1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Điều khiển máy phát điện gió không đồng bộ nguồn kép sử dụng back to back converters

81 5 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 81
Dung lượng 3,38 MB

Nội dung

I H C QU C GIA TP H CHÍ MINH I H C BÁCH KHOA - BÙI H TÀI: U KHI NG B NGU N KÉP S D NG BACK-TO-BACK CONVERTERS Chuyên ngành: Thi t b , M ng Nhà máy n Mã s : 605250 LU TP H CHÍ MINH i 2013 c hoàn thành t i: Cán b i h c Bách Khoa ng d n khoa h c: TS Ph HCM c Cán b ch m nh n xét 1: Cán b ch m nh n xét 2: Lu tháng ov t ih N Thành ph n H i ng giá lu n th c g m: Xác giá LV sau có) Khoa KHOA ii lý chuyên ngành I H C QU C GIA TP.HCM C NG HÒA XÃ H I CH I H C BÁCH KHOA T NAM c l p - T - H nh phúc NHI M V LU MSHV: 11180115 27/04/1986 60.52.50 TÀI: U KHI NG B NGU N KÉP S D NG BACK-TO-BACK CONVERTERS II NHI M V VÀ N I DUNG: - Tìm hi u v - Lý thuy ng gió u n DFIG (double fed induction generator) - Mô ph ng h th ng DFIG so sánh k t qu gi u n III NGÀY GIAO NHI M V : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 21/06/2013 V CÁN B NG D N : TS PH CÁN B C NG D N CH NHI M B (H tên ch ký) TS.PH (H tên ch ký) C N (H tên ch ký) iii NT O L IC Tôi xin g i l i c n quý Th i H c Bách Khoa Tp H Chí Minh, nh t t t cho nh ng ki n th c kinh nghi m quý báu su t th i gian h c t p t ng Tôi xin trân tr ng g i l i c c bi t th y Ph thu n l tơi hồn thành lu nh n t t c Th ng d t nghi p Tôi xin c h c t p su t th i gian dài ,t om i thân Ngồi tơi xin g i l i c n t t c nh n bó, h c t tơi nh q trình th c hi n lu t nghi p u ki n t t i b n c a tôi, nh Tp H Chí Minh, tháng iv nT u ki n i t TÓM T T LU Lu c v h th ng gió, lý thuy u n Ti p theo mô ph ng n ng b ngu n kép s d ng back-to-back converters b ng ba PWM, 3-level hysteresis k t h 3-level hysteresis k t h không gian PI T k t qu mô ph ng, lu nh n th u n RSI b ng 3-level hysteresis k t h ng ng c a công su t tác d ng stator t t nh t T t c mô ph c th c hi n b ng Matlab/Simulink THESIS SUMMARY This thesis presents wind energy conversion system (WECS), RSI (rotor side inverter) controller with space vector-based hysteresis current controller The simulations of a doubly-fed induction generator driven by a wind turbine in large power systems using different methods has been made: PWM, 3-level hysteresis + space vector-based hysteresis current controller, 3-level hysteresis + space vectorbased hysteresis current controller + PI From simulation results, comparion of methods are discussed and the results show that 3-level hysteresis + space vector-based hysteresis current controller + PI method has the best stator active power in methods All the simulations are investigated with MATLAB/SIMULINK v u c a riêng Các k t qu nêu Lu trích d n Lu c cơng b b t k cơng trình khác Các s li u, ví d m b o tính xác, tin c y trung th c Tôi xin chân thành c Bùi H vi M CL C u .1 1.1 Gi i thi u t ng quan 1.2 Ph m vi nghiên c u c tài ng nghiên c u 1.2.2 Ph m vi nghiên c u .1 uv ng gió 2.1 L ch s s d ng gió n 2.2 Phân lo i turbine gió 2.2.1 Turbine gió ki u tr c th ng 2.2.2 Turbine gió ki u tr c ngang 2.3 Các ki n gió ph bi n .7 2.3.1 H p s 2.3.2 u n 2.4 Converter 11 2.4.1 C p inverter - ch -to-back 12 2.4.2 Converter ma tr n 13 2.5 S khác bi t gi a ki u n i turbine gió v i 2.6 Kh ng ng 2.7 n gió kh i 14 i 19 ng l c c a h th ng turbine gió phân tích tín hi u nh 19 2.7.1 Mơ h ng l c c a h th ng turbine gió 19 2.7.1.1 ng l c gió .20 2.7.1.2 u c a turbine gió 20 2.7.1.3 Hi u ng bóng tháp 22 2.7.1.4 c 23 vii 2.7.1.5 n không ng b 25 2.7.1.6 u n V/f b ng h ng s 27 2.7.1.7 Mơ hình h p s 28 2.7.1.8 i 28 2.7.1.9 Mơ hình t gió 28 u .32 3.1 Mơ hình hóa DFIG 32 3.2 u n RSI b ng PWM 35 3.3 u 3.4 u n RSI dùng 3-level hysteresis + PI cho DFIG .41 4: Mô ph 37 u ng b ngu n kép b ng Matlab/Simulink .42 4.1Mô ph ng DFIG .42 4.2K t qu mô ph ng h th u n RSI b ng PWM .44 4.3 K t qu mô ph ng h th ng DFIG i u n RSI dùng hysteresis t ng 51 4.4 K t qu mô ph ng h th ng DFIG i u n RSI b ng hysteresis t ng+PI .57 63 5: K t lu ng c tài 67 6: Tài li u tham kh o 69 viii CH NG 1: M U 1.1 (squirrel cage induction generator) DFIG (doubly-fed induction generator) back-to- dùng MATLAB Simulink 1.2 1.2.1 M Fed Induction Generator) ng l System) 1.2.2 y: + Rotor side converter), stator + ph ng pháp + 1.3 ng sau: Ch ng 1: M Ch ng 2: Ch ng 3: ng l (rotor side inverter) DFIG ng pháp SVO FOC Hình 3.43 (0-10s) Hình 3.44 4.49-4.51s) Hình 3.45 3-4s) 59 Hình 3.46 (0-10s) Hình 3.47 4.48-4.52s) Hình 3.48 46 9.99-10s) 48, dịng ba pha s ) 60 Hình 3.49 (0-10s) Hình 3.50 4.4-4.6s) Hình 3.51 9.97-10s) 49 51 5s) dịng ba ) 61 Hình 3.52 Hình 3.53 Phân tích Fourier Hình 3.54 Phân tích Fourier 53 cao 55 Ias Iar (A) 196.88%), hài ( 21% 0.19% 62 Hình 3.55 Phân tích Fourier Var (V) 4.5 RSI 3.2, PWM 3-level 3-level Hysteresis Hysteresis + PI Max Min Max Min Max Min 2.081 2.12 2.081 n=1800 Ps 2.245 2.045 2.121 (v/ph) MW 6.9% 2.62% 1% 0.91% 0.95% 0.91% Qs 0.414 0.34 0.42 0.379 0.42 0.381 MVar 3.5% 15% 5% 5.25% 5% 4.75% n=1200 Ps 2.16 1.946 2.119 2.079 2.119 2.08 (v/ph) MW 2.86% 7.3% 0.91% 1% 0.91% 0.95% Qs 0.454 0.373 0.421 0.379 0.419 0.381 MVar 13.5% 6.75% 5.25% 5.25% 4.75% 4.75% 63 T PMax: 3-level Hysteresis 3-level Hysteresis + PI n = 1200 vòng/phút (0.91%) T PMin: 3-level Hysteresis 3-level Hysteresis + PI n = 1800 vòng/phút (0.91%) T QMax : 3- T n = 1200 vòng/phút (4.75%) QMin : 3- n = 1800 vòng/phút n = 1800 vòng/phút (4.75%) T 3.2 -level hysteresis + PI controller 3-level hysteresis có 3-level hysteresis + PI controller stator Ps -level hysteresis controller (0.95 + 0.91=1.86% < 1+ 0.91=1.91%, 0.91 + 0.95=1.86% < 0.91 + 1=1.91%) Ngoài ra, 3-level hysteresis + PI controller có Ps stator Ps* (2.1 MW) -level hysteresis controller (|0.95 - 0.91|=0.04% < |1 0.91|=0.09%, |0.91 - 0.95|=0,04% < |0.91 1|=0.09%) Trong ng 3.3, s n=1200 vòng/phút (664309 3.3 so 3- n=1800 vịng/phút pha a 1544264, pha b 1757079, pha c 1757060) 64 (110) thành (100) 0s c 10s n=1800 (rpm) n=1200 (rpm) PWM 3-level 3-level Hysteresis Hysteresis + PI Pha a 229521 1544264 1632580 Pha b 229651 1757079 1787677 Pha c 229465 1757060 1787682 Ba pha 688637 5058403 5207939 Pha a 221349 1512052 1589859 Pha b 221423 1737533 1763371 Pha c 221537 1737124 1763360 Ba pha 664309 4986709 5116590 (THD) THD PWM kHz 3-level 3-level Hysteresis Hysteresis + PI n=1800 Var 273.98% 123.45% 196.88% (rpm) Iar 2.36% 0.12% 0.19% Ias 2.19% 0.14% 0.21% n=1200 Var 209.74% 119.01% 121.79% (rpm) Iar 2.58% 0.12% 0.26% Ias 2.43% 0.15% 0.16% 65 T THD Var: 3-level Hysteresis n = 1200 vòng/phút (119.01%) T Iar: 3-level Hysteresis n= 1800 vòng/phút (0.12%) T Ias: 3- (0.14%) - n 66 Ch 5.1 Q ) tác stator , lên 2.1 MW) cao (2s) , (3- -level hysteresis + PI) Tuy nhiên, p , stator PWM) (9-10s), ( chút so ), -10s), 67 Ch ( ) (3-level hysteresis + PI) Ps stator Qs , 5.2 DFIG + Xem phát 68 t [1] S Masoud Barakati, Applications of Matrix Converters forWind Turbine Systems (VDM Verlag Dr Muller, Germany, 2008) [2] Manufacturers Association, http://webasp.ac-aix-marseille.fr/rsi/bilan/action_0405 /13LduRempart/Doc/Doc_page/ windpower.pdf (2008) [3] capture of wind , pp 886 893 [4 Handbook of renewable energy technology, 1nd ed., vol A F Zobaa and R C Bansal, Ed Australia: World scientific, 2011, pp 21-51 [5] P Migli http://www.wind.appstate.edu/reports/NRELAcousticTestsofSmallWindTurbines.pdf (2007) [6] L.H Hansen, L Helle, F Blaabjerg, E Ritchie, S Munk-Nielsen, H Bindner, P Sørensen and B BakNational Laboratory, Roskilde, Denmark, December 2001 [7] O Carlson, J Hyl European Union Wind Energy Conf., Goeteborg, Sweden, May 1996, pp 406 409 [8] wind turbine trans 252 [9] Proc 24th Annual Conf of the IEEE, vol 2, 31 August September 1998, pp 596 601 70 t [10] M.G Simoes control of a variable Power Electronics 12 (1997) 87 95 [11] for inverter-based Electronics 19 (2004) 1242 1249 [12] Trans Energy Conversion 12 (1997) 181 186 [13] L Xu and induction machine by Applications 31 (1995) 636 642 [14] power in wind-farm (2002) 558 563 [15] J.L Rodriguezcontrol of a wind Conversion 17 (2002) 279 284 [16] - excited induction Industry Applications Conf., Annual Meeting, vol 2, October 2002, pp 731 738 [17] Live Journal, www.windturbine.livejournal.com [18] Licentiate Thesis Royal Institute of Technology Department of Electrical Engineering Stockholm (2004) [19] D.S Zinger and E.Muljad Trans Industry Applications 33 (1997) 1444 1447 [20] for a wind turbine- EC-97, Intersociety Energy Conversion Engineering Conf., vol 3, July 1997, pp 1970 1975 71 t [21] W.-S Chienand and Y.- - link electrolytic Proc IEEE PESC 98, Power Electronics Specialists Conf., vol 1, May 1998, pp 275 279 [22] eliminates reactive E3 15 [23] M Venturini and bidirectional sinusoidal waveform frequency converter with continuously adjustable 252 [24] L Helle, K.B Larsen, A.H Jorgensen, S Munk-Nielsen and F Blaabjerg, -phase to three-phase matrix 171 [25] - source-converter type -IAS Annu Meeting, vol (1995), pp 2500 2504 [26] Proc DRPT2004, IEEE Int Conf on Electric Utility Deregulation and Power Technologies, April 2004, Hong Kong, pp 804 809 [27] turbine system 2006, pp [28] S.M Barakati, M Kazerani and J turbine system 2006, pp [29] electrical generating systems in fundamental fre Energy Conversion 18 (2003) 516 524 [30] S Heier, Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems, Chap (JohnWiley & Sons Ltd, 1998) 72 t [31] electrical generating Energy Conversion 18 (2003) 516 524 [32] IEEE Power Engineering Society General Meeting Montreal, Quebec, Canada, June 2006 [33] J.F Manwell, J.G McGowan and A.L Rogers, Wind Energy Explained, Theory, Design and Application (Wiley, 2002) [34] S Kim, S.converter topology with unidirection 36 (2000) 139 145 [35] variable speed wind 713 728 [36] Electric System alberta electric system Electric SystemOperator Report Number: 2004-10803-2.R01.4 [37] A Munoz-Garc induction motor V/f control method capable of highIndustry Applications 34 (1998) 813 821 [38] IEEE Trans Power Apparatus and system PAS-102 (1983) 3791 3795 [39] M Mohseni; S Islam, A space vector-based current controller for doubly Industrial Electronics, 2009 IECON '09 35th Annual Conference of IEEE, pp 3868-3873, 3-5 Nov 2009 73 PH N LÝ L CH TRÍCH NGANG H tên: Bùi H 27/04/1986 a ch liên l c: ng 9, qu n Tân Bình O: + 2004, h c ih c +T t nghi p ih + T 2011 it i h c Bách Khoa HCM 2010 n nay, h c cao h c t i i h c Bách Khoa Q TRÌNH CƠNG TÁC: +2010-2011, cơng tác t i Công ty c ph +2011-2012, công tác t i Công Ty TNHH XD ng B ch H c TM Phi Long HCM ... upwind pha máy phát turb (SCIG) + (PMSG) - squirrel cage WR- wound rotor (double fed induction generator) máy phát rotor máy có DFIG (double fed induction generator) converter [18] Máy (PMpermanent... T T LU Lu c v h th ng gió, lý thuy u n Ti p theo mô ph ng n ng b ngu n kép s d ng back- to -back converters b ng ba PWM, 3-level hysteresis k t h 3-level hysteresis k t h không gian PI T k t qu... induction generator) DFIG (doubly-fed induction generator) back- to- dùng MATLAB Simulink 1.2 1.2.1 M Fed Induction Generator) ng l System) 1.2.2 y: + Rotor side converter), stator + ph ng pháp

Ngày đăng: 20/03/2022, 01:12

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN