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

-1-

-2-

Cơng trình được hồn 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 GIĨ CẢM ỨNG KÍCH TỪ KÉP
Phản biện 2: TS. TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC
Chun ngành: Tự động hóa
Mã số:

60.52.60
Luận văn được 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.


-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 đầu vào khơng thể thiếu ñược của hoạt ñộng kinh tế.

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

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

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

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

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

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

6) Cấu trúc luận văn:
Ngồi phần mở đầu, 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 để phục vụ cho nhu cầu năng lượng là việc làm cấp thiết.

Chương 2: Ngun lý máy phát điện gió.

- Với các lý do trên, tác giả ñã lựa chọn tài “Nghiên cứu hệ
thống điều khiển máy phát điện gió cảm ứng kích từ kép’’ làm đề tài
nghiên cứu với mong muốn thỏa mãn các yêu cầu ñã ñề ra.
2) Mục tiêu của đề tài:
- Nghiên cứu thuật tốn điều khiển và mơ phỏng máy phát điện
gió cảm ứng trên Matlab.
3) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Phân tích hoạt động, điều khiển máy phát điện gió cảm ứng kích
từ kép DFIG (Doubly Fed Induction Generator).
- Mơ hình hóa của các thành phần trong hệ thống năng lượng gió.
- Sử dụng Matlab mơ phỏng máy phát điện gió cảm ứng kích từ
kép DFIG với sự thay đổi vận tốc gió.
4) Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết và tìm hiểu cấu tạo và cấu trúc truyền

động của turbine gió .
- Sử dụng phần mềm Matlab để tính tốn và mơ phỏng.
- Đánh giá kết quả và ñề xuất hướng phát triển của đề tài.

Chương 3: Mơ hình thuật tốn máy phát điện gió cảm ứng kích
từ kép.
Chương 4:

Thuật tốn điều khiển và mơ phỏng hệ thống máy

phát điện gió cảm ứng kích từ kép.


1.1

-5-

-6-

CHƯƠNG 1

còn lại trên lãnh thổ, một số nơi, vùng núi trong đất liền... tốc độ gió đạt

TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIĨ

từ 5.0 đến 6.0 m/giây, có thể khai thác gió kết hợp điêden để tạo nguồn

Thực trạng năng lượng và mơi trường

điện độc 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 độ cao

con người và là một yếu tố đầu vào khơng 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 đang ngày càng cạn kiệt. Mặt

1.3.2.2 Tại độ 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 đổi khí hậu tồn 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 đồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam
Bản đồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam trên đất liền và trên

trọng.
1.2

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

biển.

trong tương lai
Trong gần 10 năm trở lại đây nó mới khẳng định được vị trí trên
thị trường năng lượng thế giới khi sản lượng điện 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 cơng nghệ có tính đột phá ñã giúp giảm giá thành ñiện
gió xuống nhiều lần, ñồng thời tăng cơng suất, hiệu quả và độ tin cậy
của các trạm điện gió.
1.3 Tiềm năng và tình hình khai thác điện gió tại Việt Nam
1.3.1. Khả năng khai thác năng lượng gió tại Việt Nam
- Theo bản đồ phân bố các cấp tốc độ gió của tổ chức Khí tượng
thế giới và bản ñồ phân bố các cấp tốc độ gió của khu vực Đơng 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 đến Bình Thuận, Tây Ngun, 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 điện với cơng suất lớn (nối lưới điện quốc gia), hầu hết ven biển

Hình 1.3 Tiềm năng gió trong ñất liền ở ñộ cao 65m.
Nguồn : Ngân hàng thế giới
1.4 Tình hình khai thác điện 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... đã 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 điện sức
gió tại Viêt Nam như: Nhà máy điện gió tại huyện đảo Bạch Long Vĩ,


-7-

-8-

TP. Hải Phịng. Cơng suất 800kW, Phú Q với cơng suất thiết kế (giai

CHƯƠNG 2

đoạn 1) là 3MW, cơng trình Nhà máy phong điện Phương Mai 3 chính

CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ CỦA HỆ THỐNG

thức được khởi cơng xây dựng tại ñịa bàn hai xã Cát Chánh và Cát

NĂNG LƯỢNG GIĨ

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

2.1 Năng lượng gió
Xét một khối khơng khí có khối lượng m chuyển động 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 điện gió tại huyện Tuy Phong-Bình Thuận cơng ty cổ phần Năng
lượng tái tạo Việt Nam (REVN) với tổng công suất dự án là 120 MW.
Nhà máy điện gió với cơng 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 cơng suất và vận tốc gió


- 10 -

-9-

Vậy cơng suất lớn nhất mà turbine gió có thể thu được :

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 đứng.
2.5.3 Tương quan giữa tốc độ và cơng 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 khơng đồng bộ:
2.5 Hệ thống điều khiển turbine gió
2.5.1 Hệ thống điều khiển góc pitch và điều chỉnh hướng turbine
Với các turbine gió góc pitch thay đổi, các cánh quạt có khả năng
xoay quanh đầu trục đỡ, điều chỉnh diện tích bề mặt hứng gió của cánh
turbine để ổn định tốc độ.

Cơng suất ngõ ra

2.4.1 Máy phát đồng bộ.

Đường cong cơng suất
tối ưu

2.5.2 Cơng suất thu được 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 cơng 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

độ của turbine cho cơng suất ngõ ra cực đại.

0.6

2.5.4 Bộ phận chuyển đổi cơng suất.
Hiện nay trong các turbine gió thường sử dụng bộ chuyển đổi

nguồn điện áp back-to-back.

DC

0

1/3

1

νd
ν

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


- 11 -

2.5.5 Mạch liên kết DC

- 12 -

Trong hệ thống chỉ một phần cơng suất đi 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 độ cố định

so với hệ thống chuyển đổi hồn tồn khi tồn bộ cơng suất ñi qua bộ
chuyển ñổi.
2.7.3 Máy ñiện ñồng bộ với bộ chuyển đổi tồn phần (Full size
converter)

Hình 2.25. Sơ đồ turbine gió tốc độ cố định dùng máy phát cảm
ứng.
Thơng thường turbine gió tốc độ cố định gồm máy phát cảm ứng
rotor lồng sóc kết nối lưới, với một bộ khởi động mềm và một bộ tụ để
bù cơng suất phản kháng.
2.7.2 Turbine gió tốc độ thay đổi
Hiện tại có hai dạng thường được sử dụng là :
Turbine gió máy ñiện cảm ứng kích từ kép (Doubly fed induction
generator ) (DFIG).
Turbine gió máy điện đồng bộ với bộ chuyển đổi tồn phần (Full
size converter).
2.7.3 Turbine gió máy điện cảm ứng kích từ kép (DFIG)

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

Hình 2.27. Sơ ñồ turbine gió tốc độ thay đổi dùng bộ chuyển đổi
tồn phần máy phát ñồng bộ
Trong hệ thống bộ chuyển ñổi biến đổi tồn bộ cơng suất của
máy phát, do vậy có thể điều khiển được chính xác cơng suất phản
kháng và công suất tác dụng vào lưới.


- 13 -

CHƯƠNG 3

- 14 '
Tm − Twtr
= J ech

MÔ HÌNH THUẬT TỐN MÁY PHÁT ĐIỆN GIĨ CẢM ỨNG
KÍCH TỪ KÉP
3.1 Mơ hình gió
Vận tốc gió có thể được tính tốn sau:

dωm
dt

(3.3)

Momen qn tính tương đương

J ech = J +

J wtr
2
k gear

(3.4)

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

Momen turbine gió tương đương
'
T wtr
=

T wtr
2
k gear

(3.5)

sơ đồ mơ hình rotor turbine gió như hình

Hình 3.1. Sơ đồ mơ phỏng mơ hình gió
3.2 Mơ hình rotor turbine gió
Hình 3.3. Sơ đồ mơ phỏng mơ hình truyền động

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

Mơ hình rotor turbine gió như hình

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

Hình 3.2. Sơ đồ mơ phỏng rotor turbine gió
3.3 Mơ hình truyền động
Phương trình truyền động được mơ tả


- 15 v dse = R s i dse +

- 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 định bởi.

3.5 Mơ hình máy điện cảm ứng kích từ kép (DFIG)

Rs

(3.18)

Từ thơng khe hở khơng khí, từ thơng stator và từ thơng rotor xác
định bởi.

dψ dse
− (ω s − ω r )ψ dre
dt
dψ qse

ω s − ωr
ωs

s=

+ ωψ dse

Phương trình điện 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 định bởi

Vs

jω1Lm

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 cơng suất tác dụng giữa các

Các phương trình điện 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, cơng suất qua
mạch rotor có thể đi 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 )

(3.16)
(3.17)

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


- 17 -

- 18 -

Từ rotor qua bộ chuyển ñổi cơng suất đến lưới khi ở trên tốc độ
đồng bộ, Pr > 0.
Trong cả hai trường hợp trên Ps ñều phát cơng suất về lưới, Ps >0.

3.5.2 Mơ hình động 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 điện tương đương mơ hình động DFIG
trong hệ trục tọa độ tham chiếu d-q
Phương trình điện 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 điện áp rotor

vdre = Rr idre − (ω s − ω r )ψ qre +

dψ dre
dt

dψ qre
dt

(3.41)

Từ thơng móc vịng
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)


- 19 -

- 20 -

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

CHƯƠNG 4
THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ PHỎNG
HỆ THỐNG DFIG

khơng đổi. Theo (4.14) và (4.15) ta thấy công suất tác dụng Ps và cơng

4.1 Những vấn đề chung khi kết nối các turbine gió với lưới điện.

suất phản kháng Qs có thể điều khiển độc lập thơng qua idre và iqre .

4.1.1 Điều khiển cơng suất tác dụng

4.3 Hệ thống điều khiển và kết quả mơ phỏng turbine gió tốc độ

4.1.2. Khoảng tần số hoạt ñộng

thay ñổi máy phát DFIG kết nối với lưới điện.

Từ các phương trình tốn ta xây dựng sơ ñồ khối của máy phát

4.1.3 Điều chỉnh ñiện áp và bù cơng suất phản kháng
4.2 Thuật tốn điều khiển của Turbine gió máy điện cảm ứng kích

điện chạy sức gió sử dụng máy điện 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 cơng 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 = −

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 độ

Pnref

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

i mea
f

Kênh điều khiển DFIG

Cơng suất tác dụng Ps , cơng suất phản kháng Qs và momen
điện từ Te .

e
qs

N

Vận hành
hệ thống

Hình 4.4. Sơ đồ 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 đổi cơng suất đối với các turbine gió kết
nối lưới thông qua bộ AC-DC-AC.


- 21 -

- 22 -

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

4.4.1. Mơ tả mơ hình tổ máy phát điện turbine gió ( DFIG) kết nối
ref

trực tiếp cho bộ chấp hành góc

lưới điện.
Tổ máy phát điện gió 9MW gồm 6 turbine gió cơng suất mỗi

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

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

4.3.2. Kênh ñiều khiển DFIG
Kênh ñiều khiển DFIG bao gồm điều khiển bộ biến đổi cơng suất
phía rotor và điều khiển bộ biến đổi cơng suất phía lưới.

4.4.2. Sơ đồ hệ thống tổ máy phát điện turbine gió ( DFIG) kết nối
lưới điện
4.4.3 Sơ đ ồ mơ phỏng turbine gió và máy phát ñiện DFIG.

4.3.2.1. Điều khiển bộ biến ñổi cơng suất phía rotor
Cơng suất đầu ra thực tế của turbine được đo tại phía lưới điện và
được tham chiếu với đường đặc tính cơng suất –tốc độ của turbine
DFIG. Sử dụng một bộ tích phân tỷ lệ (PI) để ñiều chỉnh sai lệch công
suất tiến về không. Đầu ra của bộ điều chỉnh này là dịng điện I qrref ñược
ñưa vào bộ chuyển ñổi rotor.
4.3.2.2 Điều khiển bộ biến đổi cơng suất phía lưới
Sử dụng bộ điều khiển cơng suất phía lưới nhằm mục đích điều
chỉnh điện áp trên mối nối DC của tụ điện. Ngồi ra , mơ hình cho phép
bộ chuyển đổi cơng suất phía lưới phát ra hoặc hấp thu cơng suất phản
kháng.
4.3.3 Hệ thống điều khiển góc pitch

Hình 4.10. Sơ đồ turbine gió máy phát điện DFIG
4.4.3.1. Mơ hình máy điện DFIG

Khi tốc độ gió thấp hơn giá trị định mức, cơng suất đầu ra chưa

- Sơ ñồ cấu trúc máy phát ñiện DFIG

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

- Các thơng số của turbine gió và máy phát điện DFIG

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

4.4.3.2. Khối điều khiển DFIG

chỉnh góc pitch β để lược bớt cơng suất.

4.4.3.3. Khối biến đổi dịng điện và cơng suất phía lưới

4.4 Mơ phỏng tổ máy phát điện turbine gió tốc ñộ thay ñổi sử dụng

4.5. Kết quả mô phỏng turbine gió đáp ứng với sự thay đổi vận tốc

máy điện cảm ứng nguồn đơi ( DFIG) kết nối lưới điện.

gió


- 23 -

- 24 -

4.5.1.Tốc độ 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]

8
6
4

3

1

2
0

4

2

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
1.2

Toc do [pu]

Toc do [m/s]

5

10

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 độ trên Rotor máy phát điện DFIG

Hình 4.17. Dạng sóng tác dụng và cơng suất phản kháng máy phát
điện DFIG


- 25 -

- 26 -

4.5.4.Dịng điện và điện 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, được sự

1.002

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

Dien ap [pu]

1.0015

khoa ñến này luận văn đã hồn thành đúng 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

điện 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 điện áp trên thanh góp B575
Nhận xét

hình khai thác điện gió tại Việt Nam.
Phân tích năng lượng trong gió
Xây dựng mơ hình gió, mơ hình rotor turbine gió, mơ hình truyền
động, mơ hình máy điện, mơ hình máy phát điện khơng đồng bộ, mơ

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

hình bộ chuyển đổi cơng suất.
Trình bày những vấn đề chung khi kết nối các turbine gió với
lưới ñiện, các cách thức hoạt ñộng của turbine gió, kiểm sốt cơng suất
ngõ vào, hệ thống điều khiển góc pitch và ñiều chỉnh hướng turbine.

Hướng phát triển trong tương lai
- Các kỹ thuật điều khiển turbine gió hiện đại 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 điện gió
cơng suất lớn.