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

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