Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển bền vững cho mạch vòng dòng điện của hệ thống điều khiển máy phát điện sức gió

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN ĐOÀN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BỀN VỮNG

CHO MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Thái Nguyên - Năm 2020

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN ĐOÀN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BỀN VỮNG

CHO MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ

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 Mai Hương

Thái Nguyên – Năm 2020

2

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Nguyễn Văn Đoàn

Sinh ngày18 tháng 02 năm 1970

Học viên lớp cao học khoá 21 chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa -

Trường đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.

Hiện đang công tác tại: Trường Cao đẳng Công Nghệ và Nông lâm Đông Bắc, xã

Minh Sơn, huyện Hữu lũng, tỉnh Lạng Sơn

Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển bền vững

cho mạch vòng dòng điện của hệ thống điều khiển máy phát điện sức gió” do cô

giáo TS. Nguyễn Thị Mai Hương hướng dẫn là nghiên cứu của tôi với tất cả các tài

liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.

Thái Nguyên, ngày 17 tháng 9 năm 2020

Học viên

Nguyễn Văn Đoàn

3

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trương và được sự hướng dẫn tận tình

giúp đỡ của cô giáo TS. Nguyễn Thị Mai Hương, Luận văn với đề tài “Nghiên cứu

thiết kế bộ điều khiển bền vững cho mạch vòng dòng điện của hệ thống điều

khiển máy điện phát sức gió” đã được hoàn thành.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:

Cô giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Thị Mai Hương đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác

giả hoàn thành luận văn. Các thầy cô giáo Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái

Nguyên, và một số đồng nghiệp, đã quan tâm động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt

quá trình học tập để hoàn thành luận văn này.

Mặc dù đã cố gắng hết sức, tuy nhiên do điều kiện thời gian và kinh nghiệm

thực tế của bản thân còn ít, cho nên đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tác

giả mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn bè

đồng nghiệp cho luận văn của tôi được hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 17 tháng 9 năm 2020

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Đoàn

4

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................2

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.....................................................................................11

1.1 Khái quát về năng lượng gió ........................................................................11

1.2 Hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy điện không đồng bộ nguồn kép và

các phương pháp điều khiển..................................................................................13

1.3 . Mô hình và cấu trúc điều khiển hệ thống phát điện sức gió sử dụng Máy phát

không đồng bộ nguồn kép .....................................................................................15

Kết luận chương 1 .................................................................................................19

2.1. Ma trận xác định dương..................................................................................20

2.1.1. Bất đẳng thức ma trận tuyến tính.............................................................20

2.1.2. Chuẩn ��∞ ..............................................................................................20

2.2. Phương trình và bất phương trình đại số Riccati............................................21

2.2.1. Bổ đề chặn biên .......................................................................................21

2.2.2. Bổ đề bù Schur.........................................................................................22

2.2.3 Biến đổi phân thức tuyến tính...................................................................22

2.3. Tính chuẩn ��∞ .............................................................................................23

2.4. Bài toán điều khiển ��∞ ................................................................................26

2.5. Thiết kế bộ điều khiển ��∞ cho các hệ thống tuyến tính .............................27

2.5.1. Bổ đề thực bị chặn ...................................................................................27

2.5.2. Chất lượng ��∞.......................................................................................28

2.5.3. Điều khiển cận tối ưu ��∞ ......................................................................30

2.5.4. Tổng hợp bộ điều khiển ��∞ ..................................................................31

2.5.5. Phương pháp độ nhạy hỗn hợp ��∞........................................................32

Kết luận chương 2 .................................................................................................34

CHƯƠNG 3. THİẾT KẾ BỘ ĐİỀU KHİỂN BỀN VỮNG CHO MẠCH VÒNG

DÒNG ĐİỆN CỦA MÁY PHÁT ĐİỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP ........34

3.1. Mô hình toán học của máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (MPKĐBNK)

...............................................................................................................................34

5

3.2. Thiết kế bộ điều khiển bền vững cho mạch vòng dòng điện rotor.................35

3.2.1. Biểu diễn LFT với các tham số biến thiên ���� và ���� ............................36

3.2.2. Cấu trúc của hệ thống điều khiển ............................................................43

3.2.3. Lựa chọn các hàm Weight .......................................................................45

Kết luận chương 3 .................................................................................................46

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG.....................................................................47

Kết luận chương 4 .................................................................................................59

KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ...................................................................................60

1. Kết luận .............................................................................................................60

2. Kiến nghị ...........................................................................................................60

CÁC THAM SỐ CỦA DFIM ...................................................................................61

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................62