Nghiên cứu điều khiển máy phát điện gió DFIG dùng kỹ thuật trượt

1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG:
Ngày nay, kinh tế thế giới ngày càng phát triển, kéo theo sự mở rộng của các
vùng công nghiệp sản xuất, dẫn đến nhu cầu năng lượng ngày càng cao, chất lượng
cung cấp điện càng phải ổn định. Trong khi đó, dù ngành điện cũng có những bước
tiến vượt bậc,không ngừng thay đổi các phương thức vận hành sao cho việc sản
xuất, cung cấp điện năng ngày càng hiệu quả. Tuy nhiên ngành điện đang vấp phải
khó khăn đó là các nguồn nhiên liệu chính để phát điện - năng lượng hóa thạch ngày
càng cạn kiệt; khí thải CO2 từ nền công nghiệp, từ hệ thống nhiệt điện là nguyên
nhân chính tạo hiệu ứng nhà kính gây hiện tượng nóng lên toàn cầu.Chính vì thế
nhu cầu cấp thiết hiện nay là phải có mô hình lưới điện được tối ưu cả về tính tin
cậy cung cấp điện và kích thích nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo thân
thiện với môi trường.Trong đó năng lượng gió là một nguồn năng lượng đáng được
xem xét.
Theo tính toán của các nhà nghiên cứu, năng luợng từ mặt trời dến trái đất
vào khoảng 173.000 tỉ KW, còn năng luợng gió vào khoảng 3.500 tỉ KW. Chỉ có
đến 1-2% năng luợng đuợc chuyển thành gió (gấp 50 đến 100 lần của toàn bộ năng
lượng được chuyển hoá từ mặt trời của toàn bộ cây cối trên toàn trái đất). Trong khi
đó, tiềm năng dể khai thác sản sinh ra điện theo phương pháp truyền thống như thủy
điện, nhiệt điện dã dần cạn kiệt.
Riêng tại Việt Nam một phần nguồn năng luợng điện rất lớn được khai thác
từ thủy điện, tuy nhiên theo báo cáo từ các Hội thảo Khoa Học gần đây cho thấy,
tiềm năng này sẽ không còn trong vòng vài mươi năm nữa. Bên cạnh đó, trong
những năm gần đây bài toán về môi truờng toàn cầu đuợc đưa vào trong tất cả các
ngành công nghiệp, chúng ta phải tìm mọi cách dể hạn chế đến mức thấp nhất
những yếu tố có ảnh huởng xấu tới môi truờng nhu cacbon oxít, oxít nitơ, oxít lưu
huỳnh,…Ðứng truớc tình thế này thì năng lượng gió là nguồn năng lượng đáng
được xem xét.

2
Khi tính đầy đủ cả các chi phí ngoài – là những chi phí phát sinh bên cạnh
những chi phí sản xuất truyền thống, thì lợi ích của việc sử dụng năng lượng gió
càng trở nên rõ rệt. So với các nguồn năng lượng gây ô nhiễm (ví dụ như ở nhà máy
nhiệt điện Ninh Bình) hay phải di dời quy mô lớn (các nhà máy thủy điện lớn), khi
sử dụng năng lượng gió, người dân không phải chịu thiệt hại do thất thu hoa màu
hay tái định cư, và họ cũng không phải chịu thêm chi phí y tế và chăm sóc sức khỏe
doônhiễm. Ngoài ra với đặc trưng phân tán và nằm sát khu dân cư, năng lượng gió
giúp tiết kiệm chi phí truyền tải.
1.1.1 Tình hình năng lượng gió trên thế giới và nhu cầu phát triển:
Nhận thức giá trị của nguồn năng lượng này từ cuối thập niên 80 của thế kỷ XX một
số nước đã bắt đầu nghiên cứu chế tạo turbine gió phát điện. Đầu thập kỷ 90 năng
lượng gió đã bắt đầu phát triển mạnh, thị trường thế giới về lắp đặt các turbine gió
phát triển nhanh chóng. Năm 2010 công suất lắp đặt turbine gió trên toàn thế giới
đạt 21 GW. Với tốc độ tăng trưởng như vậy tới năm 2020 năng lượng từ sức gió sẽ
đáp ứng 12% nhu cầu năng lượng điện trên toàn thế giới và đến những năm 20302040 tổng công suất năng lượng gió sẽ đạt đến con số 3 triệu MW cung cấp 20%
nhu cầu năng lượng điện trên toàn thế giới.Cùng với sự phát triển của khoa học và
công nghệ ngày nay các trạm phát điện năng lượng gió rất đa dạng từ công suất nhỏ
(vài trăm W) phục vụ nạp ắc quy đến công suất lớn (hàng MW). Hiện nay công suất
của các trạm phát điện năng lượng gió đã đạt đến con số 5MW, đây là một bước
tiến vượt bậc của khoa học và công nghệ. Các trạm phát điện năng lượng gió không
chỉ được xây dựng trên đất liền mà đã được xây dựng trên biển, điều này cho thấy
rằng năng lượng gió rất được các nước quan tâm nghiên cứu và ứng dụng.
Trong sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp chế tạo turbine gió phát điện
phải kể đến sự đóng góp quan trọng của các công ty chế tạo, sản xuất turbine gió
hàng đầu thế giới Negmicon A/S, Vestas A/S(Đan Mạch), Nordex, Enercon (CHLB
Đức), Gamesa (Tây Ban Nha), Zond systems Inc (Hoa Kỳ).
Châu Mỹ:
 Mỹ: cho đến năm 2002 đã lắp đặt được 4685 MW

3
 Canada: phần lớn sử dụng thủy điện, nhưng với nhu cầu sử dụng điện ngày
càng gia tăng mà nguồn thủy điện lại có hạn nên việc sử dụng năng lượng
gió là giải pháp khả thi để bổ sung cho sự thiếu hụt này
 Các nước Mỹ Latinh: đây là các nước có tiềm năng to lớn về năng lượng gió,
nhiều nhất là ở Brazil và Argentina. Nhưng trở ngại là thiếu cơ sở hạ tầng về
lưới điện cao áp để phát triển nguồn năng lượng dồi dào này.
Châu Âu:
 Đan Mạch: năm 1999 Đan Mạch là quốc gia có ngành công nghiệp năng
lượng gió phát triển nhất thế giới. Trong những năm qua Chính Phủ đã tài trợ
khai thác nguồn năng lượng xanh và hiện nay năng lượng gió chiếm 11%
lượng điện tiêu thụ ở nước này.
 Đức: là quốc gia có số lượng máy phát điện gió dẫn đầu thế giới. Hiện chính
phủ Đức đang áp dụng giá mua năng lượng mới cho các nguồn năng lượng
có thể tái tạo. Đạo luật này nhằm tăng thành phần các nguồn năng lượng có
thể tái tạo trong tổng thể các nguồn năng lượng tại Đức.
 Tây Ban Nha : ở Tây Ban Nha có nang luợng sức gió rất khả quan, trong
những nam qua tốc dộ phát triển nang luợng sức gió ở dây rất cao và hứa hẹn
sẽ còn tang trong tuong lai. Với tiềm năng lớn về tài nguyên gió trên một
diện tích rộng của đất nuớc, ngành công nghiệp khai thác năng luợng sức
gióở Tây Ban Nha dã và dang có những dóng góp tích cực và ổn dịnh cho
ngành diện quốc gia. Cho dến năm 2002 dã lắp đặt được 4.830MW. Có thể
dự báo rằng Tây Ban Nha sẽ lên vị trí dẫn dầu về ngành công nghiệp nang
luợng gió trong vòng vài năm nữa.
Châu Á:

 Ấn Độ là một trong những nước đứng đầu thế giới về phát triển năng lượng
gió. Năm 2004 Ấn Độ đứng thứ 3 thế giới chỉ sau CHLB Đức và Tây Ban

Nha. Nếu lấy năm 2000 làm mốc khi đó chỉ có 1220 MW thì đến tháng
03/2005 công suất lắp đặt đạt mức 3595 MW, công suất điện gió đã tăng lên
gấp 3 lần.


5
1.1.2 Tình hình năng lượng gió trên thế giới và nhà máy phát điện

gió ở Việt Nam:
Nuớc ta nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa, với bờ biển dài nên
rấtthuận lợi cho việc phát triển năng lượng gió. So sánh tốc độ gió trung bình trong
vùng biển Ðông Việt Nam và các vùng biển lân cận, cho thấy gió ở biển Ðông khá
mạnh và thay đổi theo mùa. Trong chương trình đánh giá về năng lượng Châu Á,
Ngân hàng Châu Á đã có khảo sát chi tiết về năng luợng gió khu vực Ðông Nam
Á,trong đó Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất ước đạt 513.360MW xấp xỉ 200
lầncông suất nhà máy thủy điện Sơn La.
Ở nuớc ta chỉ có một số nơi đuợc đề xuất xây dựng nhà máyđiện gió như là
Quảng Ninh, Quảng Bình, Quảng Trị, các vùng cao nguyên TâyNguyên, các tỉnh
ven biển đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là 2 tỉnh Bình Thuậnvà Ninh Thuận.
Theonghiên cứu của Ngân hàng Thế Giới, có 2 vùng là tiềm năngnhất dể phát triển
năng lượng gió là Sơn Hải (Ninh Thuận) và vùng đồi cát 60-100mphía tây Hàm
Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận). Gió ở vùng này không những có tốc độ gió trung
bình lớn từ 7-9m/s, gió có xu thế ổn định và có ít bão. Ðây là diều kiệnrất thuận lợi
dể phát triển năng lượng gió. Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ giónam và đông
nam lên đến 98% với tốc độ gió trung bình lên dến 6-7m/s ứng với tốcđộ gió này có
thể xây dựng các trạm điện có công suất từ 3-3,5MW. Thực tế thìnguời dân ở khu
vực này cũng chế tạo một số máy phát điện gió cỡ nhỏ nhằm mục đích thắp sáng.


6

Bảng 1.2 Tiềm năng về năng luợng gió của Ðông Nam Á (Ngân hàng Thế giới)

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Nuớc ta không phải là nuớc giàu tài nguyên năng luợng. Trong vòng 20 năm
tới, nếu không tìm kiếm duợc những nguồn tài nguyên mới, đặc biệt có trữ lượng
lớn thì Việt Nam sẽ đứng truớc nguy cơ cạn kiệt nguồn tài nguyên năng lượng.
Chính vì vậy, những giải pháp để đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia đã và đang
được Chính phủ đặc biệt quan tâm. Hiện nay, đã có một số giải pháp được tính đến
như: nhập khẩu điện, nhiên liệu (than, khí đốt…), phát triển những nguồn năng
luợng sẵn có như: gió, thuỷđiện, nhiệt điện và cả điện nguyên tử… Việc phát triển
phổ biến năng lượng gió ở nuớc ta là một yêu cầu hết sức cần thiết nhằm giải quyết
nhu cầu cung cấp điện cho đồng bào các vùng xa, vùng sâu, hẻo lánh.Do đó, việc
phát triển các nguồn năng luợng mới và tái tạo, trong đó có năng luợng gió để phục
vụ nhu cầu tại chỗ là hết sức cần thiết.


7
1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ÐỀ TÀI
1.3.1 Ðối tượng nghiên cứu
Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, mô hình hóa và xây dựng giải thuật điều
khiển máy phát không đồng bộ cấp nguồn từ hai phía DIFG (Doubly Fed Induction
Generator).
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
Luận văn tập trung vào các vấn đề chính sau đây:
 Mô hình hóa máy phát không đồng bộ cấp nguồn từ hai phía DFIG.
 Xây dựng giải thuật điều khiển độc lập công suất tác dụng,công suất phản
kháng trao đổi giữa stator DFIG và luới điện bằng phương pháp điều khiển
trượt.
 Ðánh giá tính ổn định và tính bền vững của hệ thống điều khiển khi có sự
thay đổi tham số mô hình.

 So sánh kết quả đạt được với các phương pháp thiết kế khác.

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu tổng quan về năng lượng gió, các cấu hình hệ thống chuyển đổi năng
lượng gió đang được áp dụng trên thế giới. Tìm hiểu nguyên lý làm việc của hệ
thống DFIG.
Trình bày mô hình toán học DFIG trong các hệ trục tọa độ tham chiếu tĩnh aßvà hệ
trục tọa độ tham chiếu đồng bộ dq .Trình bày tóm tắt cơ sở toán học của phương
pháp điều khiển truợt (Sliding mode control).
Xây dựng giải thuật điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng
phía stator DFIG bằng phương pháp truợt.Trình bày sơ đồ và kết quả mô phỏng,
nhận xét kết quả và kết luận. Phần mềm Matlab/Simulink được sử dụng trong luận
văn này để mô hình hóa DFIG, xây dựng giải thuật điều khiển và mô phỏng kết quả.


8
CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
HỆ THỐNG BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ
2.1 HỆ THỐNG BIẾN ÐỔI NĂNG LUỢNG GIÓ
2.1.1 Năng lượng gió
Xuất phát điểm từ công thức quen thuộc để tính năng lượng tích trữ trong gió:

Pw =

rv

3

(2.1)

Trong đó: ρ– mật độ không khí [ kg/ m3 ], ở điều kiện chuẩn ρ có giá trị 1.293
kg/m3
Ar – diện tích quét của cánh quạt tuabin [m2 ]
v – vận tốc gió [m/s ]
Năng lượng trong gió tính được bằng cách nhân biểu thức (2.1) với khoảng thời
gian Tp (thuờng là một năm).

Năng lượng trung bình = ½ ρ Ar ∫

dt (2.2)

2.1.2 Sự phân bố vận tốc gió
Từ (2.1) hoặc (2.2),ta thấy rằng mối quan hệ giữa công suất và vận tốc gió
theo lũy thừa bậc ba, vận tốc gió là dữ liệu then chốt để đánh giá năng lượng gió
tiềm năng thu được ở một vùng nào đó. Tuy nhiên, vận tốc gió luôn thay đổi theo
điều kiện thời tiết và điều kiện địa hình.
Vận tốc gió trung bình phải được xác định để ước tính năng lượng kỳ vọng
nhận được từ một vùng cụ thể, do vận tốc gió thường thay đổi theo mùa và có
khuynh huớng lặp lại với chu kỳ một năm sau đó.
Vì vậy, vận tốc gió trung bình có thể được xác định cho khoảng thời gian
một năm.Sự thay đổi vận tốc gió thường được mô tả bởi hàm mật độ xác suất. Một
trong những hàm mật độ xác suất duợc sử dụng phổ biến nhất để mô tả vận tốc gió
là hàm Weibull .Phân bố Weibull duợc biểu diễn bởi hàm số:

f(v) =

(2.3)


10

2.1.3 Sự chuyển đổi năng lượng gió và hiệu suất rotor
Năng luợng thực tế (hay công suất cơ) lấy được từ gió PR bởi cánh quạt
tuabin chính bằng sự khác nhau giữa động năng (năng lượng kinetic) tích trữ trong
gió ở phía trước cánh quạt có vận tốc v và động năng của gió đằng sau cánh quạt có
vận tốc vd .

PR =

ρ Ar v3 Cp [W] (2.8)

Trong đó, Cp được gọi là hiệu suất của cánh quạt tuabin (hay còn được gọi
ngắn gọn hơn là hiệu suất rotor), được tính:

Cp= (1+ γ)(1+ γ2)

(2.9)

là tỷ số của tốc độ gió phía sau cánh quạt và tốc độ gió di vào cánh quạt

γ

(2.10)

Ðể tìm hiệu suất rotor cực đại ta lấy đạo hàm (2.9) theo
=0.593, ứng với giá trị

và tính được Cp,max

. Giá trị lý thuyết Cp,max chỉ ra rằng tuabin không thể

lấy nhiều hơn 59.3% năng lượng từ gió, đây còn được biết đến như là giới hạn Betz
(Albert Betz’s Law). Ðường cong hiệu suất rotor được cho ở hình 2.2. Một thuận
lợi của công thức lý thuyết (2.9) là chỉ ra giới hạn công suất có thể nhận được từ
gió. Tuy nhiên, công thức này chưa nêu ra được mối quan hệ giữa hiệu suất rotor
với cấu trúc hình học của từng loại tuabin gió cụ thể, cũng như mối quan hệ giữa
hiệu suất rotor với tốc độ quay của máy phát.


13
chế tạo thuờng cho giá trị Cp đối với mỗi loại tuabin như là hàm của λ và góc ß.
Một công thức xấp xỉ thuờng được sử dụng của đường cong hiệu suất rotor được
cho bởi công thức (2.12) và có dạng đồ thị như hình 2.5.

Cp (λ, β) = 0.22 (
Giá trị λi duợc cho bởi quan hệ:

– 0.4 β – 5)

=

(2.12)

-

Hình 2.5 Ðuờng cong hiệu suất rotor Cp= (λ,ß)
2.1.4 Ðuờng cong công suất tuabin gió
Một trong những thông số kỹ thuật quan trọng nhất đối với từng loại tuabin
gió chính là đường cong công suất, thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ gió và công
suất đầu ra, thuờng được gọi là đường cong công suất lý tuởng có dạng như hình
2.6.

Trong đó, cần phân biệt các thông số:
 Vận tốc gió Cut-in ( VC ): Là vận tốc gió tối thiểu cần có để thắng ma sát và
tạo ra công suất (net power).
 Vận tốc gió định mức ( VR ): Khi vận tốc gió tăng lên, công suất đầu ra cũng
tăng theo và tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc ba của vận tốc gió. Khi vận tốc gió
đạt dến giá trị VR , công suất đầu ra bằng công suất định mức theo thiết


14
kế.Khi lớn hơn VR thì cần phải điều chỉnh để hệ thống tuabin luợt bớt công
suất nhằm tránh quá tải cho máy phát.
 Vận tốc gió Cut-out ( VF ): Khi tốc dộ gió tiếp tục tăng và đạt đến nguỡng
VF thì hệ thống tuabin cần phải được ngưng hoạt động để bảo vệ máy phát
và các cấu trúc cơ khí khác, trong truờng hợp này công suất phát ra bằng
không.

Hình 2.6 Ðuờng cong công suất lý tuởng của tubin gió
Khi vận tốc gió lớn, cần phải hạn chế công suất đưa vào tuabin - điều khiển
cơ(aerodynamic power control). Trong đó, điều khiển pitch là phương pháp phổ
biến nhất để điều khiển công suất cơ tạo ra bởi tuabin bằng cách thay đổi góc quay
của cánh quạt quanh trục của nó. Hầu hết các tuabin gió tốc độ thay đổi được trang
bị bộ điều khiển pitch. Khi dưới tốc độ gió định mức, tuabin cần sản sinh ra công
suất lớn nhất có thể bằng cách điều khiển góc pitch để cực đại hóa năng lượng nhận
được. Trên tốc độ gió định mức, góc pitch cần được điều chỉnh một cách tương tự
để giới hạn công suất cơ bằng công suất định mức.
Ðối với tuabin gió có trang bị hệ thống điều khiển pitch, bộ điều khiển sẽ
liên tục kiểm tra công suất đầu ra của tuabin. Khi công suất đầu ra quá lớn, bộ điều


15

khiển pitch sẽ phát tín hiệu để cấu trúc cơ khí xoay (pitch) cánh quạt nhằm luợt bớt
công suất và xoay cánh quạt theo chiều nguợc lại khi tốc độ gió giảm.
2.1.5 Tầm quan trọng của việc thay đổi tốc độ máy phát
Như đã trình bày ở Mục 2.1.3, hiệu suất rotor đạt giá trị cực đại ở mỗi trị số λ
cụ thể, phụ thuộc vào thiết kế động học của từng loại tuabin. Vì lý do kinh tế, thiết
kế và vận hành hệ thống biến đổi năng lượng gió cần đạt được sản lượng điện năng
hàng năm tối đa, để làm được như vậy thì trong vận hành cần phải liên tục thay đổi
tốc độ rotor theo từng tốc độ gió để cho λ luôn bằng với giá trị yêu cầu tạo ra Cp cực
đại.
Theo lý thuyết cung như vận hành trong thực tế cho thấy khi làm việc với tốc
độ rotor được điều chỉnh theo sự thay đổi của tốc độ gió để bám những điểm công
suất cực đại sẽ đạt nhiều hơn 20 – 30% sản luợng điện năng so với vận hành ở tốc
độ cố định [2].
2.2 CÁC CẤU HÌNH HỆ THỐNG BIẾN ÐỔI NANG LUỢNG GIÓ
Tuabin gió có thể vận hành ở tốc độ cố định (thông thuờng trong phạm vi
thay đổi 1% so với tốc độ đồng bộ) hoặc tốc độ thay đổi. Ðối với tuabin gió tốc độ
cố định, hệ thống máy phát được nối trực tiếp với lưới điện, do tốc độ làm việc
được cố định theo tần số luới điện nên hầu như không thể điều khiển và do dó
không có khả năng hấp thu công suất khi có sự dao động tốc độ gió. Vì vậy, đối với
hệ thống tuabin gió tốc độ cố định khi tốc độ gió có sự dao động sẽ gây nên sự dao
động công suất và làm ảnh huởng đến chất lượng điện năng của lưới diện.
Ðối với tuabin gió tốc độ thay đổi, vận tốc máy phát được điều khiển bởi
thiết bị điện tử công suất, theo cách này sự dao động công suất do sự thay đổi tốc độ
gió có thể được hấp thu bằng cách hiệu chỉnh tốc độ làm việc của rotor và sự dao
động công suất gây nên bởi hệ thống chuyển đổi năng lượng gió vì thế có thể được
hạn chế. Như vậy, chất luợng điện năng do bị ảnh huởng bởi tuabin gió có thể được
cải thiện hơn so với tuabin gió tốc độ cố định.
Vì tốc độ quay của tuabin gió khá thấp nên cần được điều chỉnh theo tần số
điện, điều này có thể được thực hiện theo hai cách: sử dụng hộp số hoặc thay đổi số

16
cặp cực từ của máy phát. Số cặp cực từ thiết lập vận tốc của máy phát theo tần số
luới điện và hộp số điều chỉnh tốc độ quay của tuabin theo vận tốc máy phát. Trong
phần này, các cấu hình hệ thống chuyển đổi năng luợng gió sau đây được đề cập:
 Tuabin gió tốc độ cố định với máy phát không đồng bộ.
 Tuabin gió tốc độ thay đổi với máy phát không đồng bộ rotor lồng sóc hoặc
máy phát đồng bộ.
 Tuabin gió tốc độ thay đổi với máy phát không đồng bộ cấp nguồn từ hai
phía.
2.2.1 Hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc độ cố định
Ðối với tuabin gió tốc độ cố định, máy phát không đồng bộ rotor lồng sóc
được kết nối trực tiếp với lưới điện, điện áp và tần số máy phát được quyết định bởi
luới điện như hình 2.7.

Hình 2.7 Hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc độ cố định
Hệ thống chuyển đổi năng lượng gió tốc độ cố định thuờng làm việc ở hai
tốc độ cố định, điều này được thực hiện bằng cách sử dụng hai máy phát có định
mức và có số cặp cực từ khác nhau, hoặc cùng một máy phát nhưng có hai cuộn dây
với định mức và số cặp cực khác nhau. Thực hiện như vậy sẽ cho phép tăng công
suất thu được từ gió cũng như giảm tổn hao kích từ ở tốc độ gió thấp. Máy phát
không đồng bộ thuờng cho phép làm việc trong phạm vi độ truợt từ 1 – 2%, vì độ
trượt lớn hơn đồng nghĩa với tổn hao tăng lên và hiệu suất thấp hon. Mặc dù có cấu
tạo đơn giản, vững chắc và độ tin cậy cao, song cấu hình này có 3 nhược điểm
chính:
 Không thể điều khiển công suất tối ưu.
 Do tốc độ rotor được giữ cố định nên ứng lực tác động lên hệ thống lớn khi
tốc độ thay đổi đột ngột.

17
 Do tần số và điện áp stator cố định theo tần số và điện áp lưới nên không có
khả năng điều khiển tích cực (Active control).
2.2.2 Hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc độ thay đổi, biến đổi toàn bộ
công suất
Cấu hình hệ thống này được trang bị một bộ biến đổi công suất đặt giữa
stator máy phát và lưới điện, máy phát có thể là máy phát không đồng bộ (IG) hoặc
máy phát đồng bộ (SG). Với cấu hình này, có thể điều khiển tối ưu công suất nhận
được từ gió, nhưng do phải biến đổi toàn bộ công suất phát ra nên tổn hao lớn cũng
như chiphí đầu tư cho bộ biến đổi công suất tăng lên.

Hình 2.8 Hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc độ thay đổi, biến đổi
toàn bộ công suất phát
2.2.3 Hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc dộ thay đổi sử dụng DFIG
Hệ thống bao gồm tuabin gió được trang bị máy phát cấp nguồn từ hai phía
DFIG có stator được nối trực tiếp với lưới diện, trong khi đó rotor được nối thông
qua một bộ biến dổi công suất như hình 2.9. Ngày nay, cấu hình này trở nên rất
thông dụng do chỉ phải biến đổi một lượng 20 – 30% của toàn bộ công suất phát nên
tổn hao trong thiết bị điện tử công suất giảm xuống đáng kể so với cấu hình biến đổi
toàn bộcông suất phát, thêm vào đó chi phí dầu tư cho thiết bị biến đổi công suất
cũng thấphơn.


18

Hình 2.9 Hệ thống biến đổi năng lượng gió được trang bị với DFIG
2.3 MÁY PHÁT ÐIỆN GIÓ CẤP NGUỒN TỪ HAI PHÍA DFIG
Ðối với hệ thống chuyển đổi năng lượng gió tốc độ thay đổi, DFIG được
xem như giải pháp tốt nhất và đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm. Như dã đề
cập ở phần truớc, lý do bộ biến dổi công suất chỉ biến đổi một tỷ lệ 20 – 30% tổng

công suất phát, điều này có nghĩa tổn hao trong thiết bị điện tử công suất nhỏ hơn so
với cấu hình mà bộ converter phải biến đổi toàn bộ công suất phát. Thêm vào dó,
chi phí đầu tư cho thiết bị điện tử công suất cũng thấp hơn.
2.3.1 Máy phát không dồng bộ cấp nguồn từ hai phía DFIG
DFIG là máy điện không đồng bộ rotor dây quấn có mạch stator được kết nối
trực tiếp với lưới diện và mạch rotor được nối với một bộ biến đổi công suất thông
qua vành trượt như hình 2.10. Bộ biến đổi công suất gồm hai converter; converter
phía máy phát RSC (Rotor Side Converter) và converter phía luới GSC (Grid Side
Converter), duợc kết nối theo kiểu “back-to-back”. Một tụ diện dc-link được đặt ở
giữa đóng vai trò tích trữ năng luợng.


20
Ðể đảm bảo DFIG vận hành như máy phát ở hai chế độ trên, bộ biến dổi công
suất ở cả hai phía máy phát RSC và phía luới GSC (hình 2.7) đều phải là nghịch lưu
có khả năng diều khiển dòng công suất theo hai chiều (bi-directional).

Hình 2.11 Chiều của dòng năng lượng qua máy phát DFIG
Bộ converter cho phép DFIG làm việc trong cả 4 góc phần tư của mặt phẳng
phức PQ, nghĩa là DFIG có khả năng phát công suất phản kháng về lưới (điều này
ngược với máy điện không đồng bộ thông thuờng). Trên hết, công suất phản kháng
trao đổi giữa DFIG và lưới điện có thể được điều khiển độc lập với công suất thực.
Bộ converter phía máy phát RSC cho ta các thuận lợi sau:
 Khả năng điều khiển công suất phản kháng: DFIG có khả năng tiêu thụ hoặc
phát công suất phản kháng về luới, chẳng hạn điều chỉnh điện áp (trong
truờng hợp luới yếu).
 Có thể hoàn toàn kích từ DFIG thông qua mạch rotor, độc lập với điện áp
luới.
 Khả năng điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản
kháng,cũng như điều khiển mômen, tốc độ máy phát hoặc diều khiển hệ số

công suất đầu cực stator.
Trong khi đó, mục đích chính của bộ converter phía lưới GSC là để giữ cho
điện áp dc-link không đổi.
2.3.2 Sơ dồ tương đương DFIG ở chế độ xác lập:
Sơ đồ tương đương của DFIG có tính đến tổn hao mạch từ được cho ở hình
2.12. Sơ đồ này chỉ thích hợp cho các phân tích và tính toán ở trạng thái xác lập,


21
dây quấn nối Y. Trong truờng hợp dây quấn Δ có thể qui đổi về mô hình tương
đương Y, phương pháp jω được sử dụng cho các tính toán.

Hình 2.12 Sơ đồ tương đương DFIG ở chế độ xác lập
Ðể ý rằng nếu điện áp rotor Vr được nối ngắn mạch thì mạch điện tương
đương DFIG trở về mạch điện tương đương nguyên thủy của máy điện không đồng
bộ rotor lồng sóc.
Các phương trình điện áp:

Vs = Rs Is + j ωs Lls Is + j ωs Lm (Is + Ir + IRm )
= (Rr /s) Ir + jωs Llr Ir + j ωs Lm (Is +Ir +IRm )

(2.13)

0 = Rm IRm + jωsLm (Is+Ir+IRm )
Trong đó:
Vs điện áp stator

Rs điện trở stator

Vr điện áp rotor

Rr điện trở rotor

Is dòng stator

Rm điện trở từ hóa

Ir dòng rotor

Lls điện cảm tản stator

IRmdòng điện từ hóa

Llr điện cảm tản rotor

ωS tốc độ đồng bộ

Lm điện cảm từ hóa

ωr tốc độ rotor

ωsl tốc độ truợt

s hệ số trượt

s= (ωsl – ωr)/ ωS = ωsl/ ωS

(2.14)

Từ thông khe hở không khí, stator và rotor lần luợt:

Ψm = Lm (Is +Ir +IRm)
Ψs = LlsIs + Lm (Is +Ir +IRm) =LlsIs + Ψm

(2.15)


22
Ψr = LlrIr + Lm (Is + Ir +IRm) = LlrIr + Ψm
Thông qua một số phép biến đổi, ta được:

Vs =Rs Is + jωsψs
Vr /s =

Ir +jωsψr

(2.16)

0= RmIRm + jωsψm
Tổn hao và mômen điện từ được tính theo các biểu thức:

Pth = 3 (Rs |Is2| +Rr |Ir2| +Rm |IRm2|

(2.17)

Te = 3p Im [ψm Ir*]

(2.18)

2.3.3 Sự phân bố công suất giữa các cuộn dây DFIG

Ðể khảo sát sự phân bố công suất giữa các cuộn dây của DFIG, công suất biểu
kiến cấp cho DFIG thông qua mạch stator và rotor phải được xác dịnh. Công suất
biểu kiến cuộn stator Ss và rotor Sr có thể được tính theo:

Ss =3VsI*S =3RS |Is|2 +3jωSLls|Is|2 +3jωS ψmI*s

(2.19)

Ss = 3Vr I*r =3 Rr |Ir|2 +3jωsLlr|Ir|2 +3jωs ψmI*r
Với giả thiết bỏ qua các tổn hao đồng trong mạch stator, rotor và tổn hao sắt từ,
công suất tác dụng của cuộn stator và rotor duợc tính gần đúng:

Ps =Re [Ss] = 3Rs |Is|2 +3Rm |IRm| + 3ωsIm [ψmI*r]
Pr =Re [Sr] = 3Rr |Ir|2 - 3ωsIm [ψmI*r]

3ωsIm[ψmI*r] (2.20)

- 3ωsIm[ψmI*r]

Từ các biểu thức trên, công suất có được xác dịnh bằng tổng công suất tác dụng
củacả hai cuộn stator và rotor.
Pm = 3ωSIm[ψmI*r] – 3sωsIm[ψmI*r]=3ωslIm[ψmI*r]
Suy ra: Ps =

Pm , Pr = -

Pm

(2.21)
(2.22)

Từ đây ta rút ra nhận xét, sự phân bố công suất tác dụng giữa các cuộn dây
stator và rotor của máy phát DFIG phụ thuộc vào hệ số truợt. Công suất qua mạch
rotor (qua bộ biến đổi công suất) ngược dấu và xấp xỉ bằng công suất cuộn stator
nhân với hệ số truợt Pr =-sPS, còn được gọi là công suất trượt. Ta có sơ đồ phân bố


23
công suất như hình 2.13. Tùy thuộc vào điều kiện vận hành của hệ thống, công suất
qua mạch rotor có thể đi theo hai chiều:
 Từ lưới qua bộ biến đổi công suất đến rotor Pr < 0 ở chế dộ duới đồng bộ
 Và ngược lại từ mạch rotor qua bộ biến đổi công suất đến luới Pr > 0 ở chế
dộ trên đồng bộ.
Trong cả hai truờng hợp trên, mạch stator đều phát công suất về luới Ps >0 .Như
vậy, khi hệ thống biến đổi năng luợng gió cho phép vận hành trong phạm vi thay
đổi tốc độ Δω=± %30 quanh tốc độ đồng bộ, ứng với hệ số trượt thay đổi trong
phạm vi s =± 0.3, thì công suất định mức của bộ biến đổi công suất chỉ cần được
thiết kế bằng % 20-30 công suất định mức của máy phát. Ðịnh mức của bộ biến đổi
công suất có quan hệ với phạm vi thay đổi tốc độ được chọn, chi phí cho bộ biến
đổi công suất vì thế tăng hay giảm phụ thuộc vào phạm vi tốc độ cho phép tăng hay
giảm.

Hình 2.13 Sự phân bố công suất giữa các cuộn dây DFIG không tổn hao
2.4 HỆ THỐNG ÐIỀU KHIỂN TUABIN GIÓ TRANG BỊ DFIG
Hệ thống điều khiển tuabin gió tốc thay dổi DFIG bao gồm các mục tiêu:
điều khiển công suất phản kháng trao đổi giữa máy phát và luới điện, diều khiển
bám các điểm vận hành tối ưu của tuabin nhằm cực đại công suất thực nhận từ gió
hoặc để hạn chế công suất đầu vào nhằm tránh quá tải cho máy phát khi tốc dộ gió

25
khiển DFIG. Vì thế, nó cung cấp tín hiệu điều khiển ßref trực tiếp cho bộ chấp hành
góc pitch và tín hiệu điều khiển công suất tác dụng Pref cho kênh điều khiển DFIG.
Hệ thống điều khiển tổng thể như hình 2.14 đòi hỏi thông tin các tín hiệu đo
lường: công suất tác dụng Ps ref và công suất phản kháng Qs mea (tại điểm M đầu cực
stator hoặc trên luới điện), điện áp Udc mea trên dc-link, dòng diện qua bộ lọc if mea
(tại điểm N), tốc độ máy phát ωr mea và dòng diện rotor irmea.
Kênh điều khiển máy phát có ba tín hiệu vào điều khiển như sau:
 Giá trị điều khiển công suất tác dụng Ps ref thông tin này được cung cấp bởi
kênh điều khiển tuabin gió.
 Giá trị điều khiển công suất phản kháng Qs ref , giá này có thể được gán bởi
nguời vận hành. Chẳng hạn, trong truờng hợp lưới yếu có thể yêu cầu DFIG
phát công suất kháng dể hỗ trợ điện áp luới.
 Giá trị diều khiển diện áp dc-link Udc ref được quyết dịnh bởi kích cỡ của bộ
converter, tỷ số điện áp stator - rotor và chỉ số điều chế của bộ biến đổi công
suất.
Kênh điều khiển tuabin tạo ra hai tín hiệu điều khiển:
 Giá trị điều khiển công suất tác dụng Ps ref là tín hiệu đặt (setpoint) cho kênh
điều khiển DFIG, được tạo ra dựa trên thông tin là vận tốc đo lường của máy
phát ω

mea
r

và công suất đo lường Ps mea tại điểm M. Ví dụ, khi tốc độ gió

thấp hơn tốc độ gió định mức, kênh điều khiển tuabin sẽ tạo ra tín hiệu điều
khiển bằng cách hiệu chỉnh vận tốc máy phát dể tuabin nhận được công suất
tối đa từ gió.
 Giá trị điều khiển ß ref được đưa trực tiếp đến cánh quạt tuabin, bộ chấp hành

góc pitch sẽ thực thi như một phần của bộ điều khiển công suất. Giá trị này
được tạo ra dựa trên thông tin công suất đo luờng Psmea và công suất định
mức Pn ref (thuờng là giá trị danh định của tuabin được cho bởi nhà chế tạo).
Khi tốc dộ gió thấp hơn giá trị định mức, công suất đầu ra chưa đạt đến giới
hạn Pn ref , kênh điều khiển tuabin sẽ giữ góc pitch trị số tối ưu và tạo ra giá
trị điều khiển Ps ref cho kênh điều khiển DFIG nhằm đạt công suất tối đa, sau


26
đó kênh điều khiển DFIG sẽ điều chỉnh tốc độ quay của máy phát để giữ cho
công suất đầu ra theo giá trị điều khiển được cung cấp bởi kênh điều khiển
tuabin.
Trong truờng hợp tốc độ gió lớn hơn giá trị định mức, kênh điều khiển tuabin
sẽ ra lệnh cho khâu chấp hành góc pitch hiệu chỉnh giá trị ß để lượt bớt công suất và
ra lệnh cho kênh điều khiển DFIG hiệu chỉnh giá trị điều khiển Ps ref bằng giá trị
định mức Pn ref , kênh điều khiển DFIG do đó phải hiệu chỉnh tốc độ máy phát về
một phạm vi được định truớc.
2.5 VẬN HÀNH CÔNG SUẤT TUABIN GIÓ
Ở khía cạnh kinh tế, thiết kế và vận hành hệ thống biến đổi năng lượng gió
cần phải tính đến khả năng khai thác tối đa năng lượng từ gió, vì công suất phát ra
tỷ lệ thuận trực tiếp với hiệu suất rotor, hiệu suất rotor đạt giá trị cực đại ở mỗi trị số
λ cụ thể phụ thuộc vào thiết kế động học của từng loại tuabin. Do dó, tốc độ quay
của máy phát cần phải được diều chỉnh liên tục theo sự thay đổi của vận tốc gió
nhằm duy trì λ tối ưu.
2.5.1 Vận hành công suất cực đại
Trong thực tế, các hệ thống biến đổi năng lượng gió thường được vận hành
theo hai chế độ, chế độ thứ nhất là giữ cho công suất đầu ra bằng hằng số và chế dộ
vận hành thứ hai là giữ cho công suất đầu ra lớn nhất. Thuận lợi của chế dộ vận
hành thứ nhất là luới điện duợc cấp một luợng công suất không đổi, tuy nhiên năng
luợng từ gió không được sử dụng hiệu quả. Ở chế dộ vận hành thứ hai, tối ưu hóa

năng luợng nhận được từ gió trong một phạm vị thay đổi tốc độ làm việc cho phép,
chế độ vận hành này thường được áp dụng cho các tuabin công suất lớn, tuy nhiên
dòng công suất đưa lên lưới thay dổi.
Có hai cách thực hiện diều khiển tối uu công suất đầu ra của máy phát điện
gió
2.5.1.1 Ðiều khiển tối ưu Tip - Speed - Ratio
Theo cách này, tốc dộ gió được đo lường liên tục. Trên cơ sở dữ liệu gió đo
được, tốc độ máy phát sẽ được điều chỉnh để tối ưu λ theo từng giá trị tốc độ gió và


28
Khi tốc độ gió tiếp tục tăng, công suất đầu ra đạt dến giá trị danh định (công
định mức theo thiết kế của máy phát). Khi đó, tốc độ rotor được điều chỉnh để việc
với λ sao cho Cp nhỏ hơn giá trị tối ưu và tuabin gió được vận hành ở công suất
danh định tránh quá tải cho máy phát. Vùng làm việc này được gọi là miền công
suất không đổi. Khi tốc độ gió đầu vào tăng lớn hơn VF , tuabin gió được ngắt ra để
bảo vệ máy và các bộ phận cơ khí khác.
2.5.1.2 Ðiều khiển bám công suất dỉnh
Nguyên lý của phương pháp này là tìm cực trị của công suất P theo ω, tức là:
(2.23)
Thuận lợi của phương pháp này là không yêu cầu xác định tốc độ gió. Theo
nguyên lý này, tốc độ rotor được tăng hoặc giảm với các số gia nhỏ, công suất đầu
ra được đo lường liên tục, trên cơ sở đó tính toán tỷ số ΔP/Δω. Nếu tỷ số này
dương, nghĩa là có thể nhận thêm công suất từ gió bằng cách tăng tốc độ của rotor.
Mặt khác, nếu tỷ số này âm, công suất phát sẽ giảm nếu ta thay đổi tốc độ. Tốc độ
của rotor được duy trì sao cho ΔP/ Δω gần giá trị 0, sơ đồ nguyên lý như hình 2.17.

Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý điều khiển bám công suất đỉnh
Tóm lại, để tối ưu công suất nhận được từ gió thì tốc độ của rotor phải được
điều chỉnh phù hợp với mỗi tốc độ gió đầu vào. Cả hai chiến luợc này đều nhằm

mục đích đạt được tương quan P-Cp tối ưu.


29
2.5.2 Ðiều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng:
Máy phát diện gió cấp nguồn từ hai phía được diều khiển trong hệ trục tham
chiếu dq định huớng theo vécto điện áp lưới, với trục d trùng với vị trị của vécto
điện áp. Theo cách này, ta có thể điều khiển độc lập giữa công suất tác dụng và
công suất phản kháng Việc lựa chọn vécto điện áp luới us làm huớng tựa xuất phát
từ hai lý do chính:
 Hệ thống máy phát truớc khi phát điện lên lưới cần phải được hòa đồng bộ
với điện áp lưới, tức là với us .
 Sau khi hòa đồng bộ, stator máy phát được nối với luới, vì vậy vs = us


30

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH TOÁN HỌC DFIG
Chương này trình bày mô hình động của đối tượng DFIG, thích hợp cho việc phân
tích các đặc tính của máy điện xoay chiều ba pha ở chế độ xác lập lẫn quá độ dựa
trên khái niệm véctơ không gian và các phép biến đổi toán học.
Mô hình toán học DFIG được xây dựng trong cả hai hệ trục tọa độ tham chiếu; hệ
trục tọa độ tĩnh stator (hệ trục αβ ) và hệ trục tham chiếu quay với tốc độ đồng bộ
(hệ trục dq ). Ta sẽ sử dụng lần lượt cả hai hệ trục tọa độ tham chiếu này, trong đó
hệ phương trình mô tả DFIG trong hệ trục αβ được dùng để xây dựng sơ đồ mô
phỏng, còn hệ phương trình mô tả DFIG trong hệ trục dq làm xuất phát điểm để tìm
và xây dựng giải thuật điều khiển. Qui ước dấu động cơ được sử dụng trong luận
văn này, vì đây là qui ước phổ biến nhất cho sự thiết lập các phương trình mô tả
máy điện. Theo qui ước này, dòng điện có giá trị dương khi nhận công suất từ lưới
và ngược lại có giá trị âm trong trường hợp phát công suất lên lưới

3.1 VÉCTƠ KHÔNG GIAN VÀ CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI
3.1.1 Véctơ không gian:
Cho đại lượng 3 pha na , nb, nc, phép biến đổi từ đại lượng pha sang đại lượng vectơ không gian được định nghĩa: ns= k(na+ ̅nb+ ̅ 2nc)

(3.1)

Hình 3.1 Nguyên lý của vec-tơ không gian
Với: ̅ =

=

√

Ý tưởng đằng sau véctơ không gian là mô phỏng máy điện theo hai pha thay vì ba
pha để đạt sự phân lập tương đối giữa các biến và giảm tính phức tạp của hệ phương


31
trình mô tả. Đại lượng ba pha nabc có thể là dòng điện, điện áp hoặc từ thông của
máy điện xoay chiều.
is = k (ia + ̅ib + ̅ 2ic )

vs = k (va + ̅vb + ̅ 2vc )

ψs = k (ψa + ̅ψb + ̅ 2ψc ) (3.2)

k được gọi là hệ số tỷ lệ của véctơkhông gian, có thể chọn với những trị số khác
nhau:
k=2/3, phép biến đổi giữ nguyên biên độ

k =1, phép biến đổi có biên độlớn hơn 1.5 lần
k = 2/3 phép biến đổi bảo toàn công suất, tức là khi áp dụng cùng một phép biến
đổi cho cả hai đại lượng áp và dòng thì ta được quan hệ Pabc= Pαβ
Như vậy, nếu đại lượng xoay chiều ba pha cân bằng và có dạng sin thì véctơ không
gian có biên độ không đổi và quay với vận tốc góc tương ứng với tần số của nguồn
cung cấp. Trong các trường hợp khác, véctơ không gian có biên độ và vận tốc quay
thay đổi phụ thuộc vào giá trị tức thời của đại lượng pha.
Một cách tổng quát, véctơ không gian có thể được biểu diễn theo hệ thức:
n s= n αs+ jnsβ= N me j(ωt+θ) (3.3)
Trong đó, θ [rad ] là góc dịch pha và ω [rad/s ] là vận tốc góc của véctơ quay.
Cũng có thể qui đổi véctơ không gian về hệ trục tọa độ tham chiếu đồng bộ (hệ trục
dq) theo biểu thức:
ne= ned + j neq =

ns (3.4)

Các chỉ số trên “s ” và “e ” lần lượt biểu thị cho véctơ không gian được qui về hệ
trục tọa độ tham chiếu tĩnh αβ gắn với stator của máy điện không đồng bộ và hệ
trục tọa độ tham chiếu dq đang quay với tốc độ đồng bộ.
Hệ trục tọa độ đồng bộ dq phải được định hướng theo một véctơ nào đó, thường là
véctơ từ thông rotor hoặc stator của máy điện không đồng bộ. Tuy nhiên, cũng có
thể định hướng hệ trục tọa độ dq theo véctơ điện áp lưới. Trong hệ trục dq , hai
thành phần của véctơ không gian sẽ là đại lượng dc ở trạng thái xác lập.
3.1.2 Biểu diễn công suất theo véctơ không gian
Công suất tác dụng tức thời của hệ thống ba pha được cho bởi hệ thức:
Pabc= vaia+vbib+vcic =

(3.5a)

32
Công suất tác dụng bằng phần thực của véctơ điện áp nhân cho liên hợp phức của
véctơ dòng điện. Tương tự, công suất phản kháng được tính bởi hệ thức:
s s*

Qabc =

[v i ]

(3.5 b)

Ta có thể chứng minh các hệ thức này, sử dụng (3.3) ta có:
v si s*=(vα+ jvβ)(iα− jiβ)=(vα iα+ vβ iβ)+ j (vβ iα− vα iβ)
Từ (3.5a), suy ra:

Pabc=

Re [vsis*] =

(vαiα+ vβiβ) =

Pαβ (3.6a)

Qabc=

Im [vsis*] =

(vαiα+ vβiβ) =

Qαβ (3.6b)

Mặt khác triển khai (3.2) theo thành phần trục thực và trục ảo, ta được:

vα= k(va- 1/2 vb- 1/2 vc), vβ=k (√
iα= k(ia- 1/2 ib- 1/2 ic), iβ=k (√

vb - √
ib - √

vc )
ic)

Suy ra: Pαβ = vα iα +vβ iβ =3/2k2 (va ia+vb ib+vc ic) =3/2 k2Pabc
Hay Pabc =(2/3k2) Pαβ , ta được điều cần chứng minh (3.6a) và do đó (3.5a).
Chứng minh tương tự cho (3.5b).
Nếu thay k =2/3, ta thu được phép biến đổi bảo toàn công suất như Mục 3.1.1,

Pabc=Pαβ.
Ghi chú: k =2/3 được chọn và sử dụng trong luận văn này khi đó Pabc =(3/2) Pαβ
3.1.3 Phép biến biến đổi giữa đại lượng ba phaabc và αβ
Bằng cách triển khai các véctơ không gian theo các thành phần theo trục thực và
trục ảo, ta có phép biến đổi từ đại lượng ba pha abc sang đại lượng αβ gắn với hệ
trục tọa độ tĩnh stator. Trong đó, trục α trùng với trục dây quấn pha a , còn trục β
vuông góc và sớm pha so với trục α như hình 3.2