Thạc Sĩ Ứng dụng hệ mờ neural điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng

MỞ ĐẦU​

1. Lý do chọn đề tài.
Với mục tiêu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và chiến lược đến năm 2020 đưa Việt Nam trở thành nước công nghiệp thì vấn đề nâng cao chất lượng điện áp là một trong những những vấn đề được ngành điện nói riêng và nhà nước nói chung đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên với sự pháp triển công nghiệp hiện nay của nước ta, nhiều nhà máy xí nghiệp được hình thành khắp nơi, các lò công nghiệp ngày càng được sử dụng nhiều ở các khu công nghiệp như: lò cảm ứng, lò hồ quang, lò điện trở .Đây chính là một trong các nguyên nhân hàng đầu dẫn đến tổn thất điện năng, chất lượng điện kém, gây ảnh hưởng các thiết bị viễn thông
Với tốc độ công nghiệp hóa ở nước ta hiện nay, việc áp dụng các tiêu chuẩn khống chế mức thải sóng hài trên lưới điện để hạn chế ảnh hưởng của chúng tới các thiết bị tiêu dùng khác và đảm bảo chất lượng điện năng là điều tất yếu.
Trên thế giới đã và đang áp dụng các tiêu chuẩn để khống chế mức thải sóng hài như tiêu chuẩn: IEEE 159-2002, IEC 1000-4-3.
Như vậy việc nghiên cứu điều khiển các bộ lọc để giảm sóng hài do các lò công nghiệp này thải ra là vấn đề cấp thiết, nhằm nâng cao chất lượng điện năng cho lưới điện.
Nắm bắt được vấn đề này, tôi đã quyết định chọn đề tài: “Ứng dụng hệ mờ neural điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng”.
2. Mục đích nghiên cứu.
Đề tài nghiên cứu ứng dụng hệ mờ neural điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng, nhằm nâng cao chất lượng điện năng cho lưới điện.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
v Đối tượng nghiên cứu:
- Bộ lọc tích cực AF
- Nguồn tải lò nấu thép cảm ứng
- Lý thuyết điều khiển mờ nơron
- Phần mềm Matlab/Simulink
v Phạm vi nghiên cứu:
- Điều khiển bộ lọc tích cực AF cho nguồn lò nấu thép cảm ứng ứng dụng hệ mờ nơron.
- Mô phỏng quá trình điều khiển.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng kiểm chứng trên phần mềm
Matlab/Simulink.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài là xây dựng cấu trúc điều khiển và bộ điều khiển mờ neural, điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng, nhằm giảm sóng hài do lò thải ra để nâng cao chất lượng điện năng cho lưới điện. Đề tài hoàn toàn có thể ứng dụng vào thực tiễn.
6. Cấu trúc luận văn
Luận văn được trình bày theo cấu trúc như sau:
Mở đầu
Chương 1: Lò cảm ứng và sóng hài do lò cảm ứng gây ra.
Chương 2: Các phương pháp lọc sóng hài.
Chương 3: Phương pháp điều khiển sử dụng hệ mờ neural.
Chương 4: Ứng dụng hệ mờ neural điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng.
Chương 5: Đánh giá kết quả đạt được.



MỤC LỤC​
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Chương 1 - LÒ CẢM ỨNG VÀ SÓNG HÀI DO LÒ CẢM ỨNG GÂY RA3
1.1.Tổng quan về lò nấu thép cảm ứng. 3
1.1.1.Giới thiệu chung về lò cảm ứng. 3
1.1.2.Các bộ nguồn tần số cao. 3
1.1.3.Phạm vi ứng dụng của thiết bị gia nhiệt tần số. 3
1.1.4.Phân loại các thiết bị gia nhiệt tần số. 3
1.2.Lò nấu thép cảm ứng sử dụng mạch nghịch lưu cộng hưởng nguồn dòng song song3
1.2.1.Giới thiệu về mạch lò cộng hưởng song song. 3
1.2.2.Mô hình hóa lò nấu thép cảm ứng sử dụng mạch nghịch lưu cộng hưởng nguồn dòng song song trên phần mềm matlab/Simulink. 3
1.3.Sóng hài và ảnh hưởng của sóng hài do lò nấu thép cảm ứng gây ra lên lưới điện3
1.4.Kết luận chương 1. 3
Chương 2 – SÓNG HÀI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC SÓNG HÀI3
2.1.Tổng quan về sóng hài3
2.2.Nguyên nhân gây ra sóng hài3
2.3.Ảnh hưởng của sóng hài3
2.4.Một số tiêu chuẩn giới hạn thành phần sóng hài trên lưới3
2.4.1.Tiêu chuẩn IEEE std 519. 3
2.4.2.Tiêu chuẩn IEC 1000-3-4. 3
2.5.Các phương pháp lọc sóng hài3
2.5.1.Bộ lọc thụ động. 3
2.5.2.Bộ lọc chủ động. 3
2.5.3.Bộ lọc hỗn hợp. 3
2.5.4.Chức năng và nguyên lý làm việc của bộ lọc tích cực. 3
2.6.Kết luận chương 2. 3
Chương 3 – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG HỆ MỜ NƠRON3
3.1.Sự kết hợp giữa logic mờ và mạng nơron. 3
3.1.1.Khái niệm3
3.1.2.Kết hợp điều khiển mờ và mạng nơron. 3
3.2.Nơron Mờ. 3
3.3.Huấn luyện mạng nơron-mờ. 3
3.4.ANFIS. 3
3.5.Sử dụng công cụ ANFIS trong matlab để thiết kế hệ mờ - nơron (Anfis and the Anfis editor GUI)3
3.5.1.Khái niệm3
3.5.2.Mô hình học và suy diễn mờ thông qua ANFIS (Model Learning and Inference Through ANFIS)3
3.5.3.Xác nhận dữ liệu huấn luyện (Familiarity Brecds Validation)3
3.6.Sử dụng bộ soạn thảo ANFIS GUI. 3
3.6.1.Các chức năng của ANFIS GUI. 3
3.6.2.Khuôn dạng dữ liệu và bộ soạn thảo ANFIS GUI: kiểm tra và huấn luyện (Data Formalities and the ANFIS Editor GUI: Checking and Training)3
3.7.Kết luận chương 3. 3
Chương 4 – ỨNG DỤNG HỆ MỜ NƠRON ĐIỀU KHIỂN BỘ LỌC TÍCH CỰC CHO LÒ NẤU THÉP CẢM ỨNG3
4.1.Xác định cấu trúc bộ lọc tích cực AF cho lò nấu thép cảm ứng. 3
4.2.Tính toán các thông số của bộ lọc AF3
4.2.1.Tính chọn giá trị nguồn một chiều cấp cho nghịch lưu. 3
4.2.2.Tính chọn giá trị tụ điện C3
4.2.3.Tính chọn giá trị điện cảm Lf3
4.2.4.Xác định và lựa chọn thông số van điều khiển. 3
4.3.Cấu trúc điều khiển AF3
4.3.1.Xác định dòng điện bù hài (iref)3
4.3.2.Bộ lọc thông thấp (LPF)3
4.3.3.Phương pháp điều chế PWM . 3
4.4.Mô hình hóa bộ lọc AF bằng phần mềm Matlab/Simulink. 3
4.4.1.Khâu tách dòng điện hài BPF3
4.4.2.Bộ lọc thông thấp LPF3
4.4.3.Bộ điều khiển ANFIS. 3
4.4.4.Khâu AF3
4.5.Ứng dụng hệ mờ điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng.3
4.5.1.Xây dựng bộ điều khiển mờ. 3
4.6.Ứng dụng hệ mờ nơron điều khiển bộ lọc tích cực cho lò nấu thép cảm ứng.3
4.6.1.Xây dựng tập dữ liệu huấn luyện. 3
4.6.2.Sử dụng công cụ ANFIS trong Matlab thiết kế hệ mờ nơron điều khiển bộ lọc tích cực AF cho lò nấu thép cảm ứng.3
Chương 5 – ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC3
5.1.Đánh giá kết quả đạt được khi sử dụng hệ mờ nơron. 3
5.2.So sánh kết quả đạt được. 3
5.3.Kết luận chương 5. 3

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO)
PHỤ LỤC