Luận văn thạc sĩ về điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM bằng bộ điều khiển PSO-PID

• Tác giả: Dương Trần Đình Thảo
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điều khiển
• Đề tài: Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM bằng bộ điều khiển PSO-PID
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã nghiên cứu
• 1.3. Mục đích của đề tài
• 1.4. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHỈNH LƯU BA PHA PWM
• 2.1. Tổng quan mạch chỉnh lưu ba pha có điều khiển PWM
• 2.2. Nguyên lý làm việc của mạch
• 2.3. Mô hình toán học chỉnh lưu PWM
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PID_PSO
• 3.1. Giới thiệu bộ điều khiển PID
• 3.2. Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID
• 3.3. Hiệu chỉnh bộ PID bằng phương pháp Ziegler-Nichols
• 3.4. Phương pháp Ziegler-Nichols thứ nhất
• 3.5. Phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai
• 3.6. Tổng quan giải thuật PSO
• 3.7. Lịch sử phát triển của giải thuật PSO
• 3.8. Các khái niệm cơ bản trong giải thuật bầy đàn
• 3.9. Mô tả thuật toán PSO
• 3.10. Những vấn đề cần quan tâm khi xây dựng giải thuật PSO
• 3.11. Mã hóa theo giá trị
• 3.12. Mã hóa theo cấu trúc cây
• 3.13. Khởi tạo quần thể ban đầu
• 3.14. Hàm thích nghi (hàm mục tiêu)
• 3.15. Hàm vận tốc v
• 3.16. Cập nhật vị trí tốt nhất cho cả quần thể
• 3.17. Đặc điểm và ứng dụng của giải thuật PSO
• 3.18. Hiệu chỉnh bộ điều khiển PID bằng thuật giải bầy đàn
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG MATLAB
• 4.1. Sơ đồ khối mô hình tổng thể chỉnh lưu ba pha PWM
• 4.2. Thông số của mạch chỉnh lưu ba pha khi chạy mô phỏng bằng Matlab
• 4.3. Dạng kín có hồi tiếp PID
• 4.4. Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM bằng bộ điều khiển PSO-PID
• 4.4.1. Sơ đồ tổng quan lưu ba pha PWM bằng bộ điều khiển PSO-PID
• 4.4.2. Sơ đồ khối mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển bằng PSO-PID
• 4.4.3. Sơ đồ tổng quan mô phỏng trên maltab
• 4.4.4. Kết quả mô phỏng PID-PSO
• 4.4.4.1. Kết quả mô phỏng PID-PSO (Trường hợp 1)
• 4.4.4.2. Kết quả mô phỏng PID-PSO (Trường hợp 2)
• 4.4.4.3. Kết quả mô phỏng PID-PSO (Trường hợp 3)
• 4.4.4.4. Kết quả mô phỏng PID-PSO (Trường hợp 4)
• 5. CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM
• 5.1. Quá trình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm
• 5.2. Sơ đồ nguyên lý mô phỏng maltab dùng lệnh dSPACE1104
• 5.3. Các khối điều khiển trong dSPACE104
• 5.3.1. Khối sensor điện áp khiển trong dSPACE104
• 5.3.2. Khối sensor dòng điện khiển trong dSPACE104
• 5.3.3. Khối sensor điện áp DC khiển trong dSPACE104
• 5.3.4. Khối SVPWM khiển trong dSPACE104
• 5.3.5. Màn hình nhúng chương trình xuống dSPACE104
• 5.3.6. Màn hình controldesk điều khiển card dSPACE104
• 5.3.7. Mô hình chưa hoạt động card dSPACE104
• 5.3.8. Màn hình controldesk đang hoạt động điều khiển card dSPACE104
• 5.3.9. Mô hình hoạt động tải thứ hai card dSPACE104
• 5.4. Số liệu kết quả thực nghiệm
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN
• 6.1. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên cứu mạch chỉnh lưu ba pha PWM

Nghiên cứu mạch chỉnh lưu ba pha PWM là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ điện tử công nghiệp. Mạch chỉnh lưu này không chỉ giúp chuyển đổi điện áp AC thành DC mà còn tối ưu hóa hiệu suất và độ ổn định của hệ thống điện. Việc áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại như PSO-PID đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện hiệu suất của mạch chỉnh lưu. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các khía cạnh lý thuyết và thực tiễn của mạch chỉnh lưu ba pha PWM.

1.1. Lịch sử phát triển mạch chỉnh lưu ba pha

Mạch chỉnh lưu ba pha đã được phát triển từ những năm 1980, với nhiều cải tiến về công nghệ và hiệu suất. Các nghiên cứu ban đầu tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của mạch, từ đó dẫn đến sự ra đời của các phương pháp điều khiển tiên tiến.

1.2. Tầm quan trọng của PWM trong mạch chỉnh lưu

Điều chế độ rộng xung (PWM) là một kỹ thuật quan trọng giúp cải thiện hiệu suất của mạch chỉnh lưu. PWM cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra một cách linh hoạt, giảm thiểu sóng hài và tăng cường độ ổn định của hệ thống.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu mạch chỉnh lưu ba pha

Mặc dù mạch chỉnh lưu ba pha PWM mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc thiết kế và điều khiển. Các vấn đề như độ chính xác trong điều khiển, sự ổn định của hệ thống và khả năng xử lý sóng hài cần được giải quyết. Việc áp dụng các thuật toán tối ưu như PSO có thể giúp cải thiện những vấn đề này.

2.1. Độ chính xác trong điều khiển mạch

Độ chính xác trong điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha là một yếu tố quan trọng. Sự sai lệch trong các thông số điều khiển có thể dẫn đến hiệu suất kém và tăng độ hao mòn của thiết bị.

2.2. Sự ổn định của hệ thống

Sự ổn định của hệ thống mạch chỉnh lưu ba pha phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm thiết kế mạch và phương pháp điều khiển. Việc áp dụng PSO-PID có thể giúp cải thiện độ ổn định của hệ thống.

III. Phương pháp tối ưu hóa điều khiển PSO PID cho mạch chỉnh lưu

Phương pháp PSO-PID kết hợp giữa thuật toán tối ưu bầy đàn và bộ điều khiển PID, giúp tối ưu hóa các thông số điều khiển cho mạch chỉnh lưu ba pha PWM. Phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc cải thiện độ chính xác và tốc độ phản hồi của hệ thống.

3.1. Giới thiệu về thuật toán PSO

Thuật toán PSO (Particle Swarm Optimization) là một phương pháp tối ưu hóa dựa trên hành vi của bầy đàn. PSO đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả điều khiển mạch điện.

3.2. Cách thức hoạt động của bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) là một trong những phương pháp điều khiển phổ biến nhất. Nó giúp điều chỉnh đầu ra của hệ thống dựa trên sai số giữa giá trị thực và giá trị mong muốn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của mạch chỉnh lưu ba pha PWM

Mạch chỉnh lưu ba pha PWM có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, từ nguồn điện cho máy móc đến hệ thống điều khiển tự động. Việc áp dụng phương pháp PSO-PID đã giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của các ứng dụng này.

4.1. Ứng dụng trong nguồn điện công nghiệp

Mạch chỉnh lưu ba pha PWM được sử dụng rộng rãi trong các nguồn điện công nghiệp, giúp cung cấp điện áp ổn định cho các thiết bị và máy móc.

4.2. Ứng dụng trong hệ thống điều khiển tự động

Trong các hệ thống điều khiển tự động, mạch chỉnh lưu ba pha PWM giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ phản hồi, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu mạch chỉnh lưu ba pha PWM với bộ điều khiển PSO-PID đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện hiệu suất và độ ổn định của hệ thống điện. Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến thuật toán điều khiển.

5.1. Tương lai của mạch chỉnh lưu ba pha

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, mạch chỉnh lưu ba pha PWM sẽ tiếp tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong công nghiệp.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa hơn nữa các thuật toán điều khiển và áp dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo để nâng cao hiệu suất của mạch chỉnh lưu.