Điều Khiển Thiết Bị Điện Công Nghiệp: Nguyên Lý và Ứng Dụng

• Tác giả: Trần Quang Thọ
• Người hướng dẫn: TS. Trần Quang Thọ
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điện - Điện tử
• Đề tài: Điều Khiển Thiết Bị Điện Công Nghiệp
• Loại tài liệu: sách
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
• 1.1. Tính cần thiết của điều khiển tự động thiết bị điện
• 1.2. Các mô hình điều khiển
• 1.3. Mức độ điều khiển
• 1.4. Tiêu chuẩn đánh giá
• 1.5. Phần mềm mô phỏng
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT
• 2.1. Sự phát triển của linh kiện bán dẫn công suất
• 2.2. Các bộ biến đổi dc
• 2.3. Mạch tăng/giảm áp
• 2.3.1. Bộ chỉnh lưu có điều khiển 1 pha
• 2.3.2. Bộ chỉnh lưu có điều khiển 3 pha
• 2.4. Mô hình mô phỏng
• 2.5. Khảo sát sóng hài
• 2.6. Bộ nghịch lưu 1 pha
• 2.6.1. Bộ nghịch lưu 1 pha 2 bậc
• 2.6.2. Bộ nghịch lưu 1 pha đa bậc ghép tầng
• 2.7. Bộ nghịch lưu 3 pha
• 2.7.1. Nghịch lưu 3 pha đa bậc
• 3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
• 3.1. Mô hình động cơ
• 3.1.1. Mô hình liên tục
• 3.1.2. Mô hình rời rạc
• 3.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ
• 3.2.1. Sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 1 pha
• 3.2.2. Sử dụng bộ biến đổi DC-DC giảm áp
• 3.2.3. Sử dụng bộ biến đổi DC-DC tăng áp
• 3.2.4. Sử dụng bộ biến đổi DC-DC tăng/giảm áp
• 3.3. Xác định tham số bộ điều khiển
• 3.3.1. Phương pháp Zigler-nichols
• 3.3.2. Phương pháp giải thuật di truyền GA
• 3.3.3. Phương pháp giải thuật tối ưu bầy đàn PSO
• 3.3.4. Điều khiển tốc độ động cơ một chiều không chổi than
• 4. CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 3 PHA
• 4.1. Động cơ không đồng bộ 3 pha
• 4.2. Mô hình động cơ
• 4.2.1. Sơ đồ thay thế 1 pha
• 4.2.2. Xây dựng mô hình
• 4.3. Điều khiển tốc độ động cơ sử dụng nguyên lý V/f bằng hằng số
• 4.3.1. Cài đặt tham số cho mô hình
• 4.3.2. Kết quả mô phỏng
• 4.3.3. Mô hình động cơ 15kW sử dụng nghịch lưu
• 4.3.4. Sử dụng bộ điều khiển PI và điều khiển chế độ trượt
• 4.3.4.1. Mô hình sử dụng bộ điều khiển PI
• 4.3.4.2. Nguyên lý điều khiển chế độ trượt
• 4.3.4.3. Cài đặt tham số
• 4.3.4.4. Kết quả và nhận xét
• 4.3.5. Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha sử dụng phương pháp MPC
• 4.3.5.1. Nguyên lý điều khiển dự báo dựa vào mô hình
• 4.3.5.2. Xây dựng mô hình MPC
• 4.3.5.3. Kết quả khảo sát
• 4.4. Động cơ đồng bộ 3 pha
• 5. CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN BỘ SẠC PIN
• 5.1. Nhu cầu sử dụng pin sạc
• 5.2. Các tiêu chuẩn bộ sạc pin xe điện
• 5.3. Các nghiên cứu liên quan
• 5.4. Nguyên lý hệ thống sạc
• 5.4.1. Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha
• 5.4.2. Mạch tăng áp một chiều
• 5.4.3. Bộ biến đổi cầu H tích cực kép DAB
• 5.4.4. Nguyên lý điều khiển
• 5.4.5. Mô hình bộ pin sạc
• 5.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 5.6. Kết quả và nhận xét
• 5.7. Lọc sóng hài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Hướng Dẫn Tổng Quan Về Điều Khiển Thiết Bị Điện Công Nghiệp

Điều khiển thiết bị điện công nghiệp là một lĩnh vực quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện. Hệ thống điện công nghiệp bao gồm nhiều thành phần như nguồn điện, đường dây truyền tải và phụ tải. Việc điều khiển các thành phần này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất mà còn đảm bảo an ninh năng lượng. Theo tài liệu nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ điều khiển tự động ngày càng trở nên cần thiết trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội.

1.1. Tính Cần Thiết Của Điều Khiển Tự Động Thiết Bị Điện

Sự phát triển của công nghệ yêu cầu hệ thống điện công nghiệp phải được điều khiển tự động để nâng cao hiệu suất và giảm thiểu rủi ro. Các thiết bị điện cần được điều khiển để đảm bảo an ninh năng lượng và hiệu quả kinh tế.

1.2. Các Mô Hình Điều Khiển Trong Hệ Thống Điện

Có hai loại mô hình điều khiển chính: mô hình xác lập và mô hình động. Mô hình xác lập giúp duy trì các thông số kỹ thuật trong khi mô hình động cho phép điều chỉnh theo thời gian thực.

II. Những Thách Thức Trong Điều Khiển Thiết Bị Điện Công Nghiệp

Điều khiển thiết bị điện công nghiệp đối mặt với nhiều thách thức như sự phức tạp của hệ thống, yêu cầu về an toàn và hiệu suất. Các yếu tố như thời tiết và sự biến đổi của nguồn năng lượng tái tạo cũng ảnh hưởng đến hiệu quả điều khiển. Việc quản lý các thành phần trong hệ thống điện là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định.

2.1. Vấn Đề An Toàn Trong Điều Khiển

An toàn là yếu tố hàng đầu trong điều khiển thiết bị điện. Việc không tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn có thể dẫn đến sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện.

2.2. Ảnh Hưởng Của Nguồn Năng Lượng Tái Tạo

Sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng tái tạo có thể gây ra sự không ổn định trong hệ thống điện. Điều này đòi hỏi các giải pháp điều khiển linh hoạt và hiệu quả hơn.

III. Phương Pháp Điều Khiển Thiết Bị Điện Công Nghiệp Hiệu Quả

Để điều khiển thiết bị điện công nghiệp hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại như điều khiển PID, điều khiển dự báo và điều khiển thông minh. Những phương pháp này giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

3.1. Điều Khiển PID Trong Hệ Thống Điện

Điều khiển PID là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong điều khiển thiết bị điện. Nó giúp duy trì các thông số kỹ thuật ổn định và hiệu quả.

3.2. Điều Khiển Dự Báo MPC

Điều khiển dự báo MPC cho phép điều chỉnh các tham số trong thời gian thực, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu chi phí.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Điều Khiển Thiết Bị Điện Công Nghiệp

Việc áp dụng các phương pháp điều khiển trong thực tiễn đã mang lại nhiều lợi ích cho các nhà máy và cơ sở sản xuất. Các hệ thống điều khiển tự động giúp giảm thiểu chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả sản xuất. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ điều khiển hiện đại có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống điện công nghiệp.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hiệu Quả Điều Khiển

Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại có thể giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu suất sản xuất.

4.2. Các Ứng Dụng Thực Tế Trong Ngành Công Nghiệp

Nhiều nhà máy đã áp dụng công nghệ điều khiển tự động để tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu rủi ro trong vận hành.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Điều Khiển Thiết Bị Điện Công Nghiệp

Tương lai của điều khiển thiết bị điện công nghiệp sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ thông minh và tự động hóa. Các giải pháp điều khiển mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện. Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều khiển hiện đại là cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ Điều Khiển

Công nghệ điều khiển sẽ tiếp tục phát triển với sự tích hợp của trí tuệ nhân tạo và Internet of Things (IoT).

5.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Trong Lĩnh Vực Điều Khiển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực điều khiển thiết bị điện công nghiệp sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện.