Luận án tiến sĩ về nâng cao hiệu quả sử dụng máy điện dị bộ nguồn kép cho hệ thống phát điện đồng trục trên tàu thủy

• Tác giả: Nguyễn Trọng Thắng
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tiến Ban
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Nâng Cao Hiệu Quả Sử Dụng Máy Điện Dị Bộ Nguồn Kép Trong Hệ Thống Phát Điện Đồng Trục Trên Tàu Thủy
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN ĐỒNG TRỤC TRÊN TẦU THỦY SỬ DỤNG MÁY ĐIỆN DỊ BỘ NGUỒN KÉP VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
• 1.1. Khái quát hệ thống phát điện đồng trục trên tầu thủy
• 1.2. Các hệ thống phát điện đồng trục trong thực tế
• 1.2.1. Các cách bố trí máy phát đồng trục để lấy cơ năng từ máy chính
• 1.2.2. Các cấu trúc phần điện của máy phát đồng trục
• 1.2.3. Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển máy phát điện đồng trục sử dụng máy điện dị bộ nguồn kép
• 1.2.4. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu, ứng dụng DFIG trong hệ thống phát điện
• 1.2.4.1. Cấu trúc điều khiển tĩnh Scherbius
• 1.2.4.2. Điều khiển vector không gian
• 1.2.4.3. Điều khiển trực tiếp momen (direct torque control-DTC)
• 1.2.4.4. Điều khiển trực tiếp công suất (direct power control-DPC)
• 1.2.4.5. Cấu trúc điều khiển DFIG không cảm biến
• 1.2.4.6. Cấu trúc điều khiển DFIG không chổi than (Brushless-Doubly-Fed Induction Generator-BDFIG)
• 1.2.5. Các vấn đề còn tồn tại và đề xuất giải pháp, mục tiêu của luận án
• 1.2.6. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận án
• 1.3. Nhận xét và kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC PHÁT ĐIỆN ĐỒNG TRỤC SỬ DỤNG DFIG BẰNG KỸ THUẬT ĐỒNG DẠNG TÍN HIỆU ROTOR
• 2.1. Các phương trình toán mô tả DFIG
• 2.1.1. Những giả thiết cơ bản
• 2.1.2. Các phương trình ở hệ trục pha
• 2.1.3. Phương trình biến đổi stator và rotor
• 2.1.4. Phương trình từ thông
• 2.1.5. Phương trình momen
• 2.1.6. Biểu diễn các phương trình của DFIG trên cơ sở vector không gian của đại lượng 3 pha
• 2.2. Các cấu trúc ghép nối DFIG ứng dụng trong hệ thống phát điện
• 2.2.1. Cấu trúc phát điện sử dụng DFIG không chổi than
• 2.2.2. Cấu trúc phát điện sử dụng DFIG bằng kỹ thuật đồng dạng tín hiệu rotor
• 2.3. Mô hình toán hệ thống phát điện đồng trục sử dụng DFIG bằng kỹ thuật đồng dạng tín hiệu rotor
• 2.3.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
• 2.3.2. Mô hình toán DFIG1 và DFIG2
• 2.3.3. Mô hình hệ thống khi DFIG2 chưa hòa với lưới điện
• 2.3.4. Mô hình hệ thống sau khi DFIG2 hòa với lưới điện
• 2.3.5. Các ưu điểm của cấu trúc phát điện đồng trục sử dụng DFIG bằng kỹ thuật đồng dạng tín hiệu rotor
• 2.4. Xác định tỷ số truyền của hộp số của máy phát đồng trục
• 2.4.1. Cấu tạo, chức năng của hộp số trong máy phát đồng trục
• 2.4.2. Các dòng năng lượng qua máy phát
• 2.4.3. Các thành phần công suất qua máy phát
• 2.4.4. Hiệu suất chuyển đổi cơ năng sang điện năng
• 2.5. Nhận xét và kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT BẰNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG TÍNH ĐÚNG ĐẮN CỦA HỆ THỐNG ĐỀ XUẤT
• 3.1. Các khâu chức năng trong hệ thống
• 3.2. Xây dựng mô hình hệ thống
• 3.3. Cách chỉnh định và vận hành hệ thống
• 3.3.1. Chỉnh định hệ thống khi stator của DFIG2 chưa nối với lưới
• 3.3.2. Vận hành hệ thống sau khi stator của DFIG2 nối với lưới
• 3.4. Mô phỏng các đặc tính của các khâu trong hệ thống
• 3.4.1. Các kết quả mô phỏng khi hệ thống phát điện chưa hòa với lưới
• 3.4.2. Các kết quả mô phỏng khi hệ thống phát điện hòa với lưới
• 3.5. Nhận xét và kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT DỊ BỘ NGUỒN KÉP LÀM VIỆC Ở TRẠM PHÁT ĐỒNG TRỤC TẦU THỦY
• 4.1. Xác định cấu trúc đối tượng điều khiển
• 4.2. Thiết kế bộ điều khiển
• 4.2.1. Khái quát về hệ thống điều khiển mờ
• 4.2.2. Thiết kế bộ điều khiển PID chỉnh định mờ để điều khiển đối tượng
• 4.3. Phân chia tải hệ thống phát điện đồng trục với lưới điện tầu thủy
• 4.4. Nhận xét và kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Phát Điện Đồng Trục Trên Tàu Thủy

Hệ thống phát điện đồng trục trên tàu thủy sử dụng máy điện dị bộ nguồn kép (DFIG) đã trở thành một giải pháp hiệu quả trong việc tối ưu hóa năng lượng. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của tàu. Việc áp dụng công nghệ này mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường.

1.1. Khái Niệm Về Máy Điện Dị Bộ Nguồn Kép

Máy điện dị bộ nguồn kép là loại máy điện không đồng bộ, có khả năng hoạt động hiệu quả trong các hệ thống phát điện đồng trục. Nó cho phép điều khiển công suất một cách linh hoạt, giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng.

1.2. Lợi Ích Của Hệ Thống Phát Điện Đồng Trục

Hệ thống phát điện đồng trục giúp giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì. Nó cũng góp phần giảm ô nhiễm môi trường nhờ vào việc tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải khí độc hại.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Sử Dụng Máy Điện Dị Bộ Nguồn Kép

Mặc dù máy điện dị bộ nguồn kép mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc triển khai và vận hành chúng trong hệ thống phát điện đồng trục cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như ổn định tần số và điện áp là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Ổn Định Tần Số Trong Hệ Thống

Việc duy trì tần số ổn định là rất quan trọng trong hệ thống phát điện. Sự thay đổi tốc độ quay của máy chính có thể ảnh hưởng đến tần số, do đó cần có các biện pháp điều chỉnh kịp thời.

2.2. Ổn Định Điện Áp Của Hệ Thống

Điện áp không ổn định có thể gây ra hư hỏng cho thiết bị và giảm hiệu suất hoạt động. Cần thiết phải có các giải pháp điều khiển hiệu quả để duy trì điện áp trong giới hạn cho phép.

III. Phương Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Sử Dụng Máy Điện Dị Bộ Nguồn Kép

Để nâng cao hiệu quả sử dụng máy điện dị bộ nguồn kép trong hệ thống phát điện đồng trục, cần áp dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến. Những phương pháp này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

3.1. Ứng Dụng Công Nghệ Điều Khiển Mới

Công nghệ điều khiển hiện đại như điều khiển vector và điều khiển trực tiếp công suất có thể giúp tối ưu hóa hoạt động của máy điện dị bộ nguồn kép, từ đó nâng cao hiệu suất phát điện.

3.2. Tối Ưu Hóa Cấu Trúc Hệ Thống

Cấu trúc hệ thống phát điện cần được thiết kế hợp lý để đảm bảo tính linh hoạt và khả năng mở rộng. Việc tối ưu hóa cấu trúc sẽ giúp giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả hoạt động.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Phát Điện Đồng Trục

Hệ thống phát điện đồng trục sử dụng máy điện dị bộ nguồn kép đã được áp dụng thành công trong nhiều tàu thủy hiện đại. Những ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của tàu.

4.1. Các Dự Án Thành Công

Nhiều dự án tàu thủy đã áp dụng hệ thống phát điện đồng trục và đạt được những kết quả khả quan. Các chủ tàu đã ghi nhận sự giảm thiểu đáng kể trong chi phí vận hành.

4.2. Tương Lai Của Hệ Thống Phát Điện Đồng Trục

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, hệ thống phát điện đồng trục dự kiến sẽ tiếp tục được cải tiến và mở rộng ứng dụng trong tương lai, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành hàng hải.

V. Kết Luận Về Nâng Cao Hiệu Quả Sử Dụng Máy Điện Dị Bộ Nguồn Kép

Việc nâng cao hiệu quả sử dụng máy điện dị bộ nguồn kép trong hệ thống phát điện đồng trục trên tàu thủy là một nhiệm vụ quan trọng. Các giải pháp đề xuất không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí và tác động đến môi trường.

5.1. Tóm Tắt Các Giải Pháp Đề Xuất

Các giải pháp như ứng dụng công nghệ điều khiển mới và tối ưu hóa cấu trúc hệ thống đã được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy điện dị bộ nguồn kép.

5.2. Định Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới và cải tiến quy trình vận hành để tối ưu hóa hơn nữa hiệu quả của hệ thống phát điện đồng trục.