sử dụng bộ điều chỉnh PID kinh điển (sẽ được đề cập trong Chương 2);

sau đó sử dụng bộ điều chỉnh mờ (Chương 3) để từ đó so sánh, làm rõ hơn về chất

lượng đầu ra hệ thống khi sử dụng các bộ điều chỉnh khác nhau.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ COSPHI VÔ CẤP CHO PHỤ

TẢI BA PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG

2.1. Mô hình SVC trong tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện

Do các thiết bị bù ngang có điều khiển tác động gần như tức thời nên trong

tính toán chế độ xác lập của hệ thống khi các quá trình diễn ra tương đối chậm có

thể xét các SVC thông qua đặc tính làm việc hay đặc tính Vôn - Ampe của chúng.

Đặc tính làm việc ở đây là quan hệ thay đổi của điện kháng (hay công suất phản

kháng) của thiết bị bù ngang có điều khiển theo điện áp nút đặt thiết bị bù, còn đặc

tính Vôn - Ampe là quan hệ thay đổi của dòng điện qua thiết bị bù ngang có điều

khiển theo điện áp nút đặt SVC. Dưới đây là một số phương pháp mô phỏng thiết bị

bù ngang có điều khiển thường dùng.

2.1.1. Mô hình hóa SVC như một điện kháng có trị số thay đổi

Trước hết, xét luật điều khiển của SVC ở chế độ xác lập. Luật này có thể

được biểu diễn bằng đặc tính Vôn - Ampe có dạng như sau:

U = Uref + XSL.I

Trong đó, U là điện áp tại nút đặt SVC, I là dòng điện qua SVC, Uref là điện

áp đặt, XSL là điện kháng dốc của SVC.

Điện kháng XSL được sử dụng để tránh vi phạm vào các giới hạn khi có các

biến động điện áp nhỏ tại nút đặt SVC. XSL thường có giá trị từ 2% đến 5%. Độ lệch

của điện áp được điều khiển thường nằm trong khoảng  5% của điện áp đặt Uref.

Tại các giới hạn của góc mở thiristor, điện kháng của SVC sẽ được giữ ở một giá trị

cố định.

Khi thay đổi góc mở  của thiristor, điện dẫn Be = -1/Xtđ thể hiện được sự

thay đổi một cách rõ ràng hơn điện kháng tương đương Xtđ của SVC. Nói cách

khác, đường biểu diễn Be() không dốc như đường Xtđ(). Do đó khi mô hình hóa

các thiết bị bù có điều khiển, người ta thường dùng các công thức liên hệ thường sử

dụng điện dẫn tương đương Be hơn là các công thức liên hệ sử dụng điện kháng Xtđ,

nhờ vậy cũng tránh được các vấn đề về sai số khi xử lý các điểm làm việc ở gần

điểm cộng hưởng.

Phương pháp được đề cập đến ở mục này mô hình hóa SVC như một điện

kháng có trị số thay đổi. Xét các phương trình mô tả hoạt động ở chế độ quá độ của

SVC :

[ (2.1) ] = 𝑓(𝑥𝑐, 𝛼, 𝑈, 𝑈𝑟𝑒𝑓) 𝑥𝑐̇ 𝛼̇

] 0 = [

𝑋𝐿 𝑋𝐶

)

𝐼 − 𝑈𝑖. 𝐵𝑒 2. 𝐵𝑒 𝑄 − 𝑈𝑖 𝜋. 𝑋𝐶. 𝑋𝐿. 𝐵𝑒 + 𝑠𝑖𝑛2𝛼 − 2𝛼 + 𝜋(2 − = 𝑔(𝛼, 𝑈, 𝑈𝑖, 𝐼, 𝑄, 𝐵𝑒) (2.3) Trong đó, XC biểu diễn các biến và f biểu diễn các phương trình của hệ thống

điều khiển.

Mô hình hoạt động của SVC ở chế độ xác lập được suy ra từ các phương

trình mô hình hóa chế độ quá độ bằng cách thay thế phương trình vi phân bằng

phương trình đặc tính Vôn - Ampe ở chế đô xác lập của SVC. Các phương trình mô

tả hoạt động của SVC ở chế độ xác lập:

] (2.4) 0 = [ 𝑈 − 𝑈𝑟𝑒𝑓 + 𝑋𝑆𝐿. 𝐼 𝑔(𝛼, 𝑈, 𝑈𝑖, 𝐼, 𝑄, 𝐵𝑒)

Chương trình tính toán lúc này sử dụng phép lặp với thông số được rời rạc

hoá, với một giả thiết ban đầu về mức điện kháng đẳng trị. Giá trị ban đầu này được

chọn dựa trên suy đoán mặc định ban đầu của người sử dụng hoặc dựa trên giá trị

ban đầu của các biến xoay chiều và đặc tính của điện dẫn Be().

Lúc này quá trình tính toán cho phép xác định được điện áp tại nút đặt SVC.

Nếu điện áp cao hơn trị số đặt, phép lặp sẽ giảm trị số điện kháng tức tăng công suất

tiêu thụ (hay giảm công suất phát) của SVC. Ngược lại, nếu điện áp thấp hơn trị số

đặt thì phép lặp sẽ tăng trị số điện kháng tức giảm công suất tiêu thụ (hay tăng công

suất phát) của SVC. Do lúc này các hệ số của ma trận tổng dẫn Y không còn là hằng

số mà cần phải được xác định lại sau mỗi bước lặp nên nhược điểm của phương

pháp này là có khả năng không hội tụ nếu có nhiều vị trí đặt SVC và không tận

dụng được các chương trình tính toán chế độ xác lập cũ.

2.1.2. Mô hình SVC theo tổ hợp nguồn và phụ tải phản kháng

Mô hình này dựa vào đặc tính làm việc của SVC, mô phỏng SVC theo một tổ

hợp của nguồn công suất phản kháng và phụ tải công suất phản kháng cung cấp qua

máy biến áp điều áp dưới tải. Khi đó có thể sử dụng thuật toán thông thường để giải

bài toán và do vậy rất thuận tiện khi vẫn sử dụng các chương trình tính chế độ xác

lập cũ.

Hình 2.1: Đặc tính làm việc của nguồn công suất phản kháng

Hình 2.2: Đặc tính của phụ tải công suất phản kháng qua máy biến áp điều áp dưới tải

Đặc tính làm việc của nguồn phát công suất phản kháng và của phụ tải công

suất phản kháng cung cấp qua máy biến áp điều áp dưới tải có dạng như trên hình

2.1 và 2.2. Trong đó đối với đặc tính làm việc của nguồn, U0 là điện áp đặt của

nguồn, Qmax và Qmin là các giới hạn điều chỉnh công suất phản kháng. Đối với đặc

tính của phụ tải, U0 là điện áp đặt tương ứng với điện áp cần giữ ở phía hạ áp của

máy biến áp điều áp dưới tải,  U là phạm vi điều chỉnh của các đầu phân áp của

máy biến áp, Q0 công suất phản kháng không đổi trong phạm vi điều chỉnh của các

đầu phân áp. Đặc tính phụ tải phản kháng lúc này có dạng (hình 2.3):

∗

Hình 2.3: Đặc tính làm việc của SVC

∗

𝑄0[𝑏0 + 𝑏1(𝑈∗ + ∆𝑈𝑚𝑎𝑥 )2] 𝑘ℎ𝑖 𝑈 < 𝑈0 − ∆𝑈𝑚𝑎𝑥 𝑄 = {

) + 𝑏2(𝑈∗ + ∆𝑈𝑚𝑎𝑥 𝑄0 𝑘ℎ𝑖 𝑈0 − ∆𝑈𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑈 ≤ 𝑈0 + ∆𝑈𝑚𝑎𝑥 ) + 𝑏2(𝑈∗ − ∆𝑈𝑚𝑎𝑥 )2] 𝑘ℎ𝑖 𝑈 > 𝑈0 + ∆𝑈𝑚𝑎𝑥 𝑄0[𝑏0 + 𝑏1(𝑈∗ − ∆𝑈𝑚𝑎𝑥

Dễ dàng nhận thấy rằng khi phối hợp đặc tính của một nguồn công suất phản

kháng và hai phụ tải công suất phản kháng thích hợp sẽ có được đặc tính làm việc

của SVC. Các thông số của nguồn và phụ tải công suất phản kháng được chọn như

- Nguồn công suất phản kháng:

+ Chọn điện áp giữ của nguồn bằng điện áp giữ của SVC: U0 = U0SVC

+ Giới hạn điều chỉnh công suất phản kháng:

QmaxN = - QminNSVC

QminN = - QmaxNSVC

Phụ tải công suất phản kháng:

- Phụ tải thứ nhất: Công suất phản kháng không đổi bằng công suất phản

kháng lớn nhất mà SVC có thể phát được :

2 𝑈0𝑆𝑉𝐶 𝑋𝑚í𝑛𝑉𝐶

𝑄01 = 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑆𝑉𝐶 =

Phạm vi điều chỉnh điện áp: U1max = U0SVC – U01

Hình 2.4: Phối hợp đặc tính của một nguồn và hai phụ tải phản kháng

Các thông số của đặc tính tĩnh phụ tải: b0 = b1= 0; b2 = 1

- Phụ tải thứ hai: Công suất phản kháng không đổi bằng công suất phản

kháng nhỏ nhất mà SVC có thể phát (hay công suất phản kháng lớn nhất mà SVC

có thể tiêu thụ):

2 𝑈0𝑆𝑉𝐶 𝑋𝑚𝑎𝑥𝑉𝐶

𝑄02 = 𝑄𝑚𝑖𝑛𝑆𝑉𝐶 =

Phạm vi điều chỉnh điện áp:  U2max =  U0SVC – U02

Các thông số của đặc tính tĩnh phụ tải: b0 = b1= 0 ; b2 = 1

Các trị số U01, U02 được chọn tùy ý với khoảng cách đủ xa so với U0SVC sao

cho đặc tính thu được phù hợp với hoạt động thực tế của SVC trong vùng làm việc.

Kết luận:

- Thiết bị TCR có ứng dụng rất rộng rãi và là phần tử chính trong các thiết bị

bù dọc, bù ngang và các thiết bị khác nhằm tăng cường tính linh hoạt của đường dây

truyền tải trong hệ thống điện.

- Khi dòng điện đi qua thyristor, ngoài thành phần cơ bản nó sẽ sinh ra các

thành phần sóng hài bậc cao. Các thành phần này sẽ ảnh hưởng không tốt đến các

chế độ vận hành của hệ thống điện và khi sử dụng các thiết bị bù điều khiển bằng

thyristor hoặc triắc, để khắc phục hiệu ứng phụ này, ta phải đặt kèm theo chúng bộ

lọc các sóng hài bậc cao.

- Dựa vào nguyên lý hoạt động của SVC bằng cách khai triển Fourier có thể

xây dựng được đặc tính Z(U) hoặc Q(U) của nó. Các đặc tính Z(U) hoặc Q(U) nói

chung có dạng phi tuyến, gián đoạn.

- Việc chọn tỷ lệ giữa giá trị XL và XC trong thiết bị bù là rất quan trọng bởi

nó quyết định đến góc làm việc giới hạn của thiết bị. Đối với từng hệ thống điện cụ

thể, ta phải có những tính toán, phân tích kỹ hơn để đưa ra giá trị tối ưu của chúng.

Ngoài ra, cần phải có phương thức vận hành, điều khiển các thiết bị bù trong trường

hợp khi góc mở đạt giá trị tới hạn mà các thông số bù chưa đạt giá trị tối ưu.

- SVC được lắp đặt trong hệ thống điện có tác dụng tăng tính linh hoạt của

hệ thống trên nhiều khía cạnh như: điều chỉnh điện áp tại chỗ SVC mắc vào lưới,

làm tăng ổn định hệ thống, tăng khả năng truyền tải công suất, giảm tức thời quá

điện áp, hạn chế khả năng cộng hưởng tần số và giảm dao động công suất…

- Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC đóng một vai trò quan trọng trong

việc điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện. Nó hoạt động trong hệ thống như một

phần tử thụ động nhưng lại phản ứng của đối tượng tự thích nghi với thông số chế

độ.

2.2. Sơ đồ SVC ứng dụng điều khiển bù công suất phản kháng

2.2.1. Sơ đồ

Các linh kiện điện tử công suất lớn được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị

bù của hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh kiện linh hoạt (SVC) ở các nước

phát triển trên thế giới.

Kỹ thuật truyền tải điện hiện đại đó sử dụng các thiết bị bù, dịch pha được

điều khiển bằng các linh kiện điện tử công suất để cung cấp nguồn năng lượng khi

cần thiết để đảm bảo tính ổn định của hệ thống điện. Các thiết bị này kết hợp với

các bộ vi điều khiển cho phép điều khiển nguồn năng lượng một cách linh hoạt, khả

năng tự động hóa cao đảm bảo độ tin cậy và độ ổn định của hệ thống, trong đó hệ

thống điều khiển đóng một vai trò quan trọng.

Sơ đồ khối điều khiển các van của SVC được chia ra trên hình 2.5.

Hình 2.5: Sơ đồ khối của hệ điều khiển các van SVC

2.2.2. Chức năng hệ điều khiển

Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ đầu của

điện áp trên anốt- catốt của Thyristor.

Tạo ra được các xung có đủ điều kiện mở được thyristor. Xung điều khiển

thường có biên độ từ 2V đến 10V, độ rộng xung tx = 20 – 100 ms đối với cặp

Thyristor đấu song song ngược hoặc .

Độ rộng xung bước xác định theo biểu thức:

𝐼𝑑𝑡 𝑑𝑖 𝑑𝑡⁄

(2.5) 𝑡𝑥 =

Trong đó: Idt là dòng duy trì của Thyristor;

di/dt là tốc độ tăng trưởng của dòng tải.

Cấu trúc của một mạch điều khiển thyristor gồm 3 khâu chính sau đây:

- Khâu tạo xung đồng bộ (ĐB): tạo tín hiệu đồng bộ với điện áp anốt - catốt

của thyristor hoặc triắc cần mở. Tín hiệu này là điện áp xoay chiều, thường lấy từ

biến áp có sường cấp nối song song với thyristor hoặc triắc cần mở.

- Khâu điều khiển tạo xung (SS - TX): làm nhiệm vụ so sánh giữa điện áp

đồng bộ với tín hiệu phản hồi thường được biến thể với tín hiệu điều khiển một

chiều để tạo ra xung kích mở thyristor.

- Khâu khuếch đại xung (KĐ): tạo ra xung mở có đủ điều kiện để mở

Thyristor hoặc triắc.

- Khâu phản hồi (Uđk): tạo ra tín hiệu điện áp một chiều lây từ điện áp nút

trên lưới hệ thống điện.

- Khi thay đổi giá trị điện áp một chiều Uđk thì góc mở α sẽ thay đổi.

2.2.3. Nguyên tắc điều khiển

Sử dụng nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos” như hình 2.6 để thực

hiện điều chỉnh vị trí đặt xung trong nửa chu kỳ đầu của điện áp đặt trên thyristor.

Hình 2.6: Đồ thị biên thiên điều chỉnh xung trong nửa chu kỳ đầu trên thyristor

Theo nguyên tắc này, ở khâu so sánh có hai điện áp đặt vào:

- Điện áp đồng bộ sin, sau khi ra khỏi khâu ĐB được tạo thành tín hiệu cos.

- Điện áp điều khiển là áp một chiều có thể biến đổi được điện áp Udb=

Umsinωt thì: Uc = Um cosωt

Giá trị ở được tính theo phương trình sau: Umcosα = Uđk

Do đó: α = arccos(Uđk/Um).

α = 0 khi Udk = Um thì

α = π/2 khi Udk = 0 thì

α = π khi Udk = -Um thì

Như vậy, khi điều chỉnh Udk từ trị - Um đến +Um, ta có thể điều chỉnh được

góc α từ 0 đến π.

2.3. Bộ điều khiển PID

2.3.1. Giới thiệu chung về bộ điều khiển PID

2.3.1.1. Khái quát về bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID chúng có từ năm 1939, khi Taylor Instrument và Foxboro

giới thiệu hai bộ điều khiển PID đầu tiên. Tất cả các bộ điều khiển ngày nay đều

dựa trên các chế độ tỷ lệ, tích phân và đạo hàm ban đầu.

Điều khiển PID là một kiểu điều khiển có hồi tiếp vòng kín được sử dụng

nhiều trong công nghiệp, ngõ ra thay đổi tương ứng với sự thay đổi của giá trị đo.

PID là sự kết hợp của 3 bộ điều khiển: tỉ lệ, tích phân và vi phân (hình 2.7). PID có

khả năng làm triệt tiêu sai số xác lập, tăng tốc độ đáp ứng, giảm độ vọt lố nếu thông

số của bộ điều khiển được lựa chọn thích hợp.

Hình 2.7: Cấu trúc bộ điều khiển PID

Biến đổi tương đương (hình 2.8):

Hình 2.8: Biến đổi tương đương của ba bộ điều khiển I, P, D

với u(t) = uP + uI + uD

Khi sử dụng bộ điều khiển PID nó đảm bảo tính bổ sung hoàn hảo của 3

trạng thái, 3 tính chất khác nhau:

- Phục tùng và làm việc chính xác (P).

- Làm việc có tích luỹ kinh nghiệm (I).

- Có khả năng phản ứng nhanh nhạy và sáng tạo (D).

Bộ điều khiển PID được ứng dụng rất rộng rãi đối với các đối tượng SISO

theo nguyên lý phản hồi (feedback) như hình vẽ 2.9:

Hình 2.9: Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển PID

Trong đó: x(t) là giá trị đặt

u(t) là điện áp điều khiển Uđk của bộ biến đổi (BBĐ)

Bộ điều khiển PID được mô tả:

(2.6)

(2.7)

Việc xác định các thông số KP, TI, TD quyết định chất lượng hệ thống và ta

có các phương pháp thường gặp:

- Phương pháp Ziegler- Nichols 1 (phương pháp thực nghiệm dựa trên hàm

h(t)).

- Phương pháp modul tối ưu.

- Phương pháp tối ưu đối xứng.

2.3.1.2. Bộ điều khiển tỉ lệ (P)

Hình 2.10: Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển tỉ lệ

Hoạt động tỉ lệ (P) có nhiệm vụ làm cho giảm biên độ sai lệch điều khiển e(t)

với biên độ điều khiển tín hiệu u(t) lớn hơn đối với các phần có sai lệch điều khiển

lớn hơn, còn biên độ điều khiển nhỏ hơn thì đối với các sai lệch nhỏ hơn.

Đặc tính tĩnh của bộ điều khiển là tuyến tính u(t) = KP.e(t). Khi có sai lệch

e(t) bộ điều khiển có nhiệm vụ khuyếch đại KP. Việc khuyếch đại e(t) nhằm đảm

bảo tín hiệu ra của bộ điều khiển tạo khả năng bù trừ được sai lệch. Khi tín hiệu sai

lệch lớn có nghĩa là giá trị đáp ứng đầu ra của hệ thống y(t) rất nhỏ so với tín hiệu

đặt x(t).

Để bù trừ với sự sai lệch đó thì tín hiệu điều khiển phải có giá trị lớn thì mới

có thể duy trì được sự ổn định của hệ thống kín. Còn ngược lại khi sai lệch e(t) nhỏ

thì đại lượng đầu ra tiến gần đến giá trị xác lập (giá trị chủ đạo) thì lúc này sự tác

động của bộ điều khiển lên đối tượng bớt đi, điều này cũng nhằm duy trì tính ổn

định.

Đây là bộ điều khiển có cấu trúc đơn giản, trong một số trường hợp nếu điều

khiển không đòi hỏi chính xác cao, người ta vẫn dùng bộ điều khiển tỉ lệ để điều

khiển các quá trình. Với bộ điều khiển có cấu trúc tỉ lệ luôn luôn tồn tại sai số ở chế

độ xác lập. Nếu như trong cấu trúc của hàm truyền đạt hở của hệ thống không chứa

khâu tích phân thì sai số xác lập là một hằng số:

𝑥0 𝐾

(2.8) 𝑆𝑡 = lim𝑡→∞ 𝑒(𝑡) =

Trong đó: K là hệ số khuyếch đại của hàm truyền đạt hở.

x0 là biên độ của tín hiệu đầu vào.

Từ công thức trên ta thấy khi biên độ điều khiển có hệ số khuyếch đại KP nhỏ

thì sai số xác lập lớn nhưng hệ số ổn định. Điều này thể hiện sự điều khiển không

đáp ứng được, không bù trừ được sai số. Khi ta tăng hệ số KP thì sai số xác lập sẽ

giảm đi. Lúc này đáp ứng của hệ thống kín vẫn có dạng không dao động. Để đảm

bảo sai số nhỏ thì KP phải có giá trị lớn. Sự tăng hệ số khuyếch đại của bộ điều

khiển để đảm bảo được độ chính xác cao trong chế độ xác lập thì luôn mâu thuẫn

với điều khiển để đạt được chất lượng tốt trong chế độ quá độ. Điều này có nghĩa

rằng tăng hệ số KP đến một giá trị lớn nào đó thì hệ thống bắt đầu dao động và có

thể làm cho hệ thống mất ổn định trước khi đạt được hệ số khuyếch đại mong

muốn.

2.3.1.3. Bộ điều khiển tích phân (I)

Khi đáp ứng quá độ của một hệ thống có phản hồi thoả mãn nghĩa là các khía

cạnh của quá trình quá độ của hệ thống kín thoả mãn các chỉ tiêu chất lượng động

nhưng sai số tĩnh quá lớn thì có thể giảm sai số bằng cách cho hệ số khuyếch đại

của hệ thống tăng cao ở tần số thấp. Tuy nhiên dạng bù này cần phải ít làm thay đổi

đáp ứng mạch hở ở vùng lân cận tần số vượt của hệ số khuyếch đại, có nghĩa là

dạng bù này không được thay đổi tần số cắt c của hệ hở. Nếu bộ điều khiển có cấu

trúc tích phân thì tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển u(t) tỉ lệ với tích phân thời gian

của sai lệch điều khiển e(t) theo phương trình:

1 𝑇𝑖

𝐸(𝑠) 𝑇𝑖𝑠

(2.9) 𝑢(𝑡) = ∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡 ℎ𝑜ặ𝑐 𝑢(𝑠) =

Trong đó: Ti là thời gian tích phân

Hệ thống bộ điều khiển với tích phân được giới thiệu ở hình 2.10. Phương

trình chỉ rõ tác động điều khiển u(t) tiếp tục tăng mãi chừng nào sai số điều khiển

còn tồn tại. Khi tín hiệu tác động tích luỹ đủ, sai số sẽ giảm tới 0. Đặc tính hàm quá

độ được giới thiệu trên hình (2.10b).

Hình 2.11: a, Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển I: b, Đặc tính quá độ

Trước hết chúng ta hãy xét ý nghĩa vật lý của việc đưa tích phân vào quy luật

điều chỉnh. Trên hình 2.12 giới thiệu đường cong biến thiên của tín hiệu sai số e(t)

và tích phân sai số điều khiển.

Nếu tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển u(t) tỉ lệ với tín hiệu sai số e(t) hình

2.12 thì khi tác động chỉ đạo x(t) biến thiên với một tốc độ không đổi (St = const);

nếu ta đưa sai số e(t) vào một bộ điều khiển có cấu trúc tích phân trước rồi lấy tín

hiệu đầu ra của bộ điều khiển để tác động vào khâu chấp hành của đối tượng thì sai

số sẽ giảm nhỏ.

Hình 2.12: Sai số điều khiển và tích phân của sai số

Điều đó được giải thích như sau: Tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển tích phân:

𝑡2 𝑢(𝑡) = ∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡 𝑡1

(2.10)

sẽ tăng cho đến khi bằng giá trị tương ứng với lúc tốc độ biến thiên của tác

động chủ đạo x(t), lúc đó sai số sẽ bằng 0.

Trong thực tế người ta có thể làm cho sai số bằng 0 nếu ta đưa vào bộ điều

khiển một thành phần hoạt động tích phân lý tưởng. Như vậy ta thấy rằng thêm

khâu tích phân đã tăng thêm bậc vô sai tĩnh của hệ thống lên 1 đơn vị. Từ hình 2.12

cho thấy trong chế độ quá độ đường cong tích phân chậm sau so với sự biến thiên

của tín hiệu sai số. Điều đó dẫn đến giảm chất lượng của đặc tính quá độ.

Do đó mặc dù điều khiển tích phân đơn độc trừ khử được sai lệch tĩnh nhưng

ngược lại nó cũng làm ảnh hưởng tới đáp ứng quá độ và rất dễ gây nên mất ổn định

cho hệ thống. Trong thực tế bộ điều khiển tích phân hầu như không sử dụng vì

những nhược điểm như trên.

2.3.1.4. Bộ điều khiển tỉ lệ - tích phân (PI)

Trong thực tế không bao giờ dùng luật điều khiển I độc lập vì chỉ dùng thành

phần tích phân sẽ kéo dài thời gian điều khiển và hệ thống dễ mất ổn định.

Xuất phát từ quan điểm giảm bớt ảnh hưởng của nhiễu loạn, tăng hệ số

khuyếch đại của hệ thống ở vùng tần số thấp nhằm giảm bớt sai số ở chế độ xác lập

mà không làm thay đổi đáng kể các đặc tính ở nhiều tần số cao, các bộ điều khiển tỉ

lệ - tích phân đã được sử dụng rất phổ biến và mang lại hiệu quả điều khiển cao. Bộ

điều khiển tỉ lệ - tích phân chính là tổ hợp điều khiển tích phân và tỉ lệ.

Sơ đồ của bộ điều khiển được giới thiệu ở hình (2.13a) và đặc tính quá độ

trên hình (2.13b).

Hình 2.13: a, Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển PI; b, Đặc tính quá độ

Hàm truyền của bộ điều khiển PI có dạng:

𝐾𝑖 𝑠

1 𝑇𝑖𝑠

𝐾𝑃 𝑇𝑖𝑠

𝑈(𝑠) 𝐸(𝑠)

(2.11) 𝐺𝑐(𝑠) = = 𝐾𝑃 (1 + ) = 𝐾𝑃 + = 𝐾𝑃 +

𝐸(𝑠) 𝑠

(2.12) 𝑈(𝑠) = 𝐾𝑃𝐸(𝑠) + 𝐾𝑖𝐸(𝑠) + 𝐾𝑖

Trong thực tế khi sử dụng bộ điều khiển PI thì việc chọn thông số điều chỉnh

KP, Ti để phù hợp với đối tượng điều khiển nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng

của quá trình quá độ là một vấn đề vô cùng quan trọng. Rất nhiều các tiêu chuẩn để

tính chọn các thông số của bộ điều khiển. Để có được một đáp ứng đầu ra phù hợp

với yêu cầu công nghệ, về tính chất của luật tỉ lệ thì có đáp ứng tốt xong sai số tĩnh

lớn; và khi tăng hệ số KP cao thì đạt được sai số tĩnh nhỏ xong quá trình quá độ lại

dao động, chất lượng của quá trình quá độ sẽ xấu đi. Và khi đặt một giá trị K tối ưu

thì chất lượng đáp ứng của hệ thống lúc này chỉ phụ thuộc vào thời gian tích phân.

Khi thời gian tích phân Ti lớn có nghĩa là tín hiệu u(t) có giá trị rất nhỏ, sự ảnh

hưởng của thành phần tích phân đến đáp ứng quá độ rất ít nên lúc này bộ điều khiển

Ti hoạt động như một bộ điều khiển tỉ lệ. Nghĩa là đáp ứng đầu ra ổn định nhưng sai

số vẫn còn lớn so với yêu cầu điều khiển. Khi thời gian Ti giảm nhỏ (Ti <<1) thì

thành phần tích phân có tác động tích cực, đáp ứng quá độ vẫn chưa có dao động

nhưng sai số xác lập bằng 0. Khi ta giảm nhỏ giá trị Ti tới một giá trị nào đó thì quá

trình quá độ không còn đơn điệu nữa mà nó có thể trở nên một quá trình dao động.

Như vậy thông số Ti ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của quá trình quá độ. Việc

chọn đặt giá trị Ti không phù hợp sẽ làm cho quá trình quá độ xấu đi và đôi khi hệ

thống trở nên mất ổn định.

2.3.1.5. Bộ điều khiển tỉ lệ - vi phân (PD)

Như đã trình bày ở phần trên, bộ điều khiển PI có thể dùng để cải thiện đáp

ứng ổn định của một bộ điều khiển. Khi ta muốn cải thiện tính năng quá độ có thể

dùng bộ điều khiển tỉ lệ - vi phân (PD). Điều khiển vi phân có ích lợi vì nó đáp ứng

được với tốc độ thay đổi của sai số e(t), nó có thể tạo ra một sự sửa chữa đáng kể

trước khi biên độ của sai lệch điều khiển số e(t)trở nên lớn.

Bộ điều khiển tỉ lệ - vi phân được giới thiệu trên hình 2.14a và đặc tính quá

độ của bộ điều khiển được giới thiệu trên hình 2.14b.

Hình 2.14: a, Hệ thống điều khiển với bộ điều khiểnPD; b, Đặc tính quá độ

Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PD có dạng:

𝑈(𝑠) 𝐸(𝑠)

𝐺𝑐(𝑠) = = 𝐾𝑃(1 + 𝑇𝑑𝑠) = 𝐾𝑃 + 𝐾𝑃𝑇𝑑𝑠 = 𝐾𝑃 + 𝐾𝑑𝑠 (2.13)

Tác động vi phân có ích trong các hệ thống khi có tốc độ vào đột biến hoặc

thay đổi phụ tải. Một điều quan trọng cần chú ý là bộ điều khiển vi phân D không

thể dùng đơn độc được vì nó không đáp ứng được sai số ở chế độ xác lập. Nó cần

được sử dụng với tổ hợp các dạng điều khiển tỉ lệ hoặc tỉ lệ - tích phân.

2.3.1.6. Bô điều khiển tỉ lệ - tích phân - vi phân (PID)

Hình 2.15: a, Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển PID; b, Đặc tính quá độ

Mặc dù điều khiển tỉ lệ - tích phân hoặc tỉ lệ - vi phân đã đáp ứng được đầy

đủ yêu cầu chất lượng trong nhiều trường hợp, nhưng còn những nhược điểm mà

chúng ta đã phân tích ở trên. Để thoả mãn yêu cầu chất lượng điều khiển trong thực

tế người ta sử dụng điều khiển tỉ lệ - tích phân - vi phân gọi tắt là PID. Bộ điều

khiển PID được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động vì nó có

hàm trễ lớn, đồng thời nó mang tất cả những ưu điểm của bộ điều khiển P, PI, PD.

Sơ đồ khối của bộ điều chỉnh PID được giới thiệu trên hình 2.16a.

Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PID có dạng:

𝐾𝑖 𝑠

1 𝑇𝑖𝑠

𝑈(𝑠) 𝐸(𝑠)

𝐺𝑐(𝑠) = = 𝐾𝑃 (1 + + 𝑇𝑑𝑠) = 𝐾𝑃 + + 𝐾𝑑𝑠 (2.14)

Trong thực tế bộ điều khiển PID có thể được tạo ra bằng cách mắc nối tiếp

hai bộ điều khiển PI và PD, lúc này bộ điều khiển có cấu trúc:

1 𝑇𝑖𝑠

𝐺𝑐(𝑠) = 𝐾𝑃 (1 + ) (1 + 𝑇𝑑𝑠) (2.15)

(a)

(b) Hình 2.16:a. Thuật toán PID, b. Hàm quá độ

Bằng cách điều chỉnh 3 hằng số trong giải thuật của bộ điều khiển PID, bộ

điều khiển có thể dùng trong những thiết kế có yêu cầu đặc biệt. Đáp ứng của bộ

điều khiển có thể được mô tả dưới dạng độ nhạy sai số của bộ điều khiển, giá trị mà

bộ điều khiển vượt lỗ điểm đặt và giá trị dao động của hệ thống.

2.3.2. Bộ điều khiển PID

2.3.2.1. Các phương pháp xác định tham số PID

Chất lượng hệ thống phụ thuộc vào các tham số kp, TI, TD. Muốn hệ

thống có được chất lượng như mong muốn thì phải phân tích đối tượng rồi trên

cơ sở đó chọn các tham số cho phù hợp. Hiện có khá nhiều các phương pháp xác

định các tham số kp, TI, TD cho bộ điều khiển PID, song tiện ích hơn cả trong ứng

dụng vẫn là:

- Phương pháp Ziegler – Nichols.

- Phương pháp tối ưu độ lớn và phương pháp tối ưu đối xứng.

a. Phương pháp Ziegler - Nichols

Ziegler và Nichols đã đưa ra hai phương pháp thực nghiệm để xác định

tham số bộ điều khiển PID. Trong khi phương pháp thứ nhất sử dụng dạng mô

hình xấp xỉ quán tính bậc nhất có trễ của đối tượng điều khiển:

𝑆(s) = (2.16) ke−Ls 1 + Ts

thì phương pháp thứ hai nổi trội hơn ở chỗ hoàn toàn không cần đến mô

hình toán học của đối tượng. Tuy nhiên, nó có hạn chế là chỉ áp dụng được cho

một lớp các đối tượng nhất định.

Phương pháp Ziegler – Nichols thứ nhất:

Trong phương pháp này, hệ số KI và KD lúc đầu được gán bằng không. Hệ số P

được tăng cho đến khi nó tiến tới tới hạn, Ku ở đầu ra của vòng điều khiển bắt đầu dao

động. Ku và thời gian giao động Pu được dùng để giám sát hệ số sau:

Phương pháp thực nghiệm này có nhiệm vụ xác định các tham số kp, TI, TD

cho bộ điều khiển PID trên cơ sở xấp xỉ hàm truyền đạt S(s) của đối tượng thành

dạng (2.17), để hệ kín nhanh chóng trở về chế độ xác lập và độ quá điều chỉnh Δh

| ≤ 0,4. không vượt quá một giới hạn cho phép, khoảng 40% so với với ℎ∞ = lim𝑡→∞ ℎ(𝑡) tức là có | ∆ℎ ℎ∞

Hình 2.17: Nhiệm vụ của bộ điều khiển PID

Ba tham số L (hằng số thời gian trễ), k (hệ số khuếch đại) và T (hằng số thời

gian quán tính) của mô hình xấp xỉ (2.16) có thể được xác định gần đúng từ đồ thị

hàm quá độ h(t) của đối tượng. Nếu đối tượng có hàm quá độ dạng như Hình 2.18a

thì từ đồ thị hàm h(t) đó ta đọc ra được ngay:

Hình 2.18: Xác định tham số cho mô hình xấp xỉ

- L là khoản thời gian đầu ra h(t) chưa có phản ứng ngay với kích thích 1(t)

tại đầu vào.

- k là giá trị giới hạn ℎ∞ = lim𝑡→∞ ℎ(𝑡).

- Gọi A là điểm kết thúc thời gian trễ, tức là điểm trên trục hoành có

hoành độ bằng L. Khi đó T là khoảnh thời gian cần thiết sau L để tiếp tuyến của

h(t) tại A đạt giá trị k.

Trường hợp hàm quá độ h(t) không có dạng lý tưởng như ở Hình 2.18a, song

có dạng gần giống là hình chữ S của khâu quán tính bậc hai hoặc bậc n như ở

Hình 2.18b mô tả, thì ba tham số k, L, T của mô hình (2.16) được xác định xấp xỉ

như sau: Kẻ đường tiếp tuyến của h(t) tại điểm uốn của nó. Khi đó L sẽ là

hoành độ giao điểm của tiếp tuyến với trục hoành và T là khoảng thời gian cần

thiết để đường tiếp tuyến đi được từ giá trị 0 đến giá trị k.

Như vậy ta có thể thấy, điều kiện để áp dụng được phương pháp xấp xỉ mô

hình bậc nhất có trễ của đối tượng là đối tượng đã phải ổn định, không có giao động

và ít nhất hàm quá độ của nó phải có dạng chữ S.

Sau khi đã có các tham số cho mô hình xấp xỉ (2.16) của đối tượng

Ziegler – Nichols đã đề nghị sử dụng các tham số kp, TI, TD cho bộ điều khiển

𝑇

như sau:

𝑘𝐿

- Nếu chỉ sử dụng bộ điều khiển khuếch đại R(s) = kp, thì chọn 𝑘𝑝 =

0,9𝑇

𝑘𝐿

𝑇𝐼𝑠

𝐿 - Nếu sử dụng bộ PI với 𝑅(𝑠) = 𝑘𝑝(1 + ) thì chọn 𝑘𝑝 = và 𝑇𝐼 =

Mô hình điều khiển này thích hợp với phương pháp Ziegler -Nichols 1. Từ

bảng tra theo Ziegler - Nichols 1 ta cần xác định các tham số sau đây từ thực

nghiệm: Hệ số khuếch đại K, hằng số thời T và thời gian chậm trễ τ của đối tượng.

Bảng thiết kế theo phương pháp Ziegler - Nichols được biểu diễn trong (Bảng 2-1).

Bảng 2-1: Tổng hợp bộ điều khiển theo Ziegler – Nichols

Luật điều khiển Hệ số tỷ lệ Hằng số thời

Hằng số thời giantích phân gian vi phân

- - P: KP

𝑇 𝐾. 𝜏

1 𝑇𝑖𝑠

- ) PI: 𝐾𝑃(1 + 0,9 𝑇 𝐾. 𝜏

1 𝑇𝑖𝑠

PID: 𝐾𝑃(1 + + 𝑇𝐷𝑠) 12 𝑇 𝐾. 𝜏

b. Phương pháp tối ưu đối xứng

Phương pháp tối ưu đối xứng được thực hiện theo ý tưởng: Chọn cấu trúc và

tham số của bộ điều khiển sao cho module véc tơ đặc tính tần số của hệ kín

|𝑊𝑘(𝑗𝜔)| = 1∀ và được gọi là thiết kế bộ điều khiển sao cho véc tơ đặc tính tần số

của hệ kín là tối ưu.

Theo [1] ta có bộ điều khiển tổng hợp theo phương pháp tối ưu đối xứng như

Giả sử hệ thống có hàm truyền hệ hở là WH(s) hình 2.19. Ta phải tìm khâu

hiệu chỉnh WHC(s) sao cho hàm truyền hệ thống kín WK(s) với phản hồi đơn vị (-1)

thoả mãn điều kiện chuẩn tối ưu đối xứng sau:

1+4𝜏𝑠 8𝜏3𝑠3+𝜏2𝑠2+4𝜏𝑠+1

(2.17) 𝑊𝑘(𝑠) =

Trong đó:

𝑊0(𝑠) 1+𝑊0(𝑠)

(2.18) 𝑊𝑘(𝑠) =

(2.19) W0(s) = WH(s).WHC(s)

Thay vào ta tìm được :

1+4𝜏𝑠 𝑊𝐻(𝑠).8𝜏2𝑠2(1+𝜏𝑠)

(2.20) 𝑊𝐻𝐶(𝑠) =

Hình 2.19: Tổng hợp bộ điều khiển bằng phương pháp tối ưu đối xứng

Để thiết bị hiệu chỉnh đơn giản ta chọn  thỏa mãn điều kiện về thời gian

quá độ và trùng với hằng số thời gian nhỏ nào đó của WH (bù được khâu có hằng

số thời gian lớn).

2.3.2.2. Tối ưu tham số

Có nhiều phương pháp thiết kế bộ điều khiển, nhưng tất cả các phương pháp

đó đều chưa khẳng định được các tham số của bộ điều khiển đó đã đạt đến giá trị

đáp ứng điều khiển tối ưu hay chưa. Độ ổn định là một yêu cầu căn bản, nhưng

ngoài ra, các hệ thống khác nhau, có những yêu cầu khác nhau, và vài yêu cầu lại

mâu thuẫn với nhau. Hơn nữa, vài quá trình có một mức độ phi tuyến nào đấy

khiến các thông số làm việc tốt ở điều kiện đầy tải sẽ không làm việc khi quá trình

khởi động từ không tải. Vì vậy, sau khi tính toán được tham số bộ điều khiển, dựa

vào yêu cầu cụ thể của hệ thống chúng ta cần thiết phải tối ưu hóa tham số bộ điều

khiển.

𝑑𝑒(𝑡)

Bộ điều chỉnh PID có biểu thức sau:

𝑑𝑡

𝑇𝐼

(2.21) ] 𝑢(𝑡) = 𝐾𝑝 [𝑒(𝑡) + ∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡 + 𝑇𝐷

Bộ điều chỉnh PID số có biểu thức sau:

𝑛 ∑ 𝑛=1

𝑘𝑝𝑇𝑠 𝑇𝐼

𝑘𝑝𝑇𝐷 𝑇𝑆

(2.22) 𝑒(𝑘) + (𝑦(𝑛) − 𝑦(𝑛 − 1)) 𝑢(𝑛) = 𝑘𝑝𝑒(𝑛) +

Có nhiều phương pháp khác nhau để điều chỉnh vòng lặp PID. Lựa chọn

phương pháp thích hợp sẽ phụ thuộc phần lớn vào việc có hay không vòng lặp có

thể điều chỉnh "offline", và đáp ứng thời gian của hệ thống. Nếu hệ thống có thể

thực hiện offline, phương pháp điều chỉnh tốt nhất thường bao gồm bắt hệ thống

thay đổi đầu vào từng bước, tín hiệu đo lường đầu ra là một hàm thời gian, sử dụng

đáp ứng này để xác định các thông số điều khiển.

Một số phương pháp tối ưu hóa tham số bộ điều khiển hay được sử dụng có

thể kể đến như: Điều chỉnh thủ công, Phương pháp Ziegler–Nichols…

2.3.2.3. Phương pháp tối ưu hóa tham số bộ điều khiển

a. Điều chỉnh thủ công

Nếu hệ thống phải duy trì trạng thái online, một phương pháp điều chỉnh là

thiết lập giá trị đầu tiên của TI và TD bằng không. Tăng dần KP cho đến khi đầu ra

của vòng điều khiển dao động, sau đó KP có thể được đặt tới xấp xỉ một nửa giá trị

đó để đạt được đáp ứng "1/4 giá trị suy giảm biên độ". Sau đó tăng TI đến giá trị

phù hợp sao cho đủ thời gian xử lý. Tuy nhiên, KI quá lớn sẽ gây mất ổn định. Cuối

cùng, tăng TD, nếu cần thiết, cho đến khi vòng điều khiển nhanh có thể chấp nhận

được nhanh chóng lấy lại được giá trị đặt sau khi bị nhiễu. Tuy nhiên, TD quá lớn sẽ

gây quá điều chỉnh.

Bảng 2-2: Chỉnh định thông số bộ điều chỉnh theo phương pháp thủ công

Tác động của việc tăng một thông số độc lập

Thông Thời gian Thời gian Quá độ Sai số ổn định Độ ổn định số khởi động xác lập

Thay đổi Giảm Tăng Giảm Giảm cấp KP nhỏ

Giảm Tăng Tăng Giảm đáng kể Giảm cấp TI

Về lý thuyết Cải thiện Giảm ít Giảm ít Giảm ít TD không tác động nếu KD nhỏ

b. Phương pháp Ziegler – Nichols Giống phương pháp trên, hệ số KI và KD lúc đầu được gán bằng không. Hệ số P được tăng cho đến khi nó tiến tới tới hạn, Ku, ở đầu ra của vòng điều khiển bắt đầu dao động. Ku và thời gian dao động Pu được dùng để gán hệ số như sau:

Bảng 2-3: Chỉnh định thông số bộ điều chỉnh t heo phương pháp Ziegler–Nichols

Dạng điều khiển KP TI TD

P - - 0.50Ku

PI - 0.45Ku 1.2KP/Pu

PID 0.60Ku 2KP/Pu KP.Pu/8

2.3.2.4. Kết luận

Trong Bộ điều khiển PID nghiên cứu, cấu trúc, nguyên lý làm việc, phạm

vi ứng dụng và các phương pháp xác định, hiệu chỉnh tham số bộ điều khiển

PID theo các phương pháp khác nhau. Dựa vào tính năng, phạm vị ứng dụng ,

trên cơ sở sánh đặc điểm của đối tượng cần điều khiển, chúng ta sẽ lựa chọn được bộ

điều khiển tương ứng là P, PI, PD hay PID phù hợp.Trên cơ sở của yêu cầu chất

lượng điều khiển chúng ta sẽ tính toán được các tham số của bộ điều khiển bằng

các phương pháp khác nhau như đã trình bày trong phần 1.4.

Bộ điều khiển PID hiện nay vẫn còn được sử dụng khá rộng rãi để điều

khiển đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp. Lý do bộ PID được sử dụng rộng

rãi là tính đơn giản của nó cả về cấu trúc lẫn nguyên lý làm việc, tin cậy trong điều

khiển và đáp ứng được yêu cầu chất lượng điều khiển trong giới hạn nhất định. Tuy

nhiên bộ điều khiển PID cũng còn tồn tại nhược điểm là trong quá trình làm việc

khi tham số của hệ thống thay đổi hoặc hệ chịu nhiễu tác động thì tính bền vững

của hệ không được đảm bảo, chất lượng ra bị thay đổi.

Các hệ cần điều khiển trong thực tế chủ yếu là các hệ phi tuyến có chứa các

tham số (có thể có tham số không biết trước) thay đổi khi làm việc. Ngoài ra trong

quá trình làm việc hệ còn chịu nhiễu tác động từ môi trường. Điều khiển các hệ

thống nói trên với các chỉ tiêu chất lượng cao các bộ điều khiển PID thông thường

nói chung không đáp ứng được.

Để điều khiển các hệ phi tuyến mạnh, hoặc các hệ có phần tử không mô hình

hoá được, các tham số không biết trước và chịu ảnh hưởng của nhiễu từ môi

trường, thường được thiết kế theo hai hướng: hướng thứ nhất Sử dụng các bộ điều

khiển hiện đại như: Điều khiển tối ưu, điều khiển bền vững, điều khiển mờ, điều

khiển thích nghi…Hướng thứ 2 là sử dụng các bộ điều khiển lai để tận dụng ưu

điểm của các bộ điều khiển như điều khiển thích nghi bền vững, PID mờ…

Trong luận văn tác giả sẽ lựa chọn phương pháp điều khiển PID mờ để

xử lý các tồn tại của bộ điều khiển PID.

2.3.3. Thiết kế bộ điều khiển PID trong hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba

pha không đối xứng

Hình 2.20: Đề xuất thuật toán điều khiển bù cosphi trong hệ thống SVC

Vì phụ tải ở đây là không xác định. Các phương pháp tổng hợp bộ điều khiển

được kể đến ở trên chỉ áp dụng được khi biết mô hình toán của đối tượng. Chính vì

vậy, cũng theo đề tài nghiên cứu [1] đã dùng phương pháp kinh nghiệm để chọn bộ

điều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống bù cosphi tự động, cụ thể bộ điều

chỉnh là khâu PI.

Trong phần tiếp theo đề tài sẽ lấy ví dụ mô phỏng hệ thống bù cosphi (bù

công suất phản kháng) cho một phụ tải xác định với bộ điều chỉnh là PI, tham số bộ

điều chỉnh được chọn theo kinh nghiệm và sau khi chỉnh định thủ công tham số bộ

điều khiển.

2.4. Mô phỏng trên Matlab – Simulink

2.4.1. Khái quát phần mềm mô phỏng Matlab – Simulink

Thư viện Simulink bao gồm toàn bộ thư viện các khối như khối nhận tín

hiệu, nguồn tín hiệu, phần tử truyền tin và phi tuyến, các đầu nối chuẩn (Hình 2.21).

Ta cũng có thể thay đổi hay tạo ra các khối riêng của mình. Các mô hình bài toán

trong Simulink được xây dựng có thứ bậc hay còn gọi là mô hình phân cấp, do đó

có thể xây dựng mô hình theo hướng từ dưới lên hay từ trên xuống. Ta vừa có thể

quan sát hệ thống toàn bộ, vừa có thể xem chi tiết bằng cách nháy kép vào từng

khối mô hình.

Sau khi tạo lập được mô hình ta có thể mô phỏng nó trong Simulink bằng

cách nhập lệnh trong cửa sổ của Matlab hay sử dụng các menu có sẵn. Việc sử dụng

các menu đặc biệt thích hợp cho các công việc có sự tác động qua lại lẫn nhau, còn

dòng lệnh thường hay được dùng khi chạy một loạt các chương trình mô phỏng.

Trong thư viện của Simulink có chứa thư việc Sim Power Stystem cho phép

xây dựng và mô phỏng mạch điện có chứa đựng vả phần tử tuyến tính và phần phi

tuyến.

Các bộ scope và các khối hiển thị khác nữa cho phép người sử dụng có thể

xem kết quả trong khi chạy mô phỏng. Hơn nữa ta có thể thông số một cách trực

tiếp và nhận ảnh hưởng đến mô hình.

Các thư viện khối chức năng chính được sử dụng gồm: Khối nguồn

(Electrical Source); Khối các phần tử (Elemtent); Các khối đo lường

(Meaurements); Khối động cơ (Machines); Khối điện tử công suất (Power

Electronics).

Hình 2.21: Thư viện khối các phần tử Elemtent

Hình 2.22: Thư viện Sim Power Systems

Hình 2.23: Thư viện khối nguồn Electrical Source

Các phần tử trong các thư viện trên có thể cài đặt các thông số theo yêu cầu

bằng cách nháy đúp vào các biểu tượng, khi cửa sổ hiện ra ta đặt thông số vào đó.

Với các phần tử cấp trong thư viện ta hoàn toàn có thể mô phỏng các mạch

điện theo ý muốn. Từ hệ thống được mô phỏng lấy mẫu ta tiến hành lấy mẫu làm cơ

sở cho tính toán điều khiển dựa trên lý thuyết mờ.

2.4.2. Xây dựng mô hình mô phỏng

Giả sử xét cho trạm 22kV, với phụ tải nhạy cảm với chất lượng điện áp như

các hệ thống biến tần - động cơ không đồng bộ, các lò nhiệt điện trở....

Vì vậy cần một trạm bù tĩnh đặt gần trạm 22kV để bù công suất phản kháng.

Mô hình trạm SVC bao gồm ba thành phần chính: khối đo lường, khối điều

khiển và khối nguồn (Hình 2.20).

- Khối đo lường: cung cấp các phép đo điện áp và dòng điện tức thời thực tế

(u, i). Các tín hiệu này là đầu vào cho khối điều khiển và đơn vị đo lường được coi

là nguồn thông tin chính về hệ thống.

- Khối điều khiển: thực hiện một số tính toán được mô tả chi tiết hơn bên

dưới. Độ lệch của các giá trị đo và giá trị tham chiếu của công suất phản kháng

được tính toán động. Do đó, hệ số công suất thấp có thể được hiệu chỉnh theo thời

gian thực chỉ với một chút thời gian trễ.

- Khối nguồn: bao gồm ba mạch nguồn. Mỗi nhánh một pha chứa một van

thyristor, tụ điện và cuộn cảm (Hình 2.29). Bộ nguồn được điều khiển bằng phát

xung cho các thyristor.

Hình 2.20 cho thấy sơ đồ khối chính của thuật toán điều khiển tự động được

đề xuất. Có một tải được nối ở cuối đường dây và nó tiêu thụ công suất tác dụng P

và công suất phản kháng QL. Công suất bù của SVC là QSVC. Các biến P và Q lần

lượt là các giá trị thực tế của công suất phản kháng và công suất tác dụng được lấy

từ lưới điện.

Nói chung, khối điều khiển tự động điều chỉnh công suất phản kháng bù của

SVC (QSVC) là bộ điều chỉnh PID và nó bao gồm năm giai đoạn cơ bản:

- Thứ nhất, công suất tác dụng thực tế và công suất phản kháng Q trong các

pha được tính bằng giá trị điện áp tức thời u và dòng điện i.

- Thứ hai, công suất phản kháng tham chiếu Qref được tính từ hệ số công suất

mong muốn cos φref và công suất tác dụng thực tế P.

- Q được so sánh với Qref và lỗi ΔQ tiếp tục đến bộ điều khiển PID.

- PID điều chỉnh độ lệch giữa công suất phản kháng thực tế và giá trị mong

muốn để giảm chênh lệch về không..

- Cuối cùng, một bộ tạo xung điều khiển là cần thiết để kích hoạt các

thyristor.

2.4.1.1. Khối đo lường

- Khối nguồn điện áp: Dùng khối dưới đây để tạo ra nguồn 3 pha (Hình

2.24).

Hình 2.24: Thông số khối nguồn điện áp

- Đường dây truyền tải (hình 2.25).

Hình 2.25: Thông số đường dây truyền tải

- Khối đo lường dòng áp ba pha: Dùng khối dưới đây để tạo ra khối đo lường

(hình 2.26)

- Khối tải: Dùng khối dưới đây để tạo ra khối tải (hình 2.28)

Hình 2.26: Thông số khối tải

2.4.1.2. Khối nguồn

Khối nguồn được đại diện bởi ba nhánh TCR một pha giống hệt nhau SVC

được thiết kế cho mô hình đường dây ba pha 22 kV với điện áp pha - pha danh định

Un = 220 V. Công suất phản kháng ba pha lớn nhất của SVC nằm trong khoảng -

1500 var đến + 1000 var, độ tự cảm của cuộn dây L = 1,54 H và điện dung C = 3,29

μF. Các xung kích hoạt được đồng bộ với điện áp cung cấp.

Hình 2.27: Khối nguồn nối tam giác 3 pha của TCR

2.4.1.3. Khối điều khiển

Khối điều khiển có chức năng điều khiển hệ thống bù khi đã thu thập thông

tin điện áp sụt .

Hình 2.28: Bộ điều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống bù cosphi

Hình 2.28 mô tả mô hình mô phỏng SVC được đề xuất trong Simulink. Có

khối đo lường, khối điều khiển và khối nguồn. Chức năng của khối điều khiển được

trình bày ở trên và nó được xây dựng theo hình 2.23.

Hình 2.29: Mô hình mô phỏng SVC trong Simulink

2.4.3. Kết quả mô phỏng

Tiến hành mô phỏng cho hệ thống bù cosphi tự động với lượng đặt cosphi

ban đầu là 0.95. Tại 6,5s ta tăng lượng đặt lên 0.99.

Hình 2.30: Đặc tính điều chỉnh và bám cos theo giá trị đặt khi sử dụng bộ điều khiển mờ có các thời điểm thay đổi thông số tải

Nhận xét: Khi áp dụng mô hình bù cho phụ tải dải hệ số công suất được điều

chỉnh và có thể giữ ổn định từ cos = (0,9 ÷ 1.0). Thay đổi cos của tải, hệ thống

tự động điều chỉnh và bám giá trị cos đặt không có sai lệch và thời gian đáp ứng

nhanh sau 1,7s.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Trong nghiên cứu đã đưa các phương pháp điều khiển hiện đại vào để xác

định các tham số của bộ điều khiển PID như Ziegler–Nichols thứ nhất, phương

pháp tối ưu và phương pháp tối ưu hóa các tham số điều khiển vào trong thiết kế

bộ điều khiển PID cho phụ tải ba pha không đối xứng.

Xây dựng được thuật toán điều khiển bù cosphi trong hệ thống SVC, mô

phỏng được bộ điều khiển trong Matlab – Simulink.

Khi áp dụng mô hình bù cos phi cho phụ tải thì dải hệ số công suất được điều

chỉnh và có thể giữ ổn định. Thay đổi cos của tải, hệ thống tự động điều chỉnh và

bám giá trị cos đặt không có sai lệch và thời gian đáp ứng nhanh sau 1,7s.

Bộ điều khiển PID phù hợp cho các tải ba pha không đối xứng có các tham

số xác định.

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỂ

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BÙ COSPHI VÔ CẤP CHO

PHỤ TẢI BA PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG

3.1. Logic mờ

3.1.1. Tập mờ

3.1.1.1. Tập rõ

Cho E là một tập hợp bất kỳ, nói rằng A là tập con của E, viết là A  E và

đọc là A bao hàm trong E, nếu bất kỳ phần tử x nào của A thì x cũng là phần tử của

E, thường được diễn đạt dưới dạng:

A  E   x  A  x E (3.1)

Theo cách diễn đạt ở (3.1), nói khác đi, một tập con A  E có định nghĩa

thông qua hàm IA(x), IA(x) được gọi là hàm chỉ thị của tập A

(3.2) 𝐼𝐴(𝑥) = { 1 𝑛ế𝑢 𝑥 ∈ 𝐴 0 𝑛ế𝑢 𝑥 ∉ 𝐴

3.1.1.2. Tập con mờ

Với các tập rõ, hàm chỉ thị chỉ nhận hai giá trị là 0 và 1. Năm 1965 L. A.

Zadeh đã xây dựng về khái niệm tập con mờ bằng cách mở rộng miền giá trị của

IA(x), trong trường hợp này thay cho IA(x) là hàm A(x), gọi là hàm liên thuộc của

A. Hàm A(x) có thể có rất nhiều giá trị, thậm chí có tất cả các giá trị trên đoạn

[0:1].

Định nghĩa tập con mờ và hàm liên thuộc:

Cho tập E, gọi là tập con mờ của E, ký hiệu là:

𝐴:={(x/A(x)); x E (3.3)

Trong đó: A(x) được gọi là hàm liên thuộc của tập mờ 𝐴, A(x) lấy giá trị

bất kỳ trong đoạn [0:1], A(x) càng gần 1 thì phần tử x  E tương ứng càng tỏ, nếu

A(x)=1 thì x đúng là phần tử tỏ (rõ) của 𝐴, nếu A(x) càng gần 0 thì phần tử x E

tương ứng càng mờ.

Về mặt toán học người ta nói rằng: hàm liên thuộc A(x) đã ánh xạ mỗi phần

tử x  E thành một giá trị liên thuộc (cấp độ liên thuộc) liên tục trong khoảng [0:1].

Chính hàm liên thuộc  đã làm “mềm hoá” và “linh hoạt hoá” một tập hợp,

tuỳ theo quan niệm của mỗi người có thể đặt các giá trị A(x) cụ thể để diễn đạt

“mức độ mờ”, nếu A(x) = IA(x) thì tập 𝐴 trở thành tập tỏ A. Hình 4.1 biểu diễn

hàm chỉ thị IA(x) của tập tỏ A và hàm liên thuộc B(x), C(x) của các tập mờ B và

Hình 3.1: Hàm liên thuộc kinh điển (a) và trong logic mờ (b) và (c)

Hình 3.2: Hàm liên thuộc hình thang

Hàm liên thuộc thường là các đường cong, trong kỹ thuật và điều khiển

chúng thường được thay bằng các đoạn thẳng tiệm cận. Thí dụ tập mờ F bao gồm

các số thực lớn hơn 3 và nhỏ hơn 9 có hàm liên thuộc hình thang như hình 3.2 thì ta

xác định được độ phụ thuộc (liên thuộc) của các số trong tập này:

f(4) =0.5; f(4.5)= 0.75; f(5)= 1

f(6)= 1; f(8)= 0.5.

Tuy nhiên không phải bắt buộc các hàm liên thuộc phải có giá trị lớn nhất

bằng 1, để phân biệt người ta chia ra các định nghĩa và các khái niệm nhỏ:

- Độ cao của tập mờ F là giá trị H = sup f(x) x M nếu tập mờ có H = 1 gọi

là chính tắc: H luôn < 1 là không chính tắc.

- Miền xác định của tập mờ F ký hiệu bằng S, là tập con của M thoả mãn:

S = { x  M; f(x) > 0}.

- Miền tin cậy của tập mờ F, ký hiệu bằng T, là tập con của M thoả mãn:

T = {x M; f(x) = 1}

3.1.1.3. Các phép toán trên tập mờ

Tập mờ cũng có 3 phép toán cơ bản là phép hợp (tương đương OR); phép

giao (tương đương AND) và phép bù (tương đương NOT).

Phép hợp (tương đương logic OR): Hợp của hai tập mờ A và B có cùng cơ

sở M là một tập mờ cũng xác định trên cơ sở M với hàm liên thuộc:

A∩B(x)= MAX{f(x), f(x)} (3.4)

Còn 4 biểu thức khác để tính hàm liên thuộc trong phép hợp như phép hợp

Lukasiewier, tổng Einstein, tổng trực tiếp và Drastic. Nếu 2 tập mờ không cùng cơ

sở thì ta đưa chúng về cùng 1 cơ sở bằng cách lấy tích 2 cơ sở đã có.

Phép giao (AND): Giao của 2 tập mờ A và B có cùng cơ sở M là một tập mờ

cũng xác định trên cơ sở M với hàm liên thuộc.

(3.5) A∩B(x) = MIN{f(x), f(x)}

và cũng có một số biểu thức tính khác như tích Einstein phép giao

Lukasiewier....Nếu 2 tập mờ không cùng cơ sở cũng cần đưa về một cơ sở bằng tích

2 cơ sở đó.

Hình 3.3: Giao của hai tập mờ

Phép bù (NOT): Bù của tập mờ A có cơ sở M và hàm liên thuộc A(x) là

một tập hợp AC xác định trên cùng cơ sở M với hàm liên thuộc:

 (x) =1- A(x) (3.6)

3.1.1.4. Biến ngôn ngữ

Biến ngôn ngữ là một biến có thể gán các từ trong ngôn ngữ cho giá trị của

nó. Ở đây các từ được đặc trưng bởi định nghĩa tập mờ trong miền xác định mà ở

đó biến được định nghĩa.

Các biến ngôn ngữ chuẩn hoá thường dùng là: âm lớn NB (negative big); âm

trung bình NM (negative medium); âm nhỏ NS (negative small); không Z(zero);

dương nhỏ PS (positive small); dương trung bình PM (positive medium); dương lớn

PB (positive big). Với trường hợp tối giản có thể biến ngôn ngữ chỉ gồm: âm N;

dương P và không Z.

Biến ngôn ngữ chỉ cần thiết trước tiên là cho quá trình mờ hoá (Fuzzifiezs)

các giá trị rõ của đầu vào các bộ điều khiển mờ, sau là để chuẩn hoá các hàm liên

thuộc khác nhau.

3.1.2. Luật hợp thành

Suy luận mờ cũng thường được gọi là suy luận xấp xỉ (Fuzzy reasoning or

approximate reasoning) là thủ tục suy luận để suy diễn ra kết quả từ tập các quy tắc

Nếu... Thì … theo một hay nhiều điều kiện. Trước tiên ta giới thiệu về luật hợp

thành để mô tả sự hợp lý thực chất của suy luận mờ.

Luật hợp thành là sự khái quát hoá các khái niệm tương tự sau đây.

Giả thiết ta có đường cong y = f(x), đó là quan hệ điều khiển giữa x và y. Khi

cho x = a thì suy ra y = b = f(a). Tổng quát, nếu bây giờ ta cho a là một khoảng và

f(x) là hàm của khoảng giá trị như hình 3.4b. Để tìm khoảng kết quả y = b tương

ứng với khoảng x = a, trước tiên ta mở rộng vùng a theo kiểu hình trụ từ X sang

vùng XY và tìm vùng I là giao của khoảng giá trị a và hàm của khoảng giá trị f(x),

sau đó lấy hình chiếu của I lên trục Y ta tìm được y =b (hình 4.4b).

Hình 3.4: Đồ thị biểu thị quan hệ x và y

Mở rộng suy nghĩ trên ra xa hơn, ta cho rằng A là tập mờ của X và R là quan

hệ mờ trên XY. Cần tìm tập mờ kết quả B. Chúng ta lại xây dựng kiểu mở rộng

hình trụ C(A) với A làm cơ sở (nghĩa là việc mở rộng vùng A từ X sang XY). Mặt

giao giữa C(A) và R có dạng tương tự như vùng I, bằng cách chiếu phần giao

C(A)R lên trục Y ta được tập mờ B. Ta ký hiệu các hàm liên thuộc của các tập mờ

A, C(A), B và R là A, C/A, B và R, trong đó C/A(x,y) = A(x).

Từ đây ta có: C/AR(x,y) = Min{C/A(x,y), R(x,y)}

(3.7) = Min{A(x),R(x,y)}

Hình chiếu của C/AR trên trục y là:

(3.8) B(y) = MaxMin{A(x), R(x,y)}

Công thức (3.8) là biểu hiện của luật hợp thành max-Min. Ngoài ra còn có

các dạng luật hợp thành khác như: max-PROD, sum-Min, sum-PROD.

Dùng luật hợp thành ta đã công thức hoá thủ tục suy luận và gọi đó là suy

luận mờ theo tập các qui tắc mờ Nếu … Thì. Luật mờ cơ bản là luật mô tả bởi quan

hệ: Nếu...Thì...(IF....THEN....), một cách tổng quát có dạng:

IF < mệnh đề mờ điều kiện> THEN

Một số dạng mệnh đề mờ:

x is A; x1 is A and x2 is not B

x1 is A1 and x2 is A2 and...and xn is An

x1 is A1 or x2 is A2 or...or xn is An

(lưu ý rằng các phép logic and, or, not trong logic mờ tương ứng các phép

giao, hợp, bù).

Thí dụ một luật cơ bản phát biểu theo biến ngôn ngữ như sau:

If x1 is NB and x2 is NM then y is PB.

Trong bộ điều khiển mờ luật điều khiển mờ là bộ não của nó, người thiết kế

phải dựa vào kinh nghiệm của mình mà phát biểu và xây dựng cho được một tập mờ

dạng này làm cơ sở cho việc triển khai thiết kế tiếp theo.

3.1.3. Giải mờ

Sau khâu thiết bị hợp thành, tín hiệu đưa ra không thể sử dụng ngay cho điều khiển đối tượng vì thực chất đầu ra khâu này luôn là giá trị mờ B,. Vì vậy cần một

khâu giải mờ để làm rõ giá trị cụ thể của tín hiệu điều khiển tương ứng với giá trị

cụ thể ở đầu vào bộ điều khiển mờ. Có hai phương pháp giải mờ chính yếu:

phương pháp cực đại và phương pháp trọng tâm.

Phương pháp cực đại giải mờ theo hai bước:

1. Xác định miền chứa giá trị rõ y’. Giá trị y’ là giá trị mà tại đó hàm liên

thuộc đạt giá trị cực đại (độ cao của tập mờ B’), tức là miền:

G = {yH g(y) = H}

2. Xác định y’ cụ thể (bằng số) từ G theo một trong ba nguyên lý.

- Nguyên lý trung bình: y’ = y1 + y2; y1, y2 là các giá trị biên của miền G ở

đây y1 < y2.

- Nguyên lý cận phải: y’ = y2 = sup (y).

- Nguyên lý cận trái: y’ = y1 = inf (y).

Hình 3.5: Phương pháp giải mờ cực đại

Phương pháp trọng tâm:

Phương pháp cho kết quả y’ là hoành độ của điểm trọng tâm miền được bao

phủ bởi trục hoành và đường B’(y).

Hình 3.6: Phương pháp trọng tâm

∫ 𝑦𝜇𝐵,(𝑦)𝑑𝑦 𝑠 ∫ 𝑦𝜇𝐵,(𝑦)𝑑𝑦 𝑠

(3.9) 𝑦, =

với S là miền xác định của tập mờ.

Xác định y’ theo biểu thức này cho ta giá trị y’ chính xác vì nó có sự tham

gia của toàn bộ các tập mờ đầu ra, tuy nhiên việc tính toán là phức tạp và thời gian

tính toán lâu. Mặt khác cũng chưa tính đến độ thoả mãn của luật điều khiển quyết

định, và có thể xảy ra trường hợp y’ rơi vào điểm có sự phụ thuộc nhỏ nhất thậm chí

sự phụ thuộc này có thể bằng 0.

Một biến dạng của phương pháp điểm trọng tâm là phương pháp độ cao.

Theo phương pháp này giá trị mỗi tập mờ B’(y) được xấp xỉ bằng một cặp giá trị

(yk, Hk) duy nhất, Hk là một điểm mẫu trong miền giá trị y của B’k, lúc đó trị số y’

∑

giải mờ tính theo biểu thức:

𝑦𝑘𝐻𝑘 𝑦𝑘

𝑞 𝑘=1 𝑞 ∑ 𝑘=1

(3.10) 𝑦, =

Phương pháp này áp dụng cho mọi luật hợp thành (MAX-MIN, SUM-MIN,

MAX-PROD, SUM-PROD).

3.2. Bộ điều khiển mờ

3.2.1. Bộ điều khiển mờ cơ bản

3.2.1.1. Bộ điều khiển mờ tĩnh:

Là bộ điều khiển mờ có quan hệ vào - ra y(x) liên hệ nhau theo một phương

trình đại số (phi tuyến). Các bộ điều khiển mờ tĩnh điển hình là bộ khuyếch đại P,

bộ điều khiển Relay hai vị trí, ba vị trí…

Một trong các dạng hay dùng của bộ điều khiển mờ tĩnh là bộ điều khiển mờ

tuyến tính từng đoạn, nó cho phép ta thay đổi mức độ điều khiển trong các phạm vi

khác nhau của quá trình, do đó nâng cao được chất lượng điều khiển.

Bộ điều khiển mờ tĩnh có ưu điểm là đơn giản, dễ thiết kế, song nó có nhược

điểm là chất lượng điều khiển không cao vì chưa đề cập đến các trạng thái động

(vận tốc, gia tốc…) của quá trình, do đó nó chỉ được sử dụng trong các trường hợp

đơn giản.

3.2.1.2. Bộ điều khiển mờ động:

Là bộ điều khiển mờ mà đầu vào có xét tới các trạng thái động của đối

tượng. Ví dụ với hệ điều khiển theo sai lệch thì đầu vào của bộ điều khiển mờ ngoài

tín hiệu sai lệch e theo thời gian còn có các đạo hàm của sai lệch giúp cho bộ điều

khiển phản ứng kịp thời với các biến động đột xuất của đối tượng.

Các bộ điều khiển mờ động hay được dùng hiện nay là bộ điều khiển mờ

theo luật tỉ lệ tích phân, tỉ lệ vi phân và tỉ lệ vi tích phân (PI, PD, PID).

Một bộ điều khiển mờ theo luật I có thể thiết kế từ một bộ mờ theo luật P (bộ

điều khiển mờ tuyến tính) bằng cách mắc nối tiếp một khâu tích phân kinh điển vào

trước hoặc sau khối mờ đó. Do tính phi tuyến của hệ mờ, nên việc mắc khâu tích

phân trước hay sau hệ mờ hoàn toàn khác nhau.

Khi mắc nối tiếp ở đầu vào của một bộ điều khiển mờ theo luật tỉ lệ một

khâu vi phân sẽ được một bộ điều khiển mờ theo luật tỉ lệ vi phân PD.

Thành phần của bộ điều khiển này cũng giống như bộ điều khiển theo luật

PD thông thường bao gồm sai lệch giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu ra của hệ thống

e và đạo hàm của sai lệch e’. Thành phần vi phân giúp cho hệ thống phản ứng chính

xác hơn với những biến đổi lớn của sai lệch theo thời gian. Phát triển tiếp từ ví dụ

về bộ điều khiển mờ theo luật P thành bộ điều khiển mờ theo luật PD hoàn toàn đơn

giản.

Trong kĩ thuật điều khiển kinh điển, bộ điều khiển PID được biết đến như là

một giải pháp đa năng và có miền ứng dụng rộng lớn. Định nghĩa về bộ điều khiển

theo luật PID kinh điển trước đây vẫn có thể sử dụng cho một bộ điều khiển mờ

theo luật PID được thiết kế theo hai thuật toán:

- Thuật toán chỉnh định PID.

- Thuật toán PID tốc độ.

Bộ điều khiển mờ được thiết kế theo thuật toán chỉnh định PID có ba đầu vào

gồm sai lệch e giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu ra, đạo hàm và tích phân của sai

𝑡

lệch. Đầu ra của bộ điều khiển mờ chính là tín hiệu điều khiển u(t).

𝑢(𝑡) = 𝐾 [𝑒 + 𝑒] 𝑑 𝑑𝑡 1 𝑇𝑙 ∫ 𝑒𝑑𝑡 + 𝑇𝐷 0

Với thuật toán PID tốc độ, bộ điều khiển PID có 3 đầu vào: sai lệch e giữa

tín hiệu đầu vào và tín hiệu chủ đạo, đạo hàm bậc nhất e’, và đạo hàm bậc hai e’’

của sai lệch. Đầu ra của hệ mờ là đạo hàm du/dt của tín hiệu điều khiển u(t).

= 𝐾 [ 𝑒 + 𝑒 + 𝑑𝑢 𝑑𝑡 𝑑 𝑑𝑡 𝑑2 (𝑑𝑡)2 𝑒] 1 𝑇𝑙

Do trong thực tế thường có một trong hai thành phần được bỏ qua nên thay

vì thiết kế bộ điều khiển PID hoàn chỉnh người ta thường tổng hợp các bộ điều

khiển PI hoặc PD.

Bộ điều khiển PID mờ được thiết kế trên cơ sở của bộ điều khiển PD mờ,

bằng cách mắc nối tiếp ở đầu ra của bộ điều khiển PD mờ một khâu tích phân.

Cho đến nay, nhiều dạng cấu trúc của PID mờ còn được gọi là bộ điều chỉnh

mờ ba thành phần đã được nghiên cứu. Các dạng cấu trúc này thường được thiết kế

trên cơ sở tách bộ điều khiển PID thành hai bộ điều chỉnh PD và PI. Việc phân chia

này chỉ nhằm mục đích thiết lập các hệ luật cho PI và PD gồm hai biến vào, một

biến ra, thay vì phải thiết lập ba biến vào.

3.2.2. Các nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ

Với một miền compact X Rn (n là số đầu vào) các giá trị vật lý của biến

ngôn ngữ đầu vào và một đường phi tuyến g(x) tuỳ ý nhưng liên tục cùng các đạo

hàm của nó trên X thì bao giờ cũng tồn tại một bộ điều khiển mờ cơ bản có quan hệ:

𝑆𝑢𝑝𝑥∈𝑋|𝑦(𝑥) − 𝑔(𝑥)| < ε , với ε là một số thực dương bất kỳ cho trước. Điều đó cho

thấy kỹ thuật điều khiển mờ có thể giải quyết được một bài toán tổng hợp điều

khiển (tĩnh) phi tuyến bất kỳ. Để tổng hợp được các bộ Điều khiển mờ và cho nó

hoạt động một cách hoàn thiện ta cần thực hiện qua các bước sau:

1- Khảo sát đối tượng, từ đó định nghĩa tất cả các biến ngôn ngữ vào, ra và

miền xác định của chúng. Trong bước này chúng ta cần chú ý một số đặc điểm cơ

bản của đối tượng điều khiển như: Đối tượng biến đổi nhanh hay chậm? có trễ hay

không? Tính phi tuyến nhiều hay ít ?...Đây là những thông tin rất quan trọng để

quyết định miền xác định của các biến ngôn ngữ đầu vào, nhất là các biến động học

(vận tốc, gia tốc,...). Đối với tín hiệu biến thiên nhanh cần chọn miền xác định của

vận tốc và gia tốc lớn và ngược lại.

2- Mờ hoá các biến ngôn ngữ vào/ra: Trong bước này chúng ta cần xác định

số lượng tập mờ và hình dạng các hàm liên thuộc cho mỗi biến ngôn ngữ. Số lượng

các tập mờ cho mỗi biến ngôn ngữ được chọn tuỳ ý. Tuy nhiên nếu chọn ít quá thì

việc điều chỉnh sẽ không mịn, chọn nhiều quá sẽ khó khăn khi cài đặt luật hợp

thành, quá trình tính toán lâu, hệ thống dễ mất ổn định. Hình dạng các hàm liên

thuộc có thể chọn hình tam giác, hình thang, hàm Gaus,...

3- Xây dựng các luật điều khiển (mệnh đề hợp thành): Đây là bước quan

trọng nhất và khó khăn nhất trong quá trình thiết kế bộ điều khiển mờ. Việc xây

dựng luật điều khiển phụ thuộc rất nhiều vào tri thức và kinh nghiệm vận hành hệ

thống của các chuyên gia. Hiện nay ta thường sử dụng một vài nguyên tắc xây dựng

luật hợp thành đủ để hệ thống làm việc, sau đó mô phỏng vả chỉnh định dần các luật

hoặc áp dụng một số thuật toán tối ưu (được trình bày ở phần sau).

4- Chọn thiết bị hợp thành (MAX-MIN hoặc MAX-PROD hoặc SUMMIN

hoặc SUM-PRROD) và chọn nguyên tắc giải mờ (Trung bình, cận trái, cận phải,

điểm trọng tâm, độ cao).

5- Tối ưu hệ thống: Sau khi thiết kế xong bộ điều khiển mờ, ta cần mô hình

hoá và mô phỏng hệ thống để kiểm tra kết quả, đồng thời chỉnh định lại một số

tham số để có chế độ làm việc tối ưu. Các tham số có thể điều chỉnh trong bước này

là: Thêm, bớt luật điều khiển; thay đổi trọng số các luật; thay đổi hình dạng và miền

xác định của các hàm liên thuộc.

3.2.3. Cấu trúc bộ điều khiển mờ

Hoạt động của một bộ điều khiển mờ phụ thuộc vào kinh nghiệm và phương

pháp rút ra kết luận theo tư duy của con người sau đó được cài đặt vào máy tính trên

cơ sở logic mờ.

Một bộ điều khiển mờ bao gồm 3 khối cơ bản: Khối mờ hoá, thiết bị hợp

thành và khối giải mờ. Ngoài ra còn có khối giao diện vào và giao diện ra (hình

3.7).

Hình 3.7: Cấu trúc bộ điều khiển mờ cơ bản

Khối mờ hoá có chức năng chuyển mỗi giá tri rõ của biến ngôn ngữ đầu vào

thành véctơ μ có số phần tử bằng số tập mờ đầu vào.

-Thiết bị hợp thành mà bản chất của nó sự triển khai luật hợp thành R được

xây dựng trên cơ sở luật điều khiển.

- Khối giải mờ có nhiệm vụ chuyển tập mờ đầu ra thành giá trị rõ y0 (ứng với

mỗi giá tri rõ x0 đề điều khiển đối tượng).

- Giao diện đầu vào thực hiện việc tông hợp và chuyển đổi tin hiệu vào (từ

tương tự sang số), ngoài ra còn có thể có thểm các khâu phụ trợ đê thực hiện bài

toán động như tích phân, vi phân....

- Giao diện đầu ra thực hiện chuyển đổi tín hiệu ra (từ số sang tương tự) để

điều khiển đối tượng.

Nguyên tắc tổng hợp một bộ điều khiển mờ hoàn toàn dựa vào những

phương pháp toán học trên cơ sở định nghĩa các biến ngôn ngữ vào/ra và sự lựa

chọn những luật điều khiển. Do các bộ điều khiển mờ có khả năng xử lý các giá trị

vào/ra biểu diễn dưới dạng dấu phẩy động với độ chính xác cao nên chúng hoàn

toàn đáp ứng được các yêu cầu của một bài toán điều khiển "rõ ràng" và "chính

xác".

3.3. Mô phỏng hệ thống điều khiển SVC trên Simulink

3.3.1. Xây dựng bộ điều khiển mờ

Cấu trúc hệ điều khiển cosphi với bộ điều khiển mờ gồm: Một đầu vào là

công suất đặt Qref và công suất thực trên thanh cái SVC: ∆Q = Qref - Q và đầu ra là

điện áp điều khiển đưa đến mạch phát xung điều khiển của bộ biến đổi xoay chiều –

xoay chiều cấp nguồn cho cuộn kháng của TCR (Hình 3.8).

Hình 3.8: Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển cosphi với bộ điều khiển mờ

Gõ lệnh Fuzzy trong cửa sổ Commad Window của Matlab ta được giao diện

FIS Editor.

- Mờ hóa đầu vào Q:

Q = {amlon, amnho, khong, duongnho, duonglon}

Trong đó:

amlon: sai lệch âm lớn

amnho: sai lệch âm nhỏ

khong: sai lệch bằng không

duongnho: sai lệch dương nhỏ

duonglon: sai lệch dương lớn

Khai báo biến đầu vào trong giao diện FIS Editor :

- Mờ hóa giá trị đầu ra: Uđk = {DL, DN, Zero, AN, AL}

Trong đó:

DL: điện áp điều khiển mang dấu dương và có giá trị lớn

DN: điện áp điều khiển mang dấu dương và có giá trị nhỏ

Zero: điện áp điều khiển bằng không

AL: điện áp điều khiển mang dấu âm và có giá trị lớn

AN: điện áp điều khiển mang dấu âm và có giá trị nhỏ

- Xây dựng quy tắc mờ:

- Giải mờ:

+ Chọn thiết bị hợp thành max-min

+ Thực hiện phương pháp giải mờ theo phương pháp trọng tâm.

3.3.2. Kết quả mô phỏng

Ta đi tiến hành mô phỏng cho hệ thống bù cosphi tự động với lượng đặt

cosphi ban đầu là 0.95. Tại 6s ta tăng lượng đặt lên 0.99.

Hình 3.9: Đặc tính điều chỉnh và bám cos theo giá trị đặt khi sử dụng bộ điều khiển mờ có các thời điểm thay đổi thông số tải tại thời điểm 6s

Hình 3.10: Đặc tính điều chỉnh và bám cos theo giá trị đặt khi sử dụng bộ điều khiển mờ có các thời điểm thay đổi thông số tải

Nhận xét: Khi áp dụng mô hình bù cho phụ tải dải hệ số công suất được điều

chỉnh và có thể giữ ổn định từ cos = (0,9 ÷ 1.0). Thay đổi cos của tải, hệ thống

tự động điều chỉnh và bám giá trị cos đặt không có sai lệch và thời gian đáp ứng

nhanh sau 1,5s.

3.4. So sánh giữa bộ điều khiển PID và mờ

3.4.1. Các ưu nhược điểm của bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID hiện nay vẫn còn được sử dụng khá rộng rãi để điều khiển

đối tượng theo nguyên lý hồi tiếp do nó có một số ưu điểm sau:

- Đơn giản của về cấu trúc và nguyên lý làm việc.

- Tin cậy trong điều khiển và đáp ứng được yêu cầu chất lượng điều khiển

trong giới hạn nhất định.

Tuy nhiên bộ điều khiển PID cũng còn tồn tại nhược điểm như sau:

- Quá trình làm việc khi tham số của hệ thống thay đổi hoặc hệ chịu nhiễu

tác động thì tính bền vững của hệ không được đảm bảo, chất lượng ra bị thay đổi.

- Các hệ cần điều khiển trong thực tế chủ yếu là các hệ phi tuyến có chưa các

tham số (có thể có tham số không biết trước) thay đổi khi làm việc.

- Trong quá trình làm việc hệ còn chịu nhiễu tác động từ môi trường.

- Điều khiển các hệ thống nói trên với các chỉ tiêu chất lượng cao các bộ điều

khiển PID thông thường nói chung không đáp ứng được.

3.4.2. Các ưu nhược điểm của bộ điều khiển mờ

Bộ điều khiển mờ hiện đang được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi nhờ các ưu

điểm của nó.

- Khối lượng tính toán không lớn và phức tạp như các bộ điều khiển khác.

- Có thể tổng hợp bộ điều khiển mờ với hàm truyền đạt phi tuyến bất kỳ.

- Có thể điều khiển đối tượng mà ta chưa biết nhiều về đối tượng, thiếu thông

tin, thông tin không tin cậy.

- Điều chỉnh dải hệ số công suất được điều chỉnh và có thể giữ ổn định từ

cos = (0,9 ÷ 1.0).

- Khi thay đổi cos của tải, hệ thống tự động điều chỉnh và bám giá trị cos

đặt không có sai lệch và thời gian đáp ứng nhanh.

Nhược điểm của bộ điều khiển mờ:

- Tính động học kém.

- Các nghiên cứu về lý thuyết mờ chưa hoàn thiện.

- Tổng hợp bộ điều khiển mờ hoạt động tốt không đơn giản.

- Không áp dụng được lý thuyết hệ tuyến tính cho hệ mờ.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Với kết quả mô phỏng ở trên ta nhận thấy rằng việc ứng dụng điều khiển mờ

như đã thiết kế và mô phỏng thì cosphi của hệ thống luôn luôn được đảm bảo, dải

hệ số công suất được điều chỉnh và có thể giữ ổn định từ cos = (0,9 ÷ 1.0), khi

thay đổi cos của tải, hệ thống tự động điều chỉnh và bám giá trị cos đặt không có

sai lệch và thời gian đáp ứng nhanh điều này chừng tỏ rằng việc ứng dụng điều

khiển mờ đã nâng cao được chất lượng hệ thống bù cos phi cho phụ tải ba pha

không đối xứng là đúng và chính xác.

Từ hai bộ điều khiển đã xây dựng, so sánh đặc tính điều chỉnh mờ và đặc

tính điều chỉnh theo PID thì ta thấy chất lượng hệ thống bù cos phi cho tải ba pha

không đối xứng là như nhau. Xong ta có thể áp dụng bộ điều khiển PID cho các tải

có tham số xác định và bộ điều khiển mờ cho các tải có tham số thay đổi.

KẾT LUẬN CHUNG

Mục tiêu của nghiên cứu là Nâng cao chất lượng hệ thống bù cosphi vô cấp

cho phụ tải ba pha không đối xứng. Vì phụ tải trong thực tế là không xác định, có

rất nhiều đối tượng cần điều khiển, các đối tượng này hầu như không đủ các tham

số cần thiết để thiết kế, do đó việc thiết kế hệ thống này gặp rất thiều khó khăn.

Chính vì lý do này đòi phải ứng dụng linh hoạt các bộ điều khiển này vào từng

trường hợp điều khiển cụ thể. Trong luận văn này chú trọng việc thiết kế hệ thống

bù cos phi vô cấp SVC trên có sở lý thuyết điều khiển PID và mờ để nâng cao chất

lượng của hệ thống bù bằng cách bù cosphi tự động. Với kết quả thu được như mô

phỏng nghiên cứu đã đạt được một số kết quả sau:

Với những thiết kế sử dụng nhiều phương pháp điều khiển hiện đại, mô

phỏng trên phần mềm Matlab - Simulink mà luận văn xây dựng thì nghiên cứu này

hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu về bù cos phi cho hệ thống tải ba pha không

đối xứng.

Như vậy trong quá trình nghiên cứu đề tài này tác giả đã giải quyết triệt để

các vấn đề đã đặt ra. Tuy nhiên với thời gian nghiên cứu còn hạn chế và phạm vi

giới hạn của vấn đề cần đặt ra, luận văn chưa đề cập đến việc đánh giá mức ổn định

của hệ thống khi chịu tác động của các yếu tố bên ngoài và bên trong quá trình hoạt

động, nghiên cứu vẫn còn trên lý thuyết thiết kế và mô phỏng chưa thực tế thử

nghiệm.

KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Trong luận văn này, việc nghiên việc đưa các phương pháp điều khiển hiện

đại nâng cao chất lượng hệ thống bù cos phi cho hệ thống tải 3 pha không đối xứng

chỉ nhằm thể hiện ưu điểm hơn của bộ điều hiện đại so với các bộ điều khiển thông

thường. Vì vậy cần phải tiến hành các thử nghiệm nghiên cứu với các điều kiện

khác nhau của thực nghiệm để hiệu chỉnh dần và ngày càng hoàn thiện bộ điều

khiển PID và mờ.

- Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định của bộ điều khiển PID và mờ bằng

các phương pháp điều khiển hiện đại cho tải ba pha không đối xứng ở các nhà máy

nhiệt điện khi chịu các tác động từ môi trường.

- Thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống bù cos phi cho các phụ tải ba pha trong

các xí nghiệp vừa và nhỏ.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Ngọc Kiên, Thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống bù cosphi vô cấp

cho phụ tải 3 pha không đối xứng, Đai học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên

2017.

[2]. Nguyễn Thế Vĩnh, Điều khiển thiết bị bù tĩnh (SVC) và ứng dụng trong

việc nâng cao ổn định chất lượng hệ thống điện, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

Thái Nguyên 2007.

[3]. Đào Đức Huy, Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị bù cosφ kết hợp lọc

sóng hài, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.

[4]. Lê Hùng Cường, Nghiên cứu những ưu và nhược điểm trong việc ứng

dụng bộ điều khiển mở điều khiển SVC trên lưới điện so với sử dụng bộ điều khiển

PID, Đại học Bách Khoa Hà nội 2013.

[5]. Nguyễn Trí Ngôn, Bộ điều khiển PI Mờ: Từ thiết kế đến ứng dụng, Tạp

chí khoa học năm 2011.

[6]. Lê Văn Minh, Nghiên cứu ứng dụng bộ bù SVC với thuật toán điều khiển

mờ cho lưới truyền tải ở nước ta, Đại học Bách Khoa Hà nội 2011.

[7]. Phan Xuân Minh & Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển mờ, Nhà

xuất bản khoa học và kỹ thuật 1999.

[8]. Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động hiện đại, Nhà xuất

bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1998.

[9]. Nguyễn Thị Phương Hà, Điều khiển tự động, NXB KHKT Hà Nội

[10]. Nguyễn Như Hiển, Lại Khắc Lãi, Hệ mờ và nơ ron trong kỹ thuật

điều khiển, NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ.

[11]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dƣơng Văn

Nghi, Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB KHKT Hà Nội 1996.

[12]. Đặng Quang Vinh, Chỉ định mờ tham số PID cho bộ điều tốc tuabin

nhà máy thủy điện, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số

4(39).2010

[13]. Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Tấn Đời, Trương Ngọc Anh, Tạ Văn

Phương, Điều khiển thông minh, Đại học Sư phạm kỹ thuật, 2008.

[14]. Nguyễn Thương Ngô, Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động Thông Thường

Và Hiện Đại NXB Khoa Học & Kỹ Thuật 2007.

[15]. Nguyễn Thị Thanh Quỳnh, Phạm Văn Thiêm, Thiết kế bộ điều khiển

PID và bộ điều khiển FLC cho hệ thống gia nhiệt, Tạp chí khoa học và công nghệ,

Đại học Thái nguyên 2013.

[16]. Nguyễn Phùng Quang, Matlab và Simulink dành cho kỹ sư tự động hóa,

NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2006.

[17]. John G.Kassakian, Martin F. Schkecht, George C. Verghese, Principles

of Power Electronic, Addison-Wesley- United States of America, 1999.

[18]. Laszlo Gyugyi & Narain G.Hurgorani, Understanding FACTS, IEEE,

London, 1999.

[19]. T.J.E.Miller & Charkes Concordia, Reactive Power Control in Electric

System, Addison- Wesley- United States of America, 1992.

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật: Nâng cao chất lượng hệ thống bù cosphi vô cấp cho phụ tải ba pha không đối xứng bằng phương pháp điều khiển hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BÙ COS PHI VÔ

CẤP CHO PHỤ TẢI 3 PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG BẰNG

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Thái Nguyên - Năm 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BÙ COS PHI VÔ

CẤP CHO PHỤ TẢI 3 PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG BẰNG

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HIỆN ĐẠI

NGÀNH

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

MÃ SỐ: 8.52.02.16

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Nguyễn Thị Thanh Nga

Thái Nguyên – Năm 2020

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙ COSPHI TRONG HỆ THỐNG

TRUYỀN TẢI ĐIỆN

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ COSPHI VÔ CẤP CHO PHỤ

TẢI BA PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỂ

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BÙ COSPHI VÔ CẤP CHO

PHỤ TẢI BA PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG

KẾT LUẬN CHUNG

KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Thạc sĩ: Chế tạo và nghiên cứu tính chất điện, từ của vật liệu multiferroic Ba₀.₇Ca₀.₃TiO₃/ NiFe₂O₄

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu vật liệu biến hóa dạng chuỗi một chiều chế tạo từ kim loại đồng trên đế FR-4 hoạt động tại tần số MHz ứng dụng trong truyền năng lượng không dây

Luận văn Thạc sĩ: Đánh giá khả năng tác động tới môi trường biển của việc xả nước thải từ sự cố nhà máy điện hạt nhân Fukushima sử dụng công cụ ERICA

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng mô hình đầu dò nơtron và gamma sử dụng nhấp nháy EJ-276 ghép nối với mảng nhân quang silicon

Luận văn Thạc sĩ: Đánh giá khả năng ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đến sức khỏe cư dân khu vực mỏ đất hiếm Đông Pao, xã Bản Hon, huyện Tam Đường, tỉnh Lai Châu

Luận văn Thạc sĩ: Sử dụng phương pháp nhiễu xạ neutron khảo sát cấu trúc tinh thể và pha trật tự từ trong vật liệu Pr2FeCrO6

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu phân lập, xác định cấu trúc và hoạt tính ức chế NO của các hợp chất thứ cấp từ chủng vi nấm biển Aspergillus sp. CL251

Luận văn Thạc sĩ: Phân tích một số hợp chất bisphenol thôi nhiễm từ bao bì nhựa lên một số mẫu thực phẩm nền tinh bột

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của loài hoa mộc (Osmanthus fragrans (Thunb.) Lour.) ở Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và đánh giá tác dụng kháng viêm của loài côi Turpinia montana (Blume) Kurz

Luận văn Thạc sĩ: Tổng hợp và đặc trưng tính chất vật liệu composite có cấu trúc nano chitosan–cyclodextrin/TiO₂–Ag

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất của màng phủ trên cơ sở nhựa epoxy gốc nước và khung cơ kim - ZIF

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất napthoquinone chứa nguyên tố flo bằng phản ứng đa thành phần

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu điều chế vật liệu Bioglass và tổ hợp lai với polymer ALG-F127 định hướng ứng dụng trong điều trị nội nha

Luận văn Thạc sĩ: Khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase trên một số hợp chất phân lập từ thịt quả bình bát nước (Annona glabra L.).

Luận văn Thạc sĩ: Tổng hợp và đánh giá hoạt tính chống ung thư của hợp chất lai chứa khung tetrahydro-β-carboline và imidazo[1,5-a]pyridine

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của benzazole

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu chiết tách lignin từ vỏ sầu riêng Ri6 (Durio zibethinus Murr.) và tổng hợp vật liệu biocomposite định hướng ứng dụng trong bảo quản sau thu hoạch

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc phủ acid hyaluronic mang doxorubicin định hướng ứng dụng trong điều trị ung thư

Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính kháng viêm của loài rau dừa nước (Ludwigia adscendens)

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt