Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Điều khiển máy điện gió không đồng bộ nguồn kép (DFIG) bằng phương pháp DPC

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

50
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của luận văn là xây dựng hệ thống điều khiển DFIG dùng phương pháp điều khiển trực tiếp Công suất (DPC); Mô phỏng hệ thống điều khiển P, Q độc lập DFIG dùng phương pháp DPC với mô hình máy điện trong hệ qui chiếu quay trên phần mền Matlab/Simulink; Dựa vào kết quả FOC sẵn có để so sánh với DPC và rút ra kết luận.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Điều khiển máy điện gió không đồng bộ nguồn kép (DFIG) bằng phương pháp DPC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM ------------------------------------ NGUYỄN THẾ LUÂN ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIÓ KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP (DFIG) BẰNG PHƯƠNG PHÁP DPC LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM ------------------------------------ NGUYỄN THẾ LUÂN ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIÓ KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP (DFIG) BẰNG PHƯƠNG PHÁP DPC LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. VÕ VIẾT CƯỜNG TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. VÕ VIẾT CƯỜNG Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày 12 tháng 3 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 PGS. TS. Trần Thu Hà Chủ tịch 2 TS. Huỳnh Châu Duy Phản biện 1 3 TS. Trương Đình Nhơn Phản biện 2 4 TS. Trần Thanh Phương Ủy viên 5 TS. Dương Thanh Long Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV PGS. TS. Trần Thu Hà
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày tháng 01 năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THẾ LUÂN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 25/04/1984 Nơi sinh: Đức Trọng-Lâm Đồng Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 1341830023 I- TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIÓ KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP (DFIG) BẰNG PHƯƠNG PHÁP DPC II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xây dựng hệ thống điều khiển DFIG dùng phương pháp điều khiển trực tiếp Công suất (DPC); - Mô phỏng hệ thống điều khiển P, Q độc lập DFIG dùng phương pháp DPC với mô hình máy điện trong hệ qui chiếu quay trên phần mền Matlab/Simulink; - Dựa vào kết quả FOC s n có để so sánh với DPC và r t ra kết luận. III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18 / 8 /2014 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/12/2015 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. VÕ VIẾT CƯỜNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự gi p đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn NGUYỄN THẾ LUÂN
ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn, tuy gặp nhiều khó khăn, nhưng nhờ sự hướng dẫn tận tình của TS.VÕ VIẾT CƯỜNG, tôi đã hoàn thành luận văn đ ng thời gian quy định. Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với TS. VÕ VIẾT CƯỜNG, thầy là người tận tâm hết lòng vì học viên, hướng dẫn nhiệt tình và góp ý tận tình gi p cho bài luận văn của tôi được hoàn chỉnh. Tôi cũng xin chân thành cám ơn Qúy thầy cô giảng viên trường Đại Học Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh, đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi, gi p tôi học tập và nghiên cứu trong quá trình học cao học tại trường. Ngoài ra, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu, Phòng Quản Lý Khoa Học - Đào Tạo Sau Đại Học trường Đại Học Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh, đã gi p đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và làm luận văn cao học tại trường. Xin chân thành cảm ơn các anh, chị đồng nghiệp đã hỗ trợ, gi p đỡ cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn các anh, chị học viên cao học ngành “Kỹ thuật điện” đã đóng góp ý kiến cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2016 Người thực hiện NGUYỄN THẾ LUÂN
iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Năng lượng gió ngày càng được khai thác nhiều, trong đó việc điều khiển tubin gió để hòa lưới đang đặt ra những vấn đề cần nghiên cứu. Mục tiêu của đề tài này là: - Xây dựng hệ thống điều khiển DFIG dùng phương pháp điều khiển trực tiếp Công suất (DPC) - Mô phỏng hệ thống điều khiển P, Q độc lập DFIG dùng phương pháp DPC với mô hình máy điện trong hệ quy chiếu quay trên phần mềm Matlab/Simulnk Họat động của mô hình được kiểm chứng thông qua việc thay đổi tốc độ gió. Kết quả cho thấy: - Cả hai phương pháp điều khiển FOC và DPC đều đáp ứng tốt trong điều khiển độc lập công suất máy điện gió DFIG. Tuy nhiên phương pháp DPC vượt trội hơn về khả năng đáp ứng các đại lượng điều khiển nhanh hơn, bám sát vào các giá trị điều khiển theo yêu cầu. - Khi tốc độ gió thay đổi nhanh, mạnh khả năng điều khiển DPC vẫn đáp ứng tốt.
iv ABSTRACT Wind energy is increasingly exploited, including wind turbine to the control grid is posing problems to study. The objective of this project is: - Improving control systems DFIG using Direct Power Control (DPC) - The simulation is based on MATLAB/SIMULINK Activities of the model is verified through the wind speed changes. The results show: - Both control methods FOC and DPC are responsive control in independent power control of DFIG wind power. However DPC method excels in the ability to meet the quantities faster control, stick to the command values on request. - When the wind changes speed fast, strong ability to control DPC remains responsive.
v DANH MỤC KÝ HIỆU – TỪ VIẾT TẮT vs , vr Điện áp stator, rotor is , ir Dòng điện stator, rotor  s , r Từ thông stator, rotor s Tần số góc stator  Tần số góc rotor Ps , Qs Công suất tác dụng, phản kháng stator Lm Cảm kháng Mutual inductance L s , L r Cảm kháng khe hở không khi stator, rotor Ls , Lr Cảm kháng stator, rotor Rs , Rr Điện trở Stator, rotor ,  Hệ trục α-β r , r Hệ trụcαr-βrphía rotor d, q Hệ trục quayd-q s, r Stator, rotor dq+ /dq - Trục tọa dq độ thứ tự Thuận / Nghịch
vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Tiềm năng về năng lượng gió của Đông Nam Á (ở độ cao 65m) ..............7 Bảng 6.1: Bảng lựa chọn vector điện áp trong DTC [24] .........................................44 Bảng 6.2: Bảng lựa chọn vector điện áp trong DPC.[24] .........................................46 Bảng 6.3: Thông số máy phát gió DFIG 2.3MW......................................................50 Bảng 6.4: Thông số điều khiển đầu vào ....................................................................50
vii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 2.1 Mô hình cối xay gió xuất hiện sau thế kỷ 13 ...............................................3 Hình 2.2 Mô hình cối xay gió xuất hiện năm 1988.....................................................4 Hình 2.3 Bản đồ tiềm năng điện gió Việt Nam. Tốc độ trung bình năm tại độ cao 65m. .............................................................................................................................6 Hình 2.4 : Gió mạnh vào tháng 12 đến tháng 2 năm sau là sự bổ sung hữu ích cho các tháng thiếu nước của các thủy điện. Nguồn: Wind Resource Atlas of Southeast Asia 2001 ....................................................................................................................8 Hình 2.5 Các tổ máy 1.5MW đầu tiên của nhà máy điện gió Tuy Phong, Bình Thuận ...........................................................................................................................9 Hình 3.1 Chi tiết buồng chứa của hệ thống phát điện gió .........................................12 Hình 3.2 Thống kê các Phương pháp điều khiển tốc độ trong tuabin vừa và nhỏ ....14 Hình 3.3 Hệ thống tuabin gió cơ bản sử dụng máy đồng bộ ....................................15 Hình 3.4 Máy phát cảm ứng tự kích từ. ....................................................................15 Hình 3.5 Mạch tương đương của máy điện cảm ứng kết nối với lưới điện ..............16 Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống với máy phát điện cảm ứng rotor lồng sóc .......................16 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý của máy phát DFIG .........................................................17 Hình 3.8 Hướng công suất DFIG tương ứng với tốc độ đồng bộ wo ........................18 Hình 3.9. Sơ đồ các khối chức năng trong hệ thống năng lượng gió.[15] ................18 Hình 3.10 Điểm làm việc của hệ thống tuabin gió [19] ............................................20 Hình 3.11 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ không đổi. ................................21 Hình 3.12 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi trang bị máy phát đồng bộ (không dùng hộp số truyền động) ........................................................................22 Hình 3.13 Cấu tr c của hệ thống làm việc với tốc độ thay đổi sử dụng DFIG [14] .22 Hình 4.1 Nguyên lý vector không gian. ....................................................................25 Hình 4.2 Mối liên hệ giữa trục tọa độ abc,  . ........................................................27 Hình 4.3 Mối liên hệ giữa trục tọa độ abc và dq. [8] ................................................28 Hình 4.4: Mối liên hệ giữa trục tọa độ  và dq.......................................................29 Hình 4.5 Cấu hình kết nối stator và rotor, Y-Y.........................................................30
viii Hình 4.6: Sơ đồ tương đương RL của Stator và Rotor. ............................................30 Hình 4.7 Mạch điện tương đương mô hình động DFIG trong hệ trục  ...............31 Hình 4.8 Sơ đồ tương đương của động cơ không đồng bộ trong hệ trục quay dq ....32 Hình 5.1 Mô hình điều khiển DFIG ..........................................................................34 Hình 5.2 Mô hình bộ converter cầu 3 pha phía lưới [19] .........................................35 Hình 5.3. Điều khiển trực tiếp mômen (DTC) máy điện DFIG ................................37 Hình 5.4 Sơ đồ điều khiển DFIG theo VOC .............................................................39 ..............................................................40 Hình 5.5: Sơ đồ khối điều khiển RSC [19] Hình 6.1 Điều khiển trực tiếp moment và từ thông của động cơ không đồng bộ [24] ...................................................................................................................................42 Hình 6.2 Vị trí của các sector khi từ thông stator quay quanh trục  . ....................43 Hình 6.3 Các vector điện áp khi thay đổi từ thông và moment trong các sector [11; 24]..............................................................................................................................43 Hình 6.4a Sơ đồ tổng quát sử dụng DPC cho hệ thống DFIG.[24] ..........................45 Hình 6.4b: Vector điện áp và điều khiển từ thông sử dụng các vector điện áp ........45 Hình 6.5 Mô hình mô phỏng máy điện gió DFIG_DPC [24] ...................................47 Hình 6.6 Mô hình mô phỏng Converter ....................................................................48 Hình 6.7 Mô hình mô phỏng Rotor Side Converter ..................................................48 Hình 6.8 Khối lựa chọn sector [24] ...........................................................................49 Hình 6.9: Vận tốc rotor .............................................................................................51 Hình 6.10 Điện áp DC-link và điện áp DC-link lệnh 1500V....................................51 Hình 6.11 Dòng Điện rotor .......................................................................................52 Hình 6.12 Dòng Điện rotor khi P, Q thay đổi lệnh ...................................................52 Hình 6.13 Dòng Điện Stator......................................................................................53 Hình 6.14 Dòng Điện stator khi P, Q thay đổi lệnh ..................................................53 Hình 6.15 Công suất tác dụng stator thực và lệnh ....................................................54 Hình 6.16 Công suất tác dụng stator thực và lệnh khi giá trị lệnh thay đổi ..............54 Hình 6.17 Công suất phản kháng stator thực và lệnh ...............................................55 Hình 6.18 Công suất phản kháng stator thực và lệnh khi giá trị lệnh thay đổi ........55 Hình 6.19 Công suất phản kháng stator thực và lệnh ...............................................56 Hình 6.20 Mo-men khi giá trị lệnh thay đổi .............................................................56
ix Hình 6.21 Dòng điện stator trong hệ qui chiếu abc ..................................................57 Hình 6.22 Dòng điện rotor trong hệ qui chiếu abc....................................................58 Hình 6.23 Vận tốc rotor ............................................................................................59 Hình 6.24 Moment ....................................................................................................59 Hình 6.25 Công suất tác dụng ...................................................................................60 Hình 6.26 Công suất phản kháng sator .....................................................................60 Hình 6.27 Tốc độ gió ................................................................................................62 Hình 6.28 Công suất tác dụng ...................................................................................63 Hình 6.29 Công suất tác dụng tại thời điểm 21-32 giây ...........................................63 Hình 6.30 Công suất phản kháng ..............................................................................64 Hình 6.31 Công suất phản kháng tại thời điểm 21-32 giây ......................................64 Hình 6.32 Tốc độ rotor ..............................................................................................65 Hình 6.33 Dòng điện stator .......................................................................................65 Hình 6.34 Dòng điện rotor ........................................................................................66
x MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................... iii ABSTRACT .............................................................................................................. iv DANH MỤC KÝ HIỆU – TỪ VIẾT TẮT .................................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................. vi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ................................................................ vii MỤC LỤC ...................................................................................................................x CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ..............................................................................................1 1.1 Đặt vấn đề .........................................................................................................1 1.2 Tính cấp thiết của nghiên cứu ...........................................................................1 1.3 Mục tiêu của đề tài ...........................................................................................1 1.4 Phương pháp nghiên cứu...................................................................................2 1.5 Kết quả đạt được ...............................................................................................2 1.6 Tính mới của đề tài............................................................................................2 1.7 Nội dung của luận văn.......................................................................................2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ ............................................3 2.1 Giới thiệu về năng lượng gió .........................................................................3 2.1.1. Lịch sử phát triển năng lượng gió .............................................................3 2.1.2 Tài nguyên năng lượng gió ở Việt Nam ....................................................5 2.1.3 Dự án đầu tư sản xuất điện từ năng lượng gió ...........................................9 2.2 Đóng góp của tác giả .....................................................................................9 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ ..........................11 3.1. Giới thiệu........................................................................................................11 3.2 Cấu tạo của hệ thống phát điện gió .................................................................11 3.2.1 Tháp đỡ ....................................................................................................12 3.2.2 Cánh quạt tuabin ......................................................................................12 3.2.3 Bộ phận điều hướng .................................................................................13 3.2.4 Bộ phận điều khiển tốc độ........................................................................13 3.3 Các loại máy phát trong hệ thống năng lượng gió ..........................................14
xi 3.3.1 Máy phát điện đồng bộ.............................................................................14 3.3.2 Máy phát điện cảm ứng ............................................................................15 3.3.3 Máy phát điện cảm ứng rotor lồng sóc ....................................................16 3.3.4 Máy phát điện cảm ứng rotor dây quấn ...................................................17 3.3.5 Máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG) ...................................17 3.4 Các cấu hình hệ thống chuyển đổi năng lượng gió .........................................18 3.4.1 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ không đổi .................................19 3.4.2 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi ....................................21 3.4.3 Hệ thống máy phát điện gió – DFIG ........................................................22 CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIÓ KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP –DFIG ............................................................................24 4.1. Giới thiệu........................................................................................................24 4.2 Vector không gian và các phép biến đổi .........................................................24 4.3. Biểu diễn công suất theo vector không gian ..................................................26 4.4. Mối liên hệ giữa các hệ trục abc, dq và  ..................................................27 4.5. Mô hình toán của máy phát điện gió DFIG ...................................................29 4.5.1 Mô hình toán học DFIG trong hệ trục tọa độ tĩnh  .............................31 4.5.2 Mô hình toán học DFIG trong hệ trục tọa độ đồng bộ dq........................32 CHƯƠNG 5: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DFIG ...........34 5.1. Giới thiệu........................................................................................................34 5.2. Điều khiển converter phía lưới (Grid Side Control – GSC) ..........................35 5.3 Điều khiển converter phía rotor theo phương pháp trực tiếp mômen (DTC) .36 5.4. Điều khiển RSC theo định hướng vector điện áp (VOC) ..............................39 5.5. Điều khiển converter phía rotor theo phương pháp FOC ..............................39 5.6. Nhận xét .........................................................................................................41 CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP CÔNG SU T TÁC DỤNG VÀ CÔNG SU T PHẢN KHÁNG CỦA DFIG DÙNG PHƯƠNG PHÁP DPC.......................42 6.1. Khái Quát .......................................................................................................42 6.2 Mô hình điều khiển DFIG bằng phương pháp DPC .......................................42 6.2.1. Mô hình điều khiển DFIG_DPC .............................................................42 6.2.2. Mô phỏng DFIG_DPC trên matlap/Simulink .........................................46
xii 6.3. Kết quả ...........................................................................................................49 6.4. Nhận Xét ........................................................................................................56 6.5. So Sánh kết quả mô phỏng điều khiển DFIG FOC và DFIG_DPC ...............57 6.6. So sánh điều khiển P, Q độc lập khi tốc độ gió thay đổi lớn ........................62 CHƯƠNG 7: TÓM TẮT, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .......67 7.1. Kết luận ..........................................................................................................67 7.2 Hướng phát triển đề tài...................................................................................68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................69
1 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, nhu cầu sử dụng năng lượng trên thế giới ngày càng tăng, trong khi nguồn năng lượng hóa thạch (dầu mỏ,than đá) ngày càng cạn kiệt và nguồn năng lượng thủy điện cũng có giới hạn, thì các nguồn năng lượng tái tạo như: năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió,... đang được quan tâm và nghiên cứu nhiều nơi trên thế giới. Bởi vì các nguồn năng lượng tái tạo không những là nguồn năng lượng vô hạn mà còn giúp bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế. Trong đó, lĩnh vực biến đổi năng lượng gió đang thu h t rất nhiều sự quan tâm như một nguồn năng lượng sạch vô hạn, không thải ra các loại khí gây hiệu ứng nhà kính và thực sự có hiệu quả kinh tế cao. Do đó, năng lượng gió được xem như một trong những dạng năng lượng thay thế trong tương lai không xa và nằm trong chiến lược phát triển năng lượng của nhiều quốc gia có tiềm năng về năng lượng gió trên thế giới trong đó có Việt Nam. Đối với cấu hình hệ thống biến đổi năng lượng gió trang bị máy phát cảm ứng cấp nguồn từ hai phía DFIG, stator được kết nối trực tiếp với lưới điện trong khi rotor được nối thông qua một bộ biến đổi công suất, máy phát được điều khiển bởi thiết bị điện tử công suất đặt bên phía rotor. Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là thiết bị điện tử công suất chỉ biến đổi khoảng 20%-30% tổng công suất phát. Có nghĩa là làm giảm được tổn hao trong linh kiện điện tử công suất so với cấu hình phải biến đổi toàn bộ công suất phát và tiết kiệm được chi phí cho các linh kiện điện tử có công suất định mức nhỏ hơn. Do đó, DFIG được xem là giải pháp thích hợp cho các hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc độ thay đổi. Ngày nay, DFIG được dùng rất phổ biến trong ngành công nghiệp biến đổi năng lượng gió với công suất tuabin có thể đạt tới 5MW.. 1.2 Tính cấp thiết của nghiên cứu Trong các phương pháp điều khiển DFIG, phương pháp điều khiển trực tiếp công suất (DPC) là phương pháp tiêu biểu trong việc điều khiển hệ thống phi tuyến, nó cho phép ta điều khiển độc lập công suất tác dụng, công suất phản kháng. Trong luận văn này sẽ trình bày phương pháp trên và so sánh với kết quả của
2 phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) đã có s n, để từ đó r t ra kết luận. 1.3 Mục tiêu của đề tài - Xây dựng hệ thống điều khiển DFIG dùng phương pháp điều khiển trực tiếp công suất (DPC) - Mô phỏng hệ thống điều khiển P, Q độc lập DFIG dùng phương pháp DPC với mô hình máy điện trong hệ quy chiếu quay trên phần mềm Matlab/Simulink 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tư liệu lý thuyết trên nền tảng khoa học đã được chứng minh. - Xây dựng mô phỏng điều khiển độc lập P, Q của DFIG dùng phương pháp DPC với mô hình máy điện trong hệ qui chiếu quay trên phần mềm Matlab/ Simulink. 1.5 Kết quả đạt được Mô hình điều khiển đề xuất được minh chứng đem lại nhiều ưu điểm khi điều khiển DFIG. 1.6 Tính mới của đề tài - Áp dụng phương pháp DPC vào điều khiển độc lập P,Q của DFIG; - Dựa vào kết quả FOC để so sánh với DPC và r t ra kết luận.; - So sánh điều khiển P, Q độc lập khi tốc độ gió thay đổi lớn. 1.7 Nội dung của luận văn Nội dung luận văn gồm 7 chương như sau: Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tổng quan về năng lượng gió Chương 3: Hệ thống chuyển đổi năng lượng gió Chương 4: Mô hình toán học điều khiển máy điện gió không đồng bộ nguồn kép- DFIG Chương 5: Các phương pháp điều khiền độc lập công suất của DFIG Chương 6: Điều khiển độc lập P,Q của DFIG dùng phương pháp DPC Chương 7: Kết luận và hướng phát triển đề tài
3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 2.1 Giới thiệu về năng lượng gió 2.1.1. Lịch sử phát triển năng lượng gió Lịch sử phát triển của thế giới loài người đã chứng kiến những ứng dụng của năng lượng gió vào cuộc sống từ rất sớm. Gió gi p quay các cối xay bột, gi p các thiết bị bơm nước hoạt động, và gió thổi vào cánh buồm gi p đưa các con thuyền di chuyển. Theo những tài liệu cổ còn giữ lại, thì bản thiết kế đầu tiên của chiếc cối xay hoạt động nhờ vào sức gió là vào khoảng thời gian những năm 500 - 900 sau Công Nguyên tại Ba Tư (lrac ngày nay). Đặc điểm nổi bật của thiết bị này đó là các cánh đón gió được bố trí xung quanh một trục đứng, chẳng hạn như mô hình cánh gió lắp tại Trung Mỹ vào cuối thế kỷ 19, mô hình này cũng có cấu tạo cánh đón gió quay theo trục đứng. Muộn hơn nữa, kể từ sau thế kỷ 13, các cối xay gió xuất hiện tại châu Âu (Tây Âu) với cấu tr c có các cánh đón gió quay theo phương ngang, ch ng phức tạp hơn mô hình thiết kế tại Ba Tư. Cải tiến cơ bản của thiết kế này là đã tận dụng được lực nâng khí động học tác dụng vào cánh gió, do đó sẽ làm hiệu suất biến đổi năng lượng gió của cối xay gió thời kỳ này cao hơn nhiều so với mô hình thiết kế từ những năm 500 - 900 tại Ba Tư. Hình 2.1 Mô hình cối xay gió xuất hiện sau thế kỷ 13
4 Năm 1888, Charles F. Brush đã chế tạo chiếc máy phát điện chạy sức gió đầu tiên, và đặt tại Cleveland, 0hio, có đặc điểm là: * Cánh được ghép thành xuyến tròn, đường kính vòng ngoài 17m; * Sử dụng hộp số (tỉ số truyền 50:1) ghép giữa cánh turbine với trục máy phát; * Tốc độ định mức của máy phát là 500 vòng/ph t; * Công suất phát định mức là 12kW Hình 2.2 Mô hình cối xay gió xuất hiện năm 1988 Vào những năm 1980, tại thị trường California: Thị trường ứng dụng cho các máy phát điện sức gió chỉ thật sự phát triển vào những năm cuối thập kỷ 70 thuộc thế kỷ 20, khi mà cuộc khủng hoảng dầu mỏ nổ ra. Thời gian sau đó, California nổi lên như một địa điểm thu h t các dự án lắp đặt các máy phát điện sức gió của rất nhiều các nhà sản xuất Mỹ, Đan Mạch, Anh, Đức, Nhật Bản, Hà Lan... Trong 6 năm, 15.000 máy phát điện sức gió đã được lắp đặt Từ năm 1990 đến nay: Sau năm 1990, các nước như: Đức, Anh, Hà Lan, Tây Ban Nha, Thụy Điển nổi lên như là những thị trường đầy tiềm năng. Sự phát triển của việc ứng dụng năng lượng gió ở đây không phải xuất phát từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ mà từ những yêu cầu phải bảo vệ môi trường tại các nước đó. Các chính phủ x c tiến việc tài trợ cho các dự án nghiên cứu năng lượng mới gồm cả năng lượng gió, cộng thêm sự phát triển của thị trường California trước đó đã tạo c hích mới. Nhiều máy phát tiếp tục được áp đặt với dải công suất ngày càng lớn, lên đến hàng chục MW. Năm 1990, công suất máy phát lắp đặt chỉ ở mức 200kW nhưng