Nghiên cứu hệ thống điều khiển máy phát điện gió cảm ứng kích từ kép

Header Page 1 of 126.

-1-

-2-

Công trình ñược hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ĐỨC THÀNH
BÙI VĂN VĨ

Phản biện 1: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG ANH

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ CẢM ỨNG KÍCH TỪ KÉP
Phản biện 2: TS. TRẦN ĐÌNH KHÔI QUỐC
Chuyên ngành: Tự ñộng hóa
Mã số:

60.52.60
Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 9 tháng

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

6 năm 2012

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Đà Nẵng, Năm 2012

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng.

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.

-3-

MỞ ĐẦU

-4-

5) Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài:
Hiện nay trên thế giới trong ñó có Việt nam việc phát triển và

1) Lý do chọn ñề tài:
- Năng lượng là một trong những nhu cầu thiết yếu của con người
và là một yếu tố ñầu vào không thể thiếu ñược của hoạt ñộng kinh tế.

triển khai dự án năng lượng gió ñể ñáp ứng sử dụng ñiện hiện nay cũng
như trong tương lai là nhu cầu cấp thiết.
Việc nghiên cứu thuật ñiều “khiển máy phát ñiện gió cảm ứng

- Ngày nay, trữ lượng than, dầu, khí ñang ngày càng cạn kiệt.

kích từ kép” góp phần khẳn ñịnh vấn ñề phát triển và khả năng triển

- Hiện nay ở Việt Nam có nhiều thuận lợi phát triển ñiện

khai ứng dụng lý thuyết ñiều khiển cho máy phát ñiện gió.

gió.Cùng với sự phát triển của công nghệ sản xuất, lắp ñặt rẻ hơn cũng
như việc ñiều khiển các máy phát ñiện gió ñược dể dàng.
- Qua ñây chúng ta nhận thấy rằng tình hình khai thác năng lượng

6) Cấu trúc luận văn:
Ngoài phần mở ñầu, phần kết thúc và phụ lục. Luận văn gồm có 4
chương. Cụ thể như sau:

gió chưa xứng tầm với tiềm năng hiện có, và việc khai thác tốt tiềm

Chương 1: Tổng quan về năng lượng gió thế giới và Việt Nam

năng này ñể phục vụ cho nhu cầu năng lượng là việc làm cấp thiết.

Chương 2: Nguyên lý máy phát ñiện gió.

- Với các lý do trên, tác giả ñã lựa chọn tài “Nghiên cứu hệ
thống ñiều khiển máy phát ñiện gió cảm ứng kích từ kép’’ làm ñề tài
nghiên cứu với mong muốn thỏa mãn các yêu cầu ñã ñề ra.
2) Mục tiêu của ñề tài:
- Nghiên cứu thuật toán ñiều khiển và mô phỏng máy phát ñiện
gió cảm ứng trên Matlab.
3) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Phân tích hoạt ñộng, ñiều khiển máy phát ñiện gió cảm ứng kích

từ kép DFIG (Doubly Fed Induction Generator).
- Mô hình hóa của các thành phần trong hệ thống năng lượng gió.
- Sử dụng Matlab mô phỏng máy phát ñiện gió cảm ứng kích từ
kép DFIG với sự thay ñổi vận tốc gió.
4) Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết và tìm hiểu cấu tạo và cấu trúc truyền
ñộng của turbine gió .
- Sử dụng phần mềm Matlab ñể tính toán và mô phỏng.
- Đánh giá kết quả và ñề xuất hướng phát triển của ñề tài.

Footer Page 2 of 126.

Chương 3: Mô hình thuật toán máy phát ñiện gió cảm ứng kích
từ kép.
Chương 4:

Thuật toán ñiều khiển và mô phỏng hệ thống máy

phát ñiện gió cảm ứng kích từ kép.


Header Page 3 of 126.

1.1

-5-

-6-

CHƯƠNG 1

còn lại trên lãnh thổ, một số nơi, vùng núi trong ñất liền... tốc ñộ gió ñạt

TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ

từ 5.0 ñến 6.0 m/giây, có thể khai thác gió kết hợp ñiêden ñể tạo nguồn

Thực trạng năng lượng và môi trường

ñiện ñộc lập cung cấp cho hải ñảo, vùng sâu, vùng xa.

Năng lượng là một trong các ñiều kiện thiết yếu trong ñời sống

1.3.2 Khả năng khai thác năng lượng gió ở Việt Nam tại các ñộ cao

con người và là một yếu tố ñầu vào không thể thiếu ñược của mọi hoạt

khác nhau

ñộng kinh tế.

1.3.2.1 Tại ñộ cao 10m trên mặt ñất

Ngày nay, trữ lượng than, dầu, khí ñang ngày càng cạn kiệt. Mặt

1.3.2.2 Tại ñộ cao 20m trên mặt ñất

khác, khi dùng chúng ñể phát ñiện sẽ phát thải khí nhà kính vào khí

1.3.2.3 Tại ñộ cao 40m trên mặt ñất

quyển, trái ñất ngày càng nóng lên, gây biến ñổi khí hậu toàn cầu. Các

1.3.2.4 Tại ñộ cao 60m trên mặt ñất

tai họa như hạn hán, bão lụt xảy ra trên toàn thể giới ngày càng trầm

1.3.3. Bản ñồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam
Bản ñồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam trên ñất liền và trên

trọng.
1.2

Tình hình sử dụng ñiện gió hiện nay và những triển vọng

biển.

trong tương lai
Trong gần 10 năm trở lại ñây nó mới khẳng ñịnh ñược vị trí trên
thị trường năng lượng thế giới khi sản lượng ñiện gió tăng trưởng một
cách ngoạn mục với tốc ñộ 28%/năm, cao nhất trong tất cả các nguồn
năng lượng hiện có.
Tiến bộ về công nghệ có tính ñột phá ñã giúp giảm giá thành ñiện
gió xuống nhiều lần, ñồng thời tăng công suất, hiệu quả và ñộ tin cậy
của các trạm ñiện gió.
1.3 Tiềm năng và tình hình khai thác ñiện gió tại Việt Nam
1.3.1. Khả năng khai thác năng lượng gió tại Việt Nam
- Theo bản ñồ phân bố các cấp tốc ñộ gió của tổ chức Khí tượng
thế giới và bản ñồ phân bố các cấp tốc ñộ gió của khu vực Đông Nam
Á, do tổ chức True Wind Solutions LLC (Mỹ) lập theo yêu cầu của

Ngân hàng Thế giới, xuất bản năm 2001, cho thấy: Khu vục ven biển tự
Bình Định ñến Bình Thuận, Tây Nguyên, dãy Trường Sơn phía bắc
trung bộ, nhiều nơi có tốc ñộ gió ñạt từ 7.0; 8.0 và 9.0 m/giây, có thể
phát ñiện với công suất lớn (nối lưới ñiện quốc gia), hầu hết ven biển

Footer Page 3 of 126.

Hình 1.3 Tiềm năng gió trong ñất liền ở ñộ cao 65m.
Nguồn : Ngân hàng thế giới
1.4 Tình hình khai thác ñiện gió tại Việt Nam
Cũng ngay từ ñầu thập kỷ 90 của thế kỷ trước, một số nhà ñầu tư
và chuyên gia về năng lượng gió của Đức, Tây Ban Nha, Bỉ, Italia,
Mỹ... ñã tiếp xúc và tìm hiểu về nguồn năng lượng gió ở Việt Nam,
cũng ñã ñề xuất hợp tác hoặc tài trợ, xây dựng các trạm phát ñiện sức
gió tại Viêt Nam như: Nhà máy ñiện gió tại huyện ñảo Bạch Long Vĩ,


Header Page 4 of 126.

-7-

-8-

TP. Hải Phòng. Công suất 800kW, Phú Quý với công suất thiết kế (giai

CHƯƠNG 2

ñoạn 1) là 3MW, công trình Nhà máy phong ñiện Phương Mai 3 chính

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG

thức ñược khởi công xây dựng tại ñịa bàn hai xã Cát Chánh và Cát

NĂNG LƯỢNG GIÓ

Tiến, bán ñảo Phương Mai (huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định), Dự án ñiện
gió tại huyện Tuy Phong-Bình Thuận…
1.5 Các dự án phát triển ñiện gió ñang thực hiện

2.1 Năng lượng gió
Xét một khối không khí có khối lượng m chuyển ñộng với vận
tốc v. Động năng của nó E ñược cho bởi.

Hai dự án ñiện gió tại Quy Nhơn: Công suất dự kiến là 51MW và
84MW do công ty Gravbovski của Đức thực hiện.

A

Dự án ñiện gió tại huyện Tuy Phong-Bình Thuận công ty cổ phần Năng
lượng tái tạo Việt Nam (REVN) với tổng công suất dự án là 120 MW.
Nhà máy ñiện gió với công suất 50MW, tại xã Phước Minh, huyện Ninh

m

E=
v

1
mν 2
2

[J ]

Phước.
2.2 Đường cong công suất của turbine gió

WINDSPEED (m/s)

Hình 2.1. Đồ thị mối tương quan giữa công suất và vận tốc gió

Footer Page 4 of 126.


Header Page 5 of 126.

- 10 -

-9-

Vậy công suất lớn nhất mà turbine gió có thể thu ñược :

2.3 Cấu tạo của turbine gió.
2.3.1 Các bộ phận chính trong turbine gió (Trục ngang)

Pm max =

2.3.2 Các dạng turbine gió

16 1
ρΑv 3

27 2

2.3.2.1 Turbine gió trục ñứng.
2.5.3 Tương quan giữa tốc ñộ và công suất ngõ ra của turbine gió

2.3.2.2 Turbine gió trục ngang.
2.4 Máy phát trong hệ thống turbine gió
2.4.2 Máy phát không ñồng bộ:
2.5 Hệ thống ñiều khiển turbine gió
2.5.1 Hệ thống ñiều khiển góc pitch và ñiều chỉnh hướng turbine
Với các turbine gió góc pitch thay ñổi, các cánh quạt có khả năng
xoay quanh ñầu trục ñỡ, ñiều chỉnh diện tích bề mặt hứng gió của cánh
turbine ñể ổn ñịnh tốc ñộ.

Công suất ngõ ra

2.4.1 Máy phát ñồng bộ.

Đường cong công suất
tối ưu

2.5.2 Công suất thu ñược của turbine gió
Pm =

1
1
ρ Α ν 3C p =
ρπ R 2ν 3 C p
2
2

[W]

Tốc ñộ turbine ωwtr (pu)

Đường cong hiệu suất turbine

Hình 2.18. Quan hệ công suất ngõ ra với vận tốc gió và tốc ñộ
Từ ñồ thị nhận thấy rằng ứng với mỗi vận tốc gió, tồn tại một tốc

Cp

ñộ của turbine cho công suất ngõ ra cực ñại.

0.6

2.5.4 Bộ phận chuyển ñổi công suất.
Hiện nay trong các turbine gió thường sử dụng bộ chuyển ñổi
nguồn ñiện áp back-to-back.

DC

1/3

0

1

νd
ν

Hình 2.17. Đường cong hiệu suất turbine
Hình 2.21. Cấu trúc của bộ chuyển ñổi nguồn ñiện áp back-to-back

Footer Page 5 of 126.


Header Page 6 of 126.

- 11 -

2.5.5 Mạch liên kết DC

- 12 -

Trong hệ thống chỉ một phần công suất ñi qua bộ chuyển ñổi

2.6 Sự truyền ñộng và hiệu suất của máy phát

công suất, như vậy giá thành của bộ chuyển ñổi và hệ thống sẽ thấp hơn

2.7 Các cách thức hoạt ñộng của turbine gió
2.7.1 Turbine gió tốc ñộ cố ñịnh

so với hệ thống chuyển ñổi hoàn toàn khi toàn bộ công suất ñi qua bộ
chuyển ñổi.
2.7.3 Máy ñiện ñồng bộ với bộ chuyển ñổi toàn phần (Full size
converter)

Hình 2.25. Sơ ñồ turbine gió tốc ñộ cố ñịnh dùng máy phát cảm

ứng.
Thông thường turbine gió tốc ñộ cố ñịnh gồm máy phát cảm ứng
rotor lồng sóc kết nối lưới, với một bộ khởi ñộng mềm và một bộ tụ ñể
bù công suất phản kháng.
2.7.2 Turbine gió tốc ñộ thay ñổi
Hiện tại có hai dạng thường ñược sử dụng là :
Turbine gió máy ñiện cảm ứng kích từ kép (Doubly fed induction
generator ) (DFIG).
Turbine gió máy ñiện ñồng bộ với bộ chuyển ñổi toàn phần (Full
size converter).
2.7.3 Turbine gió máy ñiện cảm ứng kích từ kép (DFIG)

Hình 2.26. Sơ ñồ turbine gió tốc ñộ thay ñổi dùng máy phát DFIG

Footer Page 6 of 126.

Hình 2.27. Sơ ñồ turbine gió tốc ñộ thay ñổi dùng bộ chuyển ñổi
toàn phần máy phát ñồng bộ
Trong hệ thống bộ chuyển ñổi biến ñổi toàn bộ công suất của
máy phát, do vậy có thể ñiều khiển ñược chính xác công suất phản
kháng và công suất tác dụng vào lưới.


Header Page 7 of 126.

- 13 -

CHƯƠNG 3

- 14 '

Tm − Twtr
= J ech

MÔ HÌNH THUẬT TOÁN MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ CẢM ỨNG
KÍCH TỪ KÉP
3.1 Mô hình gió
Vận tốc gió có thể ñược tính toán sau:

dωm
dt

(3.3)

Momen quán tính tương ñương

J ech = J +

J wtr
2
k gear

(3.4)

Vwind(t) = vwa + vwr(t) + vwg(t) + vwt(t)
Mô hình gió ñược tạo trên simulink như hình

Momen turbine gió tương ñương
'
T wtr
=

T wtr
2
k gear

(3.5)

sơ ñồ mô hình rotor turbine gió như hình

Hình 3.1. Sơ ñồ mô phỏng mô hình gió
3.2 Mô hình rotor turbine gió
Hình 3.3. Sơ ñồ mô phỏng mô hình truyền ñộng

Moment ñộng học có thể xác ñịnh theo hệ số CP theo công thức.
Twtr = 0.5πρR νCP
2

Mô hình rotor turbine gió như hình

3.4 Mô hình máy ñiện
3.4.1. Mô hình máy phát ñiện không ñồng bộ (Máy ñiện cảm ứng )
3.4.2. Mô hình máy phát ñiện cảm ứng rotor dây quấn trong hệ trục
ABC/abc
3.4.3. Mô hình máy ñiện cảm ứng rotor dây quấn trong hệ tọa ñộ
tham chiếu d-q vuông góc.
Phương trình ñiện áp stator.

Hình 3.2. Sơ ñồ mô phỏng rotor turbine gió
3.3 Mô hình truyền ñộng
Phương trình truyền ñộng ñược mô tả

Footer Page 7 of 126.


Header Page 8 of 126.
v dse = R s i dse +

- 15 -

- 16 -

dψ
− ω ψ qse
dt
e
ds

vqse = Rs iqse +

dψ qse
dt

vqre = Rr iqre +

dt

(3.13)

ψ m = Lm ( I s + I r + I Rm )
(3.13)

+ (ω s − ω r )ψ qre

Momen ñiện từ.
3
3
3
Te = p(ψ qre idre −ψ dre iqre ) = p (ψ dse iqse −ψ qse idse ) = p (ψ dre iqse −ψ qre idse )
2
2
2

(3.14)

(3.14)

ψ s = Lls I s + Lm ( I s + I r + I Rm ) = Lls I s + ψ m

(3.20)

ψ r = Llr I r + Lm ( I s + I r + I Rm ) = Llr I r + ψ m

(3.21)

[ ]

Ps = Re S& s = 3R s I s

3.5.1 Sơ ñồ tương ñương DFIG ở chế ñộ xác lập

Is jωsLls

jωsLlr

(3.19)

Công suất stator và rotor khi bỏ qua các tổn thất xác ñịnh bởi.

3.5 Mô hình máy ñiện cảm ứng kích từ kép (DFIG)

Rs

(3.18)

Từ thông khe hở không khí, từ thông stator và từ thông rotor xác
ñịnh bởi.

dψ dse
− (ω s − ω r )ψ dre
dt
dψ qse

ω s − ωr
ωs

s=

+ ωψ dse

Phương trình ñiện áp rotor.

vdre = Rr idre +

Độ trượt

(3.12)

+ 3Rm I Rm

2

[ ]

Pr = Re S& r = 3 Rr I r

Ir Rr/s

2

2

[

]

[

]

+ 3ω s Im ψ m I r* ≈ 3ω s Im ψ m I r* (3.31)

[

]

[

− 3sω s Im ψ m I r* ≈ −3sω s Im ψ m I r*

]

(3.32)

Công suất cơ sinh ra bởi DFIG xác ñịnh bởi
jω1Lm

Vs

Rm

Vr
s

IRm

]

[

]

[

]

(3.33)

Như vậy :
Ps =

Hình 3.8. Sơ ñồ tương ñương DFIG ở chế ñộ xác lập

1
Pm
1− s

Pr =

s
Pm
1− s

(3.34)

Từ ñây ta rút ra nhận xét, sự phân bố công suất tác dụng giữa các

Các phương trình ñiện áp

Vs = Rs I s + jω s Lls I s + jω s Lm ( I s + I r + I Rm )

[

Pm = 3ω s Im ψ m I r* − 3sω s Im ψ m I r* = 3ω sl Im ψ m I r*

cuộn dây stator và rotor của máy phát DFIG phụ thuộc vào hệ số trượt.
(3.15)

Tùy thuộc vào ñiều kiện vận hành của hệ thống, công suất qua
mạch rotor có thể ñi theo hai chiều :

Vr Rr
I r + jω s Llr I r + jω s Lm ( I s + I r + I Rm )
=
s
s
0 = Rm I Rm + jω s Lm ( I s + I r + I Rm )
Footer Page 8 of 126.

(3.16)
(3.17)

Từ lưới qua bộ chuyển ñổi công suất ñến rotor khi ở dưới tốc ñộ
ñồng bộ, Pr < 0.


Header Page 9 of 126.

- 17 -

- 18 -

Từ rotor qua bộ chuyển ñổi công suất ñến lưới khi ở trên tốc ñộ
ñồng bộ, Pr > 0.
Trong cả hai trường hợp trên Ps ñều phát công suất về lưới, Ps >0.
3.5.2 Mô hình ñộng của DFIG

ωsψ qse
-+

Rs

+

v dse

Llr (ωs – ωr)ψ
+-

e
qs

Rr

idre
+

v dre

L

ωsψ

-+

Rs

+

v qse

Trục d
e
ds

Llr (ωs – ωr)ψ
+-

Rr

+

-

Trục q

Hình 3.10. Mạch ñiện tương ñương mô hình ñộng DFIG
trong hệ trục tọa ñộ tham chiếu d-q
Phương trình ñiện áp stator

dψ dse
v = R i − ω sψ +
dt

dψ qse
vqse = Rs iqse + ω sψ dse +
dt
e
ds

e
s ds

e
qs

(3.38)
(3.39)

Phương trình ñiện áp rotor

vdre = Rr idre − (ω s − ω r )ψ qre +

Footer Page 9 of 126.

dψ dre
dt

dψ qre
dt

(3.41)

Từ thông móc vòng

e
 ids 
 i e 
  qs  (3.42)
 idre 
 e 
 iqr 

3
3
3
Te = p(ψqre idre −ψdre iqre ) = p(ψdse iqse −ψqse idse ) = p(ψdre iqse −ψqre idse ) (3.43)
2
2
2

iqre

v qre

L

-

e
ds

e
dr

Momen ñiện từ Te cho bởi

-

iqse

e
r qr

ψ dse   L + L
0
Lm
0
m
 e   ls
Lls + L m
0
Lm
ψ qs   0
 e = L
0
Llr + L m
0
m
ψ dr  
ψ e   0
Lm
0
Llr + L m
 qr 

Mạch ñiện tương ñương

i dse

v = R i + (ωs −ωr )ψ +
e
qr

(3.40)


Header Page 10 of 126.

- 19 -

- 20 -

Với us và ωs lần lượt là ñiện áp và tần số lưới ñược xem như

CHƯƠNG 4
THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG
HỆ THỐNG DFIG

không ñổi. Theo (4.14) và (4.15) ta thấy công suất tác dụng Ps và công

4.1 Những vấn ñề chung khi kết nối các turbine gió với lưới ñiện.

suất phản kháng Qs có thể ñiều khiển ñộc lập thông qua idre và iqre .

4.1.1 Điều khiển công suất tác dụng

4.3 Hệ thống ñiều khiển và kết quả mô phỏng turbine gió tốc ñộ

4.1.2. Khoảng tần số hoạt ñộng

thay ñổi máy phát DFIG kết nối với lưới ñiện.
Từ các phương trình toán ta xây dựng sơ ñồ khối của máy phát

4.1.3 Điều chỉnh ñiện áp và bù công suất phản kháng
4.2 Thuật toán ñiều khiển của Turbine gió máy ñiện cảm ứng kích

ñiện chạy sức gió sử dụng máy ñiện dị bộ rotor dây quấn DFIG.

từ kép (DFIG).

M

4.2.1. Cơ sở lý thuyết của việc ñiều khiển.
Định hướng hệ trục tọa ñộ quay d-q.

Power
converte

β
q

ωs
d

v re

v qre

v dre

Pt

P
Hộp số

irmea

v dse = u s

U dcmea

θ

Hình 4.2. Mối quan hệ giữ các ñại lượng trong hệ trục tọa ñộ αβ và
d-q
4.2.2. Điều khiển ñộc lập công suất tác dụng và công suất phản
kháng phía stator

ref
β pitch

Điều khiển
phía rotor

ν
Điều khiển công suất

ω rmea

Psref

(4.14)

L
3 ψ
Qs = − u s (
− m iqre )
2
Ls
Ls

(4.15)

Te = −

Footer Page 10 of 126.

3 Lm e e
p ψ qs idr
2 Ls

(4.16)

Điều khiển

phía lưới

Psmea
Qsmea

Pnmea

Q sref

U dcref

Điều khiển tốc ñộ

Pnref

Kênh ñiều khiển Turbine
3
3 Lm e
Ps = u s idse = −
u s idr
2
2 Ls

i mea
f

Kênh ñiều khiển DFIG

Công suất tác dụng Ps , công suất phản kháng Qs và momen
ñiện từ Te .

e
qs

N

Vận hành
hệ thống

Hình 4.4. Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển turbine gió
Việc ñiều khiển turbine gió thường là ñiều khiển tốc ñộ turbine
gió và ñiều khiển bộ chuyển ñổi công suất ñối với các turbine gió kết
nối lưới thông qua bộ AC-DC-AC.


Header Page 11 of 126.

- 21 -

- 22 -

4.3.1. Kênh ñiều khiển turbine
Cung cấp tín hiệu ñiều khiển β

4.4.1. Mô tả mô hình tổ máy phát ñiện turbine gió ( DFIG) kết nối
ref

trực tiếp cho bộ chấp hành góc

lưới ñiện.

Tổ máy phát ñiện gió 9MW gồm 6 turbine gió công suất mỗi

pitch và tín hiệu ñiều khiển công suất tác dụng Psref cho kênh ñiều
khiển DFIG.

turbine 1.5MW ñược ñấu ñến hệ thống phân phối 22KV và kết nối ñến
lưới 110KV thông qua ñường dây 20km.

4.3.2. Kênh ñiều khiển DFIG
Kênh ñiều khiển DFIG bao gồm ñiều khiển bộ biến ñổi công suất
phía rotor và ñiều khiển bộ biến ñổi công suất phía lưới.

4.4.2. Sơ ñồ hệ thống tổ máy phát ñiện turbine gió ( DFIG) kết nối
lưới ñiện
4.4.3 Sơ ñ ồ mô phỏng turbine gió và máy phát ñiện DFIG.

4.3.2.1. Điều khiển bộ biến ñổi công suất phía rotor
Công suất ñầu ra thực tế của turbine ñược ño tại phía lưới ñiện và
ñược tham chiếu với ñường ñặc tính công suất –tốc ñộ của turbine
DFIG. Sử dụng một bộ tích phân tỷ lệ (PI) ñể ñiều chỉnh sai lệch công
suất tiến về không. Đầu ra của bộ ñiều chỉnh này là dòng ñiện I qrref ñược
ñưa vào bộ chuyển ñổi rotor.
4.3.2.2 Điều khiển bộ biến ñổi công suất phía lưới
Sử dụng bộ ñiều khiển công suất phía lưới nhằm mục ñích ñiều
chỉnh ñiện áp trên mối nối DC của tụ ñiện. Ngoài ra , mô hình cho phép
bộ chuyển ñổi công suất phía lưới phát ra hoặc hấp thu công suất phản
kháng.
4.3.3 Hệ thống ñiều khiển góc pitch

Hình 4.10. Sơ ñồ turbine gió máy phát ñiện DFIG

4.4.3.1. Mô hình máy ñiện DFIG

Khi tốc ñộ gió thấp hơn giá trị ñịnh mức, công suất ñầu ra chưa

- Sơ ñồ cấu trúc máy phát ñiện DFIG

ñạt ñến giới hạn hệ thống ñiều khiển góc picth ở vị trí tối ưu, Trong

- Các thông số của turbine gió và máy phát ñiện DFIG

trường hợp tốc ñộ gió lớn hơn giá trị ñịnh mức, kênh ñiều khiển hiệu

4.4.3.2. Khối ñiều khiển DFIG

chỉnh góc pitch β ñể lược bớt công suất.

4.4.3.3. Khối biến ñổi dòng ñiện và công suất phía lưới

4.4 Mô phỏng tổ máy phát ñiện turbine gió tốc ñộ thay ñổi sử dụng

4.5. Kết quả mô phỏng turbine gió ñáp ứng với sự thay ñổi vận tốc

máy ñiện cảm ứng nguồn ñôi ( DFIG) kết nối lưới ñiện.

gió

Footer Page 11 of 126.


Header Page 12 of 126.

- 23 -

- 24 -

4.5.1.Tốc ñộ gió và góc pitch của turbine

4.5.3. Công suất tác dụng và công suất phản kháng

Toc do gio

Cong suat tac dung dau cuc may phat

Goc Pitch

16

9

7

14

8

6

Cong suat tac dung [MW]

12

Goc Pitch [Do]

Toc do [m/s]

5

10
8
6

3

2

4

1

2
0

4

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0
0

50

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Thoi gian[s]

Thoi gian[s]

Hình 4.15.Tốc ñộ gió và góc pitch của turbine gió máy phátDFIG

7
6
5
4
3
2
1
0
-1

4.5.2.Tốc ñộ máy phát

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Thoi gian[s]

Toc do tren truc Roto

Cong suat phan khang dau cuc may phat

1.4

0.6

Congsuat phankhang [Mvar]

1.3

Toc do [pu]

1.2
1.1
1
0.9
0.8

0.4

0.2

0

-0.2

-0.4

-0.6

0.7
-0.8

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Thoi gian[s]

Thoi gian[s]

Hình 4.16 Dạng sóng tốc ñộ trên Rotor máy phát ñiện DFIG

Footer Page 12 of 126.

Hình 4.17. Dạng sóng tác dụng và công suất phản kháng máy phát
ñiện DFIG


Header Page 13 of 126.

- 25 -

- 26 -

4.5.4.Dòng ñiện và ñiện áp trên thanh góp B575
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Dien ap tren thanh gop B575
1.0025

Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, ñược sự

1.002

giúp ñỡ nhiệt tình của TS. Nguyễn Đức Thành và các thầy giáo trong

Dien ap [pu]

1.0015

khoa ñến này luận văn ñã hoàn thành ñúng thời gian và giải quyết ñược

1.001

các nội dung và kết quả ban ñầu gồm:

1.0005

Một số kết quả ñạt ñược của luận văn

1

Giới thiệu lịch sử phát triển năng lượng gió, tình hình sử dụng

0.9995

0.999

ñiện gió hiện nay và những triển vọng trong tương lai, tiềm năng và tình
0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Thoi gian[s]

Hình 4.18. Dạng sóng ñiện áp trên thanh góp B575
Nhận xét

hình khai thác ñiện gió tại Việt Nam.
Phân tích năng lượng trong gió
Xây dựng mô hình gió, mô hình rotor turbine gió, mô hình truyền
ñộng, mô hình máy ñiện, mô hình máy phát ñiện không ñồng bộ, mô

Khi tốc ñộ gió nhỏ hơn giới hạn 14m/s, góc pitch cánh quạt là 0
ñộ. Khi tốc ñộ gió vượt quá giới hạn nhất ñịnh, góc pitch cánh quạt tăng
lên ñể giảm bớt năng lượng thu vào, Tốc ñộ gió càng lớn thì góc pich
càng tăng khi tốc ñộ gió giảm thì góc pitch cũng giảm xuống. Khi vận
tốc gió tăng, công suất tác dụng dòng ñiện và ñiện áp ngõ ra của các
turbine gió cũng gia tăng tương ứng.

hình bộ chuyển ñổi công suất.
Trình bày những vấn ñề chung khi kết nối các turbine gió với
lưới ñiện, các cách thức hoạt ñộng của turbine gió, kiểm soát công suất
ngõ vào, hệ thống ñiều khiển góc pitch và ñiều chỉnh hướng turbine.
Hướng phát triển trong tương lai
- Các kỹ thuật ñiều khiển turbine gió hiện ñại như mạng neuron,
logic mờ…
- Ổn ñịnh tần số khi năng lượng gió là một thành phần trong tổng
thể hệ thống năng lượng
- Khảo sát các ảnh hưởng của hệ thống nhiều máy phát ñiện gió
công suất lớn.

Footer Page 13 of 126.