Báo cáo: Nghiên cứu hệ thống chuyển đổi năng lượng sóng biển thành năng lượng điện

Chia sẻ: Nguyen Thi Kim Chau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

415
lượt xem 77
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Báo cáo: Nghiên cứu hệ thống chuyển đổi năng lượng sóng biển thành năng lượng điện" này giới thiệu các nghiên cứu của các bộ biến đổi năng lượng sóng biển và bộ biến đổi năng lượng sóng, phân tích và mô phỏng kỹ thuật điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng cho bộ biến đổi năng lượng sóng biển sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: Nghiên cứu hệ thống chuyển đổi năng lượng sóng biển thành năng lượng điện

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN THÀNH NĂNG LƯỢNG ĐIỆN RESEARCH ENERGY CONVERSION SYSTEM FROM WAVE ENERGY TO ELICTRICAL ENERGY Bùi Đăng Linh, Nguyễn Hoàng Quốc Việt, Huỳnh Châu Duy* Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM * Trường ĐH Bách khoa TP. HCM ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- TÓM TẮT Bài báo này giới thiệu các nghiên cứu của các bộ biến đổi năng lượng sóng biển như bộ biến đổi năng lượng sóng biển chìm Aschimedes Wave Swing (AWS) và bộ biến đổi năng lượng sóng biển Wave Dragon (WD). Bên cạnh đó, các nghiên cứu, phân tích và mô phỏng kỹ thuật điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng cho bộ biến đổi năng lượng sóng biển sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu cũng được giới thiệu trong bài báo. Các kết quả mô phỏng bằng phần mềm Simulink/Matlab cho thấy tính hiệu quả của các bộ điều khiển mà đã được áp dụng cho máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu của hệ thống biến đổi năng lượng sóng biển. ABSTRACT This paper presents a study of wave energy converters such as Aschimedes Wave Swing (AWS) and Wave Dragon (WD). Additionally, the issue of active and reactive power control of wave energy converters using synchronous permanent magnet generator (PMSG) are also researched, analyzed and simulated in the paper. The simulation results by Simulink/Matlab show the effectiveness of the controllers that has been applied to wave energy conversion systems using PMSG. Từ khóa: wave energy converters; Aschimedes Wave Swing; Wave Dragon; synchronous permanent magnet generator; active and reactive power control 1. GIỚI THIỆU trường và phát triển bền vững. Trong khi đó, nước ta nguồn năng lượng từ biển rất dồi dào. Với vị trí địa lý, khí hậu thuận lợi thì đất nước Nước ta là nước có bờ biển rất dài, dài đến hơn Việt Nam được xem là một trong những nước 3200 km. Quanh năm sóng biển vỗ bờ. Khi có có nguồn tài nguyên năng lượng tái tạo khá dồi bão hoặc áp thấp nhiệt đới, sóng biển rất mạnh dào và đa dạng gồm: Năng lượng gió, năng trong nhiều ngày liên tiếp. Trong những ngày lượng mặt trời, năng lượng sóng biển, nhiên có gió mùa đông bắc, sóng biển ở các tỉnh ven liệu sinh học và địa nhiệt . . . Các nguồn năng biển miền Trung cũng lớn. Trong những ngày lượng này được phân bố trải rộng trên nhiều có gió tây nam, sóng biển trên vịnh Thái Lan ở vùng sinh thái. Trước nhu cầu sử dụng năng các tỉnh Kiên Giang, Cà Mau cũng lớn. Nước ta lượng đang gia tăng nhanh ở Việt Nam việc cũng có nhiều hải đảo. Quanh đảo là biển, vì sớm khai thác các nguồn năng lượng đó là rất vậy năng lượng của sóng biển ở ven bờ biển cần thiết không những góp phần giảm gánh nước ta là rất lớn. Do đó việc chuyển hóa năng nặng về cung cầu năng lượng khi các nguồn lượng của sóng thành năng lượng điện vừa khai năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt mà thác được tiềm năng, vừa góp phần giải quyết còn có ý nghĩa to lớn trong việc bảo vệ môi được nhu cầu về năng lượng điện hiện nay và
tương lai. So với các nguồn năng lượng tái tạo đó có thể lựa chọn các giải pháp phục vụ cho khác, thì năng lượng sóng biển có mức đầu tư ít việc điều khiển các bộ biến đổi năng lượng hơn, tính an toàn cao hơn, tạo được sự đồng sóng biển hoạt động tốt đáp ứng được các điều tình trong xã hội lớn hơn, không cần một bộ kiện sóng biển tạo ra. Chương này sẽ thực hiện máy điều hành lớn và phức tạp, mức độ ảnh phân tích một trong các bộ biến đổi năng lượng hưởng đến cảnh quan môi trường không cao. sóng biển. Đó là bộ biến đổi năng lượng sóng Hoặc nói một cách đơn giản: trong số các biển chìm Aschimedes Wave Swing (AWS). nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sóng biển Hệ thống biến đổi năng lượng sóng biển AWS chưa được tận dụng nhiều, mặc dù người ta đều là một hệ thống bao gồm: Một khối hình trụ biết hiệu suất chuyển hóa thành điện của nguồn rỗng được lấp đầy khí, gắn cố định dưới đáy năng lượng này là cao nhất. Năng lượng điện từ biển và một phao di chuyển theo chiều dọc. Khi sóng biển đã được thử nghiệm nhiều năm qua sóng ở trên AWS, khối lượng AWS giảm do áp nhưng vẫn chưa đạt được thành công. Đến nay, lực nước cao và khi vùng lõm sóng ở trên khi khoa học công nghệ phát triển và thế giới AWS, khối lượng AWS gia tăng vì áp lực khí đang phải đối mặt với những hậu quả nghiêm bên trong. AWS là hệ thống chuyển đổi năng trọng do vấn đề biến đổi khí hậu gây ra thì các lượng sóng duy nhất được nhấn chìm hoàn nhà khoa học tin tưởng rằng có thể chuyển hóa toàn. Đây là điểm quan trọng, vì điều này làm năng lượng của sóng thành năng lượng điện cho hệ thống ít bị tấn công trong những cơn nhờ các bộ chuyển đổi năng lượng. Với các bão. Hệ thống AWS sử dụng máy phát điện phân tích và đánh giá mà đã được trình bày, bài nam châm vĩnh cửu tuyến tính để biến đổi năng báo này trình bày các nghiên cứu bao gồm: lượng sóng biển thành năng lượng điện. - Nghiên cứu và phân tích cho một vài bộ biến đổi năng lượng sóng biển như: + Bộ biến đổi năng lượng sóng biển chìm Aschimedes Wave Swing (AWS). + Bộ biến đổi năng lượng sóng biển Wave Dragon (WD). - Nghiên cứu và phân tích kỹ thuật điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng cho bộ biến đổi năng lượng sóng biển sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu. - Mô phỏng điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng cho bộ biến đổi năng lượng sóng biển sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu bằng phần mềm Simulink/Matlab. Hình 1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống AWS 2. BỘ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN CHÌM ASCHIMEDES WAVE * Mô hình toán học cho sự chuyển động của SWING hệ thống AWS Sóng biển và độ dao động của từng cơn sóng - Trong điều kiện sóng dao động bình biển là không ổn định. Sóng biển lúc cao, lúc thường thấp, lúc mạnh, lúc yếu. Chu kỳ và khoảng dx v (1) cách giữa 2 làn sóng biển cũng khó xác định. dt Mực nước biển lên cao, xuống thấp theo thủy dv triều. Khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới, sóng Fsong  mtot   g v   wv  k s x (2) dt biển thường liên tục mạnh trong nhiều ngày. Trong đó: Nhưng việc tạo ra điện năng từ các bộ biến đổi x: là khoảng cách di chuyển của phao và bộ năng lượng sóng biển là đòi hỏi phải ổn định, phận chuyển đổi liên tục và lâu dài. Chính vì vậy, việc phân tích v: là tốc độ di chuyển của phao và bộ phận bộ biến đổi năng lượng sóng biển cần phải chuyển đổi được thực hiện với các thông số kỹ thuật để từ
mtot: là tổng khối lượng của phao trọng và hiệu suất cao được xem là phù hợp với βg: là hệ số sụt giảm của AWS AWS.  w: là hệ số thủy lực của AWS ks: là hệ số đàn hồi của AWS Fsong: là tổng lực tác động lên nắp có được từ sóng biển - Trong điều kiện sóng dao động bất thường Fsóng  F1 sin(1t   )  F2 sin(2t   ) (3) Thế (3) và (2), khi ấy: dv mtot   g   w  k s x dt (4) Hình 2. Cấu tạo máy phát tuyến tính  F1 sin(1t   )  F2 sin(2 t   ) 3. BỘ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN WAVE DRAGON * Máy phát điện nam châm vĩnh cửu tuyến tính trong hệ thống AWS Wave Dragon là một bộ chuyển đổi năng lượng - Cấu tạo sóng biển thành năng lượng điện nổi và được Máy phát điện nam châm vĩnh cửu tuyến tính neo. Nó thuộc loại đập tràn mà có thể được sử có cấu tạo bao gồm: phần chuyển đổi với các dụng đơn lẻ hoặc được kết hợp để hình thành nam châm được lắp vào các cực chuyển đổi. Bộ một nhà máy điện với công suất tương đương phận chuyển đổi di chuyển tuyến tính. với các nhà máy điện truyền thống dựa trên các Máy phát điện nam châm vĩnh cửu tuyến tính nguồn nhiên liệu hóa thạch. Hệ thống đầu tiên với stator là phần tĩnh chứa các cuộn dây dẫn, được kết nối với lưới điện hiện đang được triển cuộn dây phần ứng. Giữa bộ phận chuyển đổi khai ở Nissum Bredning, Đan Mạch. Một quá và stator là khoảng trống không khí. Điện thế trình thử nghiệm dài đã được thực hiện để xác được cảm ứng trong các cuộn dây vì từ trường định hiệu suất của hệ thống dưới các điều kiện thay đổi do bộ chuyển đổi chuyển động. biển khác nhau. Khái niệm WD kết hợp các - Nguyên lý hoạt động của máy phát nam công nghệ của các thiết bị khai thác năng lượng châm vĩnh cửu tuyến tính sóng biển xa bờ hiện có, đang phát triển và Khi nam châm vĩnh cửu trên bộ chuyển đổi di công nghệ tuabin thủy điện theo một cách mới. chuyển tương đối với stator thì một lực điện WD là một công nghệ chuyển đổi năng lượng động EMF được cảm ứng trong cuộn dây phần sóng biển duy nhất đang được phát triển theo ứng. Lực điện động EMF sẽ được tạo ra, nếu quy mô tự do. Do kích thước tương đối lớn vì cuộn dây phần ứng được nối với tải thì sẽ điều vậy việc bảo trì và ngay cả các công tác sửa khiển dòng điện trong cuộn dây phần ứng. chữa lớn cũng có thể được thực hiện trên biển Dòng điện này lần lượt tạo ra từ thông tương dẫn đến chi phí vận hành và bảo trì thấp hơn so tác với từ thông của nam châm vĩnh cửu và tạo với các bộ biến đổi khác. ra một lực trong phần chuyển đổi. Cơ năng được điều chỉnh bởi bộ phận chuyển đổi, có thể được chuyển đổi thành điện năng. Vì chuyển động của phao là tuyến tính, nên máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu tuyến tính được chọn lựa để chuyển đổi năng lượng sóng biển thành năng lượng điện. Sự chọn lựa này là vì máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu tuyến tính là máy phát có chi Hình 3. Hệ thống biến đổi năng lượng sóng phí và tổn thất là thấp nhất. Bên cạnh đó, tỷ biển WD
Về cơ bản, WD bao gồm hai bộ phận mà có thể Trong điều kiện sóng biển 36 kW/m, hệ thống được xem như là hai cánh tay được sử dụng để xà lan này sẽ có kích thước là 140  95 m mà tập trung sóng biển hướng đến một đoạn được hình thành bởi thép và bê-tông cốt thép. đường. Sau đoạn đường là một hồ chứa lớn, nơi Phần trên của WD là hồ chứa nước. Tại mà nước được tập hợp và lưu trữ tạm thời. Bredning Nissum, thể tích hồ chứa thử nghiệm Nước này sẽ rời khỏi hồ chứa thông qua các nguyên mẫu là 55 m3 , trong khi đó, với điều tuabin thủy điện. kiện sóng 36 kW/m thể tích hồ chứa sẽ tương Tóm lại, các thành phần chính của một hệ ứng vào khoảng 8000 m3. thống WD sẽ bao gồm: Một trong những đặc điểm chính của WD là nó - Đoạn đường với bê-tông cốt thép và/hoặc sẽ liên tục được điều chỉnh để thay đổi và thích thép xây dựng; nghi với chiều cao của sóng bằng cách thay đổi - Hai cánh tay tập hợp sóng bằng thép và/hoặc chiều cao phao nổi. Điều này đạt được bằng bê-tông cốt thép; cách thay đổi áp suất không khí trong các - Hệ thống neo; buồng không khí. Một hệ thống phao nổi và xà - Tuabin cánh quạt với máy phát điện nam lan được cố định để đảm bảo hệ thống WD ổn châm vĩnh cửu. định và đặc biệt là để giảm các dao động lớn do sóng biển gây ra. Để tối đa hóa hiệu quả nước tràn, một sự kết Máy phát điện hợp giữa hai cánh tay và hệ thống đường dẫn Hồ chứa được nghiên cứu và thiết kế. Trong đó, có thể nhận thấy rằng, hai cánh tay tập hợp sóng sẽ Hướng sóng Tuabin Kaplan ảnh hưởng lớn đến các chi phí xây dựng của một bộ chuyển đổi năng lượng sóng biển thuộc Hệ thống xà lan dạng đập tràn. Mỗi cánh tay thử nghiệm của hệ tập hợp sóng thống WD tại Bredning Nissum có chiều dài 27 m, chiều cao 3,5 m và nặng 25 tấn. Trong Hệ thống neo trường hợp WD được xây dựng cho điều kiện Phao nổi sóng 36 kW/m thì mỗi cánh tay sẽ có chiều dài là 145 m và chiều cao là 19 m. Các cánh tay (Đáy biển) này sẽ được giữ cố bởi hệ thống neo và dây. 4. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ Hình 4. Các bộ phận cơ bản của hệ thống biến CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CỦA MÁY PHÁT đổi năng lượng sóng biển WD ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU TRONG HỆ THỐNG BIẾN ĐỔI NĂNG Các kích thước vật lý của một WD sẽ được tối LƯỢNG SÓNG BIỂN WAVE DRAGON ưu hóa tương ứng với các dạng sóng tại vị trí khai thác khác nhau bao gồm chiều rộng của Khi đưa hệ thống biến đổi năng lượng sóng đoạn đường tập hợp sóng, chiều dài của các biển Wave Dragon (WD) với máy phát điện cánh tay, trọng lượng, số lượng và kích thước đồng bộ nam châm vĩnh cửu vào vận hành độc của các tuabin. lập hoặc khi kết nối với hệ thống điện quốc gia Về cơ bản, có thể nhận thấy rằng bộ phận chính thì những yêu cầu khắt khe đối với lưới điện là của WD là một hồ chứa nổi lớn. Để giảm xoay, cần thiết, nó là một phần quy định của vận hành lắc và để đảm bảo sản xuất kinh tế của việc sản hệ thống điện. Những quy định này đưa ra xuất điện từ sóng biển, WD cần phải lớn và những yêu cầu cho hệ thống biến đổi làm việc nặng. Hệ thống WD được thử nghiệm tại dưới điều kiện vận hành bình thường cũng như Bredning Nissum là một tấm thép xây dựng sự cố. Trong trường hợp này, việc điều chỉnh truyền thống, giống như một xà lan với thép để phát công suất tác dụng và phản kháng theo tấm dày khoảng 8 mm. Tổng trọng lượng thép yêu cầu là một trong những bài toán quan trọng của xà lan, cộng với đoạn đường nối là 150 tấn. mà sẽ được đề cập trong chương này. Để đạt được tổng trọng lượng mong muốn là - Điều khiển công suất tác dụng 237 tấn, 87 tấn nước dằn xà lan được thêm vào. Điều khiển công suất tác dụng liên quan đến tần số của hệ thống điện. Đối với hệ thống điện
Việt Nam tần số vận hành của hệ thống là + Điều khiển định hướng vector điện áp (50±0,2)Hz. Khi hệ thống chuyển đổi năng (Voltage Oriented Control, VOC), lượng sóng biển vận hành độc lập, nhu cầu điều + Điều khiển công suất trực tiếp (Direct chỉnh công suất tác dụng cung cấp cho phụ tải Power Control, DPC). là quan trọng. Trong một trường hợp khác, khi Cả hai phương đều chọn hệ trục tọa độ tham hệ thống được kết nối với hệ thống điện quốc chiếu là SVRF (Stator Voltage Oriented gia thì yêu cầu điều chỉnh công suất tác dụng Reference Frame). của hệ thống chuyển đổi năng lượng sóng biển Trong khi đó, phương pháp điều khiển dựa trên để điều chỉnh được tần số cũng không kém từ thông ảo là phương pháp cần phải ước lượng phần quan trọng. Ngoài ra, tốc độ thay đổi của từ thông ảo của lưới điện. Điều khiển theo tần số cũng là một yêu cầu đối với các nhà máy vector từ thông ảo bao hai phương pháp là: điện nói chung khi kết nối đến hệ thống điện. + Điều khiển định hướng vector từ thông - Điều khiển công suất phản kháng điện áp (Voltage Flux Oriented Control, Điều khiển công suất phản kháng liên quan đến VFOC), vấn đề điều khiển điện áp. Do đó, nó có vai trò + Điều khiển công suất trực tiếp theo định quan trọng trong điều kiện vận hành bình hướng vector từ thông điện áp (Voltage thường cũng như sự cố. Flux Direct Power Control, DPC). - Các kỹ thuật điều khiển công suất tác dụng Trong phạm vi của bài báo này, phương pháp và công suất phản kháng VOC sẽ được lựa chọn cho việc điều khiển Thông thường, các bộ biến đổi điện tử công công suất tác dụng và công suất phản kháng suất sử dụng các kỹ thuật điều khiển vector để của máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu điều khiển. Bằng việc sử dụng các kỹ thuật này, trong hệ thống biến đổi năng lượng sóng biển cho phép điều khiển công suất tác dụng và công thành năng lượng điện WD. suất phản kháng đi qua bộ bộ biến đổi theo - Điều khiển nghịch lưu theo định hướng những chiều hướng khác nhau. Lý thuyết của vector điện áp. kỹ thuật điều khiển này là chọn một hệ trục tọa Đặc điểm của phương pháp điều khiển này là độ tham chiếu và hệ trục này quay với một tốc dựa vào dòng điện để xử lý tín hiệu trên hai hệ độ góc xác định. Do đó, khi một đối tượng cần trục tọa độ mà bao gồm hệ trục tọa độ cố định điều khiển trong hệ tọa độ tĩnh biến đổi theo α-β và hệ trục tọa độ quay d-q. Các giá trị dòng thời gian (thành phần AC), khi chuyển sang hệ điện đo được trong hệ trục tọa độ tĩnh ba pha tọa độ tham chiếu mới, nó trở thành một đại được biến đổi sang hệ trục tọa độ cố định α-β, lượng không phụ thuộc vào thời gian (thành sau đó được biến đổi sang hệ tọa độ d-q. Cấu phần DC). Điều này làm cho việc điều khiển trúc điều khiển PWM theo VOC là như sau: các đối tượng mới này trở nên dễ dàng hơn. Thông thường, các hệ trục tọa độ tham chiếu dựa vào từ thông hoặc điện áp của lưới hoặc stator; hoặc từ trường của rotor máy phát. Việc lựa chọn các hệ trục tọa độ tham chiếu và góc quay hợp lý sẽ giúp chúng ta dễ dàng quan sát và điều khiển các đối tượng trong hệ trục tọa độ tham chiếu. - Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu phía lưới Cấu trúc điều khiển nghịch lưu PWM về cơ bản có cùng chung một mục đích nhưng lại được Hình 5. Sơ đồ điều khiển nghịch lưu PWM theo VOC dựa trên các nguyên tắc khác nhau. Chúng được phân loại dựa trên hai nguyên tắc: Khi chọn trục d trùng với trục điện áp của lưới - Điều khiển dựa trên điện áp, và hệ trục d-q quay cùng với tần số của lưới là - Điều khiển dựa trên từ thông ảo. Trong đó, điều khiển nghịch lưu PWM theo ω. Do đó: U d  U L và U q  0 , điều này cũng định hướng vector điện áp lưới gồm hai có nghĩa là trên sơ đồ điều khiển thành phần, phương pháp là: Uq bị triệt tiêu.
- Mô phỏng điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng của máy phát điện * Thông số đặt: đồng bộ nam châm vĩnh cửu trong hệ thống - Các giá trị đặt của công suất tác dụng và công biến đổi năng lượng sóng biển thành năng suất phản kháng lần lượt là: Pref = 250 kW và lượng điện WD Qref = 150 kVAR. Bằng phương pháp điều khiển định hướng - Tốc độ rotor, r = 3,2 (rad/s). vector điện áp lưới, công suất tác dụng, P và * Kết quả mô phỏng: công suất phản kháng, Q của hệ thống WD sẽ được thực hiện điều khiển thông qua sơ đồ sau: Hình 7. Công suất tác dụng của PMSG phát lên lưới của trường hợp 1 Hình 6. Sơ đồ điều khiển P và Q của hệ thống biến đổi WD Theo phương pháp điều khiển định hướng vector điện áp của lưới thì ULq = 0. Khi ấy, công suất tác dụng và công suất phản kháng của lưới tương ứng sẽ là: Hình 8. Công suất phản kháng của PMSG phát 3 lên lưới của trường hợp 1 Pgrid  U d I d (5) 2 * Nhận xét: Công suất tác dụng, P và công suất phản kháng, Suy ra: Q của máy phát luôn bám theo được các giá trị yêu cầu, Pref = 250 kW và Qref = 150 kVAR. 2 Pgrid Đáp ứng công suất tác dụng của máy phát ổn Id  (6) định nhanh sau khoảng thời gian quá độ, tqđ = 3 Ud 0.0165s và tương tự, đáp ứng công suất phản kháng của máy phát cũng ổn định nhanh sau và khoảng thời gian quá độ, tqđ = 0.0172s. Ngoài ra, trong khoảng thời gian t = [0, 0.011s], công 3 suất tác dụng, P < 0, máy phát làm việc ở chế Qgrid   U d I q (7) 2 độ động cơ. Suy ra: 5.2. Trường hợp 2 2 Qgrid * Thông số đặt: Iq   (8) - Các giá trị đặt của công suất tác dụng và công 3 Ud suất phản kháng lần lượt là: Pref = 550 kW và Qref = 150 kVAR. Việc điều khiển công suất tác dụng và công - Tốc độ rotor, r = 3,2 (rad/s). suất phản kháng thông qua việc điều khiển hai * Kết quả mô phỏng: thành phần của dòng điện Id và Iq tương ứng. 5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 5.1. Trường hợp 1
Hình 9. Công suất tác dụng của PMSG phát lên lưới của trường hợp 2 Hình 12. Công suất phản kháng của PMSG phát lên lưới của trường hợp 3 * Nhận xét: Công suất tác dụng, P và công suất phản kháng, Q của máy phát luôn bám theo được các giá trị yêu cầu, Pref = 750 kW và Qref = 550 kVAR. Đáp ứng công suất tác dụng của máy phát ổn Hình 10. Công suất phản kháng của PMSG định nhanh sau khoảng thời gian quá độ, tqđ = 0.029s và tương tự, đáp ứng công suất phản phát lên lưới của trường hợp 2 kháng của máy phát cũng ổn định nhanh sau khoảng thời gian quá độ, tqđ = 0.031s. . Ngoài * Nhận xét: ra, trong khoảng thời gian t = [0, 0.0085s], Công suất tác dụng, P và công suất phản kháng, Q của máy phát luôn bám theo được các giá trị công suất tác dụng, P < 0, máy phát làm việc ở chế độ động cơ. yêu cầu, Pref = 550 kW và Qref = 150 kVAR. Đáp ứng công suất tác dụng của máy phát ổn định nhanh sau khoảng thời gian quá độ, tqđ = 5.4. Trường hợp 4 0.0173s và tương tự, đáp ứng công suất phản kháng của máy phát cũng ổn định nhanh sau * Thông số đặt: khoảng thời gian quá độ, tqđ = 0.0186s. . Ngoài - Giá trị đặt của công suất tác dụng, P được ra, trong khoảng thời gian t = [0, 0.011s], công thay đổi theo thời gian với các giá trị lần lượt như sau: suất tác dụng, P < 0, máy phát làm việc ở chế độ động cơ. t(s) 0 0 1 1 2 2 3.5 3.5 5 P(kW) 0 -250 -250 -350 -350 -750 -750 -400 -400 5.3. Trường hợp 3 - Tốc độ rotor, r = 3,2 (rad/s) * Thông số đặt: - Các giá trị đặt của công suất tác dụng và công * Kết quả mô phỏng: suất phản kháng lần lượt là: Pref = 750 kW và Qref = 550 kVAR. - Tốc độ rotor, r = 3,2 (rad/s). * Kết quả mô phỏng: Hình 13. Công suất tác dụng của PMSG phát lên lưới của trường hợp 4 Hình 11. Công suất tác dụng của PMSG phát lên lưới của trường hợp 3
Hình 14. Công suất phản kháng của PMSG Hình 17. Công suất tác dụng của PMSG phát phát lên lưới của trường hợp 4 lên lưới của trường hợp 5 Hình 15. Dòng điện của PMSG phát lên lưới của trường hợp 4 Hình 18. Công suất phản kháng của PMSG phát lên lưới của trường hợp 5 * Nhận xét: * Nhận xét: Công suất tác dụng, P luôn bám theo được các Công suất tác dụng, P và công suất phản kháng, giá trị yêu cầu và công suất phản kháng, Q Q của máy phát luôn bám theo được các giá trị không thay đổi, Q = 150 kVAR. Điều này cũng yêu cầu, Pref = -550 kW và Qref = 150 kVAR có nghĩa là việc điều khiển công suất P và Q bất chấp các thay đổi của tốc độ rotor, r. Đáp độc lập với nhau. ứng công suất tác dụng và công suất phản kháng của máy phát ổn định nhanh sau khoảng 5.5. Trường hợp 5 thời gian quá độ. * Thông số đặt: 6. KẾT LUẬN - Giá trị đặt của công suất tác dụng, Pref = - 550 kW, Qref = 150 kVAR. Các kết quả đạt được trong bài báo bao gồm - Tốc độ rotor, r thay đổi như sau: nghiên cứu và phân tích các bộ biến đổi năng lượng sóng biển chìm Aschimedes Wave t(s) 0 0 1 1 2 2 3.5 3.5 5 Swing (AWS) và bộ biến đổi năng lượng sóng r(rad/s) 0 2,8 2,8 3,5 3,5 4,2 4,2 3,2 3,2 biển Wave Dragon. Các kết quả mô phỏng điều * Kết quả mô phỏng: khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng cho bộ biến đổi năng lượng sóng biển sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu bằng phần mềm Simulink/Matlab luôn thỏa mãn được các yêu cầu về giá trị điều khiển cũng như tốc độ đáp ứng. TÀI LIỆU KHAM THẢO Hình 16. Tốc độ rotor của PMSG trong trường [1] http://tiet kiem nang luong.com.vn. hợp 5 [2] http://www.evn.com.vn. [3] http://moi truong.xay dung.gov.vn. [4] http://www.google.com.vn/bờ-biển-việt-nam
[5] H. Polinder and M. Scuotto “Wave energy [11] J. Faiz and M. E. Salari, “Design and converters and their impact on Power simulation of a 250 kW linear permanent Systems”, IEEE Conference, 2004. magnet generator for wave energy to electric [6] L.Rodrigues, “Wave power conversion conversion in Caspian Sea”, IEEE Conference, systems for electrical energy production”, 2007. Department of Electrical Engineering Faculty [12] J. Tedd, J. P. Kofoed, W. Knapp, E. Friis- of Science and Technology, Nova University of Madsen, H.C.Sorensen, “Wave Dragon, Lisbon, 2006. prototype wave power production”, 16th World [7] J. P. Kofoed, P. Frigaad, E. Friis-Madsen Renewable Energy Congress, Florence, Italy, and H.C.Sorensen “Prototype testing of the 2006. wave energy converter wave dragon”, IEEE [13] Z. Zhou, W. Knapp, J. MacEnri, and etc, Conference, 2003. “Permanent magnet generator control and [8] F.Wu, X. P. Zhang, P. Ju, and etc “Sterling electrical system configuration for wave dragon modeling and control of AWS-based wave MW wave energy take-off system”, IEEE energy conversion system integrated into power Conference, 2008. grid”, IEEE Conference, 2009. [14] M.Jasinski, “Vector control of AC/DC/AC [9] J.Cruz, Ocean wave energy, Springer converter – generator subset in wave-to-wire Pulisher, 2008. power train for wave dragon MW”, IEEE [10] Phạm Văn Bình, Máy điện tổng quát, Nhà Conference, 2007. xuất bản khoa học kỹ thuật, 2003. [15] Introduction to Simulink/Matlab, 2011.