disertacion - upt.al · s=ki/s ... 4.1.1.1 veprimi derivues c(s) =kd ... makinat hibride,...

REPUBLIKA E SHQIPRIS

UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANS FAKULTETI I INXHINIERIS ELEKTRIKE

DISERTACION PR MBROJTEN E GRADS SHKENCORE

DOKTOR

KONTROLLI N KOH REALE I GJENERATORIT

SINKRON NPRMJET SOFTIT LABVIEW

Prgatitur nga

Msc. Ing. Gentian DUME

Udhheqs Shkencor

Prof. Dr. Gzim KARAPICI

Tiran 2016

REPUBLIKA E SHQIPRIS UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANS FAKULTETI I INXHINIERIS ELEKTRIKE

DISERTACION i

paraqitur nga

Msc. Ing. Gentian DUME

pr marrjen e grads shkencore

DOKTOR

n Inxhinieri Elektrike Automatizim i Industris

KONTROLLI N KOH REALE I GJENERATORIT

SINKRON NPRMJET SOFTIT LABVIEW

Mbrohet me dat 8.06.2016 para Juris t miratuar nga Rektori i UPT me shkresn Nr.261/1 dat 18.02. 2016.

1. Prof. Dr. Orion ZAVALANI Kryetar

2. Prof. Dr. Petrika MARANGO Antar (Oponent)

3. Prof. Dr. Ymer LUGA Antar

4. Prof. Asoc. Aida SPAHIU Antar

5. Prof. Asoc. Viktor TOPULLI Antar (Oponent)

MIRNJOHJE

Falenderoj udhheqsin tim shkencor Prof. Dr. Gzim KARAPICI pr mbshtetjen

dhe besimin, q ka patur gjithnj tek un pr realizimin e ktij punimi. Pr mua

sht dhe do t mbetet nj shembull dhe model i nj Profesori, q di t nxjerr n

pah maksimumin e aftsive t nj studenti, nj udhrrfyes pr t cilin ndihem i

privilegjuar.

Falenderoj gjithashtu t gjith kolegt e Fakultetit t Inxhinieris Elektrike, t cilt

m kan mbshtetur gjat ktyre viteve n punn time, e cila u finalizua me

prfundimin e ktij disertacioni.

Nj falenderim shkon edhe pr Prof. Cosimo Greco, Ing. Luigi Spagnolo dhe Prof.

Ivan Cibrario Bertolotti t Universitetit Polteknik t Torinos pr ndihmesn e tyre

pr realizimin e sistemit t kontrollit n koh reale.

S fundi, falenderoj edhe familjen time, e cila m ka mbshetur pr finalizimin ektij punimi.

Kt punim ia dedikoj dy djemve t mi:

MARKO dhe NATAN

Prmbajtja

1. Hyrje ...................................................................................................................... 1

1.1. Motivimi ..........................................................................................................2

1.2. Objektivi..........................................................................................................3

1.3. Struktura .........................................................................................................4

1.3.1. Konceptet baz t kontollit dhe simulimit n koh reale ........................4

1.3.2. Teknikat e kontollit n koh reale ..............................................................7

1.4. Kompjuteri n koh reale ............................................................................8

1.4.1. Hardueri..........................................................................................................8

1.4.1.1. Njsia qndrore e prpunimit (CPU) ............................................ 10

1.4.1.2. Memoria ............................................................................................ 10

1.4.1.3. Ndrfaqjet hyrje-dalje (I/O interfaces) .......................................... 10

1.4.1.4. Ora reale ........................................................................................... 12

1.4.2. Softueri .........................................................................................................12

1.5. Bibliografia ...................................................................................................13

2. Rregullimi i tensionit dhe frekuencs n gjeneratorin sinkron .................... 17

2.1 Rregullimi i tensionit t gjeneratorit sinkron ...........................................17

2.2 Rregullimi i frekuencs s gjeneratorit sinkron ......................................18

2.3 Gjeneratori sinkron si objekt rregullimi ....................................................20

2.3.1 Sistemet e eksitimit t makinave sinkrone..............................................20

2.3.1.1 Sistemet e eksitimit me makina rrotulluese .....................................20

2.3.1.2 Sistemet statike t eksitimit ...............................................................22

2.3.1.3 Karakteristikat e rregullimit t sistemit t eksitimit t GS ..............23

2.3.1.4 Agregati turbin-gjenerator si objekt rregullimi ...............................24

2.4 Mjetet e prdorura ......................................................................................25

2.4.1 Hyrje..............................................................................................................25

2.4.2 Elementt e konturit t mbyllur pr rregullimin e tensionit t GS ........28

2.4.2.1 Softueri LabVIEW ................................................................................28

2.4.2.2 Karta PCI 6251/BNC 2120 .................................................................28

2.4.2.3 Blloku i dhnsave dhe qarqet prshtats ......................................29

2.4.2.3.1 Matsi i shpejtsis kndore .........................................................29

2.4.2.3.2 Moduli i matjes s tensioneve dhe rrymave fazore ....................31

2.4.2.4 Blloku ekzekutues ...............................................................................34

Prmbajtja

2.4.2.4.1 Hyrje...................................................................................................34

2.4.2.4.2 Shndrruesit statik (AC-DC dhe DC-DC) ..................................34

2.4.2.4.3 Simulimi dhe ndrtimi n laborator i ekzekutuesve ....................36

2.4.2.5 Motori i rryms s vazhduar ..............................................................41

2.4.2.6 Gjeneratori sinkron ..............................................................................41

2.4.3 Disa konsiderata .........................................................................................42

2.5 Bibliografia ...................................................................................................42

3. Identifikimi i modelit t makins sinkrone ...................................................... 44

3.1 Njohuri t prgjithshme mbi makinn sinkrone ......................................44

3.2 Transformimi i Parkut .................................................................................46

3.3 Modeli matematik........................................................................................49

3.3.1 Transformimi n rrafshin qd0 ....................................................................52

3.3.2 Fluksi i plot n funksion t rrymave t pshtjellave ............................54

3.3.3 Madhsit e rotorit t shprehura n stator .............................................55

3.3.4 Ekuacionet e tensioneve n rrafshin qd0 me referim n rotor ............58

3.3.5 Momenti elektromagnetik ..........................................................................59

3.4 Simulimi i makins sinkrone trefazore .....................................................60

3.4.1 Modelimi i gjeneratorit sinkron n LabVIEW ..........................................61

3.4.2 Verifikimi i modelit t gjeneratorit sinkron n LabVIEW .......................66

3.4.3 Klasifikimi i modeleve t gjeneratorit sinkron .........................................70

3.5 Bibliografia ...................................................................................................72

4. Projektimi i sistemit t kontrollit ....................................................................... 74

4.1 Kontrolli linear analog ................................................................................74

4.1.1 Hyrje..............................................................................................................74

4.1.2 Rregullatort PID ........................................................................................74

4.1.2.1 Veprimi propocional C(s)=Kp ............................................................76

4.1.2.2 Veprimi Integral C(s)=1/Tis=Ki/s ......................................................76

4.1.1.1 Veprimi derivues C(s) =Kds ..............................................................77

4.1.3 Disa tipe strukturash t rregullatorve PID .............................................77

4.1.4 Zgjedhja e kritereve pr rregullim ............................................................78

4.1.5 Zgjedhja e tipit t rregullatorit ...................................................................80

4.1.1.2 Procesi i qndrueshm .......................................................................80

4.1.1.3 Procesi i paqndrueshm ..................................................................81

G. DUME Kontrolli n koh reale i gjeneratorit sinkron nprmjet softit LabVIEW

4.2 Projektimi i sistemit t kontrollit bazuar n modelin matematik t GS82

4.2.1 Identifikimi i skems funksionale t gjeneratorit sinkron ......................83

4.2.2 Identifikimi eksperimental i funksionit transmetues t MRVEPav.

model 8211 me ndihmn e softit LabVIEW .......................................................84

4.2.2.1 Makina e rryms s vazhduar MRVEP dhe rregullimi i shpejtsis

s saj n regjim motor ..........................................................................................85

4.2.2.2 Ndrtimi i nj prototipit t shpejt t kontrollit t shpejtsis t

MRVEPav. model 8211 ........................................................................................87

4.2.2.3 Konfigurimi bujts/objekt pr kontrollin n koh reale ...................91

4.2.2.4 Modelimi i sistemit t hapur mbi baz eksperimentale .................91

4.2.3 Projektimi i rregullatorit pr kontrollin e shpejtsis s MRV 8211 .....98

4.2.3.1 Studimi i qndrueshmris s sistemit ............................................98

4.2.3.1.1 Simulimet n rrafshin e kohs .......................................................99

4.2.3.1.2 Arsyetimi i metods s zgjedhur .................................................100

4.2.3.1.3 Studimi i qndrueshmris me kriterin Nyquist ........................100

4.2.3.2 Sinteza e rregullatori t shpejtsis me ndihmn e LabVIEW ...107

4.2.3.3 Implementimi numerik i rregullatorit PID analog t sintetizuar pr

kontrollin e shpejtsis t MRVEPav. 8211 .................................................... 113

4.3 Kontrolli n koh reale i shpejtsis s MRVEPav. 8211 .................. 116

4.4 Identifikimi eksperimental i funksionit transmetues t gjeneratorit

sinkron model 8241 me ndihmn e softit LabVIEW .......................................126

4.4.1 Projektimi i rregullatorit pr kontrollin e tensionit me ndihmn e

softuerit LabVIEW ...............................................................................................130

4.4.2 Sinteza e rregullatori t tensionit me ndihmn e softit LabVIEW ......132

4.4.2.1 Implementimi numerik i rregullatorit PID analog t sintetizuar pr

kontrollin e tensionit t GS 8241 .......................................................................138

4.4.3 Kontrolli n koh reale i tensionit t GS 8241 ......................................143

4.5 Disa konsiderata .......................................................................................146

4.6 Bibliografia .................................................................................................146

5. Pjesa eksperimentale ..................................................................................... 149

5.1. Prshkrimi i Sistemit Virtual pr kontrollin dhe monitorimin e gjeneratorit

sinkron model 8241 ................................................................................................. 149

5.2. Vnia n pun e Sistemit Virtual ................................................................ 152

5.3. Provat eksperimentale pr rregullimin e tensionit t GS ........................ 153

5.4. Provat eksperimentale pr rregullimin e shpejtsis t GS .................. 162

Prmbajtja

5.5. Provat eksperimental pr ndryshim t ngarkess t GS ....................... 167

5.6. Bibliografia ..................................................................................................... 171

6. Prfundime ....................................................................................................... 173

Shtojca A .................................................................................................................. 177

Hyrje n LabVIEW ................................................................................................... 177

Gjuha grafike e programimit dhe fluksi i t dhnave (dataflow) ...................178

Si punon LabVIEW? ...........................................................................................178

LabVIEW dhe bota reale ....................................................................................180

Evolucioni i LabVIEW-s ....................................................................................180

Mbledhja e t dhnave .......................................................................................182

Lidhja (konektiviteti) ............................................................................................185

Shembull i nj instrumenti virtual specifik .......................................................185

Shtojca B .................................................................................................................. 186

Ekuacionet e modelit t GS .................................................................................. 186

Bibliografia ................................................................................................................ 189

KAPITULLI I

T prgjithshme mbi punimin

T prgjithshme mbi punimin Kapitulli I

1

1. Hyrje

N dy dekadat e fundit, kompjuteri sht prmirsuar n fuqin e procesimit me kosto t pranueshme. Nga ana tjetr, kjo ka uar n krkesa emergjente pr aplikacione tej mase t sofistikuara, t cilat jo vetm t mundsojn simulime me besueshmri t lart t sistemeve dinamike, por gjithashtu t gjenerojn n mnyr automatike kodet pr kontrollin n koh reale t transmisioneve elektrike. Sot, transmisionet elektrike, sistemet e elektroniks s fuqis dhe komandimi i tyre sht br shum kompleks, ndrsa prdorimi i tyre po rritet vazhdimisht n t gjith sektort si: sistemet elektrike t fuqis, makinat trheqse, makinat hibride, elektronika pr industri dhe pr prdorim t prgjithshm, automatizim, sistemet navale dhe t aviacionit, etj. Zhvillimet e fundit n mikroproesor, mikrokompjutera, dhe mikrokontrollera si DSP, FPGA, dSPACE etj., dhe gjysmprcjellsve t fuqis kan sjell nj impakt t madh n performancn e transmisioneve elektrike. Pr shkak t prmirsimeve t mjeteve softuerike si MATLAB/SIMULINK bashk me Real Time Workshop (RTW) dhe Real Time Windows Target (RTWT) apo LabVIEW me Real Time Module (RTM), simulatort n koh reale po prdoren gjersisht n shum fusha t inxhinieris, si ajo e industris, institucioneve krkimore dhe t edukimit. Si rezultat, prfshirja e aplikacioneve t simulimit n koh reale n inxhinierin moderne iu sjell nj ndihm t konsiderueshme krkuesve dhe akademikve [1].

N kt punim do t paraqitet n sistem virtual i ndrtuar pr kontrollin dhe studimin e sjelljes dinamike t nj gjeneratori sinkron me pole t dukshme me pshtjell eksitimi. Njri nga qllimet e ktij punimit do t jet prftimi i nj modeli t gjeneratorit sinkron n ambientin e softuerit LabVIEW, q t na lejoj implementimin e strategjive t ndryshme t kontrollit [2]. Modeli sht projektuar dhe realizuar n ambientet e laboratorit t Matjeve Elektrike t FIE.

Pr t plotsuar krkesat n rritje pr ndrtimin e prototipeve pr testet e gjeneratorve sinkron do t projektohet dhe implementohet nj sistem testues i ri bazuar n instrumentet virtual. Ai prbhet nga kompjuteri n rolin e rregullatorit, dhnsa, prshtatsit e sinjaleve, modulet ekzekutuese dhe karta shndrruese A/D dhe D/A [3]. Ky sistem mund t kontrolloj me lehtsi vlern e tensionit n bornat e gjeneratorit.

M qllim q t prfohet nj tension konstant n bornat e gjeneratorit, rryma e pshtjells s eksitimit do t kontrollohet nga rregullatori automatik i tensionit (RAT). N shum RAT prdoret mnyra e rregullimit me kontrollin e kndit t ndezjes s tirisorit. Gjithsesi rregullimi me kt mnyr sht m i ngadalt se n rastin kur konvertuesi sht i prbr nga tranzistor MOSFET apo IGBT, duke sjell vshtirsi n arritjen e nj prgjigjeje t shpejt gjat veprimit t rregullatorit. Pr m tepr tek RAT analog ekzistues sht e vshtir q sistemi t monitorohet. Kjo gj nuk sht komode pr prdoruesin [4]. N kt punim dot t implementohet nj RAT pr nj gjenerator sinkron me pole t dukshme duke prdorur tranzistor MOSFET. Pr m tepr do t ndrtohet edhe nj ndrfaqje pr monitorimin e sistemit e bazuar n softuerin LabVIEW.


2

1.1. Motivimi

N ditt e sotme, si pasoj e progresit t arritur n teknologjin e prodhimit t gjysm prcjellsave, kontrolli n koh reale i makinave elektrike n fushn e inxhinieris, ka marre m shum vmendje. Si pasoj e rritjes s kompleksitetit dhe kostos pr projektimin, dhe krkess pr t ulur t ashtuquajturn kohn pr n treg, testimi dhe vlersimi i sistemeve komplekse sa vjen e bhet m i rndsishm n etapn e projektimit. Me zhvillimin e arritur n teknologjin e prodhimit t proesorve dhe softuerve si dhe ulja e kostos s tyre, sht br e mundur prdorimi i pjesshm apo i plot i tyre n projektim, integrim dhe testim. Simulimi n koh reale (RT) sht prqasja, e cila tradicionalisht iu rezervohej projekteve t mdhenj e komplekse (sistemeve energjitike, aviacionit). Krkimet n modelime t prpikta t topologjive t reja konverter-inverter dhe strategjive t kontrollit jan ndr fushat m t rndsishme t krkimit n transmisionet elektrike. Nj sistem, q prbhet nga nj makin elektrike, e cila komandohet nga nj shndrrues statik sht nj sistem kompleks dhe jo linear. Kshtu, brja e nj analiz n nivel sistemi, sht nj nga hapat m t rndsishm n zhvillimin e nj produkti kompleks sa m t plot dhe n rrug sa m ekonomike. Pr kt lind nevoja e simulimeve n koh reale. Nj nga aspektet m t krkuara pr sistemet e kontrollit n koh reale sht q t lidhsh hyrjet dhe daljet e sistemit kontrollit, q do t tarohet me nj simulator n koh reale t procesit, q duam t kontrollojm.

Duke qen se t gjitha konturet e kontrollit jan t mbyllur me an t simulatorit, kjo metod shpesh quhet simulim i Harduerit n Lak HNL (Hardware-in-the-Loop HIL). Me prdorimin e simulimeve HNL ne mund t vlersojm ndrveprimet e nnsistemeve. N kto lloj simulimesh, pajisja q po tarohet sht e lidhur me nj model dinamik n koh reale ekuivalent t objektit t rregullimit. Nj veori e ksaj qasjeje sht se: ajo lejon nj kalim gradual prej simulatorit n objektin real. Pra, nga nj model n nj nnsistem elektro-mekanik t integruar pjesrisht real dhe s fundmi t plot n konturin e mbyllur, kur ata jan fizikisht t disponueshm. Nj simulim HNL mund t ndihmoj duke reduktuar hallkat e projektimit, uljen e kostos s prgjithshme, parandalimit t falimentimeve, q prkthehen gjithashtu n kosto, testimit dhe stresimit t nj nnsistemi para se ky i fundit t integrohet n nj sistem. Nj nga arsyet pr prdorimin e simulimit n koh reale me ndihmn e HNL-s sht, kur nj pajisje e veant sht shum e vshtir pr tu modeluar. Prandaj sht m ekonomike t prdorsh kt pajisje direkt n simulim pa e modeluar at. Simulimet numerike n koh reale krkohen prej aplikacioneve HNL dhe prdorimi i tyre sjell nj prototip m t shpejt duke ulur koston e procesit t projektimit. Strukturat e sistemeve n koh reale lejojn implementimin e modeleve t makinave elektrike me ekuacione t rendeve t larta dhe vlersimin e performancs s tyre n koh reale [5-15].

Ngs sa msipr do t ishte me interes ndrtimi i nj stende eksperimentale, ku t prdorej teknika HNL pr tarimin e rregullatorve t ndyshm, t nxjerr nga analiza teorike, pa qen nevoja pr ti sintetizuar fizikisht. Provat eksperimentale mund t bhen direkt mbi objektin e rregullimit, i cili do t lidhet me kompjuterin ku ndodhet modeli i rregullatorit me ndihmn e kartave


3

shndrruese A/D, D/A dhe qarqeve prshtats.

Nj mundsi tjetr do t ishte ajo e ndrtimit t modelit t makins elektrike, q duam ti kontrollojm parametra t caktuara dhe n stendn eksperimentale t vendosnim rregullator fizik, dhe duke ndrvepruar me modelin t tarohej rregullatori. Kjo do t paraqiste interes kur makina elektrike ndodhet n pun (p.sh. gjeneratori sinkron) dhe duam t tarojm nj rregullator, i cili nuk mund t lidhet me objektin e rregullimit, pr t cilin sht menduar t shfrytzohet.

N aspektin msimdhns t dy variantet, q sugjerohen mund t paraqesin interes n disa nga lndt q zhvillohen pran FIE, duke patur parasysh kufizimet n infrastukturn laboratorike.

1.2. Objektivi

Objektivi i ktij punimi do t jet kontrolli n koh reale i gjeneratorit sinkron model 8241 t prodhuar nga Lab-Volt, me ndihmn e softuerit LabVIEW. Qllimi do t jet mbajtja konstante e tensionit n bornat e ktij gjeneratori pavarsisht se do t kemi ndryshime t ngarkess rreth vlers nominale t puns s gjeneratorit.

Kontrolli do t realizohet duke rregulluar frekuencn e gjeneratorit me ndihmn e nj motori t rryms s vazhduar, model 8211 nga Lab-Volt. Shpejtsia e motorit do t rregullohet duke ndryshuar tensionin e vazhduar n qarkun e induktit me ndihmn e nj shndrruesi statik SHS V-V, i cili do t projektohet dhe realizohet fizikisht. Rregullimi i vlers s tensionit n dalje t shndrruesit do t pilotohet nga kompjuteri n koh reale me ndihmn e nj algoritmi, q do t ndrtohet n softin LabVIEW. sht menduar q pr t kufizuar rrymat e lshimit t ktij motori t ndrtoj edhe nj soft-starter, i cili gjithashtu do t ndrtohet n softuerin LabVIEW. Pshtjella e eksitimit t motorit do t ushqehet n mnyr t pavarur me ndihmn e nj burimi konstant t rryms s vazhduar. Si rrjedhim rregullimi i shpejtsis do t jet proporcional me tensionin e induktit t ktij motori.

Kanali i dyt pr mbajtjen e tensionit konstant do t jet duke ndryshuar tensionin e pshtjells s eksitimit t gjeneratorit. Edhe pr kt pshtjell do t realizohet e njjta skem komandimi, sepse tensionet nominale jan t njjta. Pr vlern e rryms nuk do t shqetsohemi pasi shndrruesi statik do t projektohet q n fillim me rezerv t konsiderueshme, pasi duke qen se nuk do t kemi ndryshim t polaritetit t tensionit si tek motori ashtu edhe tek pshtjella e eksitimit t gjeneratorit, skema e komandimit mund t realizohet thjesht vetm me nj els fuqie. N rastin konkret sht menduar t prdoren tranzistor MOSFet model IRF840 me U=500V dhe I=8A.

Marrja e informacionit pr vlerat e tensioneve dhe rrymave n dalje t gjeneratorit do t realizohet me ndihmn e gjasht sensorve t prodhuar nga


4

LEM (dy pr do faz). Pr ndrfaqsimin e ktyre dhnsave me kartn A/D do t ndrtohet nj modul prshtats. Komunikimi i kompjuterit me objektin sht menduar t realizohet me kartn PCI 6251, q disponon Laboratori i Matjeve Elektrike pran Universitetit Politeknik t Tirans. I gjith programi i monitorimit dhe komandimit t sistemit do t realizohet n ambientin LabVIEW.

Algoritimi i kontrollit do t ndrtohet n softuerin LabVIEW. Kontrolli do t realizohet pr tipe t ndryshme rregullatorsh.

Pr t pasur nj proces deterministik dhe duke qen t kufizuar n infrastuktur, sht menduar q kontrolli t realizohet me dy kompjutera personal. N njrin prej tyre do t niset sistemi operativ RTOS (Real Time Operating System), i cili do t komunikoj direkt me procesin, ndrsa tjetri do t ekzekutoj programin dhe do t komunikoj me kompjuterin me RTOS pr ti dhn her pas here instruksionet e nevojshme, dhe pr t marr informacion mbi vlerat e parametrave t gjeneratorit si: tensionet dhe rrymat fazore apo edhe frekuencn e tij.

S fundi, do t prpiqemi q kontrollin n koh reale t gjeneratorit, t realizohet edhe prmes internetit me nj shtes n aplikacion, i cili do t ndrtohet po me softuerin LabVIEW.

1.3. Struktura

1.3.1. Konceptet baz t kontollit dhe simulimit n koh reale

N literaturaturn rreth sistemeve n koh reale, si aplikacionet m t prdorshme n praktik, prsa i prket kontrollit t makinave elektrike, paraqiten sisteme t kontrollit numerik ose t kontrollit me kompjuter. sht m e natyrshme q kto aplikacione duhet t trajtohen si pjes e kontrollit numerik. Pavarsisht nga kjo, literatura pr kontrollin numerik rrall prfshin shtesn n koh reale pr kontrollin e makinave elektrike. Zakonisht n kt literatur nuk i kushtohet vmendje aspekteve lidhur me kohn reale, pr t cilat duhet par prtej algoritmit t prdorur, si p.sh. kohs s kampionimit n sistemet n koh reale. Implementimi i sistemeve t kontrollit numerik dhe sistemeve n koh reale duhet t bhet paralel me njri-tjetrin. Lidhja me objektin e rregullimit (makinat elektrike) duhet t bhet pak a shum m von pr shkak t zhvillimeve n fushn e gjysmprcjellsve t fuqis dhe nj morie tipesh t rregullatorve numerik. N prgjithsi, problematikat, q kan lidhje me kontrollin n koh reale t makinave t ndryshme elektrike po dalin n pah gradualisht. N vitet e fundit, ndihmes t konsiderueshme n evidentimin e ktyre problematikave kan dhn mjetet softuerike si MATLAB/Simulink me RTW (Real Time Workshop) dhe RTWT (Real Time Windows Target). Impementimi i tyre sjell lehtsim dhe kursimin e kohs n eksperimentet n koh reale, por nga ana tjetr ato rritin distancn lidhur me problematikat n praktik, t cilat mund t shfaqen gjat implementimit n koh reale n sistemet e kontrollit pr makinat elektrike. sht e mundur t


5

gjesh n literatur nj sr prkufizimesh prsa i prket sistemeve n koh reale. Nj prkufizim i cili nuk bie ndesh me at, q sht dhn nga IEEE POSIX Standard (Portable Operation System Interface for Computer Environments) sht:

Nj sistem n koh reale konsiderohet ai n t cilin korrektsia e nj rezultati nuk varet vetm prej saktsis logjike t llogaritjeve, por edhe prej kohs q duhet pr t prftuar rezultatin.

sht e prshtatshme t citojm nj prej shkenctarve m t mdhenj n automatik, Karl Astrom:

Shum aspekte t rndsishme n implementimin nuk gjenden n libra. Nj implementim i mir krkon njohuri t sistemeve t kontrollit dhe nga ana tjetr edhe njohuri n disa aspekte t shkencave kompjuterike. sht e nevojshme q ne t kemi inxhinier prej t dyja fushave me njohuri e aftsi t mjaftueshme pr t ngushtuar distancn ndrmjet disiplinave. Problemet m tipike q duhen kuptuar jan saturimi i ekzekutuesve (windup), brthamat n koh reale (real-time kernel), vonesat pr shkak t llogaritjeve dhe komunikimit, ndrfaqeve numerike me njeriun. Implementimi i sistemeve t kontrollit sht m tepr sesa pr tiu deleguar detyra nj gjeneratori kodesh. Pamjaftueshmria e prvetsimit t problematikave mbi implementimin sht pr mendimin tim nj prej faktorve, q ka kontribuar m shum n boshllkun ndrmjet teoris dhe praktiks. [21]

Ky prkufizim prforcon nocionin q koha sht nj nga elementt m t rndsishm pr sistemin dhe se ka kufizime n koh, q i bashkangjiten detyrave t sistemit. Kto detyra normalisht kontrollojn ose reagojn ndaj ngjarjeve, q ndodhin n botn e jashtme, t cilat po ndodhin n koh reale. Prandaj, nj detyr n koh reale duhet t ndjek ndryshimet n botn e jashtme, me t cilat sht e ndrvarur. Duhet theksuar ktu se prpunimi n koh reale nuk sht i njvlershm me prpunimin e shpejt. Prpunimi i shpejt premton marrjen e rezultateve sa m shpejt t jet e mundur, ndrsa prpunimi n koh reale ka pr qllim marrjen e rezultatit n nj moment t kohs t prcaktuar prfshir edhe tolerancat kohore.

N ditt e sotme, sht shum e vshtir zgjedhja e konfigurimit softuer/harduer pr eksperimentimin n koh reale, sepse ka shum prodhues, t cilt ofrojn nj gam t gjr sistemesh t mirprojektuara. Sot sht shum e zakonshme prdorimi i dy kompjuterave n konfigurimin bujts/objekt (host/target) pr t implementuar sisteme kontrolli n koh reale. Bujtsi sht nj kompjuter pa aftsi prpunuese n koh reale, n t cilin zhvillohet programi, shfaqjen t dhnat dhe ka edhe panelin e kontrollit n formn e nj ndrfaqeje grafike prdorimi (GUI- Graphical User Interface). Sistemet n koh reale ekzekutohen mbi objekt, i cili mund t jet nj kompjuter i dyt apo nj sistem i fiksuar (embedded system), q bazohet n borde me DSP (Digital Signal Processor), nj Power PC ose nj procesor i familjes Pentium. Karakteristikat kryesore pr softuert n koh reale, si veori nga softuert e tjer, sht q algoritmat duhet t ekzekutohen n intervalet e kohs sipas skenarit t paracaktuar dhe komponentve t softuerve t bashkangjitur, t cilat ndrveprojn me sensort dhe


6

ekzekutuesit.

N prgjithsi, dy jan metodat q prdoren n implementimit e algoritmave t kontrollit n koh reale. Ato jan: shkrim me dor i kodit dhe gjenerim i automatik i kodit pr rregullatorin, duke prdorur nj prkthyes kodi, i cili gjeneron nj kod n koh reale direkt prej modelit te rregullatorit [16]. Ideja kryesore e prdorimit t kontrollit n koh reale sht ajo e zbutjes s tranzicioneve prej analizs dhe simulimit jo real n eksperimentet dhe implementimin n koh reale. Rregullatort numerik n koh reale dhe simulatort e ndyshm mund t ndahen n kategori si tregohet edhe n tabeln 1.1:

Tabela 1.1. Arkitektura harduerike pr rregullator t ndryshm n koh reale

N figurn 1.1 tregohen arkitekturat harduerike tipike t kontrollit dhe simulimit n koh reale. Simulimi n koh reale krkon zgjedhjet e strategjive t kontrollit, strukturat dhe vlerat e parametrave. Integrimi i ambjentit t kontrollit dhe simulimit n koh reale sht nj zgjidhje, q i jep projektuesit t ekzekutoj simulimet dhe eksperimentet n koh reale n nj rrug t strukturuar dhe t thjesht.

Sistemi, q tregohet n fig.1.1 [16], prbhet nga tre pjes: 1) nj brtham n koh reale (real-time kernel RTK), 2) nj analize funksionimi n linj (on-line), mjetet pr simulim dhe afishim dhe 3) nj librari jo n linj (off-line) mbshtetjeje pr projektimin e kontrollit. Brthama n koh reale (RTK) merret me algoritmin e kontrollit dhe rregjistrimin e t dhnave (data logging). T dhnat e mbledhura n baferin (memorizues i prkohshm) mund t analizohet n mnyrn on-line duke prdorur softuerin e prshtatshm. Nse sht e nevojshme, algoritmet e kontrollit mund t riprojektohen n mnyrn off-line duke mos prdorur mjedise reale. M pas verifikimi t kryhet me an t metods s simulimit dhe s fundmi algoritmi t ngarkohet n kontrollerin n koh reale. Simulimi on-line siguron kushtet m t mira pr prftimin e parametrave [16-17].


7

Kontrolli dhe Monitorimi

Procesi

NGP (GUI)Procesi i analizs

MATLAB/LabVIEW

Procesi i simulimit

Simulink/CDSM

Projektimi

Detyrat n koh-reale

Deyrat on-line

Detyrat off-line

Fig. 1.1. Sistemi i kontrollit n koh reale

Sistemi baz i kontrollit n koh reale pr transmisionet elektrike tregohet n figurn 1.2. Nj qark i fuqis prbhet nga nj burim ushqimi, shndrruesa statik dhe ngarkesa. Ato jan zakonisht t lidhura n lak t mbyllur me an t dhnsave n lidhjen e kundrt, t cilt drgojn sinjale nga objekti i rregullimit n rregullator dhe nj ndrfaqe (ekzekutuesit) pr t rregulluar sinjalin e drguar prej rregullatorit n elsat e fuqis (qarku i kndit t ndezjes, komanda n grila, tiristor, etj). [18]

Fig. 1.2. Bllokskema e kontrollit n koh reale pr makinat elektrike

1.3.2. Teknikat e kontollit n koh reale

N ditt e sotme, si pasoj e arritjeve n fushn elektroniks s fuqis ka nj progres t dukshm n fushn e makinave dhe transmisioneve elektrike. Me prparimin n rregullatort numerik si Mikroproesor/Mikrokontrollera, Digital Signal Processor (DSP), Field Programmable Gate Array (FPGA), dSpace dhe teknikave t tjera bazuar n Inteligjencn Artificiale (AI) si jan Logjika Fazi (Fuzzy Logic), Rrjetat Neurale etj., sot kto teknika mund t implementohen n aplikacionet n koh reale [7,17].


8

Tradicionalisht, vlersimi i sistemeve bhej duke u bazuar n simulime n koh jo reale, i konceptit me skenar projektimit, dhe duke testuar sistemin pasi projektimi ishte implementuar. Gjithsesi kjo metod ka dy pengesa t mdha:

1. S pari, hendeku n fazn e projektimit, prej simulimeve off-line n prototipe reale, sht shum i gjer. Pr pasoj sht edhe shkak pr shum pasiguri dhe probleme t lidhura me integrimin n nj, t moduleve t ndryshme.

2. S dyti, simulimet off-line jo n koh reale, mund t krkojn m shum koh pr do sistem kompleks e n veanti pr transmisionet elektrike, q mbshteten n elektronikn e fuqis [18].

1.4. Kompjuteri n koh reale

Sistem n koh reale quhet nj sistem, q prpunon nj informacion dhe i prgjigjet eventeve nga bota reale n mnyr t sakt dhe brenda nj kohe t fundme, t prcaktuar. Vlefshmria dhe korrektsia e sistemit nuk varet vetm nga rezultati logjik i llogaritjeve, q ai kryen, por gjithashtu edhe nga intervali i kohs n t ciln kto llogaritje jan kryer. Dhnia e rezultatit me vones mund t jet shpesh e njvlershme me dhnien e nj rezultati t gabuar ose mos dhnien e nj rezultati fare.

Sistemet n koh reale shpesh kan t prfshir nj kompjuter, i cili ndrfaqsohet direkt me disa pajisje fizike dhe kontrollon ose monitoron punn e tyre.

N kto sisteme kompjuteri merr ngacmime nga mjedisi dhe vepron mbi t nprmjet pajisjesh hyrje-dalje (dhnsa dhe ekzekutues). Reagimi i tij duhet t kryhet brenda nj periudhe kohe t prcaktuar nga karakteristikat e vet mjedisit. Konseguenca e nj reagimi t vonuar ose t mos reagimit, varet gjithashtu nga mjedisi. Rreth 90% e procesorve, q tregtohen do vit, jan t projektuar pr sisteme n koh reale. [19]

Kompjuterat, q prdoren pr rregullim, kan veorin se punojn njkohsisht me pjest e tjera t sistemit t rregullimit. N praktik kta njihen me emrin kompjutera n koh reale (real-time computers). N pjesn m t madhe t veorive kompjuterat n koh reale ngjajn me ata, q prdoren pr llogaritje (off-line computers). Veorit dhe t prbashktat e tyre shihen si nga ana harduerike ashtu dhe nga ajo softuerike [20].

1.4.1. Hardueri

Si dihet kto dekadat e fundit po prdoret gjithnj e m shum termi harduer. Ky term prfaqson t gjitha pjest fizike t nj kompjuteri. Kto pjes jan:


9

Njsia qndrore e prpunimit (Central Processing Unit CPU) Kujtesa e puns (main memory) Kujtesa e jashtme (disqe, memorje flesh etj.) Pajisje periferike hyrje-dalje (I/O devices) Ndrfaqjet hyrje-dalje (I/O interfaces)

Hardueri i nj kompjuteri, q punon n koh reale, paraqitet n figurn 1.3. Ai ngjan shum me at t kompjuterit pr prdorim t prgjithshm me disa veori, nga t cilat prmendim orn reale, pr t ciln do t flitet m von.

Njsia Qendrore e Prpunimit

Memoria kryesore

Ora n koh reale

A/D

D/A

Kujtesa e

jashtme

Terminal

Pajisjet e hyrjes

Pajisjet e daljes

Pajisje speciale

hyrje-dalje pr

operatorin

Kontroler

Kontroler

Kontroler

Kontroler

Kontroler

Obj

ekti

i rre

gulli

mit

Nrfaqja Hyrje-Dalje

Shndrruesa

Shina e kontrollit (Unibus)

Fig. 1.3. Hardueri i kompjuterit q punon n koh reale [20]

Nj kompjuter, q punon n koh reale ose jo, duhet t prmbaj patjetr kto tri pjes kryesore: 1) njsin e prpunimit (CPU), 2) memorien dhe 3) ndrfaqjet hyrje-dalje. N figurn 1.4 ilustrohet kjo veori.

Kujtesa Njsia qendroreNdrfaqja hyrje-dalje

Fig. 1.4. Organizimi i kompjuterit n form konceptuale


10

1.4.1.1. Njsia qndrore e prpunimit (CPU)

CPU-ja kryen ekzekutimin e programeve, komandon rradhn e veprimeve si dhe merret me komunikimin me kujtesn dhe ndrfaqjet hyrje-dalje. Ajo prbhet nga t ashtuquajturit rregjistra, t cilt ruajn prkohsisht dhe manipulojn numra dhe komanda. do rregjistr prbhet nga disa trigera, numri i t cilve prcakton edhe gjatsin e fjals s kompjuterit. Pr mikrokompjuterat gjatsia e fjals shkon nga 8, 16, 32 deri n 64 bit. Veprimet aritmetike dhe logjike kryhen nga njsia qndrore me kalime dhe prpunim informacioni nga nj rregjistr n tjetrin.

1.4.1.2. Memoria

Tipet e memorieve ndahen n dy tipe:

1) memoriet e shpejta 2) memoriet e jashtme

Memoriet e shpejta ndahen n tre kategori:

1. Memoria me kapje t rastit (Random Access Memory- RAM) ku CPU mund t shkruaj dhe t lexoj

2. Memoria ku vetm lexohet (Read Only Memory-ROM) 3. Memorie t programueshme nga jasht me pajisje speciale:

a. Memoria PROM (Programmable ROM) b. Memoria EPROM (Erasable Programmable ROM)

Memoriet e jashtme jan m t lira dhe me kapacitet m t madh se memoriet e shpejta, por q procesohen m ngadal se kto t fundit. Ndr to prmendim Hard diskun, memoriet me disqe, memoriet flesh etj.

1.4.1.3. Ndrfaqjet hyrje-dalje (I/O interfaces)

Me an t ktyre ndrfaqjeve kompjuteri komunikon me mjedisin e jashtm. Kto ndrfaqe ndahen n dy kategori:

1) Hyrje-dalje pr operatorin 2) Hyrje-dalje pr procesin q drejtohet nga kompjuteri

Ndrfaqet q mundsojn hyrje-daljet pr operatorin jan ato ndrfaqje, me ndihmn e t cilave operatori komunikon me kompjuterin. Ktu mund t prmendim: ekranin e thjesh ose me prekje (touch screen) tastiern, mausin, butona apo elsa me an t t cilve operatori drgon t dhna n kompjuter dhe merr informacione vizive pr veprime t caktuara, q kryen kompjuteri pr, t cilat nevojitet monitorimi.

Ndrfaqet, q mundsojn hyrje-daljet pr procesin, lidhin drejtprdrejt kompjuterin me dhnsat ose ekzekutues t ndryshm. Pra ato lidhin botn


11

reale nga ku marrim madhsit fizike (analoge) me botn shifore (virtuale) ku bhen llogaritjet dhe komandohet procesi. Kto ndrfaqe, q luajn rolin e komunikuesit ndrmjet mjedisit analog dhe atij numerik, njihen me emrat: shndrruesi analog-numerik (A/D) dhe numerik-analog (D/A). N figurn 1.5 [20] jepet bllokskema e shndrrimit t t dhnave nga analoge n numerike.

Dhnsi Amplifikim Filtr Aktiv

Mul

tiple

kser

Kampionim dhe fiksim

Shndrrues analog-numerik

Mikroprocesor Komandim

Hyrje analoge

Madhsi fizike (analoge)

A/D

Shina e t dhnave t kompjuterit

Fig. 1.5. Shndrrimi i t dhnave analoge n numerike [20]

Si shihet madhsia fizike me an t dhnsit kthehet n nj sinjal elektrik, i cili zakonisht sht i rendit t mV. M tej sinjali prforcohet me ndihmn e nj amplifikatori elektronik dhe n dalje t tij marrim tensione t rendit 1-10V. N dalje t amplifikatorit vendoset zakonisht nj filtr lejues i frekuencave t ulta, i cili bllokon frekuencat e larta t sinjalit pr shkak t zhurmave, q shoqrojn sinjalin e dobishm. Blloku amplifikues dhe ai filtrues njihen me emrtimin qarku prshtats i sinjalit (signal conditioning circuit). Sinjali analog m tej futet n nj pajisje, q quhet multiplekser, e cila bn t mundur q me ndihmn e nj shdrruesi analog-numerik, t prpunojm disa madhsi fizike analoge, pasi kostoja e ktij shndrruesi sh relativisht e madhe. M tej konvertuesi bn shndrrimin e sinjalit analog n binar (brenda kohs q multiplekseri nxjerr n dalje sinjalin e hyrjes s tij, pr t cilin jemi t interesuar).

Shndrrimi numerik-analog bhet sipas bllokskems, q ilustrohet n figurn 1.6. Ky shndrrim sh i kundrt me at analog-numerik. Lidhja e shndrruesit D/A me kompjuterin bhet me ndihmn e nj rregjistri, i cili ruan fjaln shifrore deri n ardhjen e nj informacioni t ri. Rregjistrat aktivizohen njri pas tjetrit me ndihmn e nj qarku dekodues dhe drejtues.

Me ndihmn e ktij shndrruesi kompjuteri mbyll konturin e sistemit t rregullimit. Pra ai merr sinjale analoge nga dhnsit e procesit dhe pasi kryen veprimet, jep komanda tek ekzekutuesit.


12

Rregjistr

Rregjistr D/A

D/A

Element zbatues

Element zbatues

DekoduesDrejtues

Shina e t dhnave t kompjuterit

Komandim

U1

U2

1 1

2 2

Ngacmime rregulluese

Fig. 1.6. Shndrrimi numerik-analog [20]

1.4.1.4. Ora reale

Ora reale (real-time clock) sht nj nga pjest m t rndsishme t kompjuterit q punon n koh reale. Ajo ndrpret komunikimin e CPU me shndrruesit analog-numerik dhe numerik-analog n intervale t caktuara kohe.

1.4.2. Softueri

Puna e kompjuterave sht e lidhur ngusht me pjesn softuerike. Me softuer do t quajm do program kompjuterik q mund t egzekutohet n kompjuter. Softueri i jep jet kompjuterit. Pa t pjesa harduer nuk do t mund t shfrytzohej. Softuert ndahen n tre kategori:

1) Softueri ekzekutiv, apo sistemi i shfrytzimit (Operating System), shrben pr: a. Drejtimin, lshimin dhe ekzekutimin e softuerit t prdorimit b. Kalimin dhe vendosjen e programeve nga memoriet e jashtme n

at kryesore c. Kontrolli i veprimeve hyrje-dalje d. Kryen shkputjet e nevojshme n kohn kur softueri i prdorimit

sht n ekzekutim

2) Softueri i prdorimit (application software) N prmbajtjen e ktij softueri jan programe t ndrtuara nga prdoruesi pr realizimin e detyrave t caktuara dhe nga libraria matematikore e kompjuterit. Softueri i prdorimit duhet t prmbaj programet e mposhtme, n mnyr q kompjuteri t prdoret n koh reale:

a. Nj program pr leximin e hyrjeve analoge n memorje


13

b. Nj program, q mundson konvertimin e hyrjeve analoge n njsi teknike

c. Nj program, q duke u nisur nga vlerat e madhsive analoge n hyrje t llogaris sinjalet pr rregullim (algoritmi i rregullatorit)

d. Nj program pr drgimin dhe gjenerimin e daljeve analoge (tek shndrruesi D/A)

3) Softueri mbshtets i sistemit N kt softuer bjn pjes programe, q ndihmojn n formulimin e programeve llogaritse, nga t cilt prmendim:

a. Kompilatori (prpunuesi i gjuhs), i cili shndrron programet e shkruara n nj gjuh programimi t nivelit t lart, n gjuhn e makins.

b. Editort, t cilt lehtsojn punn e prdoruesit, gjat krijimit apo modifikimit t programeve t shkruara prej tij.

c. Programet, q ndihmojn n gjetjen e gabimeve.

1.5. Bibliografia

[1] P. M. Menghal, A. Jaya Laxmi, Real time control of electrical machine and drives: a review, IJAET, 2011.

[2] M. Biriescu, G. Liuba, L. Augustinov, G. Madescu, V. M. Nedelea, M. Mot, Virtual Instrumentation Use in Static Excitation Systems, IEEE, 2012.

[3] Liu Ping Wu Chengming Xiao Jianxiu, A Novel Testing System Based on Virtual Instrument for Synchronous Generators, IEEE, 2010.

[4] Sang-Hoon Park , Jae-Sung Yu, Sang-Seuk Lee, Su-Won Lee, Chung-Yuen Won, Output Voltage Control of Synchronous Generator for Ships using a PMG Type digital AVR, IEEE, 2009.

[5] C. Dufour, C. Andrade and J. Blanger, Real-time simulation technologies in education: a link to modern engineering methods and practices, Proc. 11th Int. Conf. on Engineering and Technology Edu. (INTERTECH 2010), 2010.

[6] Simon Abourida, Christian Dufour, Jean Blanger, Real-Time and Hardware-in-the-Loop Simulation of Electric Drives and Power Electronics: Process, problems and solutions, Proc. Int. Conf. on Power Electronics Conference, 2005.

[7] K. H. Low, Heng Wang Michael Yu Wang, On the Development of a Real Time Control System by Using xPC Target: Solution to Robotic System Control, IEEE International Conference on Automation Science and Engineering, 2005, pp 345-350.


14

[8] Sung Su Kim and Sed Jug, Hardware Implementation of a Real Time Neural Network Controller with a DSP and an FPGA, IEEE Int.Conf. on Robotics 8 Automation, 2004, pp 4639-4644.

[9] Venkata R. Dinavahi, M. Reza Iravani, and Richard Bonert, Real-Time Digital Simulation of Power Electronic apparatus Interfaced with Digital Controllers, IEEE Tran. on Power Delivery, Vol. 16, No. 4, 2001, pp 775-781.

[10] K. Jayalakshmi and V. Ramanarayanan, Real-Time Simulation of Electrical Machines on FPGA Platform, India International Conference on Power Electronics, 2006, pp 259-263.

[11] Christian Dufour, Vincent Lapointe, Jean Blanger, Simon Abourida , Hardware-in-the-Loop Closed-Loop Experiments with an FPGA-based Permanent Magnet Synchronous Motor Drive System and a Rapidly Prototyped Controller, IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp 2152-2158.

[12] HU Hao, XU Guoqing, ZHU Yang, Hardware-in-the-loop Simulation of Electric Vehicle Power train System, Power and Energy Engineering Conference, (APPEEC 2009), pp 1-5.

[13] Simon Abourida, Jean Belanger, Real-Time Platform For The Control Prototyping and Simulation of Power Electronics and Motor Drives, Proceedings Third International Conference Modeling, Simulation and Applied Optimization, 2009, pp 1-6.

[14] Jean-Nicolas Paquin, Christian Dufour, Jean Blanger, A Hardware-In-the-Loop Simulation Platform for Prototyping and Testing of Wind Generator Controllers, CIGR Conference Power Systems Winnipeg 2008.

[15] A. Bouscayrol, Different types of Hardware-In-the-Loop simulation for electric drives, IEEE International Symposium Industrial Electronics (ISIE), 2008, pp 2146-2151.

[16] J. P. da Costa, Eng. H. T. Cmara, M. Eng. E. G. Carati, A Microprocessor Based Prototype for Electrical Machines Control Using PWM Modulation, Proc. IEEE Int. Symposium on Industrial Electronics (ISIE 03), 2003, Vol 2, pp1083-1088.

[17] S. M. Bashi, I. Aris and S.H. Hamad, Development of Single Phase Induction Motor Adjustable Speed Control Using M68HC11E-9 Microcontroller, Journal of Applied Sciences 5 (2,) 2005, pp 249 -252.

[18] W. Grega, K. Kolek and A. Turnau, Rapid Prototyping Environment for Real Time Control Education, Proc. IEEE Real Time System Education III, 1998, pp 85-92.

[19] I. Cibrario Bertolotti and G. Manduchi, Real-Time Embedded Systems - Open-Source Operating Systems Perspective, Taylor & Francis Group LLC., 2012

[20] G. Karapici, Automatika e sistemeve elektroenergjetike 2, SHBLU, 1998


15

[21] S. Alahakoon, Digital Motion Control Techniques for Electrical Drives, Royal Institute of Technology, 2000.

KAPITULLI II Rregullimi i tensionit dhe frekuencs s

gjeneratorit sinkron

Rregullimi i tensionit dhe frekuencs s gjeneratorit sinkron Kapitulli II

17

2. Rregullimi i tensionit dhe frekuencs n gjeneratorinsinkron

2.1 Rregullimi i tensionit t gjeneratorit sinkron

Mbajtja e nj niveli t caktuar t tensionit n bornat e statorit t gjeneratorit sinkron sht nj nga treguesit e cilsis t energjis elektrike. Kjo, sepse si dihet, shum pajisje elektrike krkojn nj vler t caktuar t tensionit t ushqimit, q njihet edhe me emrtimin tension nominal. Ka madje pajisje elektrike, q e kan shum t varur punn e tyre nga vlera e ktij tensioni, si p.sh. motori asinkron, tek i cili momenti mekanik n bosht sht proporcionalme katrorin e tensionit t ushqimit t tij, etj.

Nse e shohim gjeneratorin sinkron si pjes t sistemit elektroenergjetik, konstatojm se mbajtja e tensionit n nivele t caktuara, prcakton edhe aftsin transmetuese t linjave t transmetimit. Fuqia aktive P dhe reaktive Q, q kalojn npr linj, prcaktojn dhe diferencn midis tensionit n fillim t linjs s transmetimit dhe tensionit t sistemit .

(2.1)

N figurn 2.1b shihet se pr t transmetuar fuqin aktive sht e domosdoshme q t ket nj ndryshim n faz t tensionit dhe .

, ,P Q I1V V

lx

1V

V

V

l

I

aI

rI

r ljI x

a ljI x

(a) (b)

Fig. 2.1. Nevoja pr t patur ndryshim t tensionit n fillim dhe fund t linjs s transmetimit (a) skema parimore, (b) diagrama vektoriale

Nga diagrama vektoriale e msiprme mund t nxjerrim shprehjen:

(2.2)

ku dhe

Gjithashtu, nga diagrama vihet re se: ndryshimi i vlerave absolute sipas (2.1) ndikon kryesisht n fuqin reaktive.

Fuqia aktive e transmetuar prcaktohet nga tensioni i gjeneratorit nse

V

1V V

1V V V= +

11

sin sinl maks lV VP P

x = =

1 1| |V V= | |V V=

1V

1V V


18

2

nn

fP Pf

tensioni i sistemit mbetet konstant. Nga shprehja (2.2) shihet se fuqia m e madhe e mundshme pr transmetim arrihet pr .

Nse me rritjen e fuqis aktive P, tensioni zvoglohet, gj q ndodh kur forca elektromotore (f.e.m.) e gjeneratorit sht e parregullueshme, ather arrihet pr . N rast se fuqia aktive do t vazhdoj t rritet, qndrueshmria statike e gjeneratorit t lidhur me sistemin, si n figurn 2.1, do t prishet.

Sigurimi i shprndarjes optimale t fuqis reaktive n sistem realizohet me ann e nj rregullimi t prshtatshm t eksitimit t gjeneratorve sinkron. [1]

2.2 Rregullimi i frekuencs s gjeneratorit sinkron

Prve tensionit n bornat e gjeneratorit sinkron, nj tjetr tregues i cilsis t energjis elektrike sht edhe frekuenca e rryms alternative.

Kur sistemi sht n regjim normal, kemi nj balanc ndrmjet fuqis s gjeneruar nga gjeneratort dhe asaj t konsumuar nga konsumatort. N kt rast frekuenca qndron e pandryshuar n kufijt f = 50 (0,1 0,2)Hz. Nse balanca prishet, kemi ndryshim t frekuencs dhe konkretisht nse PG (fuqia e prgjithshme e prodhuar) bhet m e vogl se fuqia PK e konsumatorve, frekuenca bie dhe anasjelltas.

Shumica e konsumatorve zhvillojn fuqi t ndryshme pr frekuenca t ndryshme. Prandaj, mbajtja e frekuencs konstante sht kusht themelor pr sistemin elektroenergjetik.

Gjithashtu, shmangia e frekuencs nga ajo nominale ndikon n humbjet n rrjet. Prvoja ka treguar se fuqia aktive e konsumatorve n sistem sht:

(2.3)

kurse fuqia reaktive:

(2.4)

Si rrjedhim, humbjet e fuqis aktive mund ta shprehim n formn:

(2.5)

Po ta lidhim me koefiientin e fuqis, shihet se pr cos 0,8 0,85 humbjet ndryshojn afrsisht me katrorin e frekuencs.

Duke qen se agregatet n centrale punojn me rendiment maksimal pr frekuenc f =50 Hz, ather devijimi i frekuencs mund ti nxjerr nga puna e tyre ekonomike. Pr kto arsye, mbajtja e frekuencs konstante normohet mjaf rigorozisht n kufijt f = 50 (0,1 0,2)Hz apo n kufijt (0,20,4)% nga frekuenca nominale.

N centrale, prodhimit i energjis elektrike bhet nprmjet shndrrimit t avullit apo ujit n energji elektrike. Rregullimi i frekuencs bhet duke drguar ato q quhen ngacmime rregulluese, n turbinn e agregatit turbin - gjenerator sinkron.

V90l =

1V

90l =

maksP P

0sk =

0sk

disertacion - upt.al · s=ki/s ... 4.1.1.1 veprimi derivues c(s) =kd ... makinat hibride,...

Documents