Sử dụng LFT trong thiết kế và phân tích ổn định bền vững của hệ thống điều khiển máy phát điện sức gió

Nguyễn Mai Hương và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 86(10): 21 - 25

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 http://www.lrc-tnu.edu.vn

SỬ DỤNG LFT TRONG THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH BỀN VỮNG

CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ

Nguyễn Mai Hương1*, Nguyễn Tiến Hưng2

1 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp - ĐHTN

2 Delft center for systems and control, Delft University of technology, The Netherlands

TÓM TẮT

Bài báo này trình bày về biểu diễn LFT (Linear Fractional Transformation) của mô hình máy phát

điện không đồng bộ nguồn kép có các ma trận hệ thống phụ phụ thuộc hữu tỷ theo các tham số

biến thiên chậm theo thời gian. Trên cơ sở phép biến đổi này có thể thực hiện việc thiết kế và phân

tích ổn định bền vững của hệ thống điều khiển máy phát điện sức gió sử dụng phƣơng pháp phân

tích giá trị suy biến cấu trúc hay phép phân tích các ràng buộc toàn phƣơng tích hợp.

Từ khóa: Máy phát không đồng bộ nguồn kép, phương pháp LFT, tham số biến thiên, điều khiển

bền vững, phân tích ổn định bền vững.



MỞ ĐẦU

Các hệ thống máy phát điện sức gió hiện nay

thƣờng sử dụng các máy phát không đồng bộ

nguồn kép (MFNK) có nhƣợc điểm là đặc tính

làm việc rất nhạy đối với các thay đổi của điện

áp lƣới. Bên cạnh đó, các tham số của MFNK

nhƣ các điện trở, điện cảm tản của stator và

rotor và hỗ cảm thƣờng bị biến đổi theo thời

gian do phụ thuộc vào đặc tính nhiệt hoặc do

bão hòa mạch từ của máy điện [5]. Trong thiết

kế các bộ điều khiển hoặc phân tích ổn định bền

vững có thể coi các tham số này là các thành

phần bất định biến thiên chậm. Ngoài ra, tốc độ

góc cơ học của MFNK cũng có thể đƣợc coi là

một tham số biến thiên theo thời gian.

Trong thiết kế các bộ điều khiển thông thƣờng thì

sự thay đổi của các tham số này thƣờng đƣợc bỏ

qua. Trong một số trƣờng hợp, khi bộ điều khiển

đƣợc tính toán trực tuyến (online) trong một hệ

thống điều khiển số, thì tốc độ góc cơ học của

MFNK đƣợc coi là hằng trong phạm vi một chu

kỳ trích mẫu. Với những giả thiết đó thì mô hình

của MFNK hoàn toàn có thể đƣợc coi nhƣ một hệ

thống tuyến tính bất biến. Sau đó, tính bền vững

của hệ thống kín có thể đƣợc kiểm chứng qua các

kết quả mô phỏng với một số các giá trị khác nhau

của các tham số máy điện. Tuy nhiên, các kết quả

mô phỏng này không phải là điều kiện đủ để chắc



Tel:

chắn về tính bền vững của cả hệ thống trong toàn

dải biến thiên của các tham số.

Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu một ứng

dụng của phƣơng pháp LFT đƣợc trình bày trong

[1] cho mô hình máy phát điện không đồng bộ

nguồn kép (MFNK) phụ thuộc hữu tỷ theo các

tham số biến thiên chậm theo thời gian và đƣợc

gọi là các tham số bất định. Trên cơ sở biểu diễn

LFT của đối tƣợng ta có thể dễ dàng thiết kế các

bộ điều khiển bền vững trong không gian

hoặc phân tích ổn định bền vững của hệ thống

điều khiển. Trong đó, phép phân tích giá trị suy

biến cấu trúc (structured singular value - SSV) có

thể đƣợc sử dụng để phân tích ổn định chống lại

các bất định tuyến tính không biến thiên theo thời

gian. Đối với các bất định tham số tuyến tính

biến thiên theo thời gian thì phép phân tích ổn

định có thể đƣợc thực hiện dựa trên việc sử dụng

các hàm Lyapunov phụ thuộc tham số nếu hệ

thống phụ thuộc affine theo tham số. Một cách

phân tích ổn định bền vững khác, đƣợc coi nhƣ là

một mở rộng của phƣơng pháp nhân tử kinh điển,

là sử dụng phƣơng pháp phân tích các ràng buộc

toàn phƣơng tích hợp (Integral Quadratic

Constraints - IQC). Phƣơng pháp này cho phép

phân tích ổn định bền vững cho các bất định

tham số biến đổi theo thời gian với tốc độ biến đổi

bị chặn và cả các bất định động học. Chi tiết về

việc phân tích ổn định bền vững với IQC và một

số kết quả cụ thể đƣợc trình bày trong [9].

Biễu diễn LFT của các hàm hữu tỷ