Nghiên cứu giải pháp điều khiển góc nghiêng cánh quạt tua bin gió PMSG 2

CHƯƠNG HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ Phần này, Luận văn trình bày khái quát lượng gió, cấu tạo, nguyên lý làm việc turbine gió dùng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cữu (PMSG) Và giới thiệu mợt số turbine gió 2.1 Giới thiệu Hàng nghìn năm người biết khai thác sức gió để vận hành cỗ máy phục vụ cho c̣c sống mình, từ việc dựa vào sức gió để dong buồm khơi vận hành máy bơm nước hay xay ngũ cốc Hình ảnh cối xay gió miền q nước phương Tây trở thành hình mẫu văn minh nhân loại qua nhiều kỷ [9] Gió nguồn lượng tự nhiên mà lồi người nên khai thác sử dụng nó, yêu cầu đặt cần phải có mợt cơng nghệ cao để khai thác có hiệu nguồn lượng Gió thay đổi tốc đợ hướng gió Tốc đợ gió thay đổi theo khoảng thời gian khác Tốc độ gió thay đổi theo mùa mợt năm, thay đổi theo mợt ngày thay đổi theo phút, ví dụ tốc đợ gió vào mùa hè, thu nước ta thường lớn mùa khác hay tốc đợ gió vào ban ngày lớn ban đêm Ngồi tốc đợ gió khác phụ tḥc vào đợ cao địa hình, gió cao thường mạnh thấp Tốc đợ gió trung bình [10] năm chênh lệch khoảng 12% (tốc đợ gió trung bình năm giao đợng 4.75m/s 4.25 m/s) 2.2 Năng lượng gió Các khối khí khơng khí chuyển đợng hỗn loạn với nhau, theo Hình 2.1, với A diện tích mặt cắt; v vận tốc; lưu lượng dịng khơng khí tác động lên mặt cắt rotor A dm  Từ xây dựng phương trình chuyển đợng học khơng khí với  dt mật đợ khơng khí, v tốc đợ khơng khí (giả sử không đổi): 28 dm   Av dt [-] (2.1) Năng lượng gió hay cơng śt turbine gió thu một đơn vị thời gian P dm v   Av3 dt [W] (2.2) A v Hình 2.1 Dịng khơng khí qua mặt cắt rotor; A diện tích mặt cắt, v vận tốc Cơng śt lượng gió thu mợt đơn vị diện tích mật đợ cơng śt lượng gió: P  v A [W] (2.3) Cơng śt lượng gió thu phụ tḥc vào yếu tố sau:  Công suất lượng gió thu tỷ lệ thuận với mật đợ khơng khí Trong điều kiện chuẩn (so với mực nước biển, t = 150C), mật đợ khơng khí 1.225 kg/m3  Cơng śt lượng gió thu tỷ lệ thuận với diện tích vùng quay rotor (hoặc đường kính rotor tỷ lệ thuận với chiều cao turbine gió trục ngang) trình bày Bảng 2.1 với   1.225kg/m3  Năng lượng gió thu cịn tỷ lệ thuận với hình khối tốc đợ gió Theo cơng thức (2.3), cơng śt lượng gió phụ tḥc vào hàm mật đợ khơng khí Mật đợ khơng khí  mợt hàm phụ tḥc vào nhiệt độ T , áp suất p hai phụ tḥc vào đợ cao Mật đợ khơng khí tính theo định luật khí lý tưởng biểu diễn công thức [10] 29  p p  3, 4837 (kg/m ) RT T [kg/m3] (2.4) đó: p áp śt khí (đơn vị: Pa) T nhiệt đợ khơng khí (nhiệt đợ Kenlvin (K), T  270  t  C  Năng lượng gió từ biểu thức (2.2) biểu diễn lại sau: Pw  1,742  Av3   Av3 T [W] (2.5) Đối với khơng khí nhiệt đợ bình thường so với mực nước biển, có T  288,15 K p  101,325Pa , phương trình (2.5) viết lại: Pw  0,6126 Av3 [W] (2.6) Từ biểu thức (2.6), nên đặt turbine gió có đợ cao vài trăm mét so với mặt nước biển đặt nơi có nhiệt đợ lớn đáng kể so với 00C Bảng 2.1 Công suất lượng gió mợt đơn vị diện tích [10] Vận tốc gió (m/s) Cơng suất/m2 0 80 10 610 15 2070 20 900 25 560 30 16 550 2.3 Hiệu suất thu lượng gió Theo ngun lý lượng gió Betz [11], Đợng E w lượng Pw gió tính công thức: 30 Ew  mw vw2 1 Pw  Ew  mw vw2   Avw3 2 [J] (2.7) [W] (2.8) Với mw   AwR vw dịng di chuyển khối khơng khí,  mật đợ khơng khí A diện tích khối khí A1 Giả sử khơng khí di chuyển mợt ống thống nhất, tốc đợ gió ngõ vào vw1 , tốc đợ gió ngõ vw3 vw2 tốc đợ gió tiếp xúc cánh turbine (Hình 2.2) Đợng gió ngõ vào ngõ tính cơng thức:  A1vw2    A2vw2   A3vw2 [-] (2.9) Mật đợ khơng khí  đầu vào của ống số Đợng cơng śt lượng gió tính: Ew  mw  vw1  vw2  [J] Pw  Ew  mw  vw21 - vw2  [W] (2.10) vw2 vw1 A1 A2 A3 vw3 Hình 2.2 Dịng di chuyển khối khí qua turbine gió [10] Dịng khơng khí tác động lên bề mặt cánh rotor: mw   A2vw [-] (2.11) Áp dụng định lý Froud-Rankine chứng minh rằng, tốc đợ gió đặt lên turbine gió tốc đợ gió trung bình trước sau turbine, nghĩa là: 31 vw  vw1  vW3 [-] (2.12) Thay phương trình (2.11), (2.12) vào (2.10), lượng gió thu turbine nhận đượclà:     v 2   v 1 Pw   R 2vw3  1  w3  1-  w3      vw1    vw1      Wind Power  [-] (2.13) power coefficient Cp đó: Pw lượng thu (W)  mật đợ khơng khí (kg/m3) A diện tích mặt cắt turbine gió (m2), A  A2   R2 νw1,3 vận tốc gió qua cánh quạt phía trước sau (m/s) R bán kính rotor (m) Cp hiệu suất rotor hay hiệu suất cánh quạt turbine tính sau: C p  (1  x)(1  x ) [-] (2.14) Với x tỉ số tốc đợ gió phía sau cánh quạt tốc đợ gió vào cánh quạt x  w3  w1 [-] (2.15) Để tìm cơng śt cực đại hệ số cơng śt ta lấy đạo hàm Cp theo biến x cho đạo hàm không 32 dC p dx  (1  x )  (2 x)(1  x)  [-] (2.16) Suy ra, hệ số công suất C p đạt giá trị cự đại tại: x  w3   w1 [-] (2.17) [-] (2.18) Thay giá trị x vào phương trình (2.14), ta kết quả: 1 16 C p (Betz)  (1  )(1  )   0,593 3 27 Theo lý thuyết giá trị lớn nhất C p  0,593 gọi giới hạn Betz [11] Năng lượng gió tỉ lệ với lập phương vận tốc gió, tốc đợ gió tăng lượng tăng lên rất nhiều Vì giá trị lượng turbine thay đổi rất lớn Hệ số Cp hiệu suất lượng cực đại mà turbine gió nhận Hệ số phụ tḥc vào số lượng cánh, bán kính turbine gió Trong thực tế, hệ số Cp khoảng 0,5 xem hệ số cực đại công śt gió mà turbine đạt [12] Từ cơng thức (2.18) ta thấy giới hạn cơng śt nhận từ gió Tuy nhiên, cơng thức chưa nêu mối quan hệ hiệu suất rotor với cấu trúc hình học loại turbine gió cụ thể, mối quan hệ hiệu suất rotor với tốc độ quay máy phát  Nếu rotor quay q chậm: tốc đợ gió dễ dàng qua mà khơng có tác đợng lên cánh quạt  Nếu rotor quay nhanh: cánh quạt tường chắn gió tốc đợ gió phía sau cánh quạt gần không nên hiệu suất rotor gần khơng Từ ta thấy hiệu śt rotor cịn phụ thuộc vào tốc độ máy phát, đặc trưng gió gồm: tốc đợ gió cấp đợ gió Tốc đợ gió đặc trưng quan trọng gió Sức gió thổi mạnh hay yếu từ khu vực đến khu vực khác mức độ chênh lệch (gradient) nhiệt đợ áp śt khơng khí khí khu vực kế 33 cận Tốc đợ gió tính m/giây, tốc đợ gió mợt vùng thường lấy giá trị tốc đợ gió trung bình đo vị trí cách mặt đất khoảng 10m 30m địa phương cụ thể Dựa vào tốc đợ gió, chia thành cấp đợ gió khác sau theo bảng số liệu (Bảng 2.2) Bảng 2.2 Các cấp đợ gió vị trí cách mặt đất 10m 30m [10] Vận tốc gió độ cao 30m Vận tốc gió độ cao 10m Cấp độ gió Vận tốc gió (m/giây) Vận tốc gió (m/h) Vận tốc gió (m/giây) Vận tốc gió (m/h) < 4,4 < 9,8 < 5,6 < 12,5 4,4 ÷ 5,1 9,8 ÷ 11,5 5,6 ÷ 6,4 12,5 ÷ 14,3 5,1 ÷ 5,6 11,5 ÷ 12,5 6,4 ÷ 7,0 14,3 ÷ 15,7 5,6 ÷ 6,0 12,5 ÷ 13,4 7,0 ÷ 7,5 15,7 ÷ 16,8 6,0 ÷ 6,4 13,4 ÷ 14,3 7,5 – 8,0 16,8 ÷ 17,9 6,4 ÷ 7,0 14,3 ÷ 15,7 8,0 ÷ 8,8 17,9 ÷ 19,7 > 7,0 > 15,7 > 8,8 > 19,7 2.4 Cấu tạo hệ thống lượng gió Gió mợt dạng lượng hệ sinh thái tự nhiên trái đất Gió sinh mặt trời đốt nóng khí quyển, trái đất xoay quanh mặt trời không đồng bề mặt trái đất Luồng gió thay đổi tuỳ tḥc vào địa hình trái đất, luồng nước, cối, người sử dụng luồng gió chuyển đợng lượng cho nhiều mục đích như: thuyền, thả diều phát điện, … Năng lượng gió mơ tả mợt q trình, sử dụng để phát lượng điện Hệ thống chuyển đổi lượng gió thành điện người ta gọi máy phát điện gió (Hình 2.3) Mợt turbine gió có cấu tạo phức tạp, gồm nhiều bợ phận nhỏ đảm nhiệm vai trị khác Và chắn thiếu bộ phận hết bạn muốn chúng hoạt đợng bình thường Cấu tạo máy phát điện gió gồm có bợ phận sau: 34 Tháp đỡ Máy phát điện turbine gió Cáp truyền dẫn Bợ phận đo tốc đợ gió Cánh quạt turbine 10 Phần ứng Bộ phận điều khiển hướng gió 11 Bợ điều khiển Yaw motor 12 Góc pitch Hợp số 13 Vỏ máy phát điện Bợ hãm tốc đợ Hình 2.3 Cấu tạo máy phát điện gió 35 2.4.1 Tháp đỡ Tháp đỡ dùng để nâng turbine buồng chứa hệ thống truyền đợng khí, máy phát điện, bợ phận điều hướng Chiều cao tháp phải cao đường kính cánh quạt rotor Trước đây, chiều cao tháp từ 20m đến 50m, 80m, 130m, 220m Vấn đề thiết kế động lực học cấu trúc Cần tránh tần số cộng hưởng tháp, rotor buồng chứa; rung động kết chu kỳ tác động dao động tốc đợ gió Bên cạnh vần đề nghiên cứu để phát triển chiều cao tháp, người ta trọng đến việc khai thác khía cạnh lắp đặt hệ thống ngồi biển khơi Trụ turbine điện gió phần có trọng tải cao nhất hệ thống Tùy theo lọai turbine điện gió, cơng śt địa điểm lắp đặt mà độ cao turbine khác nhau, trọng lượng trụ turbine điện gió có cơng śt lớn thường lên đến nhiều trăm tấn, kinh phí sản xuất, vận chuyển lắp đặt thông thường từ 15 đến 25 phần trăm tổng số kinh phí turbine 2.4.2 Cáp truyền dẫn Là bộ phận đặt bên trụ tháp, có nhiệm vụ truyền tải điện mà máy phát điện gió sản xuất nguồn trạm biến áp Ngồi cịn chứa dây dẫn cho tín hiệu điều khiển, kết nối turbine gió với nhà sản xuất 2.4.3 Cánh quạt turbine Cánh quạt turbine làm từ gỗ nén, sợi thủy tinh hay vịng oxy ghép lại Ngày nay, mợt turbine gió đại thường có cánh quạt Khó khăn khí song hành thiết kế lực ly tâm lý thuyết rung động liên tục Ngồi giới hạn khí tối thiểu để chống chọi với gió lớn kèm với việc điều khiển bảo vệ cánh quạt, máy phát làm việc tải hay nhiệt Vấn đề quan trọng thiết kế đặt hệ số công suất cực đại, cánh quạt to hay nhỏ đem lại khác biệt lớn tiếp nhận chuyển đổi lượng Cả mối quan hệ trọng lượng với tháp đỡ, chiều dài cánh quạt với chiều cao tháp phải 36 quan tâm Mặt khác, tương ứng với công suất nhận giá thành lắp đặt phải tính tốn để đạt mức tối ưu, giá thành tốt nhất 2.4.4 Bộ phận điều khiển hướng gió Bợ phận điều hướng điều chỉnh hướng turbine liên tục theo chiều gió Nó đơn giản cánh quạt hay phức tạp tháp đại Hệ thống yaw trượt theo mệnh lệnh có giám sát giải thuật điều khiển thích hợp Những cánh quạt quay với moment lớn cao thời gian chuyển hướng thường dẫn đến tiếng ồn Sự trượt nhanh sinh tiếng ồn vượt giới hạn cho phép, phải kiểm soát liên tục 2.4.5 Yaw motor Động cung cấp cho “yaw drive” định hướng gió Hướng gió thay đổi tùy theo thời điểm, vị trí theo mùa Turbine điện gió muốn đạt hiệu công suất phải chỉnh theo hướng gió, đặc biệt turbine điện gió trục ngang Phương pháp chỉnh turbine theo hướng gió gồm hai loại: phương pháp chỉnh thụ động phương pháp chỉnh tích cực Trong phương thức chỉnh thụ đợng, hệ thống cánh quạt quay tùy theo hướng gió quay đến vị trí có hướng gió mạnh nhất nhờ chong chóng gió (weather vane) gắn thùng Nacelle Tuy nhiên phương pháp áp dụng turbine điện gió có trọng lượng thấp, công suất từ đến 20 kW đường kính cánh quạt khoảng 10 mét Hầu hết turbine điện gió cỡ trung lớn áp dụng phương pháp chỉnh turbine theo hướng gió tích cực, với phương pháp này, việc quay hệ thống rotor hướng gió thổi thực đợng thủy lực động điện gọi đợng góc phương vị (Azimuth motor Yaw motor) 2.4.6 Hộp số Hệ thống cánh quạt turbine điện gió có tốc đợ số vịng quay thấp thơng thường từ 3,5 đến 22 vịng mợt phút, turbine điện gió loại hai cánh hoạt 37 F0 ( s)   4s  8  s 1  s   (4.52) Biến đổi bộ điều khiển một lần cách chia cho hàm truyền hở hệ thống, ta phương trình sau: Fr (s)  1  s s  s   s1  4s   8  s 1  s   K s 2 (4.53) Nếu chọn     p , có bợ điều khiển PI với hàm truyền: Fr ( s )   s s với   4  ;   8  K (4.54) Sau tính tốn, Hàm truyền bợ điều khiển xác định sau: Fr ( s)  4.8.3  0,0084s 95 109 s (4.55) Thiết kế vòng lặp vị trí Để vịng điều khiển giám sát vịng kín hồn thành cho kết Hình 4.27, cần phải thiết kế mợt bợ điều khiển vị trí Thực tế vịng lặp vị trí có đặc tính tích hợp (hàm vị trí mợt vi tích phân tốc độ), bộ điều khiển tỷ lệ đảm bảo vị trí đợ lệch khơng cho q trình di chuyển Giá trị bợ điều khiển xác định theo kinh nghiệm mơ thống qua cho thấy khả đáp ứng nhanh Fro ( s )  K p  0,393 (4.56) Theo kết Hình 4.27 cho thấy phản ứng thống qua hệ thống giám sát gió, Mỗi bước di chuyển mợt góc 50 chọn làm biến điều khiển Đó giá trị mà Nacelle quay giá trị trung bình góc lệch vượt qua vùng chết cho trước Trong đó, đường màu xanh góc quay Nacelle đường màu đỏ tốc độ quay Nacelle Ở đó, nhìn thấy tốc đợ quay phụ tḥc vào q trình quay 103 Nacelle, phần lớn nằm trạng thái ổn định nên giảm tác đợng học lên trụ turbine gió Vì mà q trình khởi đợng đợng hạn chế (bởi dịng điện phần ứng), nên thực tế khơng thể tăng tốc cho thay đổi hướng gió thống qua khơng nâng cao cơng śt đợng Hình 4.27 Đặc tính chuyển đợng quay Nacelle Trong Hình 4.28 cho thấy hoạt đợng bợ điều khiển vịng quay Nacelle khoảng thời gian Đầu tiên, hướng gió tăng dần từ 00 đến 200, thời gian mơ giờ, sau bắt đầu chuyển đợng nhanh so với hướng gió ban đầu Hình 4.28 Đặc tính bợ điều khiển Nacelle 104 Ở dạng sóng cho thấy bợ điều khiển trì hướng quay Nacelle với hướng gió Có thể thấy bợ điều khiển khơng tác đợng đợ lệc góc nhỏ 30 Khi đợ lệch góc vượt giá trị này, Nacelle quay với góc 50 Trong đồ thị tiếp theo, cho thấy cơng śt turbine gió giảm đợ lệch góc hướng gió khác khơng Trong q trình thiết kế bợ điều khiển cho cơng śt khơng giảm xuống 99% tồn hệ thống một khoảng thời gian dài, đồng thời Nacelle xoay tốt Nếu cần phải thảo luận kết theo quan điểm tối ưu liên quan đến chuyển đợng xoay Nacelle khơng có tiêu chí đặt ra, thơng thường dựa vào thỏa thuận tổn hao công suất điện vòng xoay số vòng Nacelle Chúng ta cần ý đến xoay góc độ lệch hướng từ 30 đến 50 gây tiếng ồn chuyển động Nacelle, phương chuyển động khơng tương ứng với phổ gió hướng gió Điều bị ảnh hưởng yếu tố thời tiết, giá trị chúng điều chỉnh dựa sở phép đo trình vận hành thử nghiệm nhà máy mợt vị trí cụ thể Hình 4.29 Mơ hình bợ điều khiển Nacelle 105 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Đề tài nghiên cứu mô turbine gió có cơng śt MW sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu kết nối lưới điện thông qua bộ chuyển đổi Dựa theo mơ hình tốn học, thành phần riêng lẻ turbine gió xây dựng dùng để mơ nhà máy điện gió Matlab/Simulink Trọng tâm q trình nghiên cứu phân tích quản lý nhà máy điện gió xem xét yếu tố ảnh hưởng đến tối ưu hóa vận hành nhà máy Do đó, nhiệm vụ phải tối ưu hóa tồn bộ nhà máy để đưa công suất điện lớn nhất tối ưu thành phần nhỏ khối điều khiển nhà máy Công suất máy phát thể qua đường đặc tính cơng śt, cơng śt turbine gió gần với giá trị định mức Nhiệm vụ hệ thống vùng hoạt động I thể mối quan hệ hệ Cp với công suất cực đại (MPPT) turbine gió Do cần điều khiển xác tốc đợ quay turbine theo tốc đợ gió mơ men điện từ Có hai thuật tốn dùng để điều khiển trường hơp này, (1) dùng bộ diều khiển I-PD cải tiến từ PID (2) dùng bộ điều khiển LQ theo quỹ đạo tham chiếu cho trước Kết mô giai đoạn I cho hệ số Cp đạt mức cực đại theo lý thuyết bộ điều khiển IPD cho kết tốt đôi chút so với PI-LQ Trong vùng hoạt đợng II trì dịng cơng śt định mức máy phát điện gió vùng II, III trì cơng śt đầu ổn định máy phát điện gió điều chỉnh cơng śt, hiệu suất turbine gió cách xoay cánh turbine gió để cơng śt máy phát điện gió không vượt trị định mức Từ quan điểm trì dịng cơng śt lớn nhất, điều quan trọng có thay đổi vùng III sang I, cánh quạt quay nhanh để nâng cao cơng śt sau giảm dần giảm dần momen điện công suất máy điện đạt cực đại, từ gây thất mợt lượng điện lớn Điều chứng tỏ rằng, có bợ điều khiển tốc đợ quay turbine gió điều khiển góc pitch cánh quạt Khi tốc đợ nhỏ định mức, turbine gió điều khiển góc pitch để tạo công suất tối ưu nhất Khi tốc đợ gió định mức 106 cần điều khiển góc pitch để bảo vệ turbine gió Hai bợ điều khiển IPD PI-LQ thể rõ điều Vì cơng śt turbine gió giảm theo đợ lệch góc (góc pitch) đặt cánh quạt tốc đợ quay turbine gió nên cần phải điều chỉnh tốc đợ quay cơng śt turbine gió Do hình thành lực quay tác động khối trục nên turbine gió khơng thể quay với tốc đợ cố định Do đó, vịng điều khiển thiết kế cho turbine gió quay với tốc đợ khơng vượt q 3% thời gian dài Tồn bợ q trình thiết kế bộ điều khiển cho công suất không giảm xuống 99% công suất định mức thời gian dài có thay đổi trực tiếp hướng gió Bợ điều khiển thiết kế đáp ứng việc điều khiển công suất phản kháng, biên độ điện, góc pha việc hịa lưới điện Bợ điều khiển có khả đáp ứng nhanh đến mức khơng nhận thấy thay đổi tốc đợ gió trang trại gió Bợ điều khiển điều khiển công suất phản kháng nên thiết bị bù công suất phản kháng hệ thống điện không sử dụng nên hệ thống vận hành dễ dàng Hướng phát triển đề tài Trong trình thực đề tài, cịn gặp nhiều khó khăn thiếu sót, cần phải xây dựng thuật tốn điều khiển cơng śt phản kháng turbine gió tác đợng lên công suất tác dụng Đề xuất xem ảnh hưởng lưới điện tác dụng lên turbine gió Do đó, khuôn khổ kiến thức thời gian nên viết cịn nhiều hạn chế thiếu xót Do rất mong q thầy/cơ đóng góp ý kiến để tiểu luận hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sathyajith, M and G.S Philip Advances in wind energy conversion technology Springer Science & Business Media, 2011 [2] AChen, J et al "Modeling and simulation of directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generator," IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies, pp 1-5, 17 September 2012 [3] ALi et al "Conventional and novel control designs for direct driven PMSG wind turbines," Electric Power Systems Research, pp 328-338, March 2010 [4] Joyce Lee, F.Z., GWEC Global Wind Report 2019 25 March 2020, 1000 Brussels, Belgium, [5] Pisanò, F "Input of advanced geotechnical modelling to the design of offshore wind turbine foundations," European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering Reykjavik (Iceland) 2019 [6] From Wikipedia, Wikipedia.org "List of most powerful wind turbines." Internet: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_most_powerful_wind_turbines, January 2022; [7] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam, "Thông tin thị trường điện tuần từ 2/3-8/3/2020." Internet: https://www.evn.com.vn/thu-vien-videos/Thong-tin-thi-truong-dien-tuantu-23-832020-1003-1090.aspx, 08 tháng 03 năm 2020 [8] Điện lực Hà Nội,"Tiềm phát triển điện gió." Internet: http://evnhanoi.vn/tintuc-evnhanoi/tiet-kiem-dien/5233-tiem-nang-phat-trien-dien-gio, 21 Tháng 2019 [9] Hau, E., Wind Turbines: Fundamentals, Technologies, Application, Economics ed, Springer-Verlag Berlin Heidelberg XVIII, p 879, 2013 [10] Manwell et al Wind energy explained: theory, design and application John Wiley & Sons, 2010 108 [11] Betz, A Wind Energie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen Vandenhoeck 1926 [12] Fortmann, J Modeling of wind turbines with doubly fed generator system Springer, 2014 [13] Sun, T et al "Transient analysis of grid-connected wind turbines with DFIG after an external short-circuit fault," Nordic wind power conference, 2004 [14] Bianchi et al Wind turbine control systems: principles, modelling and gain scheduling design Springer Science & Business Media, 2006 [15] Lov, F et al Wind turbine blockset in Matlab/simulink General overview and description of the Models in Institute of Energy TechnologyAalborg University Aalborg University : Institut for Energiteknik, Aalborg Universitet, 2004 [16] The MathWorks H.-Q "Simplified Synchronous Machine," Sim Power Systems For Use with Simulink® Vol 5, pp 221-228, 2013 [17] Sahdev, S Electrical Machines Cambridge University Press, 2017 [18] Hamida, M.L et al "Control of separately excited DC motor with series multicells chopper using PI-Petri nets controller," Nonlinear Engineering Vol 8, no 1, pp 32-38 [19] Van der Hoven, I "Power Spectrum Of Horizontal Wind Speed In The Frequency Range From 0.0007 To 900 Cycles Per Hour," Journal of Meteorology Vol 14, 1957 [20] Minorsky, N "Directional stability of automatically steered bodies," Journal of the American Society for Naval Engineers Vol 34, no 2, pp 280-309, 1922 [21] Bennett, S "Development of the PID controller," IEEE Control Systems Magazine Vol 13, no 6, pp 58-62, 1993 109 [22] Wang, L PID Control System Design and Automatic Tuning Using MATLAB/Simulink Wiley-IEEE Press, 2020 [23] Alfaro, V.M and R Vilanova "Model-reference robust tuning of PID controllers," Advances in Industrial Control, ed Springer International Publishing p 192, 2016 [24] Munteanu, I et al Optimal control of wind energy systems: towards a global approach Springer-Verlag London, 2008 [25] Al-Mahturi A and and H Wahid "Optimal tuning of linear quadratic regulator controller using a particle swarm optimization for two-rotor aerodynamical system," Int J Electr Comput Energ Electron Commun Eng Vol 11, no 2, pp 184-190, 2017 [26] Linder, A et al Model-based predictive control of electric drives Cuvillier Verlag, 2010 [27] Munteanu, I et al "Optimization of variable speed wind power systems based on a LQG approach," Control engineering practice Vol.13, no 7, pp 903-912, 2005 [28] Ekelund, T Modeling and linear quadratic optimal control of wind turbines Doktorsavhandlingar vid Chalmers Tekniska Hogskola, 1997 [29] Tony Burton et al "Wind energy handbook," Wind Energy Vol 2011, Wiley Online Library [30] Jonkman, J et al "Definition of a 5-MW reference wind turbine for offshore system development," National Renewable Energy Lab.(NREL), Golden, CO (United States) 2009, doi: 10.2172/947422 [31] Xue, D and Y Chen System simulation techniques with MATLAB and Simulink John Wiley & Sons, 2014 110 PHỤ LỤC Phụ lục 1- Thông số máy phát điện gió PMSG Cơng śt tác dụng 2.0 MW Đường kính Rotor 82 m Số cực Công suất biểu kiến 2.081 Hệ số cơng śt điều chỉnh 1.0 Điện áp định mức 400 Số cặp từ 32 Tần số 50 Hz Dòng ngắn mạch cực đại 4000 A Máy biến áp 0,4/22 kV Công suất máy biến áp 2300 MVA Tổn hao sắt từ 16 kW Tổn hao khơng tải 2.25 kW Tốc đợ gió ngắt máy phát 22-28 m.s-1 Giớ hạn tốc đợ gió 6-19.5 Min.s-1 Tốc đợ gió định mức 12 m.s-1 Tốc đợ gió mà máy phát hoạt động 2.5 m.s-1 111 MVA V Phụ lục – Cấu trúc điều khiển turbine gió 2.1 Mơ hình tua bin gió 2.2 Mơ hình chi tiết điều khiển góc pitch tua bin gió 112 2.3 Mơ hình Cp(λ, β) 2.4 Cấu trúc điều khiển IPD 113 2.5 Thông số điều chỉnh điều khiển IPD 114 2.6 Cấu trúc điều khiển PI- LQ 2.7 Mơ hình chi tiết điều khiển PI 115 2.8 Mơ hình chi tiết điều khiển LQ 116 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I II LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Trương Phi Sơn Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 23/8/1984 Nơi sinh: Thái Bình Email:sontp.kdat@gmail.com Điện thoại: 0907278862 Q TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Vừa học vừa làm Nơi đào tạo: Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Ngành học: Điện – điện tử Nước đào tạo: Việt Nam Ngoại ngữ: III Năm tốt nghiệp: 2008 Tiếng Anh Mức đợ sử dụng: B1 Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 11/2008-5/2011 Trung tâm kiểm định Huấn Nhân viên Giám sát an luyện kỹ thuật an toàn lao đợng TP tồn Trung tâm kiểm định H́n Kiểm định viên kỹ thuật luyện kỹ thuật an toàn lao đợng TP an tồn lao đợng 6/2011-đến nay Viện Khoa học An tồn vệ sinh lao đợng TP.HCM TP HCM, ngày tháng Người khai Trương Phi Sơn 117 năm 2022 ... hiệu điều khiển, kết nối turbine gió với nhà sản xuất 2. 4.3 Cánh quạt turbine Cánh quạt turbine làm từ gỗ nén, sợi thủy tinh hay vòng oxy ghép lại Ngày nay, mợt turbine gió đại thường có cánh quạt. .. phát nóng 2. 4. 12 Góc pitch Hệ thống góc pitch hệ thống điều khiển bề mặt đón gió cánh quạt Điều khiển hướng đón gió cánh thực chất điều chỉnh số vòng quay hệ thống rotor, tốc 39 đợ gió ln thay... hình điều khiển góc pitch Bộ chuyển động cánh quạt turbine một hàm phi tuyến, cánh quạt turbine gió quay mợt góc theo dọc trục gọi góc pitch (β) dùng để điều chỉnh cơng śt turbine gió Theo