i
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐHĐN
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY
PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ KHÔNG ĐỔI SCIG
BẰNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ THAY
ĐỔI DFIG GHÉP SONG SONG
Mã số: B2017-ĐN02-31
Chủ nhiệm đề tài: TS. Dương Minh Quân
Đà Nẵng, 12/2018
ii
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐHĐN
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY
PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ KHÔNG ĐỔI SCIG
BẰNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ THAY
ĐỔI DFIG GHÉP SONG SONG
Mã số: B2017-ĐN02-31
Xác nhận của tổ chức chủ trì
Chủ nhiệm đề tài
TS. Dương Minh Quân
Đà Nẵng, 12/2018
iii
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ
PHỐI HỢP CHÍNH
1. DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
TT
Họ và tên
Đơn vị công tác và
lĩnh vực chuyên môn
Nội dung nghiên cứu cụ thể
được giao
1
TS. Dương Minh Quân
Khoa Điện – Trường
Đại học Bách Khoa,
chuyên môn về kỹ
thuật Điện
Nghiên cứu tổng quan, đề xuất
phương án, mô hình hóa mô
phỏng, tính toán trong phần
mềm, viết thuyết minh, báo cáo.
2
GS. TS Lê Kim Hùng
Khoa Điện - Trường
Đại học Bách khoa,
chuyên môn về kỹ
thuật Điện
Đề xuất và thiết kế hệ thống bảo
vệ bằng phần mềm mô phỏng.
3
Nguyễn Thị Hồng
Duyên
Sinh viên năm thứ 5,
Khoa Điện - Trường
Đại học Bách khoa
chuyên môn về kỹ
thuật Điện
Đề xuất và thiết kế bộ điều
khiển bằng phần mềm mô
phỏng.
2. ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
Tên đơn vị trong và ngoài
nước
Nội dung phối hợp nghiên cứu
Khoa Năng lượng – Đại học
Bách Khoa Milan, Ý
H trợ tài liệu nghiên cứu
iv
MỤC LỤC
MỤC LỤC .....................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..........................................................................xi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2
a) Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 2
b) Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 2
4. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu .................................................................. 3
5. Bố cục đề tài ............................................................................................................ 3
6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu ................................................................................. 3
CHƯƠNG 1 .................................................................................................................... 4
TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĂNG
LƯỢNG GIÓ ĐẾN LƯỚI ĐIỆN ................................................................................. 4
1.1. Tổng quan về năng lượng gió ................................................................................ 4
1.1.1. Sự phát triển của tuabin gió ...................................................................................... 4
1.1.2. Tiềm năng về năng lượng gió trên thế giới .............................................................. 4
1.1.3. Tiềm năng về năng lượng gió trong nước ................................................................ 4
1.2. Ảnh hưởng của năng lượng gió ............................................................................. 4
1.2.1. Ảnh hưởng mang tính khu vực ................................................................................. 5
1.2.2. Ảnh hưởng mang tính hệ thống ................................................................................ 5
1.3. Kết luận ................................................................................................................... 5
CHƯƠNG 2 .................................................................................................................... 6
PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIÓ SCIG VÀ DFIG
KHI KẾT NỐI ĐẾN LƯỚI .......................................................................................... 6
2.1. Giới thiệu ................................................................................................................. 6
2.2. Hai khái niệm quan trọng trong hệ thống tuabin gió ......................................... 6
2.2.1. Máy phát tuabin gió SCIG ........................................................................................ 6
2.2.2. Máy phát tuabin gió DFIG ....................................................................................... 6
2.2.3. Sơ lược mô hình máy phát cải tiến - Máy phát tuabin gió PMSG. .......................... 6
2.3. Mô hình hóa máy phát tuabin gió ......................................................................... 6
2.3.1. Công suất gió ............................................................................................................ 6
2.3.2. Hệ thống truyền lực .................................................................................................. 6
2.3.3. Máy phát ................................................................................................................... 6
a) Máy phát không đồng bộ ................................................................................ 6
b) Máy phát đồng bộ ........................................................................................... 6
2.3.4. Bộ chuyển đổi ........................................................................................................... 6
v
a) Bộ chuyển đổi DFIG ...................................................................................... 6
b) Bộ chuyển đổi PMSG ..................................................................................... 6
2.4. Kết quả mô phỏng .................................................................................................. 6
2.4.1. Trong chế độ bình thường ........................................................................................ 7
2.4.2. Trong chế độ sự cố ................................................................................................... 9
2.5. Kết luận ................................................................................................................. 10
CHƯƠNG 3
................................................................................................................... 11
NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY PHÁT TUABIN GIÓ
DFIG HOẠT ĐỘNG TRONG CHẾ ĐỘ SỰ CỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU
KHIỂN THÔNG MINH .............................................................................................. 11
3.2. Tổng quan về các yêu cầu vượt qua điện áp thấp (LVRT) của hệ thống điện
trên thế giới .................................................................................................................. 11
3.3. Mô hình hóa DFIG và Hệ thống điều khiển ....................................................... 11
3.3.1. Mô hình tuabin gió ................................................................................................. 11
3.3.2. Mô hình hóa máy phát DFIG.................................................................................. 11
3.3.3. Điều khiển vector phía rotor và phía lưới ............................................................... 11
3.3.4. Bảo vệ Crowbar (Bộ xả dòng ngắn mạch) ............................................................. 12
3.3.5. Bộ ổn định hệ thống điện........................................................................................ 12
3.4. Tối ưu hóa chiến lược điều khiển cho máy phát DFIG vượt qua sự cố điện áp
thấp ............................................................................................................................... 13
3.4.1. Chế độ làm việc bình thường ................................................................................. 13
3.4.2. Chế độ vượt qua sự cố điện áp thấp (LVRT) ......................................................... 13
3.5. Kết quả mô phỏng ................................................................................................ 15
3.5.1. Đáp ứng của bộ xả dòng ngắn mạch với điều khiển trễ ......................................... 16
3.5.2. Hiệu quả hoạt động của bộ hãm dao động ............................................................. 19
3.5.3. Đánh giá hiệu quả trong khả năng h trợ lưới điện áp ........................................... 19
3.6. Kết luận ................................................................................................................. 21
CHƯƠNG 4 .................................................................................................................. 22
PHỐI HỢP ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT TUABIN GIÓ DFIG ĐỂ CẢI THIỆN
ĐẶC TÍNH LVRT CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIÓ SCIG BẰNG PHƯƠNG
PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH ....................................................................... 22
4.1. Giới thiệu ............................................................................................................... 22
4.2. Mô hình hóa hệ thống tuabin gió lai giữa máy phát SCIG và DFIG kết nối
lưới. Quy trình chế tạo cánh tuabin bằng vật liệu composite .................................. 22
4.2.1. Máy phát tuabin gió SCIG ...................................................................................... 22
4.3. Chiến lược phối hợp điều khiển của hệ thống tuabin gió lai DFIG và SCIG . 22
4.3.1. Chiến lược điều khiển DFIG độc lập không quan tâm đến SCIG .......................... 23
4.3.2. Chiến lược điều khiển DFIG nhằm mục đích cải thiện nhược điểm của máy phát
SCIG ................................................................................................................................. 23
4.4. Kết quả mô phỏng ................................................................................................ 24
4.4.1. Đặc tính động của SCIG ......................................................................................... 24
4.4.2. Đặc tính vận hành ở trạng thái quá độ của SCIG và DFIG kết hợp ....................... 25