Máy điện dị bộ, nghiên cứu máy điện dị bộ nguồn kép trong chế độ máy phát sử dụng động cơ lai có tốc độ dải rộng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………… Luận văn Máy điện dị bộ, nghiên cứu máy điện dị nguồn kép chế độ máy phát sử dụng động lai có tốc độ dải rộng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI NÓI ĐẦU Năng lƣợng vấn đề quan trọng xã hội ta Ở quốc gia nào, lƣợng nói chung lƣợng điện nói riêng ln ln đƣợc coi ngành cơng nghiệp mang tính chất xƣơng sống cho phát triển kinh tế Việc sản xuất sử dụng điện cách hiệu đƣợc coi trọng cách đặc biệt Ý nghĩa quan trọng mục tiêu cao ngành công nghiệp then chốt nhằm nâng cao đời sống ngƣời dân Máy phát điện khơng đồng cấp nguồn từ hai phía đƣợc nghiên cứu để tạo nên sản phẩm đƣợc sử dụng ngành điện sử dụng lƣợng gió ƣu điểm bật hệ thống máy điện loại kết hợp với biến đổi công suất đại cho phép làm việc dải tốc độ rộng động sơ cấp Máy điện dị roto dây quấn kết hợp với biến đổi công suất đƣợc cấp nguồn từ hai phía ngƣời ta gọi DFIG (Doubly-Fed Induction Generator) Việt Nam đất nƣớc có khả phát triển hệ thống phát điện sử dụng lƣợng gió Vì vậy, để bắt kịp với công nghệ phục vụ cho lĩnh vực đƣợc nhận đề tài nghiên cứu loại máy phát điện mà từ lâu bị lãng quên máy phát dị roto dây quấn làm việc chế độ máy phát Đề tài mang tên: “Máy điện dị bộ, nghiên cứu máy điện dị nguồn kép chế độ máy phát sử dụng động lai có tốc độ dải rộng” Đề tài gồm có ba chƣơng : Chƣơng 1: Máy điện không đồng chế độ máy phát Chƣơng 2: Hệ thống máy phát điện khơng đồng nguồn kép Chƣơng 3: Mơ hình máy phát không đồng Roto dây quấn- xây dựng dựa sở điều khiển LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sau thời gian làm việc dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Tiến Ban, tơi hồn thành đề tài nghiên cứu Tuy nhiên, hiểu biết kiến thức hạn chế nên chắn nhiều sai sót Tơi mong đƣợc thơng cảm bảo thầy để tơi hồn thiện Hải Phịng, ngày 12 tháng năm 2010 Sinh viên thực Hoàng Xuân An LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG CHẾ ĐỘ MÁY PHÁT 1.1 MÁY PHÁT ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Máy phát điện không đồng loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay roto khác với tốc độ quay từ trƣờng (n n1) Nhƣng từ trƣờng stator từ trƣờng rotor quay đồng (không chuyển động tƣơng nhau) Từ ngày đƣợc phát minh, máy điện không đồng đƣợc sử dụng chế độ động cơ, thân làm việc chế độ động có nhiều ƣu điểm: - Dễ dùng cho đối tƣợng - Gọn nhẹ kết cấu - Dễ vận hành khai thác - Hiệu suất chung cao - An toàn tin cậy Ở chế độ máy phát máy điện khơng đồng lại thể nhiều nhƣợc điểm, đặc biệt địi hỏi phải có thiết bị phụ tạo nên đƣợc chức máy phát So với máy điện đồng chức máy điện dị hồn tồn khơng đƣợc ƣu điểm để ứng dụng thực tế Để đánh giá lại chức máy phát máy điện dị dƣới phân tích chế độ máy phát cho hai loại: Rotor lồng sóc Rotor dây quấn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.1.1 Máy phát điện không đồng rotor dây quấn 1.1.1.1 Cấu tạo máy phát điện không đồng rotor dây quấn Máy điện không đồng rotor dây quấn gồm phận sau: stato, rotor a Stato thành phần tĩnh gồm phận lõi thép dây quấn Ngồi cịn có vỏ máy, nắp máy - Lõi thép: Lõi thép đƣợc làm thép kĩ thuật điện dày 0,35 ÷ 0,5 mm, bề mặt có phủ sơn cách điện để chống tổn hao dịng điện xốy Hình 1.1 trình bày lõi thép Stato máy điện dị Khi đƣờng kính máy nhỏ, thép đƣợc dập theo hình trịn nhƣ hình 1-1a Khi đƣờng kính ngồi lõi thép lớn (trên 990 mm) thép đƣợc dập thành hình rẻ quạt (hình 1-1b) Các thép ghép lại với ép chặt tạo thành hình trụ rỗng, bên hình thành rãnh để đặt dây quấn nhƣ hình 1-1c Nếu lõi thép dài thép đƣợc ghép thành thếp dày ÷ cm, thếp đặt cách cm để tạo đƣờng thơng gió hƣớng tâm Hình 1.1 Lõi thép stato máy điện khơng đồng a) Hình vành khăn ; b) Hình rẻ quạt ; c) Mạch từ stato LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Dây quấn: Là phần dẫn điện, đƣợc làm dây đồng có bọc cách điện Dây quấn stato máy điện không đồng pha gồm ba dây quấn pha có trục đặt lệch không gian 1200 điện, pha gồm nhiều bối dây, bối dây gồm nhiều vòng dây (hình 1-2a) Mỗi vịng dây có hai cạnh tác dụng Các bối dây đƣợc đặt vào rãnh lõi thép stato (hình 1-2b) đƣợc nối với theo quy luật định Dây quấn máy điện dị thực theo nhiều kiểu quấn dây Tùy theo mục đích, yêu cầu sử dụng, yêu cầu công nghệ, ngƣời ta thiết kế đáp ứng theo tiêu chí kỹ thuật a b Hình 1.2 Dây quấn stato - Vỏ máy: Vỏ máy làm nhôm gang dùng để cố định lõi thép dây quấn nhƣ cố định máy bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ Đối với máy có cơng suất tƣơng đối lớn (1000kw) thƣờng dùng thép hàn lại thành vỏ Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ khác Hai đầu vỏ có nắp máy ổ đỡ trục Vỏ máy nắp máy dùng để bảo vệ máy b Roto phần quay gồm lõi thép, dây quấn, vành trƣợt trục máy Lõi thép: Lõi thép rôto đƣợc làm thép kĩ thuật điện, dập nhƣ hình 1-3a LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Các thép sau sơn cách điện đƣợc ghép lại thành khối hình trụ mặt ngồi hình thành rãnh để đặt dây quấn rơto, có lỗ để ghép trục công suất lớn ngƣời ta khoan lỗ để thơng gió làm mát Trên thực tế, tổn hao sắt lõi thép rôto với máy công suất nhỏ không lớn nhiều trƣờng hợp ngƣời ta sử dụng thép rèn Với máy cơng suất lớn lõi thép phải loại thép kĩ thuật điện có cơng nghệ chế tạo giống nhƣ lõi thép Stato Khi sử dụng thép ngƣời ta để lợi dụng phần thép kĩ thuật điện sau dập lõi sắt stato, ngƣời ta dùng để ép lõi thép rô to Hình 1.3 trình bày cấu trúc lõi Rotor Hình 1.3 Lá thép rơto máy điện khơng đồng Dây quấn Roto đƣợc thực nhƣ công nghệ quấn dây Stato Cuộn dây Roto ba pha với cách quấn đƣợc thiết kế giống nhƣ stato nhƣng kích thƣớc dây quấn số vịng pha dây quấn phải đƣợc tính tốn phù hợp với dịng điện điện áp tính tốn cho Rotor Dây quấn đƣợc đặt rãnh lõi thép rôto Dây quấn pha rơto thƣờng đấu hình (Y), ba đầu lại đƣợc nối với ba vành trƣợt làm đồng cố định đầu trục, tì lên ba vành trƣợt ba chổi than (hình 14b) Hệ thống chổi than vành trƣợt Rotor máy điện dị để ghép nối phần điện với mạch điện bên ngồi nên cơng nghệ hệ thống LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com địi hỏi đƣợc chế tạo xác, chắn làm việc tin cậy Các vành góp phải đƣợc làm từ đồng đƣợc chế tạo áp suất cao với độ bền khí tốt để chịu nhiệt, chống mài mịn, khơng bị biến dạng q trình làm việc Hệ thống chổi than với giá đỡ, lò xo, cán chổi than phải đƣợc thiết kế theo tiêu chuẩn giống nhƣ máy điện chiều Một yêu cầu điện điện trở tiếp xúc than chổi than phải nhỏ.Thông qua chổi than ghép thêm điện trở phụ hay đƣa sức điện động phụ vào mạch rôto chế độ động để ghép nối với Inverter, Converter chế độ máy phát (nếu cần) Hình 1.4 trình bày hình ảnh roto dây quấn máy điện dị (hình 1.4a) cách ghép nối cuộn dây Rotor với điện trở bên chế độ động (hình 1.4b) Hình 1.4 Rơto dây quấn (a) sơ đồ mạch điện (b) rôto dây quấn Nhận xét:  Máy điện dị Rotor dây quấn có cấu trúc phức tạp, việc chế tạo khó khăn với quan điểm tin cậy mạch điện loại máy điện có LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhiều khâu nên chắn có độ tin cậy thấp so với loại roto dây quấn  Trong ghép nối mạch điện với mạch ngồi vấn đề cơng nghệ địi hỏi phải có yêu cầu khắt khe chắn, nên ngƣời thực phải có trình độ tay nghề nhƣ lý luận thực tế 1.1.1.2 Nguyên lý hoạt động máy phát không đồng rotor dây quấn Máy phát điện không đồng roto dây quấn có cuộn dây: dây quấn stato (phần tĩnh) nối với lƣới điện tần số không đổi f 1, dây quấn roto (phần động) đƣợc nối tắt lại khép kín điện trở, nối với thiết bị phụ khác Khi nghiên cứu máy điện dị chế độ máy phát ngƣời ta phải đƣa điện xoay chiều pha vào cuộn dây Stato – Dòng điện pha tạo thành từ trƣờng quay quay với tốc độ: n1 = Trong đó: f: Tần số ; (1.1) p: Số đơi cực Lúc ta sử dụng động sơ cấp lai Rotor máy điện, quay chiều với tốc độ n lớn tốc độ n1 độ trƣợt S= Chế độ động Chế độ máy phát Hình 1.5 Dòng điện Rotor chế độ động (a) chế độ máy phát (b) Dòng điện chạy Rotor trƣờng hợp máy phát ngƣợc chiều với dịng điện chế độ động Hình 1.5 trình bày chiều dòng điện Rotor hai chế độ Nhƣ thông qua từ trƣờng máy điện, động sơ cấp biến thành điện cấp lƣợng trả lên lƣới Tuy nhiên, qua phân tích thấy máy điện sử dụng phần công suất lƣới để tạo nên từ trƣờng quay – Đó cơng suất phản kháng Q Và nhƣ làm việc chế độ máy điện phải tiêu hao lƣợng cơng suất phản kháng lƣới Nhƣ hệ số cos lƣới bị giảm Nếu nhƣ máy điện muốn làm việc độc lập cần phải có thiết bị để tạo nên lƣợng công suất phản kháng – Và thực tế phải sử dụng tụ điện để làm việc Đây nhƣợc điểm lớn mà máy điện dị làm việc chế độ máy phát gặp phải Chính lý nhƣ trình bày nên so với máy điện đồng máy phát điện dị bị lãng qn q khứ hồn tồn có lí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khơng cịn thỏa mãn, dẫn đến suy giảm chất lƣợng phƣơng pháp ĐK tuyến tính Vì lý ấy, cấu trúc ĐK phi tuyến, phù hợp với chất phi tuyến MP giúp tránh đƣợc nhƣợc điểm 3.4.2 Khái qt phƣơng pháp tuyến tính hóa xác Xét lớp đối tƣợng phi tuyến có dạng: x f ( x) x Với: H ( x)u; y g ( x) x1 u1 g1 ( x) xn H ( x) ;u um ; g () (3.22) ; g ( x) h1 ( x), h2 ( x), hm ( x) Nếu lớp đối tƣợng (3.22) thỏa mãn số điều kiện (ví dụ: tồn vector bậc tƣơng đối, tính suy biến ma trận L), ta sử dụng phép chuyển hệ tọa độ: 49 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com g1 ( x) z z1 Lr1f g ( x ) m( x ) zn (3.23) g m ( x) Lrfm g m ( x ) Để chuyển (3.22 ) từ hệ tọa độ trạng thái x sang hệ tọa độ trạng thái z mới: z Az Bw; y Đối tƣợng vào tuyến tính: w Khâu ĐK chuyển hệ tọa độ a ( x) L ( x) w z Cz Az (3.24) Bw; y Cz Đối tƣợng phi tuyến U x x f ( x) H ( x)u y g (x) y x Hình 3.4 Chuyển hệ tọa độ trạng thái (TTHCX) cho đối tƣợng phi tuyến Trên hệ tọa độ trạng thái z, phƣơng trình (3.24) có đặc điểm hệ vào-ra tuyến tính với cơng thức ma trận A, B, C đƣợc đƣa cho trƣờng hợp cụ thể sau Vector biến vào nguyên thủy u đƣợc ĐK theo luật sau: 50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lh Lrf g1 ( x) Lh Lrf g ( x ) L( x) Lh Lrf g m ( x) Lh Lrf g m ( x ) u a( x) L ( x) w với (3.25) Lrf g ( x) a( x) L ( x) Lrf g m ( x) 3.4.3 Đặc điểm phi tuyến mơ hình máy phát KĐB-RDQ Sau thay tham số máy kí hiệu: a ( Tr ) (1 ) ( Ts ), b (1 ) ( ), c (1) ( Lr ), d (1 ) ( Lm ), e (1 ) ( Ts ) (chú ý: Các kí hiệu a, b, c, d, e có ý nghĩa mục ), máy điện KĐBRDQ đƣợc mô tả hệ tọa độ dq nhƣ sau: i e ' sd b ' sq cu rd dusd i e ' sq b ' sd cu rq dusq ird aird r rq irq airq r rd vr ' sd ird Ts ' sd Ts s ' sq u sd Lm ' sq irq Ts ' sq Ts s ' sd u sq Lm (3.26) r Sau định nghĩa tham số mới, ta chuyển viết (2.26) dƣới dạng nhƣ công thức (3.22): 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com x y h1 x1 i rd u1 e ' sd b ' sq cu rd du sd x2 i rq ; u u2 e ' sq b ' sd cu rq du sq x3 vr u3 y1 g1 ( x) x1 ax1 y2 g ( x) x ; f ( x) ax2 y3 g ( x) x3 ; h2 0 ; h2 ( x) r (3.27) x2 x1 Trong mơ hình (3.27 ), hai đại lƣợng nhiễu uS s đƣợc đƣa vào biến ĐK u1 u2 Vector biến vào u đƣợc bổ sung thêm biến r điều với chất máy điện Mơ hình (3.27) rõ đặc điểm ”cấu trúc phi tuyến” đối tƣợng, đặc điểm chế ngự tốt giải pháp điều khiển phi tuyến 3.4.4 Điều khiển cách ly công suất tác dụng P công suất kháng Q cấu trúc thiết kế theo phƣơng pháp tuyến tính hóa xác (TTHCX ) Điều kiện tuyến tính hóa xác phần mơ hình dịng Rotor – hai phƣơng trình hệ pt.(3.8) Theo pt.(3.25), ta dễ dàng tìm đƣợc hàm điều khiển truyền động trạng thái dƣới cho mơ hình dịng Rotor máy điện không đồng nguồn kép: u1 ax1 u2 ax2 u3   u a( x) x2 1 x1 0    L ( x) (3.28) w Kết cuối mơ hình thay hệ tọa độ trạng thái có dạng tổng quát nhƣ pt.(3.24) với hai đặc điểm vào tuyến tính thiết kế tuyến tính đƣợc đề cập đến Có thể chi hai tính chất quan trọng áp dụng TTHCX cho đối tƣợng máy phát loại KĐB-RDQ, là: Tính chất 1: Có thể áp dụng phƣơng pháp thiết kế ĐK tuyến tính quen biết cho đối tƣợng (3.24) Với tính chất này, thiết kế khâu ĐC dòng 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Rotor ta khơng cịn phụ thuộc vào điều kiện r chu kỳ trích mẫu Tính chất 2: Mơ hình (3.24) cịn có đặc điểm tách kênh vào – Với đặc điểm này, việc ĐK cách ly hai q trình tạo cơng suất tác dụng P phản kháng Q trở lên vô đơn giản Nhƣ mục 3.3 giới thiệu, chìa khóa hệ thống ĐK máy phát KĐBRDQ mạch vịng ĐC dòng Rotor hệ tọa độ dq, sử dụng thành phần dòng Rotor ird irq làm biến ĐK cách ly công suất tác dụng P (ĐK mômen mG ) công suất phản kháng Q (ĐK hệ số công suất cos ) Dễ dàng nhận thấy, ta thay khâu ĐC chiều RI cấu trúc với khâu ĐK chuyển hệ tọa độ trạng thái khâu ĐC R Ird, RIrq riêng rẽ cho thành phần dòng tách kênh 3.5 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN PHÍA LƢỚI 3.5.1 Mơ hình tốn mạch điện phía lƣới Lƣới điện 3~ Biến LD NLPL 3~ gd= iN CF RF UN iN UDC a) 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LT LN LD NLPL 3~ gd= iN CF eN RF UN UDC iN b) LD iT NLPL 3~ gd= iN CF eN UN RF iN UDC c) Hình 3.5 Sơ đồ mạch điện phía lƣới: a) Sơ đồ tổng quát ; b) Sơ đồ thay c) Mơ hình dịng phía lƣới Đầu NLPL thƣờng đƣợc ghép với lƣới thông qua cảm kháng L D (có điện trở cuộn dây RD), qua khâu lọc RC biến áp (hình 3.5a) Điện cảm lƣới cho trƣớc LN, biến áp đƣợc thay tƣơng đƣơng điện cảm tiêu tán L T điện áp lƣới đƣợc thay nguồn áp eN, từ ta có sơ đồ mạch điện phía lƣới nhƣ hình 3.5b Vì tổng điện áp rơi biến điện cảm lƣới nhỏ so với điện áp rơi khâu lọc, ta bỏ qua chúng thu đƣợc sơ đồ tối giản phục vụ thiết kế hình 3.5c Ở trạng thái xác lập, ta thu đƣợc phƣơng trình lọc RC từ hình 3.5c nhƣ sau: eN iF j sCF RF i F (3.29) 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trên hệ tọa độ THĐAL với e N jeNq , eNq =0 ta e Nd vết: e Nd Trong iF i Fq sCF RF i Fd (3.30) i Fd sCF RF i Fq iFd jiFq Nhờ phƣơng trình 3.30 ta tính xác giá trị thành phần dòng iFd, iFq chế độ xác lập, thành phần dòng kể với điện áp lƣới khơng đổi, mạch vịng ĐC dịng phía lƣới chúng giữ vai trị đại lƣợng nhiễu cố định Tƣơng tự khâu dòng ĐC dịng Rotor, đại lƣợng nhiễu phía lƣới bị triệt tiêu ảnh hƣởng nhờ khâu bù nhiễu nhờ thành phần tích phân tiềm ẩn thuật tốn điều chỉnh dịng Từ hình 3.6c ta xây dựng pt.dịng áp phía lƣới nhƣ sau: uN RD i N iN iT LD diN dt eN (3.31) iF Sau chuyển pt.(3.31) sang hệ tọa độ dq đồng thời dịng iN phƣơng trình thứ iN thuộc phƣơng trình thứ ta thu đƣợc phƣơng trình điện áp uN RD iT e Nv RD i F di LD F dt diT dt eN j LD e Nv s LD i F j s LD iT e Nvd jeNvq (3.32) Phƣơng trình (3.32) đƣợc viết lại dƣới dạng mơ hình trạng thái nhƣ sau: 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com diTd dt iTd TD s Tq i (u Nd LD e Nvd ) diTq iTd TD s iTd (u Nq LD e Nvq ) dt (3.33) Từ (3.33) ta thu đƣợc mơ hình dịng gián đoạn phía lƣới nhƣ sau: iT (k 1) i (k ) Với H N u N (k ) H N e Nv (k ) N T T TD s N s T T TD T ;HN T LD 0 T LD (3.34) Mơ hình (3.34) xuất phát điểm để thiết kế khâu ĐC dịng phía lƣới Giả thiết ta trực tiếp đo dòng iN đầu NLPL, ta phải sử dụng pt.(3.30) để tính dịng sau nhờ pt.(3.31) tính giá trị thực dịng lƣới (dịng biến ) iR 2.2.4.2 Cấu trúc điều khiển Nhƣ ra: Then chốt cấu trúc ĐK phía lƣới khâu ĐC dòng hai chiều, cho phép áp đặt nhanh xác thành phần dịng phía lƣới iNd i Nq (hình 3.6) Trình tự thiết kế khâu ĐC dịng phía lƣới giống hệt nhƣ phía Rotor MP Giả thiết biến yN (k) đầu khâu điều chỉnh vector RIN, ta viết pt điều chỉnh sau, có bù nhiễu trễ thời gian tính: u N (k 1) H N1 y N (k ) H N eNv (k 1) (3.35) Thay (2.35) vào (2.34) ta thu đƣợc mơ hình dịng bù nhiễu sau đây: iT (k 1) i (k ) N T yN (k 1) (3.36) Tại ta có hai nhận xét: - Mơ hình dịng phía lƣới có cấu trúc hồn tồn tƣơng tự nhƣ mơ hình dịng Rotor (3.18) 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - eNv giữ vai trị đại lƣợng nhiễu cố định ảnh hƣởng bị loại trừ nhờ thành phần tích phân tiềm ẩn khâu ĐC dịng mà khơng cần khâu bù phụ Để thu đƣợc đáp ứng tức thời đồng thời cách ly tốt hai thành phần vector dòng, ta sử dụng khâu ĐC nhƣ pt.(3.21) I RIN z 1 z (3.37) N Bỏ qua khâu bù phụ thêm, ta thu đƣợc nhờ pt (3.37) tính cụ thể khâu ĐCD nhƣ sau: u Nd (k 1) LD xTd (k ) T L u Nq (k 1) D xTq (k ) T T xTd (k 1) TD s T xTq (k 1) TD s TxTq (k 1) y Nd (k 2) (3.38) TxTq (k 1) y Nq (k 2) Trong đó: xT xTd yN y Nd jxTq ; xTd * iTd iTd ; xTq * iTq iTq jy Nq 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tới mạch chiều trung gian Khâu đc UDc U DC i Nd UDc Khâu đc dòng uNd uNq RI UDc PWM Lƣới điện w u v tu tv ej N iNq tw uN Khâu đc iNd Hệ số công suất iN e jN iNq iNu iN iNv iN NLPL uNu N Góc pha uNv Hình 3.6 Cấu trúc điều khiển phía lƣới với khâu ĐC vector dòng Tuy lý thuyết biến động đại lƣợng nhiễu e Nv đƣợc thành phần I tiềm ẩn (3.37) san ta bỏ qua khơng cần khâu bù phụ (3.38), thiết bị hoạt động dƣới điều kiện: yN nhận đƣợc giá trị ban đầu chuẩn xác yN (k 0) H N eNv (k 0) (3.39) Với (k=0) tính theo phƣơng trình (3.30) (3.31) Khâu ĐC theo (3.37)-(3.39) có độ tin cậy cao nhạy tham số, ƣu điểm lớn Tuy nhiên, tồn khả LD không đủ lớn, dẫn đén méo dạng hình sin dịng iT khâu điều chỉnh có tính động cao (đáp ứng tức thời) Đây điều mà nhà quản lý lƣới điện khó chấp nhận Chỉ có hai khả khắc phục, ta thiết kế LD chuẩn xác hơn, ta chọn giải pháp điều chỉnh có tốc độ chậm Ví dụ: với tốc độ đáp ứng hữu hạn , thỏa mãn yêu cầu trên, ta bảo đảm tốt dạng hình sin cho dịng phía lƣới iT đặc biệt MP phát huy hết công suất 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nhận xét: - Lƣới điện hình lƣới điện quốc gia (khi hệ thống phát điện có hịa lƣới ) lƣới phụ tải cục (khi hệ thống phát điện khơng hịa lƣới) - Cấu trúc điều khiển phía lƣới khơng góp phần điều khiển cách ly cách chắn hai thành phần công suất tác dụng P công suất phản kháng Q chế độ vận hành.Bằng cách cài đặt phƣơng pháp điều khiển thích hợp, ta loại trừ đƣợc thành phần hài phát lên lƣới (vai trò lọc tích cực) hay bù hệ số cơng suất cos mà không cần đến tụ bù 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài tốt nghiệp với hƣớng dẫn tận tình thầy mơn Điện cơng nghiệp, đặc biệt bảo giúp đỡ tận tình thầy giáo TS.Nguyễn Tiến Ban cố gắng thân, em hoàn thành đề tài tốt nghiệp “Máy điện dị bộ, nghiên cứu máy điện dị nguồn kép chế độ máy phát sử dụng động lai có tốc độ dải rộng” Đồ án hồn thành số cơng việc: - Nghiên cứu máy điện dị làm việc chế độ máy phát - Nghiên cứu hệ thống máy phát điện dị nguồn kép - Xây dựng mô hình tốn hệ thống DFIG Do điều kiện khách quan chủ quan đề tài cịn có số khuyết điểm hƣớng nghiên cứu đề tài thực mơ phỏng, mơ hình điều khiển máy điện dị nguồn kép MATLAB & Simulink để lấy kết phục vụ cho việc ứng dụng thực tế sau Nghiên cứu máy phát dị nguồn kép lĩnh vực có nhiều khó khăn đồ án dừng lại nội dung tổng kết phía Tác giả mong nhận đƣợc đóng góp thầy cô bạn Xin chân thành cảm ơn Hải Phòng, ngày 12 tháng năm 2010 Sinh viên thực Hoàng Xuân An 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TSKH Thân Ngọc Hoàn, (2005), Máy điện, Nhà xuất xây dựng [2] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh,(2005), Điện tử công suất, Nhà xuất khoa học - kỹ thuật [3] PGS TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban, Điều khiển tự động hệ thống truyền động điện, (2007), Nhà xuất khoa học - kỹ thuật [4] Nguyễn Phùng Quang, (Hà Nội 4/1998), Máy điện dị nguồn kép dùng làm máy phát hệ thống phát điện chạy sức gió: Các thuật tốn điều chỉnh bảo dảm phân ly mơmen hệ số công suất , Tuyển tập hội nghị tồn quốc lần thứ tự động hóa, tr 413-437 [5] Nguyễn Phùng Quang; A Dittrich, ( 2006), Truyền động điện thông minh, Nhà xuất khoa học - kỹ thuật [6] Cao Xuân Tuyển, Nguyễn Phùng Quang,( Hà Nội 6/2005), Các thuật toán phi tuyến sở kỹ thuật Backstepping điều khiển máy điện dị nguồn kép hệ thống phát điện chạy sức gió, Hội nghị tồn quốc lần thứ tự động hóa, tr 545-550 [7] Nguyễn Quang Tuấn, Phạm Lê Chi, Nguyễn Phùng Quang, (2005), Cấu trúc tách kênh trực tiếp điều khiển hệ thống máy phát điện không đồng nguồn kép, Chuyên san “ Kỹ thuật điều khiển tự động”, số 6(2), tr 28-35,tạp chí Tự động hóa ngày 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG CHẾ ĐỘ MÁY PHÁT 1.1 MÁY PHÁT ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1.1 Máy phát điện không đồng rotor dây quấn 1.1.1.1 Cấu tạo máy phát điện không đồng rotor dây quấn 1.1.1.2 Nguyên lý hoạt động máy phát không đồng rotor dây quấn 1.1.2.1 Cấu tạo máy phát điện khơng đồng rotor lồng sóc 10 1.1.2.2 Nguyên lý hoạt động máy phát khơng đồng rotor lồng sóc 1.2 BIẾN TẦN 15 1.2.1 Giới thiệu chung 15 1.2.2 Biến tần gián tiếp 15 1.2.2.1 Biến tần dùng nghịch lƣu dòng 17 1.2.2.2 Biến tần dùng nghịch lƣu áp 18 1.2.3 Linh kiện bán dẫn điều khiển hoàn toàn IGBT (insulated gate bipolar transistor) 19 1.2.4 Các khối biến tần gián tiếp 23 1.2.4.1 Khối chỉnh lƣu có điều khiển 23 1.2.4.2 Khối nghịch lƣu 25 CHƢƠNG 31 HỆ THỐNG MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP 31 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 31 2.2 CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT DFIG: 33 2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT DFIG: 35 2.4 PHẠM VI HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT KĐB – RDQ 38 CHƢƠNG 39 MƠ HÌNH MÁY PHÁT KHƠNG ĐỒNG BỘ ROTOR DÂY QUẤN – XÂY DỰNG TRÊN CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN 39 3.1 MÔ HÌNH TỐN CỦA MÁY PHÁT KĐB-RDQ 39 3.2 MƠ HÌNH TRẠNG THÁI GIÁN ĐOẠN CỦA MÁY PHÁT KĐB-RDQ 44 3.3 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH PHÍA MÁY PHÁT 46 3.3.1 Mơ hình dịng Rotor 46 3.3.2 Điều khiển cách ly công suất tác dụng P công suất kháng Q điều chỉnh dòng hai chiều 47 3.4 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN PHÍA MÁY PHÁT 48 3.4.1 Đặt vấn đề 48 3.4.2 Khái qt phƣơng pháp tuyến tính hóa xác 49 3.4.3 Đặc điểm phi tuyến mơ hình máy phát KĐB-RDQ 51 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.4.4 Điều khiển cách ly công suất tác dụng P công suất kháng Q cấu trúc thiết kế theo phƣơng pháp tuyến tính hóa xác (TTHCX ) 52 3.5 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN PHÍA LƢỚI 53 3.5.1 Mơ hình tốn mạch điện phía lƣới 53 2.2.4.2 Cấu trúc điều khiển 56 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... chế độ máy phát Đề tài mang tên: ? ?Máy điện dị bộ, nghiên cứu máy điện dị nguồn kép chế độ máy phát sử dụng động lai có tốc độ dải rộng? ?? Đề tài gồm có ba chƣơng : Chƣơng 1: Máy điện không đồng chế. .. -1 Trên đồng bộ, chế độ máy phát 0>s>α Dƣới đồng bộ, chế độ máy phát 1>s>0 Trên đồng bộ, chế độ động 0>s>α nS 1 Dƣới đồng bộ, chế độ động 1>s>0 m Hình 2.6 Phạm vi hoạt động máy phát KĐB-RDQ 38... B nn nn n< n> Chế độ động Chế độ máy phát Hình 1.5 Dịng điện Rotor chế độ động (a) chế độ máy phát (b) Dòng điện chạy Rotor trƣờng hợp máy phát ngƣợc chiều với dòng điện chế độ động Hình 1.5