mented using a dynamic system model

mented using a dynamic system modeling software package
(MATLAB Simulink). This simulation only contains
the mathematical design of the proposed design
(using only transfer function type blocks, not inbuilt
Simulink models such as Simulink DC motor model).
Results obtained from that simulation verified the theoretical
basis of our design, thus, it was decided to simulate
the system in an environment that is closer to the real
world. Then, using an electromagnetic transient (EMT)
type software package (PSCAD/EMTDC), system design
was again simulated and got appreciably satisfactory
results. Here, inbuilt models of the software package were
employed and the circuit diagram of PSCAD/EMTDC
simulation is shown in Figure 6.
As shown in Figure 6, DC motor and DC generator
are directly coupled and the field voltages of the two
machines are kept constant. The effective armature voltage
of the motor is controlled by a PWM switching signal
driven power electronic device. The duty ratio of the
PWM switching signal is created according to the PI
controller output. Similarly, the output terminals of the
DC generator are connected to two resistors in parallel,
one 400 Ω and the other 125 Ω. The later resister is
switched thorough a power electronic device, whose
switching signal is created according to the output of the
respective PI controller. By so doing, the total effective
load on the generator is varied and the operating point of
the system can be altered. Using these two controls,
working in tandem, the system operating can be converged
onto the desired point on the P-ω plane.
The inputs of the system, as indicated in Figure 6, are
the wind speed and load resistance. For each set of wind
speed and load resistance, there is a corresponding system
operating point (as explained in Section 2.3), thus, a
speed reference and a power reference. These data is
pre-calculated and stored in a data file as look up tables
and once a set of wind speed and load resistance is inserted,
the program can access the tables and find the
respective references, which are then being fed to the two
PI controllers.
After getting the initial results satisfactorily, control
system optimization procedures were carried out. Optimization
of the control system refers to the optimization
of the two PI controllers or in other words, finding the
optimal values for proportional and integral gains of the
controllers and thus, produce an appreciable response for
both rotor speed and power output. To accomplish this,
the embedded optimization blocks in PSCAD/EMTDC
were used (simplex optimum run).
5. Hardware Implementation
The basic arrangement of hardware design is shown in
Figures 7 and 8. Here, a provided wind profile is fed to
the control circuit via a computer interface (GUI). Accordingly
the control circuit decides the set point of the
wind turbine (assuming that the load connected remains
constant; if required, value of the load resistor can also
be changed via computer interface) and then varies the
armature voltage of the DC motor and the resistive load
connected to the DC generator to achieve the specified
point on the power-speed plane. Rated voltage of the
both the DC machines are 220 V and power associated
with this model is below 0.5 kW. Control circuit implementations
are microcontroller based. Since it is difficult
to measure the torque or the power transferred from the
motor to generator, electrical power output of the generator
is considered. An encoder with a U sensor is used
to measure the rotor speed of the couple. Variable load is
made out of Nichrome coils. The control mechanism is
based on PI controllers and the two independent PI controllers
are implemented to govern speed and power.
Te
w
+
+
-
-
1.0 [ohm]
Te
w
+
+
-
-
1.0 [ohm]
125.0 [ohm]
Eg
Eg
D +
F
+
1
sT
Ig
Ig
Em
Im
Em
Im
V
A
Pa
T
T
PWM
PWM
I
P
D +
F
-
speed
speed
1.0 [ohm]
A
B Comparator
*
1
ref1
ref1
I
P D +
F
-
Pa
ref2
A
Compar- B ator
*
PWM2 1000 ref2
400.0 [ohm]
Speed_ref
datafile_1.txt
x y
x
y
z
Speed_ref
datafile_2.txt
x y
x
y
z
Power_ref
Power_ref *
0.000001
11
Wind Speed
*
0.001
Wind speed should vary
from 4 - 8 m/s.
Resisitive load should vary
from 150 - 400 Ohms
S Start
Sequence
Set S
R = 200.0
Wait For
5.0 [s]
S Set S
R = 300.0
Wait For
5.0 [s]
S Set S
R = 400.0
R
Figure 6. Circuit diagram of PSCAD/EMTDC simulation.

Kết quả (Việt) 1:

mented bằng cách sử dụng một hệ thống năng động, mô hình hóa phần mềm gói(MATLAB Simulink). Mô phỏng này chỉ chứathiết kế toán học của thiết kế đề xuất(bằng cách sử dụng chỉ chuyển giao chức năng loại khối, không inbuiltSimulink kiểu như mô hình động cơ Simulink DC).Kết quả thu được từ mô phỏng xác minh các lý thuyếtcơ sở của thiết kế của chúng tôi, do đó, nó đã được quyết định mô phỏngHệ thống trong một môi trường mà là gần gũi hơn với thực tếthế giới. Sau đó, bằng cách sử dụng một thoáng qua điện từ (EMT)loại phần mềm gói (PSCAD/EMTDC), thiết kế hệ thốngmột lần nữa được mô phỏng và có appreciably thỏa đángkết quả. Ở đây, các mô hình sẵn của gói phần mềm đãsử dụng và sơ đồ mạch của PSCAD/EMTDCMô phỏng được hiển thị trong hình 6.Như minh hoạ trong hình 6, động cơ và máy phát điện DCtrực tiếp kết hợp và các lĩnh vực điện áp của haimáy được giữ liên tục. Điện áp các thiết bị hiệu quảđộng cơ được điều khiển bởi một PWM chuyển đổi tín hiệuthiết bị điện tử điều khiển điện. Tỷ lệ nhiệm vụ của cácPWM chuyển đổi tín hiệu được tạo ra theo PIđầu ra điều khiển. Tương tự, các thiết bị đầu cuối sản lượng của cácMáy phát điện DC được kết nối với hai trở song song,một 400 Ω và 125 Ω. Resister sau đó làchuyển toàn diện một điện thiết bị điện tử, màchuyển đổi tín hiệu được tạo ra theo đầu ra của cácbộ điều khiển PI tương ứng. Bằng cách làm như vậy, tổng cộng có hiệu quảtải trên các máy phát điện khác nhau và các hoạt động điểmHệ thống có thể được thay đổi. Sử dụng các điều khiển hai,làm việc song song, các hệ thống điều hành có thể được hội tụvào thời điểm mong muốn trên máy bay P-ω.Đầu vào của hệ thống, như được chỉ ra trong hình 6,tốc độ gió và tải sức đề kháng. Cho mỗi tập hợp của Giótốc độ và tải kháng, đó là một hệ thống tương ứnghoạt động điểm (như được diễn tả trong phần 2.3), do đó, mộttốc độ tham khảo và tham chiếu điện. Những dữ liệu này làtrước tính và được lưu trữ trong một tập tin dữ liệu như: Hãy bảngvà một lần là một tập hợp của gió, tốc độ và tải kháng được đưa vào,chương trình có thể truy cập các bảng và tìm cáctài liệu tham khảo tương ứng, mà sau đó được ăn cho haiBộ điều khiển PI.Sau khi nhận được các kết quả đầu tiên đáp ứng yêu cầu, kiểm soátHệ thống tối ưu hóa thủ tục được thực hiện. Tối ưu hóađiều khiển hệ thống đề cập đến việc tối ưu hóacủa bộ điều khiển PI hai hoặc nói cách khác, tìm cácCác giá trị tối ưu cho lợi ích tỉ lệ và tích phân của cácbộ điều khiển và do đó, tạo ra một phản ứng đáng chocả hai cánh quạt tốc độ và sức mạnh sản lượng. Để thực hiện việc này,khối tối ưu hóa nhúng trong PSCAD/EMTDCđã được sử dụng (simplex tối ưu chạy).5. phần cứng thực hiệnSự sắp xếp cơ bản của thiết kế phần cứng được thể hiện trongCon số 7 và 8. Ở đây, một hồ sơ được cung cấp gió là ăn chomạch điều khiển thông qua một giao diện máy tính (GUI). Cho phù hợpquyết định các mạch điều khiển điểm đặt của cáctua bin gió (giả sử rằng tải kết nối vẫn cònhằng số; Nếu cần thiết, các giá trị điện trở tải có thể cũngđược thay đổi thông qua giao diện máy tính) và sau đó thay đổi cácCác thiết bị điện áp của động cơ và tải điện trởkết nối với máy phát điện DC để đạt được các quy địnhchỉ trên máy bay tốc độ quyền lực. Xếp hạng điện áp của cáccả hai máy DC là 220 V và sức mạnh liên kếtvới mô hình này là dưới đây 0,5 kW. Kiểm soát mạch hiện thựclà các vi điều khiển dựa. Vì nó là khó khănđể đo lường mô-men xoắn hay quyền lực chuyển từ cácđộng cơ cho máy phát điện, năng lượng điện đầu ra của các máy phát điệnđược coi là. Một bộ mã hóa với một cảm biến U được sử dụngđo tốc độ cánh quạt của các cặp vợ chồng. Biến tảithực hiện ra khỏi cuộn dây Nichrome. Cơ chế kiểm soátDựa trên bộ điều khiển PI và bộ điều khiển PI độc lập haiđược thực hiện để quản lý tốc độ và sức mạnh.Tew++--1.0 [ohm]Tew++--1.0 [ohm]125.0 [ohm]Ví dụ:Ví dụ:D +F+1sTIgIgEmImEmImVAPaTTPWMPWMTôiPD +F-tốc độtốc độ1.0 [ohm]ASo sánh B*1ref1ref1TôiP D +F-Paref2ACompar - B Viator*PWM2 1000 ref2400.0 [ohm]Speed_refdatafile_1.txtxyxyzSpeed_refdatafile_2.txtxyxyzPower_refPower_ref *0.00000111Tốc độ gió*0,001Tốc độ gió nên thay đổitừ 4 - 8 m/s.Resisitive tải nên thay đổitừ 150-400 OhmsS bắt đầuTrình tựThiết lập SR = 200.0Chờ đợi cho5.0 [s]Thiết lập S SR = 300.0Chờ đợi cho5.0 [s]Thiết lập S SR = 400.0RHình 6. Sơ đồ mạch của mô phỏng PSCAD/EMTDC.

Kết quả (Việt) 2:

mented sử dụng một gói phần mềm mô hình hóa hệ thống năng động
(MATLAB Simulink). Mô phỏng này chỉ chứa
các thiết kế toán học của thiết kế đề xuất
(sử dụng loại khối chỉ có chức năng chuyển nhượng, không inbuilt
mô hình Simulink như Simulink DC mô hình động cơ).
Kết quả thu được từ mô phỏng xác nhận sự lý thuyết
cơ sở thiết kế của chúng tôi, do đó, nó đã được quyết định mô phỏng
hệ thống trong một môi trường gần gũi hơn với con người thật của
thế giới. Sau đó, sử dụng một thoáng điện (EMT)
gõ gói phần mềm (PSCAD / EMTDC), thiết kế hệ thống
được mô phỏng một lần nữa và đã thỏa đáng
kết quả. Ở đây, các mô hình sẵn có của các gói phần mềm được
sử dụng và sơ đồ mạch của PSCAD / EMTDC
mô phỏng được thể hiện trong hình 6.
Như thể hiện trong hình 6, động cơ DC và máy phát điện DC
được kết nối trực tiếp và các lĩnh vực điện áp hai
máy được giữ không đổi . Các điện áp phần ứng hiệu quả
của động cơ được điều khiển bởi một tín hiệu PWM chuyển
thiết bị điện điện tử điều khiển. Tỷ lệ thuế của các
tín hiệu chuyển mạch PWM được tạo ra theo PI
đầu ra bộ điều khiển. Tương tự như vậy, các thiết bị đầu cuối đầu ra của
máy phát điện DC được kết nối với hai điện trở song song,
một trong 400 Ω và khác 125 Ω. Các resister sau đó được
chuyển sang kỹ lưỡng một thiết bị điện tử công suất, có
tín hiệu chuyển đổi được tạo ra theo đầu ra của
bộ điều khiển PI tương ứng. Bằng cách làm như vậy, tổng hiệu quả
tải trên máy phát là đa dạng và các điểm hoạt động của
hệ thống có thể được thay đổi. Sử dụng hai điều khiển này,
làm việc song song, các hệ điều hành có thể được hội tụ
vào điểm mong muốn trên máy bay P-ω.
Các yếu tố đầu vào của hệ thống, như được chỉ ra trong hình 6,
tốc độ gió và điện trở tải. Đối với mỗi bộ gió
tốc độ và điện trở tải, có một hệ thống tương ứng
điểm hoạt động (như đã giải thích ở phần 2.3), do đó, một
tham chiếu tốc độ và một tham chiếu điện. Những số liệu này được
tính trước và được lưu trữ trong một tập tin dữ liệu như là nhìn lên bảng
và khi một bộ tốc độ gió và kháng tải được đưa vào,
chương trình có thể truy cập các bảng và tìm thấy những
tài liệu tham khảo tương ứng, sau đó được được đưa tới hai
PI bộ điều khiển.
Sau khi nhận được kết quả bước đầu thỏa đáng, kiểm soát
thủ tục tối ưu hóa hệ thống được thực hiện. Tối ưu hóa
hệ thống quản lý đề cập đến việc tối ưu hóa
của hai bộ điều khiển PI hay nói cách khác, việc tìm kiếm các
giá trị tối ưu cho tăng tỷ lệ và không thể tách rời của các
bộ điều khiển và do đó, tạo ra một phản ứng đáng kể cho
cả hai tốc độ rotor và sản lượng điện. Để thực hiện điều này,
các khối tối ưu hóa được nhúng trong PSCAD / EMTDC
đã được sử dụng (simplex chạy tối ưu).
5. Thực hiện phần cứng
Việc bố trí cơ bản của thiết kế phần cứng được thể hiện trong
hình 7 và 8. Ở đây, một hồ sơ gió cung cấp được đưa vào
mạch điều khiển thông qua một giao diện máy tính (GUI). Theo đó
các mạch điều khiển quyết định điểm đặt của
tuabin gió (giả định rằng tải trọng kết nối vẫn
không đổi, nếu cần thiết, giá trị của điện trở tải cũng có thể
được thay đổi thông qua giao diện máy tính) và sau đó thay đổi các
điện áp phần ứng của động cơ DC và điện trở tải
kết nối với các máy phát điện DC để đạt được các quy định
điểm trên mặt phẳng nguồn tốc độ. Xếp hạng điện áp của
cả hai máy DC là 220 V và điện kết hợp
với mô hình này là dưới 0,5 kW. Kiểm soát việc triển khai mạch
được dựa trên vi điều khiển. Vì nó là khó khăn
để đo mô-men xoắn hoặc điện chuyển từ
động cơ để phát điện, sản lượng điện của máy phát điện
được xem xét. Một bộ mã hóa với một bộ cảm biến U được sử dụng
để đo tốc độ rotor của các cặp vợ chồng. Tải biến được
thực hiện trong cuộn dây nichrome. Cơ chế kiểm soát được
dựa trên bộ điều khiển PI và hai bộ điều khiển PI độc lập
được thực hiện để điều chỉnh tốc độ và sức mạnh.
Te
w
+
+
-
-
1.0 [ohm]
Te
w
+
+
-
-
1.0 [ohm]
125,0 [ohm]
Ví dụ:
Ví dụ:
D +
F
+
1
st
Ig
Ig
Em
Im
Em
Im
V
A
Pa
T
T
PWM
PWM
tôi
P
D +
F
-
tốc độ
tốc độ
1.0 [ohm]
Một
sánh B
*
1
ref1
ref1
tôi
PD +
F
-
Pa
ref2
A
compar B ator
*
PWM2 1000 ref2
400.0 [ohm]
Speed_ref
datafile_1.txt
xy
x
y
z
Speed_ref
datafile_2.txt
xy
x
y
z
Power_ref
Power_ref *
0.000001
11
Tốc độ gió
*
0.001
Tốc độ gió nên thay đổi
từ 4 -. 8 m / s
tải Resisitive nên thay đổi
từ 150 - 400 Ohms
S Bắt đầu
chuỗi
Set S
R = 200.0
Chờ Đối
5,0 [s]
S Set S
R = 300.0
Chờ Đối
5,0 [s]
S Set S
R = 400.0
R
Hình 6. Circuit sơ đồ của PSCAD / EMTDC mô phỏng.