Hoàn thành trên cơsởHợp đồng số20CN/2004/HĐ-ĐTCT-KC.06, ký giữa
Ban Chủnhiệm chương trình KC.06 với bên chủtrì là Trường đại học Bách
Khoa Hà Nội, PGS. TSKH. Nguyễn Phùng Quang chịu trách nhiệm thực hiện.
Tiếp theo lời nói đầu và danh mục các ký hiệu được sửdụng, bản báo cáo
bao gồm các phần sau:
• Chương 1 „Sản phẩm 1: Hệthống máy phát điện và Turbine gió có công
suất 10-30kW“. Giới thiệu vềsản phẩm có sốthứtự1 trong mục 17 của
thuyết minh đềtài.
• Chương 2 „Sản phẩm 2: Hệthống cột theo kiểu module“. Giới thiệu về
sản phẩm có sốthứtự2 trong mục 17 của thuyết minh đềtài.
• Chương 3 „Sản phẩm 3: Trạm điều khiển mặt đất“. Giới thiệu vềsản
phẩm có sốthứtự3 trong mục 17 của thuyết minh đềtài.
• Chương 4 „Sản phẩm 4: Hệthống lưu điện“. Giới thiệu vềsản phẩm có
sốthứtự4 trong mục 17 của thuyết minh đềtài. Trong chương này, sản
phẩm về„Phương pháp điều khiển hệthống lưu điện“ có sốthứtự1.3
trong mục 16 của thuyết minh đềtài cũng được kết hợp giới thiệu.
• Chương 5 „Phương pháp điều khiển máy phát không đồng bộ“. Giới
thiệu vềsản phẩm có sốthứtự1.1 trong mục 16 của thuyết minh đềtài.
• Chương 6 „Phương pháp điều khiển máy phát đồng bộkích thích vĩnh
cửu“. Giới thiệu vềsản phẩm có sốthứtự1.2 trong mục 16 của thuyết
minh đềtài.
• Chương 7 „Chẩn đoán – giám sát từxa thực trạng vận hành hệthống
thiết bị điều khiển“. Giới thiệu vềsản phẩm phương pháp không có trong
thuyết minh đềtài.
• Chương 8 „Cấu trúc bù cosϕcho tải ởchế độ ốc đảo“. Giới thiệu vềsản
phẩm phương pháp không có trong thuyết minh đềtài.
• Chương 9 „Sản phẩm đào tạo: Kỹsư, Thạc sĩ, Tiến sĩ“. Giới thiệu vềsản
phẩm có sốthứtự3 trong mục 16 của thuyết minh đềtài.
Các hạng mục sản phẩm dưới dạng „Sơ đồ“ có sốthứtự2 trong mục 16
được tập hợp trong phụlục của báo cáo.
Với nội dung nhưtrên, báo cáo giới thiệu một cách chi tiết và đầy đủvềcác
sản phẩm đã đăng ký (sản phẩm vật thểnhưmáy móc - thiết bị, hay phi vật thể
nhưcác phương pháp điều khiển), khối lượng tuy nhiều nhưng không sa đà vào
liệt kê mà vẫn bảo đảm tính chất của một báo cáo khoa học.
Đềtài KC.06.20CN được hoàn thành với sựhỗtrợtích cực và có hiệu quả
của BộKhoa học – Công nghệ, Ban Chủnhiệm chương trình KC.06, Ban Giám
hiệu và các phòng ban liên quan của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Chủ
nhiệm Đềtài xin chân thành cảm ơn các cơquan nói trên.
Xin cảm ơn Viện Công nghệ– BộCông nghiệp – đã tham gia Đềtài một cách
rất có hiệu quả, góp phần sáng tạo nên hệthống cột tháp không chỉbền vững về
kết cấu, đáp ứng tốt vềcông năng, mà còn hợp lý cảvềkiểu dáng thẩm mỹ.
Trong quá trình thực hiện Đềtài KC.06.20CN đã nhận được sựhỗtrợrất lớn
vềvật chất từCông ty cổphần Cung ứng Đầu tưvà Xây lắp (tên viết tắt: SIC)
nhưdiện tích lắp đặt (≈4000m
2
), chi phí xây dựng (hệthống móng cột, móng
tời, móng giằng, nhà điều khiển), điều kiện ăn ởmiễn phí cho đội ngũKỹsưthi
công, cùng với không khí cởi mởhợp tác giữa cán bộnhân viên của hai đơn vị.
Xin chân thành cảm ơn Công ty SIC.
320 trang |
Chia sẻ: ttlbattu | Lượt xem: 2414 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ phát điện bằng sức gió có công suất 10-30kW phù hợp với điều kiện Việt Nam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BGDĐT
PTNTĐH
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Phòng thí nghiệm Tự động hóa
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Số1 - Đại Cồ Việt – Hà Nội
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ phát điện bằng sức gió
có công suất 10-30kW phù hợp với điều kiện Việt Nam
PGS. TSKH. Nguyễn Phùng Quang
Hà Nội, tháng 3/2007
Bản quyền thuộc PTNTĐH
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Giám đốc
PTNTĐH trừ trường hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu
Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi khoa häc cÊp nhµ n−íc
Nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o
bé ph¸t ®iÖn b»ng søc giã cã c«ng suÊt 10-
30KW phï hîp víi ®iÒu kiÖn viÖt nam
M∙ sè KC 06.20CN
Chñ nhiÖm ®Ò tµi: gs, tskh. nguyÔn phïng quang
6700
24/12/2007
hµ néi - 2007
PTNTĐH
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Phòng thí nghiệm Tự động hóa
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Số1 - Đại Cồ Việt – Hà Nội
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ phát điện bằng sức gió
có công suất 10-30kW phù hợp với điều kiện Việt Nam
PGS. TSKH. Nguyễn Phùng Quang
Hà Nội, tháng 3/2007
Bản thảo viết xong tháng 3/2007
Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp
Nhà nước, mã số KC.06.20CN
Danh sách những người thực hiện
Số
TT
Họ tên Cơ quan công tác Nội dung tham gia
1
PGS. TSKH. Nguyễn
Phùng Quang
PTN Tự động hóa,
ĐHBK Hà Nội
Chủ nhiệm Đề tài
2 ThS. Lê Anh Tuấn PTN Tự động hóa,
ĐHBK Hà Nội
Thành viên nhóm Đề
tài KC.06.20CN
3 KS. Phí Kim Phúc PTN Tự động hóa,
ĐHBK Hà Nội
Thành viên nhóm Đề
tài KC.06.20CN
4 ThS. Trương Xuân Hùng
PTN Tự động hóa,
ĐHBK Hà Nội
Thành viên nhóm Đề
tài KC.06.20CN
5 KS. Chu Đình Đức PTN Tự động hóa,
ĐHBK Hà Nội
Thành viên nhóm Đề
tài KC.06.20CN
6 KS. Phạm Vũ Dương PTN Tự động hóa,
ĐHBK Hà Nội
Thành viên nhóm Đề
tài KC.06.20CN
7 ThS. Triệu Đức Long PTN Tự động hóa,
ĐHBK Hà Nội
Thành viên nhóm Đề
tài KC.06.20CN
8 ThS. Phạm Trung
Kiên
Bộ môn Điều khiển tự
động, ĐHBK Hà Nội
Thành viên nhóm Đề
tài KC.06.20CN
9 TS. Đỗ Quốc Quang Viện Công nghệ, Bộ CN Hệ thống cột tháp (chương 2)
10 TS. Nguyễn Đình
Kiên
Viện Cơ học Việt Nam Thành viên nhóm TS.
Đỗ Quốc Quang
11 ThS. Đỗ Xuân Ngôi Học viện Kỹ thuật quân sự
Thành viên nhóm TS.
Đỗ Quốc Quang
12 KS. Trần Xuân
Thành
Viện Công nghệ, Bộ CN Thành viên nhóm TS.
Đỗ Quốc Quang
13 TS. Bùi Đức Hùng Bộ môn Thiết bị điện,
ĐHBK Hà Nội Mục 1.2.2 và 1.2.3
14 TS. Phạm Anh Tuấn Viện Cơ học Việt Nam Mục 1.3.2
Ngoài danh sách những người thực hiện phần chuyên môn kể trên, Đề tài còn
có sự đóng góp công sức của nhiều thành viên PTN Tự động hóa như PGS. TS.
Bùi Quốc Khánh (Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu - Triển khai công nghệ cao,
ĐHBK Hà Nội), ThS. Nguyễn Thúy Hồng (Thư ký Đề tài) và một số người khác.
Danh sách các ký hiệu và chữ viết tắt
Các ký hiệu
Ký hiệu Ý nghĩa
A Ma trận hệ thống
Br, Bs Ma trận vào phía Rotor, Stator
CAh, CPh Dung lượng dòng, dung lượng công suất của ắc-quy
EB Điện áp ắc-quy
FWt, FWc Sức cản của gió do Turbine, do cột gây nên
Hs, Hr Ma trận đầu vào phía Stator, phía Rotor
ir, ird, irq Vector dòng Rotor, hai thành phần trục d, q
is, isd, isq Vector dòng Stator, hai thành phần trục d, q
J Mômen quán tính
K, V Ma trận phản hồi trạng thái, ma trận lọc đầu vào
(ma trận tiền xử lý)
Ls, Lr, Lm, Lσr, Lσs Điện cảm Stator, Rotor, hỗ cảm giữa 2 cuộn dây,
điện cảm tản phía Rotor và Stator
Lsd, Lsq Điện cảm dọc trục, ngang trục
mG, mM Mômen của máy phát, của động cơ
n Tốc độ quay, hay hệ số bằng phẳng của địa hình
P, Q Công suất hữu công, vô công
RI Ma trận điều chỉnh dòng
T+, T-, Tpulse Thời gian thực hiện u+, u-, chu kỳ băm xung
Tr, Ts Hằng số thời gian phía Rotor, Stator
Tsd, Tsq Hằng số thời gian phía Stator đo dọc, ngang trục
u+, u-, uT, uTα Hai vector điện áp chuẩn, vector quay tròn, vector
điện áp đặt lên đầu vào biến thế
l, , ,su sv swu u u U Ba điện áp pha, module điện áp máy phát
UDC Điện áp mạch một chiều (DC) trung gian
ur, urd, urq Vector điện áp Rotor, hai thành phần trục d, q
us, usd, usq Vector điện áp Stator, hai thành phần trục d, q
v, vz Vận tốc gió, vận tốc gió ở độ cao z
x Vector biến trạng thái
y Vector biến ra của khâu điều chỉnh dòng
zp Số đôi cực của máy điện
λ Hệ số điều chế
ψs, ψr Vector từ thông Stator, vector từ thông Rotor
ψsq, ψsq Hai thành phần của vector từ thông Stator ψs
ψp Vector từ thông cực
ϕ Góc pha
ωr, ωs, ω Vận tốc góc mạch điện phía Rotor, Stator, vận tốc
góc cơ học của Rotor
σ Hệ số tản
Φ Ma trận quá độ trạng thái
Ψ Độ nghiêng của quỹ đạo vector dòng điện
Các chữ viết tắt
Chữ viết tắt Ý nghĩa
ALASKA Phần mềm Alaska
ASVS AC Current Space Vector Trajectory Slope Method
BĐKHT, BĐKCT Bộ điều khiển cấp hiện trường, cấp hệ thống
BK-Wind Nhãn mác đã đăng ký của thiết bị phát điện sức gió
CL Chỉnh lưu
DFIG Doubly-Fed Induction Generator
DSP Digital Signal Processor, vi xử lý tín hiệu
ĐB-KTVC Đồng bộ kích thích vĩnh cửu
ĐC, ĐK Điều chỉnh, điều khiển
ĐCD Điều chỉnh dòng
HSCS Hệ số công suất
IGBT Insulated Gate Bipolartransistor, van bán dẫn
KĐB-RDQ, KĐB-RLS,
KĐB-NK
Không đồng bộ Rotor dây quấn, không đồng bộ
Rotor lồng sóc, không đồng bộ nguồn kép
MASVS Modified AC Current Space Vector Trajectory Slope
Method
MĐN Máy đóng ngắt
MP Máy phát
NDCCM Normalized DC Current Method
NL, NLMP, NLPL Nghịch lưu, nghịch lưu phía máy phát, nghịch lưu
phía lưới
NSOTD Normalized direct current method for Short of
Open Transitor Detection
PĐCSG, PĐCSG-ĐL Phát điện chạy sức gió, phát điện chạy sức gió độc
lập
PLECS Chương trình mô phỏng mạch điện tử công suất
PWM Pulse Width Modulation, điều chế bề rộng xung
S7-200 PLC loại Simatic S7-200 của Siemens
SAP2000 Phần mềm SAP2000
SCIG Squirel-Cage Induction Generator
SG Synchronous Generator, máy phát đồng bộ
SSOTD Simple direct current method for Short of Open
Transitor Detection
T4R Tựa theo từ thông Rotor
TĐĐ Truyền động điện
THĐAL Tựa hướng điện áp lưới
TKTT Tách kênh trực tiếp
TMS320F2812 Vi xử lý tín hiệu TMS320F2812
TTHCX Tuyến tính hóa chính xác, Exact Linearization
VAC, VDC Volt xoay chiều, volt một chiều
I
Mục lục
Trang
Lời nói đầu
Danh sách các ký hiệu và chữ viết tắt
1 Sản phẩm 1: Hệ thống máy phát điện và Turbine gió có
công suất 10-30kW
1
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.2.1
1.2.2.2
1.2.2.3
1.2.2.4
1.2.2.5
1.2.2.6
1.2.2.7
1.2.3
1.2.3.1
1.2.3.2
1.2.3.3
1.2.3.4
1.2.3.5
1.2.3.6
1.2.3.7
1.2.3.8
1.3
1.3.1
1.3.1.1
1.3.1.2
1.3.2
1.3.2.1
1.3.2.2
1.4
Đặt vấn đề
Máy phát điện
Máy phát điện đang sử dụng trong đề tài KC.06.20CN
Thiết kế máy phát đồng bộ kích thích vĩnh cửu phục vụ
tự chế tạo sau này tại Việt Nam
Xác định các kích thước cơ bản
Tính toán mạch từ
Tổn hao ở chế độ làm việc định mức
Các đặc tính làm việc của máy phát điện
Tính toán độ tăng nhiệt
Chỉ tiêu tiêu hao vật tư
Tổng kết các số liệu thiết kế
Thiết kế máy phát không đồng bộ Rotor lồng sóc phục
vụ tự chế tạo sau này tại Việt Nam
Xác định các kích thước chủ yếu
Tính toán mạch từ
Các tham số của máy ở tần số 50Hz
Tổn hao và hiệu suất của máy ở chế độ động cơ điện
Động cơ điện làm việc ở chế độ máy phát
Tính toán độ tăng nhiệt
Chỉ tiêu tiêu hao vật tư
Tổng kết các số liệu thiết kế
Turbine gió (Wind Turbine)
Turbine gió đang sử dụng trong đề tài KC.06.20CN
Mô tả Turbine
Vận hành Turbine
Nghiên cứu thiết kế Turbine chuẩn bị cho việc chế tạo tại
Việt Nam
Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống Turbine gió
Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống điều khiển góc cánh
gió
Tài liệu tham khảo của chương 1
1
1
2
3
3
6
10
12
17
18
19
20
20
26
27
30
34
40
42
43
44
44
46
47
49
50
62
67
II
2 Sản phẩm 2: Hệ thống cột theo kiểu module 69
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.2.1
2.1.2.2
2.1.2.3
2.1.2.4
2.1.3
2.1.4
2.1.4.1
2.1.4.2
2.1.5
2.1.6
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.3
2.4
Phân tích, tính toán kết cấu cột dây văng
Mô tả kết cấu
Hệ tải trọng tác dụng lên kết cấu
Tải trọng gió
Tải trọng gió do sức cản của cánh quạt Turbine Fwt
Tải trọng gió do cản của cột chính Fwc
Tải trọng của Turbine
Phân tích, tính toán kết cấu theo lý thuyết của
Timoshenco
Phân tích, tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử
hữu hạn sử dụng phần mềm SAP2000
Lựa chọn phần tử
Phân tích 3D
Kiểm tra ổn định của cột phụ khi lắp dựng
Độ bền kết cấu cụm quay tại chân cột
Thiết kế kết cấu cột tháp
Mô tả thiết kế
Mô tả hoạt động của hệ thống
Các bản vẽ thiết kế chi tiết
Kết luận
Tài liệu tham khảo của chương 2
69
69
70
70
71
72
72
73
76
76
78
78
80
82
82
87
91
92
92
3 Sản phẩm 3: Trạm điều khiển mặt đất 93
3.1
3.1.1
3.1.1.1
3.1.1.2
3.1.1.3
3.1.2
3.1.2.1
3.1.2.2
3.1.3
3.1.3.1
3.1.3.2
3.1.3.3
3.1.4
3.1.4.1
Các thiết bị điều khiển
Tổng quan về hệ thống các thiết bị điều khiển (gồm cả
sản phẩm số 10)
Tổng quan về hệ thống
Cấp điều khiển hiện trường
Cấp điều khiển hệ thống
Hardware điều khiển hiện trường sử dụng TMS
320F2812 (sản phẩm số 8)
Khái quát về vi xử lý tín hiệu TMS 320F2812
Thiết kế Hardware của đề tài KC.06.20CN
Điều khiển hệ thống sử dụng PLC loại Simatic S7-200
Khái quát về bài toán điều khiển và truyền thông trong
hệ thống
Thiết kế cấu trúc điều khiển sử dụng S7-200
Truyền thông giữa PC (ở xa), PLC S7-200 và DSP F2812
Module nghịch lưu sử dụng van điện tử công suất (sản
phẩm số 9)
Khái quát về thiết bị nghịch lưu
94
94
94
96
100
101
101
114
129
129
131
147
148
148
III
3.1.4.2
3.2
3.3
Thiết kế - chế tạo nghịch lưu cho thiết bị phát điện chạy
sức gió
Trạm (nhà) che an toàn khí hậu cho các thiết bị
Tài liệu tham khảo của chương 3
159
162
166
4 Sản phẩm 4: Hệ thống lưu điện 169
4.1
4.2
4.2.1
4.2.2
4.3
4.4
Khái quát về hệ thống lưu điện
Thiết kế hệ thống lưu điện
Tính toán dàn ắc-quy lưu điện
Tính toán thiết kế mạch lực
Thiết kế cấu trúc điều khiển nạp
Tài liệu tham khảo của chương 4
169
175
175
176
180
186
5 Phương pháp điều khiển máy phát không đồng bộ 187
5.1
5.2
5.2.1
5.2.2
5.2.2.1
5.2.2.2
5.2.2.3
5.2.3
5.2.3.1
5.2.3.2
5.2.4
5.2.4.1
5.2.4.2
5.2.4.3
5.2.4.4
5.2.5
5.2.5.1
5.2.5.2
5.2.5.3
5.3
5.3.1
Khái quát về máy phát không đồng bộ
Phương pháp điều khiển máy phát không đồng bộ Rotor
dây quấn
Cấu trúc của hệ thống PĐCSG dùng máy phát KĐB-RDQ
Mô hình toán và các biến điều khiển máy phát KĐB-RDQ
Mô hình toán của máy phát KĐB-RDQ
Mô hình trạng thái gián đoạn của máy phát KĐB-RDQ
Các biến điều khiển cách ly công suất hữu công P và vô
công Q
Cấu trúc điều khiển tuyến tính phía máy phát
Mô hình dòng Rotor
Điều khiển cách ly P và Q bằng bộ điều chỉnh dòng 2
chiều
Cấu trúc điều khiển phi tuyến phía máy phát
Khái quát về phương pháp tuyến tính hóa chính xác
(TTHCX, Exact Linearization)
Đặc điểm phi tuyến của mô hình máy phát KĐB-RDQ
Điều khiển cách ly P và Q bằng cấu trúc thiết kế theo
phương pháp TTHCX
Điều khiển cách ly P và Q bằng cấu trúc thiết kế theo
phương pháp cuốn chiếu (Backstepping)
Cấu trúc điều khiển phía lưới
Mô hình toán mạch điện phía lưới
Cấu trúc điều khiển
Kết luận về cấu trúc ĐK phía lưới
Phương pháp điều khiển máy phát không đồng bộ Rotor
lồng sóc
Cấu trúc của hệ thống PĐCSG dùng máy phát KĐB-RLS
187
189
189
190
190
193
194
197
197
197
198
199
200
200
202
203
203
204
206
206
206
IV
5.3.2
5.3.2.1
5.3.2.2
5.3.3
5.3.3.1
5.3.3.2
5.4
Cấu trúc điều khiển tuyến tính phía máy phát
Mô hình trạng thái gián đoạn
Điều khiển cách ly P và Q bằng bộ điều khiển dòng 2
chiều
Cấu trúc điều khiển phi tuyến phía máy phát
Đặc điểm phi tuyến của mô hình
Điều khiển cách ly P và Q bằng cấu trúc thiết kế theo
phương pháp tuyến tính hóa chính xác (Exact
Linearization)
Tài liệu tham khảo của chương 5
208
208
210
212
213
213
214
6 Phương pháp điều khiển máy phát đồng bộ kích thích
vĩnh cửu
217
6.1
6.2
6.3
6.3.1
6.3.1.1
6.3.1.2
6.3.2
6.3.3
6.4
Khái quát về máy phát đồng bộ kích thích vĩnh cửu
Điều khiển máy phát ĐB-KTVC công suất nhỏ, vận hành
ở chế độ ốc đảo
Điều khiển máy phát ĐB-KTVC công suất lớn, vận hành
ở chế độ hòa lưới
Mô hình toán của máy phát ĐB-KTVC
Mô hình trạng thái liên tục
Mô hình trạng thái gián đoạn
Cấu trúc điều khiển tuyến tính
Cấu trúc điều khiển phi tuyến
Tài liệu tham khảo của chương 6
217
218
220
220
221
222
223
224
225
7 Chẩn đoán – giám sát từ xa thực trạng vận hành hệ
thống thiết bị điều khiển
227
7.1
7.1.1
7.1.2
7.1.3
7.1.3.1
7.1.3.2
7.1.3.3
7.2
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.3
7.3.1
Chẩn đoán lỗi phía nghịch lưu
Đáp ứng dòng điện khi hở mạch điều khiển một van
IGBT
Đáp ứng dòng điện khi ngắn mạch một van IGBT
Xác định vị trí van IGBT bị lỗi
Phương pháp ASVS
Phương pháp NDCCM
Phương pháp chẩn đoán lỗi hở mạch điều khiển, ngắn
mạch van IGBT được đề xuất
Chẩn đoán lỗi phía chỉnh lưu
Lỗi ngắn mạch diode chỉnh lưu
Lỗi hở mạch diode chỉnh lưu
Lỗi mất một pha của máy phát hoặc hở mạch hai diode
cùng pha
Mô phỏng kiểm chứng thuật toán
Mô phỏng lỗi phía nghịch lưu
228
228
231
233
233
234
235
237
237
240
241
242
242
V
7.3.1.1
7.3.1.2
7.3.2
7.3.2.1
7.3.2.2
7.3.2.3
7.4
7.4.1
7.4.2
7.4.2.1
7.4.2.2
7.4.3
7.4.3.1
7.4.3.2
7.5
Lỗi hở mạch điều khiển van IGBT
Ngắn mạch IGBT
Mô phỏng lỗi phía chỉnh lưu
Xác định lỗi mất một pha máy phát
Xác định lỗi ngắn mạch Diode
Xác định lỗi hở mạch Diode
Thực hiện hệ thống giám sát - chẩn đoán lỗi từ xa
Module phần mềm thu thập dữ liệu trên DSP
TMS320F2812
Module phần mềm trên PLC S7-200
Giao thức truyền thông giữa PLC và DSP
Các lưu đồ thuật toán
Module phần mềm trên máy tính
Chế độ giám sát thực trạng vận hành
Chế độ nạp firmware
Tài liệu tham khảo của chương 7
242
246
249
249
250
251
251
253
254
254
255
262
262
265
267
8 Cấu trúc bù cosϕ cho tải ở chế độ ốc đảo 269
8.1
8.2
8.2.1
8.2.2
8.2.3
8.2.4
8.3
8.3.1
8.3.2
8.4
Mô hình phụ tải
Phương pháp bù cosϕ
Ý tưởng của phương pháp
Sử dụng bộ điều khiển PI kinh điển
Sử dụng bộ điều khiển PI mờ
Cấu trúc hệ thống điều chỉnh hệ số công suất
Mô phỏng kiểm chứng
Cấu trúc Simulink và PLECS
Kết quả mô phỏng
Tài liệu tham khảo của chương 8
269
270
270
272
273
275
275
276
279
286
9 Sản phẩm đào tạo: Kỹ sư, Thạc sĩ, Tiến sĩ 287
9.1
9.1.1
9.1.2
9.1.3
9.2
9.2.1
9.2.2
Các sản phẩm đào tạo
Danh sách các đồ án tốt nghiệp Kỹ sư
Danh sách các luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ
Luận văn tốt nghiệp Tiến sĩ
Các báo cáo hội nghị, hội thảo hay tạp chí trong và ngoài
nước
Trong nước
Ngoài nước
287
287
288
288
288
288
289
10 Kết luận và kiến nghị 291
10.1
10.2
Kết luận
Kiến nghị
291
291
Báo cáo tóm tắt
Bản báo cáo này giới thiệu một cách chi tiết các nội dung nghiên cứu khoa
học và thiết kế - chế tạo thuộc đề tài KC.06.20CN:
„Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ phát điện bằng sức gió có công suất
10-30kW phù hợp với điều kiện Việt Nam“
Hoàn thành trên cơ sở Hợp đồng số 20CN/2004/HĐ-ĐTCT-KC.06, ký giữa
Ban Chủ nhiệm chương trình KC.06 với bên chủ trì là Trường đại học Bách
Khoa Hà Nội, PGS. TSKH. Nguyễn Phùng Quang chịu trách nhiệm thực hiện.
Tiếp theo lời nói đầu và danh mục các ký hiệu được sử dụng, bản báo cáo
bao gồm các phần sau:
• Chương 1 „Sản phẩm 1: Hệ thống máy phát điện và Turbine gió có công
suất 10-30kW“. Giới thiệu về sản phẩm có số thứ tự 1 trong mục 17 của
thuyết minh đề tài. Chương này chiếm 67 trang, giới thiệu các vấn đề xung
quanh hai mảng chính:
+ Giới thiệu thiết bị đang sử dụng: Máy phát và Turbine nhập ngoại vừa
đáp ứng nhu cầu sử dụng trước mắt của Đề tài, vừa giữ vai trò mẫu để
học tập trong quá trình thiết kế mới.
+ Giới thiệu các thiết kế, chuẩn bị cho việc tự chế tạo máy phát và
Turbine trong nước. Nội dung thiết kế máy phát điện 20kW (không
đồng bộ Rotor lồng sóc, đồng bộ kích thích vĩnh cửu) đã được thực
hiện một cách rất nghiêm túc và chi tiết. Nội dung thiết kế lại và mô
phỏng kiểm chứng Turbine đã được TS. Phạm Anh Tuấn thực hiện với
nhiều khiếm khuyết. Chủ nhiệm đề tài KC.06.20CN đã phải hợp tác với
Trung tâm Nghiên cứu vật liệu Polymer (Phó GĐ Trung tâm, PGS. TS.
Bùi Chương) thực hiện bổ sung phần thiết kế - chế tạo khuôn mẫu
cánh Turbine (bằng vật liệu Polymer) phục vụ chế tạo mới sau này.
• Chương 2 „Sản phẩm 2: Hệ thống cột theo kiểu module“. Giới thiệu về
sản phẩm có số thứ tự 2 trong mục 17 của thuyết minh đề tài. Chương
này chiếm 24 trang. Sản phẩm này là một bộ phận quan trọng trong tổng
thể hệ thống phát điện chạy sức gió 20kW của đề tài KC.06.20CN. Sản
phẩm hoàn toàn được tự lực thiết kế, chế tạo và lắp đặt tại Việt Nam. Đề
tài KC.06.20CN đã hợp tác với nhóm chuyên gia do TS. Đỗ Quốc Quang
(Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp) đứng đầu để hoàn thành phần nhiệm
vụ này. Kết quả thu được là một hệ thống cột tháp đáp ứng tốt công năng
yêu cầu, đồng thời cho phép lắp ráp - nâng hạ một cách dễ dàng và không
phụ thuộc vào nguồn điện lưới. Chương này giới thiệu các nội dung:
+ Phân tích, tính toán kết cấu cột dây văng.
+ Thiết kế cụ thể kết cấu cột tháp.
• Chương 3 „Sản phẩm 3: Trạm điều khiển mặt đất“. Giới thiệu về sản
phẩm có số thứ tự 3 trong mục 17 của thuyết minh đề tài. Chương này
chiếm 75 trang và là chương phong phú nhất của toàn bộ báo cáo. Trạm
điều khiển mặt đất bao gồm:
+ không chỉ hạng mục xây dựng như trạm (nhà) che an toàn khí hậu cho
các thiết bị và là nơi làm việc của nhân viên vận hành. Trạm còn giới
thiệu chi tiết về
+ các thiết bị điều khiển chứa trong tủ như: điều khiển hiện trường
(dùng TMS320F2812), điều khiển hệ thống (dùng Simatic S7-200),
nghịch lưu xoay chiều 3 pha.
• Chương 4 „Sản phẩm 4: Hệ thống lưu điện“. Giới thiệu về sản phẩm có
số thứ tự 4 trong mục 17 của thuyết minh đề tài. Trong chương này, sản
phẩm về „Phương pháp điều khiển hệ thống lưu điện“ có số thứ tự 1.3
trong mục 16 của thuyết minh đề tài cũng được kết hợp giới thiệu.
Chưong này gồm 18 trang chứa hai nội dung:
+ Thiết kế hệ thống lưu điện sử dụng ắc-quy.
+ Thiết kế cấu trúc điều khiển nạp ắc-quy.
• Chương 5 „Phương pháp điều khiển máy phát không đồng bộ“. Giới
thiệu về sản phẩm có số thứ tự 1.1 trong mục 16 của thuyết minh đề tài.
Chương này chiếm 30 trang với các phương pháp điều khiển tuyến tính và
phi tuyến cho:
+ Máy phát không đồng bộ rotor dây quấn (KĐB-RDQ), còn được gọi là
không đồng bộ nguồn kép (Doubly-Fed Induction Generator: DFIG).
Máy phát KĐB-RDQ có Stator ghép trực tiếp với lưới, còn phía Rotor
được nối với lưới qua thiết bị điện tử công suất.
+ Máy phát không đồng bộ rotor lồng sóc (KĐB-RLS, Squirel-Cage
Induction Generator: SCIG). Khác với máy phát KĐB-RDQ, máy phát
KĐB-RLS có Stator nối với lưới qua thiết bị điện tử công suất.
• Chương 6 „Phương pháp điều khiển máy phát đồng bộ kích thích vĩnh
cửu“. Giới thiệu về sản phẩm có số thứ tự 1.2 trong mục 16 của thuyết
minh đề tài. Chương này có 9 trang giới thiệu các phương pháp điều khiển
tuyến tính và phi tuyến cho máy phát đồng bộ kích thích vĩnh cửu (ĐB-
KTVC, Permanentmagnet Excited Synchronous Generator: PMSG).
• Chương 7 „Chẩn đoán – giám sát từ xa thực trạng vận hành hệ thống
thiết bị điều khiển“. Chương này chiếm 42 trang, giới thiệu về một nội
dung mới xuất hiện trong quá trình thực hiện đề tài và là sản phẩm
phương pháp không có trong thuyết minh đăng ký. Ngoài chức năng thực
hiện các thuật toán điều khiển, để phục vụ mục đích chẩn đoán tình trạng
vận hành của hệ thống, DSP TMS320F2812 liên tục thu thập và lưu trữ
các dữ liệu đo đạc của toàn bộ hệ thống. Khi có nhu cầu phân tích và
giám sát tì