Đề tài Thiết kế mô hình điều khiển tốc độ máy phát điện độc lập (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Thiết kế mô hình điều khiển tốc độ máy phát điện độc lập (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGUYỄN TRÍ VIỄN NGUYỄN NHẤT THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀUS K C 0 0 0 2 8 1 KHIỂN TỐC ĐỘ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỘC LẬP S K C 0 0 2 7 6 9 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2010
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM  ĐỀ TÀI NCKH (SINH VIÊN) THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỘC LẬP MÃ SỐ: 2010 - 119 GVHD : TS. TRƯƠNG VIỆT ANH SVTH : NGUYỄN TRÍ VIỄN NGUYỄN NHẤT TP. HỒ CHÍ MINH – 07/2010
3. Đề tài NCKH GVHD: TS. Trƣơng Việt Anh MỤC LỤC PHẤN 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ I. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU. II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC. III. NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI. PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI. II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III. NỘI DUNG IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 1. TÍNH KHOA HỌC 2. KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG VÀO THỰC TẾ 3. HIỆU QUẢ KINH TẾ - XÃ HỘI PHẦN 3: KẾT LUẬN I. KẾT LUẬN II. ĐỀ NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Nguyễn Trí Viễn 1 Nguyễn Nhất
4. Đề tài NCKH GVHD: TS. Trƣơng Việt Anh PHẦN 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ IV. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU. – Hệ thống điều khiển điện tốc độ máy phát điện độc lập V. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC. – Việc nghiên cứu mơ hình dạy học nĩi chung và mơ hình máy phát điện nĩi riêng ở nƣớc ta là chƣa nhiều. – Mơ hình dạy học máy phát điện của nƣớc ngồi là điều khiển động cơ DC quay máy phát, giá thành của một mơ hình nhƣ vậy là quá đắt, và tính linh động khơng cao. VI. NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI. – Thiết bị sử dụng trong mơ hình chƣa thật sự chính xác,các thiết bi đo chƣa đáp ứng hồn tồn những sự thay đổi nhỏ trong thí nghiệm. – Máy phát điện do mua ngồi thị trƣờng nên cĩ những thơng số chƣa phù hợp với thí nghiệm, tuy đã cĩ những chỉnh sữa nhƣng cũng chƣa đáp ứng đƣợc hồn tồn. – Thời gian làm đề tài cĩ hạn nên chƣa tối ƣu hĩa đƣợc mơ hình. SVTH: Nguyễn Trí Viễn 2 Nguyễn Nhất
5. Đề tài NCKH GVHD: TS. Trƣơng Việt Anh PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ V. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI. Với những thành tựu khoa học kỹ thuật trong những năm đầu của thế kỷ 21, cho thấy thế kỷ 21 thật sự là thế kỷ của khoa học kỹ thuật. Trong giai đoạn hội nhập và phát triển cùng thế giới, Việt Nam đã và đang đầu tƣ rất nhiều vào lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Một sự đầu tƣ đúng đắn thể hiện tầm nhìn chiến lƣợc của Đảng và Nhà Nƣớc ta trong giai đoạn cơng nghiệp hĩa và hiện đại hĩa đất nƣớc hiện nay. Bên cạnh đĩ giáo dục và đào tạo cũng đƣợc đặt biệt quan tâm. Vì giáo dục là nền tảng cho sự phát triển của mọi lĩnh vực nĩi chung và khoa học kỹ thuật nĩi riêng. Muốn nâng cao chất lƣợng giáo dục địi hỏi phải đầu tƣ và phát triển mơ hình dạy học. Nhằm rút ngắn khoảng cách giữa lý thuyết và thực hành. Trên tinh thần đĩ, nhằm giúp sinh viên cĩ dịp làm quen với mơ hình thực tập đƣợc mơ phỏng giống thiết bị thực tế bên ngồi và gĩp phần làm giảm chi phí đầu tƣ cho mơ hình thực tập, nhĩm chúng em đã quyết định chọn đề tài nghiên cứu khoa học: “ THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỘC LẬP”. Mục đích là xây dựng mơ hình thí nghiệm giúp sinh viên hiểu đƣợc nguyên lý làm việc và làm quen với các thao tác vận hành máy phát điện. Mơ hình máy phát điện hiện nay đang rất cần thiết để đƣa vào giảng dạy cho sinh viên ở các trƣờng đại học và cao đẳng. Việc sử dụng động cơ 1 chiều để điều khiển máy phát thì rất dễ dàng nhƣng giá thành lại cao vì những mơ hình này khơng sản xuất đại trà dẫn đến chi phi bảo trì cũng cao. Hiện nay động cơ ba pha đƣợc sản xuất hàng loạt với đủ loại cơng suất để lựa chọn nhƣng việc điều chỉnh lại khĩ khăn hơn động cơ DC. Do thời gian cĩ hạn nên nhĩm thực hiện sẽ khơng tránh khỏi một số thiếu sĩt, kính mong sự gĩp ý của quý thầy cơ cũng nhƣ các bạn sinh viên để đề tài này hồn thiện hơn. Nhĩm sinh viên thực hiện SVTH: Nguyễn Trí Viễn 3 Nguyễn Nhất
6. Đề tài NCKH GVHD: TS. Trƣơng Việt Anh VI. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU – Giải thích tốn học và khảo sát trên mơ hình vật lý. VII. NỘI DUNG 1. Bài tốn điều khiển tần số máy phát: Điều khiển tần số, giữ ổn định tần số trong vận hành lƣới điện cĩ ý nghĩa rất quan trọng. Nĩ quyết định nhiều đến chất lƣợng điện năng cũng nhƣ sự vận hành ổn định HTĐ, ổn định tần số giúp cho các thiết bị trong HTĐ cĩ tuổi thọ làm việc lâu dài. Tần số ảnh hƣởng rất lớn đối với hệ thống điện, việc tần số giảm xuống thấp hơn ngƣỡng quy định cĩ thể ảnh hƣởng nghiêm trọng đến cánh quạt turbine hơi. Khi tần số thay đổi vật liệu chế tạo turbine phải chịu rung động, ứng suất cao dẫn đến hƣ hỏng phần cơ của turbine của máy phát điện dẫn đến hƣ hỏng máy phát 2. Mơ hình tốn: Độ lệch tần số khác với độ lệch điện áp, là trong tất cả các điểm của hệ thống đang làm việc đồng bộ giống nhau. Sự thay đổi tần số do mất cân bằng cơng suất tổng của các động cơ sơ cấp (turbine) và phụ tải của máy phát trong hệ thống. Khi tải thay đổi thì mơmen điện ở đầu cực máy phát thay đổi theo, điều này dẫn đến sự chênh lệch giữa và sinh ra thay đổi tốc độ turbine theo phƣơng trình chuyển động 3. Mơ hình điều khiển và sơ đồ khối: 1 1 + 푠 (1 + 푠 ) Hồi tiếp của MFT + 1 f ref - 푠2 + 푠 + Rotor angle transfer function Mơ hình điều khiển tần số MFĐ SVTH: Nguyễn Trí Viễn 4 Nguyễn Nhất
7. Đề tài NCKH GVHD: TS. Trƣơng Việt Anh 4. Mơ hình thiết kế: Phụ Tải Máy Động Cơ Máy Phát Biến Tần phát Sơ Cấp Điện tốc Mơ hình thi cơng (điều khiển tần số MFĐ) 5. Mơ hình thi cơng : Phụ Tải L L L1 2 3 Biến Tần Động Cơ Máy Phát Máy phát tốc LS-IG5 Sơ Cấp Điện TS252 Mơ hình thiết kế (điều khiển tần số MFĐ) SVTH: Nguyễn Trí Viễn 5 Nguyễn Nhất
8. Đề tài NCKH GVHD: TS. Trƣơng Việt Anh 6. Biến tần LS-IG5 6.1. Cấu hình cơ bản. a) Kết nối các thiết bị ngoại vi với biến tần. Các thiết bị sau đây đƣợc yêu cầu kết nối để vận hành biến tần. Các thiết bị ngoại vi phải đƣợc lựa chọn và kết nối chính xác sao cho việc vận hành là tốt nhất. Một áp dụng hoặc cài đặt biến tần khơng chính xác cĩ thể dẫn đến trục trặc hệ thống hoặc làm giảm tuổi thọ của sản phẩm cũng nhƣ thiệt hại các thiết bị khác. Bạn phải đọc và hiểu thật kỹ hƣớng dẫn sử dụng này trƣớc khi tiếp tục. Sử dụng nguồn trong phạm vi cho phép Nguồn cấp AC Đầu vào của biến tần MCCB hoặc Chọn dịng nhắn mạch an tồn. Dịng khởi CB chống dịng động lớn cĩ thể chạy trong biến tần tại Rị (ELB) nguồn trên. Lắp đặt nếu cần thiết , khi lắp đặt, khơng sử dụng cho mục đích khởi động hay dừng . Magnetic nếu khơng, nĩ cĩ thể dẫn đến giảm tuổi thọ Contactor của sản phẩm. Máy bù đƣợc sử dụng khi cần cải thiện cơng suất AC and DC hoặc biến tần điều khiển một hệ thống cung cấp năng Reactors notice1 lƣợng lớn (lớn hơn 10 khả năng của biến tần và khoảng cách đấu dây trong phạm vi 10m). SVTH: Nguyễn Trí Viễn 6 Nguyễn Nhất
9. Đề tài NCKH GVHD: TS. Trƣơng Việt Anh Để vận hành biến tần với hiệu suất cao và thời gian dài, cài đặt biến tần Lắp đặt và ở những nơi riêng,khơ ráo. Cần đấu dây Đấu dây một cách chính xác, rõ rang,nếu khơng sẽ. làm thiệt hại thiết bị. Khơng kết nối tụ điện cơng suất,bộ tăng áp hoặc bộ lọc tiếng ồn , Tới động cơ ở phía đầu ra của biến tần. b) Chú ý1) khối cuối cho máy bù DC thì phải cĩ khả năng mang tải hơn 11kw. 6.2. CÁC PHÍM CHỨC NĂNG VÀ VẬN HÀNH CƠ BẢN a) Tính năng bàn phím. Display FWD Lit during forward run Nhấp nháy khi xảy ra lỗi. REV Lit during reverse run RUN Lit during Operation SET Lit during parameter setting Hiển thị trạng thái hoạt và and thơng tin của các thơng số. Keys RUN Cho phép chạy. STOP/RESET STOP: dùng để điều khiển dừng khi đang vận hành, RESET: sử dụng khi xảy khi lỗi. SVTH: Nguyễn Trí Viễn 7 Nguyễn Nhất