intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu khả năng trụ lưới không đối xứng của hệ thống phát điện chạy bằng sức gió

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

41
lượt xem
4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu về biện pháp khắc phục lỗi lưới đối xứng và không đối xứng trong các hệ thống phát điện chạy sức gió. Khi xảy ra lỗi lưới thì bộ biến đổi phía máy phát được điều khiển ngừng làm việc, các dây quấn rotor được nối tắt qua một hệ thống điện trở tiêu tán để duy trì quá trình vận hành đồng bộ của máy phát với lưới phân phối.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu khả năng trụ lưới không đối xứng của hệ thống phát điện chạy bằng sức gió

Nguyễn Thị Mai Hương và cs<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 65(03): 126 - 133<br /> <br /> NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TRỤ LƯỚI KHÔNG ĐỐI XỨNG CỦA<br /> HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN CHẠY BẰNG SỨC GIÓ<br /> Nguyễn Thị Mai Hương, Đinh Văn Nghiệp, Trần Thị Thanh Hải<br /> Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu về biện pháp khắc phục lỗi lưới đối xứng và không<br /> đối xứng trong các hệ thống phát điện chạy sức gió. Khi xảy ra lỗi lưới thì bộ biến đổi phía máy<br /> phát được điều khiển ngừng làm việc, các dây quấn rotor được nối tắt qua một hệ thống điện trở<br /> tiêu tán để duy trì quá trình vận hành đồng bộ của máy phát với lưới phân phối. Trong khi đó bộ<br /> biến đổi phía lưới được điều khiển để phát công suất phản kháng hỗ trợ lưới. Các kết quả mô<br /> phỏng được thực hiện trong môi trường Matlab - Simulink - Plecs cho thấy việc áp dụng biện pháp<br /> khắc phục lỗi lưới đã giúp cho hệ thống có các đáp ứng quá độ tốt khi xảy ra lỗi lưới đối xứng và<br /> không đối xứng.<br /> Từ khóa: Hệ thống phát điện sức gió,máy phát không đồng bộ nguồn kép, khắc phục lỗi lưới, lỗi<br /> lưới không đối xứng, điều khiển thụ động.<br />  ĐẶT<br /> <br /> VẤN ĐỀ<br /> Ngày nay, các hệ thống tuốc-bin gió hiện đại<br /> thường là các hệ thống có tốc độ thay đổi sử<br /> dụng các máy phát không đồng bộ nguồn kép<br /> (MFNK). Các máy phát này được nối với các<br /> bộ biến đổi ở cả hai phía rotor và lưới. Bên<br /> cạnh khả năng làm việc với dải biến thiên tốc<br /> độ lớn xung quanh tốc độ đồng bộ thì một ưu<br /> điểm quan trọng của các MFNK là ở chỗ các<br /> bộ biến đổi chỉ cần đảm bảo khả năng làm<br /> việc với khoảng 30% công suất tổng của máy<br /> phát. Điều này cho phép giảm được dung<br /> lượng của các bộ biến đổi và giá thành của hệ<br /> thống [1-3].<br /> Tuy nhiên, các hệ thống máy phát sức gió sử<br /> dụng MFNK có nhược điểm là rất nhạy đối<br /> với các nhiễu loạn lưới, đặc biệt là khi điện áp<br /> lưới giảm từ 0.1 - 0.9 đơn vị tương đối của<br /> điện áp lưới danh định trong khoảng thời gian<br /> từ 0.5 chu kỳ cho đến 1 phút. Hiện tượng như<br /> vậy còn được gọi là sập lưới [4,5]. Một trong<br /> các giải pháp để bảo vệ hệ thống khi xảy ra<br /> sập lưới là cắt máy phát ra khỏi lưới. Trong<br /> trường hợp như vậy, hệ thống tuốc-bin gió<br /> không có khả năng khôi phục lại ngay lập tức<br /> tình trạng làm việc như lúc trước khi xảy ra<br /> sự cố và phải hòa đồng bộ lại. Mặt khác, khi<br /> tổng dung lượng của các máy phát sức gió<br /> <br /> <br /> trong hệ thống phân phối ngày càng gia tăng<br /> thì việc cắt các máy phát ra khỏi lưới một<br /> cách không có kiểm soát có thể còn làm tồi tệ<br /> hơn tình trạng sập lưới do các máy phát<br /> ngừng cung cấp điện năng cho lưới. Thậm chí<br /> còn có thể dẫn đến việc làm mất ổn định hệ<br /> thống lưới phân phối [6,7].<br /> Khi hệ thống phân phối bị sự cố sập lưới sẽ<br /> làm gia tăng mạnh dòng điện trong các cuộn<br /> dây của MFNK. Do liên hệ giữa từ trường<br /> stator và rotor, dòng điện lớn này sẽ tác động<br /> vào mạch rotor và bộ biến đổi có thể dẫn đến<br /> việc phá hỏng bộ biến đổi nếu không có các<br /> biện pháp bảo vệ bộ biến đổi. Một nghiên cứu<br /> trong [8] đã chỉ ra rằng khi MFNK chịu tác<br /> động của nhiễu điện áp lưới sẽ gây ra dao<br /> động của từ thông trong máy. Khi các nhiễu<br /> loạn đó xuất hiện bộ biến đổi sẽ gia tăng điện<br /> áp rotor để khống chế dòng điện của nó. Khi<br /> điện áp yêu cầu vượt quá khả năng giới hạn<br /> của bộ biến đổi thì việc điều khiển dòng sẽ<br /> không còn tác dụng [9,10]. Vì vậy, hệ thống<br /> điều khiển cần duy trì làm việc và giảm dao<br /> động càng nhiều càng tốt trong suốt thời gian<br /> có lỗi lưới. Mặt khác, hệ thống cần phải được<br /> tái lập ổn định càng sớm càng tốt khi hết lỗi<br /> lưới [11].<br /> Các phương pháp điều khiển trụ lưới được<br /> trình bày trong các tài liệu [9, 12-14] thường<br /> sử dụng một bộ ngắt quá điện áp (BNQDA) là<br /> <br /> Tel: 0912479366 , Email:maihuongdhcn@gmail.com<br /> <br /> 126<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.Lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Nguyễn Thị Mai Hương và cs<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> các điện trở tiêu tán có điều khiển bởi các<br /> thyristor. Khi điện áp một chiều trung gian<br /> tăng cao hoặc khi điện áp lưới giảm xuống<br /> đến một mức nào đó thì BNQDA tác động.<br /> Bộ biến đổi phía máy phát sẽ ngừng làm việc<br /> và các dây quấn rotor của máy phát được nối<br /> kín mạch qua hệ thống điện trở tiêu tán này.<br /> Như vậy, trong quá trình lỗi lưới MFNK được<br /> sư dụng như một động cơ không đồng bộ<br /> rotor dây quấn. Trong khi đó bộ biến đổi phía<br /> lưới được đưa vào làm việc trong suốt thời<br /> gian lưới bị sự cố để hỗ trợ lưới. Tuy nhiên,<br /> hầu hết các nghiên cứu này chưa đề cập đến<br /> việc điều khiển bộ biến đổi phía lưới<br /> (BBDPL) để bù lỗi lưới khi lưới bị sự cố<br /> không đối xứng. Vì vậy, việc nghiên cứu vấn<br /> đề trụ lưới khi xảy ra lỗi lưới không đối<br /> xứng là một yêu cầu bức thiết.<br /> MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG MÁY PHÁT<br /> SỨC GIÓ<br /> Mô hình máy phát<br /> Trong bài báo này mô hình của máy phát<br /> được mô tả trên hệ tọa độ dq tựa theo điện áp<br /> lưới. Trong hệ tọa độ này mô hình không gian<br /> trạng thái của máy phát không đồng bộ nguồn<br /> kép được viết như sau [15]:<br /> <br /> <br /> x r  Arc ( ) xr  Brc urs<br /> yr  Crc xr<br /> <br /> với<br /> <br /> xr  ird irq  sd  sq  , urs  us ur  ,<br /> T<br /> <br /> T<br /> <br /> T<br /> <br /> T<br /> <br /> T<br /> <br /> us  usd usq  , ur  urd urq  , yr  ird irq  ,<br /> s  m a13 Ts a13m <br />  a11<br />   <br /> a11<br /> a13m a13 Ts <br /> m<br /> Arc ( )   s<br />  a31<br /> 0<br /> a33<br /> s <br /> <br /> <br /> a31<br /> s<br /> a33 <br />  0<br /> 0<br /> a  1 Lr<br /> 0 <br />   a Lm<br />  0<br />  a Lm<br /> 0<br /> a  1 Lr  ,<br /> Brc  <br />  1<br /> 0<br /> 0<br /> 0 <br /> <br /> <br /> 1<br /> 0<br /> 0 <br />  0<br /> 1 0 0 0  ,<br /> Crc  <br /> <br /> 0 1 0 0 <br /> <br /> a11    a  1 Tr  a Ts  ,<br /> <br /> a33   1 Ts ,<br /> <br /> a13  a Lm , a31  Lm Ts ,<br /> <br /> a  1  ,<br /> <br /> Ts  Ls Rs<br /> <br /> 65(03): 126 - 133<br /> <br /> biểu thị hằng số thời gian của stator<br /> và rotor, usd , usq , urd , urq , isd , isq , ird , irq là các<br /> thành phần điện áp và dòng điện tương ứng<br /> của stator và rotor trên các trục tọa độ d và q,<br />  sd và sq là các thành phần từ thông, Ls , Lr là<br /> các điện cảm của stator và rotor, Lm là điện<br /> cảm hỗ cảm, Rs , Rr là các điện trở stator và<br /> rotor,   1  L2m Ls Lr là hệ số từ tản tổng,<br /> m  s  r là tốc độ góc cơ của rotor, s và<br /> r là tốc độ góc điện của từ trường stator và<br /> rotor.<br /> Mô hình không gian trạng thái của lưới<br /> Mô hình không gian trạng thái của lưới có thể<br /> được biểu diễn như sau [15]:<br /> .<br /> Tr  Lr Rr<br /> <br /> <br /> <br /> x n  An xn  Bc uc  Bn un<br /> yn  Cn xn<br /> T<br /> <br /> với xn  ind inq  , ind và inq là các thành<br /> T<br /> phần của dòng điện lưới, uc  ucd ucq  ,<br /> T<br /> <br /> un  und unq  ,<br /> s <br />  nd<br />  R L<br /> An   c c<br />  , Bn   <br /> <br /> <br /> R<br /> L<br /> s<br /> c<br /> c<br /> <br />  nq<br /> 0 <br /> 1 L<br /> 1 0 <br /> Bc   c<br />  , Cn  0 1 <br /> 0<br /> 1<br /> L<br /> <br /> <br /> c<br /> <br /> <br />  nd <br /> <br />  nq <br />  nd <br /> <br /> 2 3 2<br /> 2<br /> 2<br /> 2<br /> 1  1  s R f C f  s Rc R f C f  s Lc C f<br /> <br /> Lc <br /> s2 R 2f C 2f  1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> uc và ic là các điện áp và dòng điện của bộ<br /> biến đổi phía lưới, un và in là điện áp và dòng<br /> lưới, Lc , C f và R f là điện kháng, tụ điện và<br /> điện trở của mạch lọc, Rc là điện trở của cuộn<br /> kháng Lc và i f là dòng chảy qua nhánh song<br /> song của bộ lọc.<br /> CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN<br /> Cấu trúc điều khiển phía máy phát<br /> Bộ điều khiển phía máy phát có nhiệm vụ<br /> điều chỉnh công suất tác dụng thông qua điều<br /> chỉnh mômen điện Te và công suất phản<br /> kháng Qg.<br /> <br />  nq <br /> <br /> 3<br /> 2<br /> 1  s Lc R f C f  s Rc C f<br /> <br /> Lc <br /> s2 R 2f C 2f  1<br /> <br /> <br />  ,<br /> <br /> <br /> và<br /> <br /> 127<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.Lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Nguyễn Thị Mai Hương và cs<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> RSC<br /> <br /> Te*<br /> + ¡<br /> <br /> Qg*<br /> <br /> ird*<br /> <br /> PI<br /> <br /> Bộ điều<br /> khiển phía<br /> Rotor<br /> <br /> irq*<br /> <br /> PI<br /> <br /> + ¡<br /> <br /> urd<br /> <br /> urq<br /> <br /> DC-link<br /> <br /> DC<br /> <br /> e jr<br /> <br /> uDC<br /> <br /> PWM<br /> AC<br /> <br /> ird<br /> irq e jr<br /> <br /> 2<br /> 3<br /> <br /> n<br /> <br /> m<br /> <br /> DFIM<br /> <br /> r<br /> isd<br /> <br /> isq e js<br /> <br /> Tính<br /> mômen và<br /> công suất<br /> phản<br /> kháng<br /> <br /> 3<br /> <br /> s<br /> <br /> usd<br /> <br /> usq<br /> <br /> 2<br /> <br /> Tính góc pha và<br /> điện áp stator<br /> Lưới<br /> <br /> Hình 1. Cấu trúc điều khiển phía máy phát [15]<br /> <br /> Cấu trúc điều khiển phía rotor của MFNK<br /> được trình bày trên hình 1 với hai mạch vòng.<br /> Mạch vòng trong với bộ điều khiển phía rotor<br /> được gọi là mạch vòng điều khiển dòng điện.<br /> Mục tiêu của việc thiết kế bộ điều khiển dòng<br /> phía rotor là để đạt được tính năng đáp ứng<br /> nhanh và bám theo tín hiệu đặt. Mạch vòng<br /> điều khiển ngoài với các bộ điều khiển kiểu<br /> PI được thiết kế để bám theo các giá trị của<br /> tín hiệu vào là mômen điện từ Te* và công suất<br /> phản kháng Qg* .<br /> Cấu trúc điều khiển phía lưới<br /> Hệ thống điều khiển phía lưới nhằm mục đích<br /> duy trì điện áp một chiều trung gian và công<br /> suất phản kháng ở các giá trị mong muốn.<br /> uDC<br /> <br /> CDC<br /> <br /> DC<br /> <br /> e<br /> <br /> PWM<br /> AC<br /> <br /> und<br /> unq<br /> <br /> j n<br /> <br /> DC-link<br /> <br /> ind*<br /> Bộ điều<br /> khiển phía<br /> lưới<br /> <br /> ind<br /> <br /> 3<br /> 2<br /> <br /> e  jn<br /> <br /> ¡<br /> <br /> *<br /> uDC<br /> <br /> +<br /> <br /> n*<br /> <br /> nhanh theo các dòng điện lưới đặt trước ind* và<br /> *<br /> . Mạch vòng ngoài với bộ điều khiển kiểu<br /> inq<br /> PI được sử dụng để điều khiển điện áp một<br /> *<br /> chiều trung gian theo tín hiệu đặt uDC<br /> và công<br /> suất phản kháng giữa lưới và bộ biến đổi<br /> thông qua hệ số công suất n* .<br /> SÁCH LƯỢC ĐIỀU KHIỂN TRỤ LƯỚI<br /> Hành vi động học của MFNK khi sập lưới<br /> hoàn toàn<br /> Mục đích của phần này là để phân tích các<br /> hành vi động học của MFNK khi xảy ra sập<br /> lưới hoàn toàn, nghĩa là khi điện áp lưới giảm<br /> từ các giá trị định mức của chúng về 0. Các<br /> kết quả phân tích hành vi động học của MFNK<br /> khi sập lưới hoàn toàn sẽ là cơ sở cho việc<br /> nghiên cứu các hành vi động học của nó khi sập<br /> lưới một phần. Các phân tích sau đây dựa trên<br /> các nghiên cứu được đề cập trong [10].<br /> Các từ thông stator và rotor của MFNK được<br /> cho bởi<br />  s  Ls is  Lm ir<br /> <br /> (1)<br />  r  Lr ir  Lm is<br /> (2)<br /> Từ các phương trình (1) và (2) có thể suy ra<br /> L<br />  r  m  s   Lr ir<br /> (3)<br /> Ls<br /> Từ các phương trình điện áp cơ bản của<br /> MFNK ta có<br /> ur  Rr ir  jm r <br /> <br /> inq*<br /> <br /> PI<br /> <br /> ¡<br /> <br /> d<br /> r<br /> dt<br /> <br /> (4)<br /> <br /> Từ các phương trình (3) và (4) ta suy ra được<br /> <br /> PI<br /> <br /> Tính hệ số<br /> công suất phía<br /> lưới<br /> <br /> inq<br /> <br /> +<br /> <br /> 65(03): 126 - 133<br /> <br /> ur <br /> <br /> Lm   d<br />   <br /> d<br /> <br />    jm   s    Rr   Lr   jr   ir<br /> Ls   dt<br />   <br />  dt<br /> <br /> <br /> (5)<br /> <br /> n<br /> <br /> n<br /> Tính góc pha<br /> lưới<br /> Lọc<br /> Biến áp<br /> Lưới<br /> <br /> Điện áp rotor cho bởi (5) gồm có hai thành<br /> phần. Thành phần thứ nhất biểu diễn bởi ur 0<br /> là thành phần phụ thuộc vào từ thông stator<br /> khi rotor hở mạch ( i r = 0):<br /> ur 0 <br /> <br /> Hình 2. Cấu trúc điều khiển phía lưới [15]<br /> <br /> Cấu trúc điều khiển phía lưới cũng tương tự<br /> như cấu trúc điều khiển phía stator và cũng<br /> bao gồm hai mạch vòng (xem hình 2). Mạch<br /> vòng trong với bộ điều khiển bộ điều khiển<br /> phía lưới được gọi là mạch vòng điều khiển<br /> dòng lưới. Mục tiêu của việc thiết kế bộ điều<br /> khiển dòng lưới là để đạt được đáp ứng bám<br /> <br /> Lm   d<br />  <br />    jm   s <br /> Ls   dt<br />  <br /> <br /> (6)<br /> <br /> Thành phần còn lại chỉ tồn tại khi dòng điện<br /> = 0. Đó là điện áp rơi trên cả điện trở<br /> rotor i r 6<br /> rotor Rr và điện cảm quá độ của rotor ¾L r .<br /> Biểu thức điện áp stator<br /> us  Rs is <br /> <br /> d<br /> s<br /> dt<br /> <br /> (7)<br /> <br /> 128<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.Lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Nguyễn Thị Mai Hương và cs<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Điện áp này cũng có thể được biểu diễn dưới<br /> dạng:<br /> us  U s e js t<br /> <br /> (8)<br /> <br /> Trong đó, Us là biên độ điện áp stator.<br /> Nếu bỏ qua điện trở R s thì từ (7) và (8) ta có<br /> thể suy ra được<br /> s <br /> <br /> U s js t<br /> e   sf e js t<br /> js<br /> <br /> (9)<br /> <br /> Do đó, trong chế độ hoạt động bình thường,<br /> từ thông stator là một vector với biên độ là<br /> hằng số và tỷ lệ với điện áp lưới. Vector này<br /> quay với tần số đồng bộ và biểu diễn đáp ứng<br /> từ thông cưỡng bức stator ª sf .<br /> Thay phương trình (9) vào phương trình (6) ta<br /> có<br /> L<br /> L <br /> ur 0  jr m  s  m r U s e js t .<br /> Ls<br /> Ls s<br /> Vậy, thành phần điện áp rotor theo từ thông<br /> stator tỷ lệ với sự sai khác giữa tốc độ đồng bộ<br /> và tốc độ rotor. Hay nói cách khác, thành phần<br /> này tỷ lệ với tần số trượt.<br /> Biểu thức điện áp rotor (5) bây giờ trở thành<br /> <br /> ur  us<br /> <br /> Lm <br /> d<br /> <br /> s   Rr   Lr   jm  <br /> Ls <br />  dt<br /> <br /> <br /> Trong đó thành phần điện áp rotor khi hở<br /> mạch là<br /> ur 0 <br /> <br /> Lm m<br /> L<br /> U s  m (1  s )U s<br /> Ls s<br /> Ls<br /> <br /> (10)<br /> <br /> Vì thế, nếu rotor hở mạch thì khi xảy ra sập<br /> lưới điện áp rotor tỷ lệ với 1 ¡ s. Còn khi<br /> rotor nối kín mạch thì điện áp này được nối<br /> nối tiếp với điện trở rotor Rr và điện cảm quá<br /> độ ¾L r :<br /> <br /> <br /> d<br /> <br /> ur  ur 0   Rr   Lr   jm   ir .<br />  dt<br /> <br /> <br /> Để tránh mất điều khiển dòng, bộ biến đổi<br /> phải có khả năng cấp một điện áp bằng điện<br /> áp cực đại của nguồn. Điều này có nghĩa là bộ<br /> biến đổi phải có công suất tương tự như công<br /> suất của máy phát.<br /> Tóm lại, mức độ quá dòng phụ thuộc vào cả<br /> giá trị điện áp cực đại mà bộ biến đổi có khả<br /> năng cung cấp, điện cảm quá độ ¾L r và điện<br /> trở Rr của rotor. Trong thực tế, các thành<br /> phần này thường có giá trị nhỏ nên sẽ xảy ra<br /> hiện tượng quá dòng. Như vậy, để hạn chế<br /> <br /> 65(03): 126 - 133<br /> <br /> dòng thì cần phải thiết kế bộ biến đổi có công<br /> suất lớn hoặc phải nối thêm điện kháng ngoài.<br /> Hành vi động học của MFNK khi sập lưới<br /> một phần<br /> Mục đích của phần này là để phân tích các<br /> hành vi động học của MFNK khi xảy ra sập<br /> lưới một phần, nghĩa là khi biên độ điện áp<br /> lưới giảm đột ngột từ giá trị U1  us xuống giá<br /> trị U 2 tại thời điểm t 0<br /> <br /> U e jst  u e jst<br /> us   1 j t s<br />  U 2 e s<br /> <br /> khi t  t0<br /> khi t  t0<br /> <br /> Kết quả nghiên cứu đề cập trong [11] cho<br /> thấy khi sập lưới điện áp phía rotor khi rotor<br /> hở mạch được biểu diễn như sau:<br /> <br /> ur 0 <br /> <br /> <br /> <br /> Lm<br /> sU 2e jr t  (1  s)(U1  U 2 )e jmt et  s<br /> Ls<br /> <br /> <br /> <br /> (11)<br /> <br /> Khi rotor nối kín mạch thì nếu độ sâu sập lưới<br /> là nhỏ thì điện áp sinh ra bởi từ thông stator<br /> sẽ không vượt quá giá trị cực đại mà bộ biến<br /> đổi có thể tạo ra làm cho các dòng điện rotor<br /> vẫn còn điều chỉnh được (không mất điều<br /> khiển). Trong trường hợp này, điện áp rotor<br /> không khác nhiều so với giá trị cực đại của<br /> điện áp rotor theo công thức (11).<br /> Khi sập lưới sâu hơn thì điện áp sinh ra bởi từ<br /> thông stator sẽ vượt quá giá trị cực đại mà bộ<br /> biến đổi có thể tạo ra làm mất khả năng điều<br /> khiển các dòng điện rotor. Trường hợp này mức<br /> độ quá dòng sẽ tăng theo độ sâu sập lưới.<br /> Sách lược điều khiển trụ lưới<br /> Phương pháp trụ lưới được đề xuất trong<br /> nghiên cứu này, về nguyên lý, cũng tương tự<br /> như các phương pháp được trình bày trong<br /> [9,12-14], nghĩa là trong quá trình xảy ra lỗi<br /> lưới bộ biến đổi phía rotor được khóa lại, các<br /> dây quấn rotor được nối tắt qua BNQDA, còn<br /> bộ biến đổi phía lưới được điều khiển để phát<br /> công suất phản kháng hỗ trợ lưới. Trên cơ sở<br /> đó tiến hành nghiên cứu các đáp ứng của hệ<br /> thống khi xảy ra lỗi lưới không đối xứng.<br /> CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU<br /> Để kiểm tra và đánh giá chất lượng của thuật<br /> toán cũng như của hệ thống điều khiển ta sử<br /> <br /> 129<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.Lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Mo hinh MF1<br /> omega_n<br /> Tr<br /> <br /> Turbine<br /> 1450<br /> <br /> Udc<br /> <br /> omega_n<br /> <br /> u_dc<br /> <br /> n_ref<br /> mL<br /> <br /> [n]<br /> <br /> Tm<br /> <br /> Unetz<br /> <br /> u_netz<br /> <br /> indq_ist<br /> <br /> indq_ist<br /> <br /> undq_ist<br /> <br /> undq_ist<br /> <br /> theta_n<br /> <br /> theta_n<br /> <br /> udc_ist<br /> <br /> udc_ist<br /> <br /> irdq_ist<br /> <br /> IF<br /> <br /> Tabc<br /> <br /> n<br /> Source<br /> <br /> Ustator<br /> <br /> u_stator<br /> <br /> Sine Wave<br /> K5<br /> <br /> Sy nch<br /> <br /> IStator<br /> <br /> i_stator<br /> <br /> Enc<br /> <br /> enc<br /> <br /> Ti<br /> <br /> Inetz<br /> <br /> i_netz<br /> <br /> FaultA<br /> <br /> Irotor<br /> <br /> i_rotor<br /> <br /> DC Check<br /> <br /> FA<br /> <br /> FB<br /> FaultB<br /> <br /> I_f ault<br /> <br /> GSC<br /> <br /> I_phu<br /> isdq_ist<br /> <br /> Cac tin hieu dieu kien<br /> CPulse<br /> <br /> I_source<br /> <br /> I_chinh<br /> <br /> Rec<br /> usdq_ist<br /> Inv<br /> <br /> [load_thy]<br /> <br /> Load_thy<br /> <br /> i_rsc<br /> <br /> i_rsc<br /> <br /> k_5<br /> Sy nchout<br /> theta_s<br /> <br /> [pul_rec]<br /> <br /> Pul_rec<br /> <br /> v dc_rec<br /> <br /> v dc_rec<br /> <br /> Bo dieu khien MF<br /> <br /> K5<br /> <br /> Sy nch<br /> <br /> [load_rec]<br /> <br /> Load_rec<br /> <br /> idc_rec<br /> <br /> idc_rec omega_s<br /> IF<br /> <br /> Measurement<br /> <br /> udc_ist<br /> <br /> theta_r<br /> <br /> [load_thy]<br /> <br /> omega_m<br /> <br /> Tabc<br /> <br /> theta_n<br /> <br /> [vdc]<br /> <br /> v dc<br /> <br /> Chuan_hoa<br /> [vnabc]<br /> <br /> [load_rec]<br /> <br /> undq_ist<br /> <br /> v nabc<br /> omega_n<br /> <br /> [vsabc]<br /> <br /> v sbac<br /> <br /> [isabc]<br /> <br /> isabc<br /> <br /> [inabc]<br /> <br /> inabc<br /> <br /> [irabc]<br /> <br /> irabc<br /> <br /> [ifabc]<br /> <br /> if abc<br /> <br /> irdq_ist<br /> <br /> Rectifier<br /> controller<br /> <br /> isdq_ist<br /> usdq_ist<br /> theta_s<br /> <br /> theta_r<br /> <br /> omega_s<br /> omega_m<br /> <br /> [isource]<br /> <br /> isource<br /> <br /> f ault<br /> <br /> Hình 3. Nguyên lý mô phỏng hệ thống máy phát<br /> <br /> sức gió với MFNK<br /> <br /> Đáp ứng hệ kín với các mạch vòng điều<br /> khiển ngoài<br /> Đáp ứng quá độ của các thành phần d, q<br /> của dòng rotor, của mômen và công suất<br /> phản kháng được chỉ ra trên hình 4. Từ 0<br /> đến 0.7s là khoảng thời gian các cuộn dây<br /> stato chưa được nối với lưới. Từ 0.7s đến 1s<br /> là khoảng thời gian thực hiện quá trình hoà<br /> đồng bộ vào lưới điện với mômen đặt<br /> Te*  3Nm và công suất phản kháng đặt<br /> Qg*  300VAr .<br /> Thanh phan q cua dong rotor<br /> <br /> Thanh phan d cua dong rotor<br /> <br /> 0<br /> Gia tri thuc<br /> Gia tri dat<br /> <br /> 4<br /> Ampere<br /> <br /> Ampere<br /> <br /> -2<br /> <br /> 2<br /> <br /> -6<br /> <br /> 0<br /> <br /> -2<br /> <br /> -4<br /> <br /> Gia tri thuc<br /> Gia tri dat<br /> 0<br /> <br /> (a)<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2<br /> Thoi gian (s)<br /> <br /> -8<br /> <br /> 3<br /> <br /> (b)<br /> <br /> 0<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2<br /> Thoi gian (s)<br /> <br /> 3<br /> <br /> 65(03): 126 - 133<br /> <br /> Momen dien tu<br /> <br /> Cong suat phan khang<br /> 6000<br /> Gia tri thuc<br /> Gia tri dat<br /> <br /> Gia tri thuc<br /> Gia tri dat<br /> <br /> 0<br /> <br /> 4000<br /> <br /> -2<br /> <br /> VAR<br /> <br /> dụng phần mềm mô phỏng Matlab - Simulink<br /> - Plesc. Sơ đồ mô phỏng toàn bộ hệ thống<br /> được trình bày trên hình 3. Trong đó, đối<br /> tượng điều khiển là máy phát điện không<br /> đồng bộ nguồn kép với các thông số cho trong<br /> phụ lục. Bộ điều khiển phía lưới được thiết kế<br /> theo phương pháp kinh điển với các bộ điều<br /> khiển kiểu PI, còn bộ điều khiển phía máy<br /> phát được thiết kế theo phương pháp<br /> Passivity - Based. Chi tiết của phương pháp<br /> này được đề cập trong [16].<br /> <br /> Nm<br /> <br /> Nguyễn Thị Mai Hương và cs<br /> <br /> -4<br /> <br /> 2000<br /> <br /> -6<br /> 0<br /> <br /> -8<br /> <br /> 1<br /> <br /> 1.5<br /> 2<br /> 2.5<br /> Thoi gian (s)<br /> <br /> 3<br /> <br /> 3.5<br /> <br /> 0<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2<br /> Thoi gian (s)<br /> <br /> 3<br /> <br /> (d)<br /> (c)<br /> Hình 4. Thành phần d (a) và q (b) của dòng điện rotor<br /> đáp ứng mômen (c) và công suất phản kháng (d)<br /> <br /> Tại thời điểm 1.2s công suất phản kháng được<br /> tăng lên đến 700Var và giữ nguyên cho đến<br /> 2s. Sau đó được giảm về 500Var. Trong khi<br /> đó, mômen được tăng từ -3Nm đến -7.5Nm<br /> tại thời điểm 2.5s và giảm xuống còn -5Nm<br /> tại thời điểm 3s. Qua các kết quả mô phỏng<br /> cho thấy, sau quá trình quá độ sau khi hòa lưới<br /> các giá trị thực của các dòng điện rotor, của<br /> mômen và công suất phản kháng đã bám tốt<br /> theo các tín hiệu đặt của chúng. Điều này chứng<br /> tỏ thuật toán điều khiển dựa trên cơ sở Passivity<br /> - Based đã đảm bảo được chất lượng tốt của hệ<br /> thống điều khiển.<br /> Các đáp ứng điều khiển trụ lưới<br /> Các mô phỏng sập lưới sau đây được tiến<br /> hành trong cả hai trường hợp:<br /> Khi MFNK đang làm việc trong chế độ bình<br /> thường và không áp dụng biện pháp điều<br /> khiển trụ lưới. Dựa trên các kết quả mô phỏng<br /> này ta có thể đánh giá được mức độ ảnh<br /> hưởng của việc lỗi lưới đối với các thành<br /> phần khác nhau trong hệ thống điều khiển<br /> khi không có bất kỳ một biện pháp nào được<br /> áp dụng để bảo vệ bộ biến đổi.<br /> Áp dụng sách lược trụ lưới trong quá trình<br /> xảy ra lỗi lưới đối xứng và không đối xứng.<br /> Dựa trên các kết quả mô phỏng này ta có thể<br /> đánh giá được hiệu quả của sách lược điều<br /> khiển trụ lưới bằng cách so sánh với các kết<br /> quả mô phỏng trong trường hợp không có các<br /> biện pháp xử lý lỗi lưới.<br /> Các đáp ứng mô phỏng được thực hiện khi<br /> xảy ra lỗi lưới đối xứng tại thời điểm 1.5s và<br /> kéo dài trong khoảng 200ms với chiều sâu lỗi<br /> khoảng 70%. Sau đó, điện áp pha B và C của<br /> lưới lại bị giảm đột ngột tới 50% tại thời điểm<br /> 2.25s (lỗi lưới không đối xứng) và kéo dài<br /> trong 500ms trong khoảng thời gian từ 2.25s<br /> <br /> 130<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.Lrc-tnu.edu.vn<br /> <br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2