Xây dựng giải thuật tìm điểm công suất cực đại của hệ thống tuabin gió

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƠ TIẾN HUY XÂY DỰNG GIẢI THUẬT TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TUABIN GIĨ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN SKC007444 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY BỘ GIÁ O DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀ NH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƠ TIẾN HUY XÂ Y DỰNG GIẢI THUẬT TÌM ĐIỂM CƠ NG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TUABIN GIÓ NGÀ NH: KỸ THUẬT ĐIỆN-60520202 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 (dịng 25) bảo vệ) Tp Hồ Chí Minh, tháng …/… (chữ thường, cỡ 13; ghi tháng năm LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY BỘ GIÁ O DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀ NH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƠ TIẾN HUY XÂ Y DỰNG GIẢI THUẬT TÌM ĐIỂM CƠ NG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN TUABIN GIÓ NGÀ NH: KỸ THUẬT ĐIỆN-60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 (dịng 25) Tp Hồ Chí Minh, tháng …/… (chữ thường, cỡ 13; ghi tháng năm LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Ngô Tiến Huy Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05-04-1993 Nơi sinh: Nam Định Quê quán: Nam Định Dân tộc: Chỗ riêng địa liên lạc: E917B, Tổ 39, Kp5, Phường Long Bình, BH-ĐN Điện thoại quan: 84-0613-936-200 Điện thoại nhà riêng: Fax: 84-0613-936-201 E-mail: tienhuy913@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 9/2011 đến 9/ 2015 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật,TP HCM Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử Tên đồ án, luận án mơn thi tốt nghiệp: Thiết Kế Chế Tạo Mơ Hình Máy Lau Nhà Bán Tự Động Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 28/8/2015 & ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Người hướng dẫn: TS: CÁ I VIỆT ANH DŨNG III Q TRÌNH CƠ NG TÁ C CHUYÊ N MÔ N KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 4/201611/2016 Công Ty Hossack QE 4/2017-9/2017 Công Ty Hansung Bolt ViNa QC i LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Huy Ngô Tiến Huy ii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp luận văn đánh dấu hoàn thành cuối em học trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Đây kết tổng kết trình năm theo học cao học em Trong trình thực luận văn tốt nghiệp, em tiếp thu thêm số kiến thức kinh nghiệm điện gió Q trình làm luận văn thực có ích cho em nhiều mặt Nhưng kinh nghiệm thực tế thân chưa nhiều nên khó tránh khỏi nhiều thiếu sót, cần phải có hướng dẫn, giúp đỡ thầy giáo Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS.Huỳnh Châu Duy tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin cảm ơn thầy PGS.TS Trương Việt Anh, thầy ThS Trần Quang Thọ anh ThS Vũ Đức Toàn tạo điều kiện tốt sở vật chất , trang thiết bị phịng thínghiệm C201 khu C trường ĐH.SPKT TP.HCM hết lịng chia sẻ kiến thức chun mơn kinh nghiệm nghiên cứu suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn nhà trường, gia đình người bạn đồng hành suốt khóa học q trình thực luận văn tốt nghiệp, người cố gắng tạo điều kiện để em có kết tốt học tập Em xin chân thành cảm ơn! Học viên thực Huy Ngô Tiến Huy iii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY TĨ M TẮT Ngày nay, lượng hóa thạch hay gọi lượng khơng tái sinh ngày cạn kiệt Như thấy, giá nhiên liệu đặc biệt dầu mỏ tăng ngày, điều gây ảnh hưởng lớn tới phát triển kinh tế - xã hội mơi trường sống Tìm kiếm nguồn lượng mới, lượng thay nhu cầu cấp thiết Nguồn lượng thay phải sạch, thân thiện với mơi trường, chi phí thấp, khơng cạn kiệt hay nói cách khác tái sinh dễ sử dụng Như biết, lượng gió nguồn lượng nhắc tới nhiều vài thập niên gần Nguồn lượng gần vô tận, đáp ứng hầu hết tiêu chí nói Nhiều cơng trình nghiên cứu thực hiện, lượng gió lượng tương lai cho phát triển lồi người Ứng dụng cơng nghệ lượng gió bước tiến lồi người Chúng ta ứng dụng cơng nghệ cho gia đình chúng ta, trường học, bệnh viện., ứng dụng cho hệ thống lượng gió nối lưới Và ứng dụng đạt kết cải tiến nâng cao hiệu suất giảm chi phí tùy theo sử dụng luợng tính sáng tạo việc sử dụng luợng Như việc xây dựng giải thuật để ứng dụng tìm điểm cơng suất cực đại điện gió việc cần thiết để tối ưu tận dụng tối đa sức mạnh lượng gió iv LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY ABSTRACT Today, fossil energy or can be called non-renewable energy is increasingly exhausted As we have seen, fuel prices especially oil each day, that very large influence to the social-economic development and the environment Looking for new energy sources, alternative energy is essential Alternative energy source that is clean, environmentally friendly, low-cost, not exhausted or otherwise is renewable and easy to use As we all know, wind energy is the energy source was quoted a lot in the last few decades This energy source is almost endless, meets most of the criteria Much research has been done, wind energy is the energy of the present and the future for the development of the human species The application of wind energy technology is a new step of the human species Can we have this technology application for each family we, in schools, hospitals, or applications for grid connected wind energy system And when did the application and achieve the results we can improve performance and reduce costs according to use semipermanent and creativity in the use of semi-permanent features of each of us So the construction of an algorithm to find the application point maximum capacity of wind power is the need to make the most optimal strength of wind energy v LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY Trong hệ thống điện lượng gió trình bày, số hệ thống tuabin gió làm việc độc lập sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu Trong đó, hầu hết hệ thống tuabin gió đại kết nối với lưới điện sử dụng máy phát điện đồng máy phát điện không đồng Máy phát điện đồng phức tạp chi phí cao máy phát không đồng chúng cung cấp điện áp tần số đạt chất lượng tốt Máy phát nam châm vĩnh cửu Loại máy phát sản sinh điện áp tần số xoay chiều dao động Vì vậy, cần phải chuyển đổi thành tín hiệu DC phải dùng biến đổi công suất để ổn định điện áp tần số Với hỗ trợ thiết bị biến đổi công suất, máy phát điện nam châm vĩnh cửu có hiệu suất cao máy phát điện không đồng máy phát đồng Máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu tự kích từ thường điều khiển trực tiếp với số cực đủ để rotor máy phát điện quay với tốc độ tốc độ tuabin gió, trừ hệ thống sử dụng hộp số truyền động chuyển đổi tốc độ Các loại máy phát thường kết nối với lưới điện thông qua biến đổi công suất Hầu hết tuabin trước làm việc với tốc độ cố định Đối với tuabin đại, đặc biệt tuabin lớn, vận hành với tốc độ thay đổi khoảng giá trị cố định có số ưu điểm sau : + Hiệu suất khí động học rotor tốc độ gió thấp đến trung bình hồn thiện cách thay đổi tốc độ quay rotor để giữ cho tuabin vận hành với tỷ số tốc độ đầu cánh tối ưu cực đại hệ số cơng suất Với tốc độ gió cao, cánh quạt điều khiển để giới hạn công suất cực đại phát + Hệ thống phụ tải động giảm bớt quán tính rotor giảm tốc độ điều kiện gió giật 81 HVTH: NGÔ TIẾN HUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY + Tuabin làm việc với chế độ khác nhau: chế độ làm việc hiệu suất tối ưu để cực đại công suất nhận tốc độ gió thấp chế độ làm việc nhằm để làm giảm hư hỏng hệ thống 7.2 Kết luận Các vấn đề liên quan đến hệ thống điện lượng gió trình bày chuyển đổi hệ thống lượng gió nhận ý rộng số hệ thống lượng tái tạo khác Khai thác lượng tối đa từ lượng gió có sẵn lĩnh vực nghiên cứu quan trọng tốc độ gió MPPT cảm biến khu vực tích cực nghiên cứu Trong luận văn này, đánh giá ngắn gọn phương pháp điều khiển MPPT đề xuất văn học khác để kiểm soát WECS với máy phát điện PMSG trình bày Có nỗ lực tiếp tục thực chuyển đổi điều khiển chương trình hiệu hiệu chi phí hy vọng phát triển giải pháp khả thi mặt kinh tế để tăng vấn đề môi trường Phát điện gió phát triển với tốc độ đáng báo động thập kỷ qua tiếp tục làm sức mạnh công nghệ điện tử tiếp tục tiến lên 82 HVTH: NGÔ TIẾN HUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY TÀ I LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Văn Liễn, Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi (2006), Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB Khoa học & Kỹ thuật [2] Võ Minh chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh (2004), Điện tử công suất, NXB Khoa học & Kỹ thuật [3] Nguyễn Phùng Quang (2006), Truyền động điện thông minh, NXB Khoa học & Kỹ thuật [4] Nguyễn Phùng Quang (2007, MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học & Kỹ thuật [5] Nguyễn Doãn Phước (2005), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học & Kỹ thuật [6] Nguyễn Doãn Phước (2003), Lý thuyết điều khiển phi tuyến, NXB Khoa học & Kỹ thuật [7] Hoàng Minh Sơn (2009), Điều khiển trình, NXB Bách khoa Hà Nội [8] Dương Minh Quang, Nguyễn Anh Duy, Thiết kế thi công cho Ắc-Quy xe ô tô điện từ pin lượng mặt trời [9] Lưu Tuấn Kiệt, Nghiên cứu phân tích mơ hình máy phát điện gió TIẾNG NƯỚC NGOÀ I [8] Gabriel Olguin (2005), Voltage Dip (Sag) Estimation in Power Systems based onStochastic Assessment and Optimal Monitoring Thesis for the degree of doctor of philosophy, Electric Power Engineering Chalmers University of Technology 83 HVTH: NGÔ TIẾN HUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY [9] JovicaV.Milanović (2006), Voltage Sags, School of Electrical & Electronic Engineering [10] Alexis Polycarpou (2011), Power Quality and Voltage Sag Indices in Electrical PowerSystems, University Campus STeP Ri Slavka Krautzeka 83/A 51000 Rijeka, Croatia [11] Yan Zhang, B.Sc., M.Sc (2008), Techno-economic Assessment of Voltage Sag Performance and Mitigation Thesis submitted to The University of Manchester for the degree of PhD [25] Project co-funded by the European Community under the Sixth Framework Programme – Priority 6.1.ii (2006), Report on Control Strategie, European Power Electronics and Drives Association [12] Hirofumi Akagi, Edson Hirokazu Wantanabe, Mauricio Aredes (2007), InstantaneousPower Theory and Applications to Power Conditioning.Wiley-interscience A John Wiley & Sons, INC, Publication [13] Jogendra Singh Thongam and Mohand Ouhrouche (2011) MPPT Control Methods in Wind Energy Conversion Systems, Fundamental and Advanced Topics in Wind Power, Dr Rupp Carriveau (Ed.), InTech, DOI: 10.5772/21657 Available https://www.intechopen.com/books/fundamental-and-advanced-topics-in-windpower/mppt-control-methods-in-wind-energy-conversion-systems 84 HVTH: NGÔ TIẾN HUY from: LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY Phụ Lục Code chạy chế độ khơng tự động, lập trình arduino #include LiquidCrystal lcd(4, 5, 6, 7, 8, 9); int duty=200; // cai dat gia tri rong xung ban dau signed int denta = 5; int i=0; int j=0; int T=0; int min_duty=100; int max_duty=350; float current=0; float voltage_in=0; float voltage_out=0; float power=0; float power_max = 0; float range_power = 0.1; void setup() { TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; DDRB |= (1