Đồ án Khảo sát hệ thống phát điện gió sử dụng máy điện cảm ứng nguồn kép DFIF (DoublyFed Induction Generators)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY ĐIỆN CẢM ỨNG NGUỒN KÉP DFIG (DOUBLYFED INDUCTION GENERATOR) Ngành: ĐIÊN – ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn : BÙI MINH DƯƠNG Sinh viên thực : PHẠM TIẾN ĐẠT MSSV : 1311020090 Lớp : 13DDC05 TP Hồ Chí Minh, 2017 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH SÁCH CÁC HÌNH iv PHẦN MỞ ĐẦU vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN GIÓ 1.1 Giới thiệu hình thành lượng gió: 1.2 Tiềm năng lượng gió Việt Nam: 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu: 1.6 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ .6 2.1 Cấu trúc tổng quan cảu hệ thống phát điện gió 2.1.1 Tuabin – Cánh quạt 2.1.2 Trạm điều khiển 2.1.3 Rotor tuabin 2.1.4 Máy phát điện 2.1.5 Các công thức liên quan đến hệ thống phát điện gió 2.2 Tổng quan DFIG: 10 2.2.1 Cấu tạo máy phát điện cảm ứng nguồn kép (doubly-fed induction Generators) DFIG: 10 2.2.2 Nguyên lý hoạt động máy phát DFIG 12 2.2.3 Điều khiển độc lập công suất tác dụng công suất phản kháng stator 13 2.3 Tổng quan chỉnh lưu nghịch lưu 16 2.3.1 Bộ chỉnh lưu 16 2.3.2 Bộ nghịch lưu áp pha 22 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN CỦA MÁY PHÁT KHƠNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP 24 3.1 Mơ hình tốn máy phát điện (DFIG) hệ trục tọa độ tĩnh α-β 24 GVHD: BÙI MINH DƯƠNG i HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT 3.2 Mơ hình tốn máy phát điện (DFIG) hệ trục tọa độ quay d-q 28 3.3 Điều khiển công suất DFIG: 32 37 CHƯƠNG 4: MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG DFIG 39 4.1 Tổng quan 39 4.2 Thiết kế giải thuật điều khiển mơ hình nội 42 4.1.1 Giới thiệu: 42 4.1.2 Ngun lý điều khiển mơ hình nội máy phát điện DFIG 43 4.1.3 Biểu diễn trạng thái hệ thống DFIG 44 4.3 Hệ thống điều khiển công suất tác dụng công suất phản kháng DFIG: 48 4.3.1 4.3.2 Mơ hình chuyển đổi từ hệ a, b, c thành hệ 𝜶𝜷 48 Mơ hình cho biết vị trí trục quay góc trượt: 50 4.3.3 Mơ hình cho biết tốc độ gió tham chiếu 50 4.3.4 Mơ hình phát dòng điện tham chiếu 51 4.3.5 Phát thành phần d-q dòng điện: 53 4.3.6 Mơ hình phát điện áp tham chiếu 53 4.3.7 Bộ điều khiển Id-Iq tách rời 54 4.3.8 Mơ hình tạo xung PWM 54 4.3.9 Khối chuyển đổi tốc độ gió thành mô men xoắn 55 4.4 Mô hình máy phát điện cảm ứng nguồn kép (DFIG) 56 4.5 Mơ hình máy biến áp pha cuộn dây nguồn AC đồng hồ đo đa 58 4.5.1 Máy biến áp 58 4.5.2 Multimeter 59 4.5.3 Nguồn điện áp pha: 60 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 61 5.1 Chế độ làm việc bình thường hệ thống phát điện gió 61 Khảo sát thời gian 15s 61 5.1.1 Điện áp tức thời: 61 5.1.2 Công suất đầu stator đầu rotor 62 GVHD: BÙI MINH DƯƠNG ii HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT 5.1.3 Điện áp đo lường tụ DC 64 5.1.4 Dòng điện đâu rotor đầu stator 67 5.1.5 Mômen xoắn 69 5.1.6 Công suất chuyển đổi tốc độ gió 69 5.2 Xét trường hợp ngắn mạch: 70 5.2.1 Điện áp tức thời: 70 5.2.2 Công suất đầu stator đầu rotor 71 5.2.3 Dòng điện đầu rotor đầu stator 73 5.2.4 Điện áp đặt đo lường tụ DC 75 5.2.5 Momen xoắn: 77 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN .78 6.1 Kết luận 78 6.1.1 Đề tài thực số nội dung sau 78 6.1.2 Hạn chế 78 6.2 Hướng phát triển đề tài 78 Tài liệu tham khảo 79 GVHD: BÙI MINH DƯƠNG iii HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1: Đường cong hiệu suất turbine Hình 2: Cấu tạo DFIG 10 Hình : Đặc tính momen, tốc độ làm việc máy phát DFIG 11 Hình 4: Mạch điện tương đương DFIG hệ trục tọa độ tham chiếu d-p 13 Hình 5: Bộ chỉnh lưu tia pha không điều khiển 16 Hình 6: Dạng sóng xoay chiều nguồn ba pha 17 Hình 7: Bộ chỉnh lưu cầu pha có điều khiển 19 Hình 8: Dạng sóng xoay chiều nguồn ba pha 20 Hình 9: Bộ nghịch lưu áp pha 22 Hình 1: Sơ đồ đấu dây hai dây quấn stator rotor dạng Y-Y 24 Hình 2: Trục dây quấn stator rotor hệ trục dq 29 Hình 3: Mạch điện tương đương mơ hình động DFIG hệ trục tọa độ tham chiếu dq quay với tốc độ đồng 32 Hình 4: Sơ đồ điều khiển dịng cơng suất trao đổi stator DFIG lưới điện 33 Hình 5: Định hướng hệ trục tọa độ dq theo véctơ điện áp lưới 34 Hình 6: Giản đồ véctơ điện áp lưới véctơ từ thông stator 35 Hình 7: Giản đồ véctơ dịng, áp từ thông DFIG 37 GVHD: BÙI MINH DƯƠNG iv HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Hình 1: Sơ đồ tổng thể tuabin gió thay dổi DFIG 40 Hình 2: Hệ thống điều khiển 43 Hình 3: Hệ thống điều khiển mơ hình nội áp dụng cho máy phát điện DFIG 44 Hình 4: Sơ đồ hệ thống điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn kép 48 Hình 5: Sơ đồ chuyển đổi từ hệ a, b, c thành hệ 𝛼𝛽 48 Hình 6: Vị trí trục quay góc trượt 50 Hình 7: Mơ hình cho biết tốc độ gió tham chiếu 50 Hình 8: Mơ hình phát dịng điện tham chiếu 51 Hình 9: Sơ đồ chuyển đổi từ hệ a, b, c thành hệ d-q 52 Hình 10: Điều khiển PWM 52 Hình 11: Sơ đồ thành phần d-q dòng 53 Hình 12: Sơ đồ điện áp tham chiếu PWM 53 Hình 13: Sơ đồ điều khiển Id-Iq tách rời 54 Hình 14: Sơ đồ xung PWM 55 Hình 15: Sơ đồ chuyển đổi tốc độ gió thành mơ men xoắn 55 Hình 16: Máy cảm ứng rotor 57 Hình 1: Tín hiệu điện áp tức thời 61 Hình 2: Tín hiệu cơng suất đầu stator 62 Hình 3: Tín hiệu cơng suất bên rotor 64 Hình 4: Tín hiệu điện áp đo tụ DC 66 Hình 5: Tín hiệu Irp Ird 66 Hình 6: Tín hiệu dịng rotor 67 GVHD: BÙI MINH DƯƠNG v HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Hình 7: Tín hiệu dịng điện đầu stator 68 Hình 8: Tín hiệu momen xoắn 69 Hình 9: Tín hiệu cơng suất momen 70 Hình 10: Tín hiệu điện áp tức thời ngắn mạch 70 Hình 11: Tín hiệu cơng suất đầu rotor ngắn mach 71 Hình 12: Tín hiệu cơng suất đầu stator 72 Hình 13: Tín hiệu dòng điện đầu rotor 73 Hình 14: Tín hiệu dịng đầu stator 74 Hình 15: Tín hiệu điện áp tụ DC 75 Hình 16: Tín hiệu Irp Ird 76 Hình 17: Tín hiệu momen xoắn 77 GVHD: BÙI MINH DƯƠNG vi HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT PHẦN MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, lượng gió trở thành nguồn lượng quan trọng đầy triển vọng việc sử dụng nguồn lượng tái tạo Trong nhiều lựa chọn để sản xuất điện, nhiều nước hướng đến sử dụng nguồn lượng tái tạo hạn chế phụ thuộc vào nguồn lượng truyền thống dần cạn kiệt ảnh hưởng mơi trường Trong loại hình lượng tái tạo, lượng gió trọng đặc biệt đặc điểm ưu việt sau: - Điện gió có giá thành thấp, thấp nguồn lượng tái tạo Nếu xem xét chi phí môi trường, xã hội sức khỏe người vào giá thành điện gió cạnh trạnh với điện sản xuất từ nguồn nhiên liệu hoá thạch - Tài nguyên lượng gió tương đối phong phú, đặc biệt vùng ven biển vùng đất trống, phát triển qui mô lớn - Thời gian xây dựng dự án điện gió ngắn nhiều so với thời gian xây dựng dự án điện truyền thống điện hạt nhân hay nhiệt điện Ở Việt Nam, dù đánh giá có tiềm phát triển tốt, lượng gió ngành mẻ Mọi thứ thuộc ngành bước khởi đầu Các văn pháp lý cho phát triển điện gió, thơng tin, kiến thức ngành mức hạn chế Tuy nhiên, đứng trước nhu cầu sử dụng điện ngày cao, phải đối mặt với vấn đề an ninh lượng mơi trường việc phát triển sử dụng nguồn lượng có điện gió cần thiết Từ ưu việt trên, tác giả lựa chọn đề tài “Khảo sát hệ thống phát điện gió sử dụng máy điện cảm ứng nguồn kép DFIF (Doubly-Fed Induction Generators)’’ làm đề tài nghiên cứu với mong muốn hiểu biết thêm phương pháp vận hành điều khiển GVHD: BÙI MINH DƯƠNG vii HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN GIÓ 1.1 Giới thiệu hình thành lượng gió: Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng làm cho bầu khí quyển, nước khơng khí nóng khơng Một nửa bề mặt Trái Đất, bị che khuất không nhận xạ Mặt Trời thêm vào xạ Mặt Trời vùng gần xích đạo nhiều cực, có khác nhiệt độ dẫn đến khác áp suất Khơng khí xích đạo cực khơng khí ban ngày ban đêm Trái Đất di động khác tạo thành gió Trái Đất xoay trịn góp phần vào việc làm xốy khơng khí Vì trục quay Trái Đất nghiêng (so với mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất tạo thành quay quanh Mặt Trời) tạo thành dịng khơng khí theo mùa Do bị ảnh hưởng hiệu ứng Coriolis tạo thành từ quay quanh trục Trái Đất nên khơng khí từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng mà tạo thành gió xốy có chiều xốy khác Bắc bán cầu Nam bán cầu Nếu nhìn từ vũ trụ Bắc bán cầu khơng khí di chuyển vào vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ khỏi vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ Trên Nam bán cầu chiều hướng ngược lại Ngồi yếu tố có tính tồn cầu trên, gió bị ảnh hưởng địa hình địa phương Do nước đất có nhiệt dung khác nên ban ngày đất nóng lên nhanh nước, tạo nên khác biệt áp suất có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền Vào ban đêm đất liền nguội nhanh nước hiệu ứng xảy theo chiều ngược lại 1.2 Tiềm năng lượng gió Việt Nam: GVHD: BÙI MINH DƯƠNG HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Theo phân bố tốc độ gió trung bình nhiều năm tồn Biển Đơng, có khu vực có tốc độ gió mạnh, khu vực Đơng Bắc rộng lớn gồm eo Đài Loan Luzon khu vực phía Tây giáp ranh với Nam Bộ Việt Nam, có tốc độ gió đạt tới 10-11m/s Đây vùng có tiềm cơng suất điện gió biển lớn Tại vùng biển Việt Nam có khu vực từ Bình Thuận đến Cà Mau, có nơi có tốc độ gió đạt từ đến 11m/s, nơi có cơng suất lượng gió lớn Khu vực ven bờ vịnh Bắc Bộ phía Bắc từ Quảng Ninh đến Quảng Trị có tốc độ gió chủ yếu thấp 6m/s Trên đồ phân bố tiềm gió trung bình độ cao 80m cho thấy Biển Đơng, vùng kéo dài dọc theo hướng Đông Bắc-Tây Nam từ eo biển Đài Loan tới vùng biển khu vực Đông Nam Bộ nước ta có tiềm năng lượng cao, đạt 600-800 W/m2/năm (MW/km2/năm) Trong khu vực ven biển cực Nam Trung Bộ trung tâm có mật độ lượng 400-700W/m2 Ngoài khu vực vịnh Bắc Bộ hình thành trung tâm có mật độ lượng đạt 400-500 W/m2 Theo độ sâu, địa hình tốc độ gió trung bình năm (3 mức, cao, vừa, thấp) dựa theo chuỗi 10 năm (đo đạc gió vệ tinh NOAA), khu vực biển ven bờ Việt Nam chia thành khu vực sau (theo đường bờ) gồm: Quảng Ninh-Quảng Trị (biển thoải, nông, mật độ lượng gió vừa); Quảng Bình-Quảng Ngãi (biển thoải, hẹp, mật độ lượng gió thấp); Bình Định-Ninh Thuận (biển nơng hẹp, mật độ lượng gió thấp); Bình Thuận-Mũi Cà Mau (biển thoải, nông, mật độ lượng gió cao); Mũi Cà MauKiên Giang (biển nơng, mật độ lượng gió vừa) Vùng ven biển nước ta, đặc biệt vùng phía Nam có diện tích rộng khoảng 112.000km2, khu vực có độ sâu từ 30m đến 60m có diện tích rộng khoảng 142000km2 có tiềm phát triển tốt điện gió biển tốt Đặc biệt khu vực biển có độ sâu 0-30m từ Bình Thuận đến Cà Mau rộng khoảng 44000km2 Theo số liệu gió Phú Quý, Cơn Đảo vùng đạt tốc độ gió trung bình độ cao 100m đạt 5-8m/s Hiện trang trại gió biển với cơng suất gần 100 MW hoạt động nghiên cứu triển khai giai đoạn tới năm 2025, lên tới 1.000 MW tức gấp 10 lần GVHD: BÙI MINH DƯƠNG HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Tại thời điểm từ khởi động đến 0.10 s đầu điện áp tụ tăng nhanh từ lên đến 1.12(kV) Tại thời điểm từ 0.10 - 0.20 s điện áp giảm xuống từ 1.12 xuống 0.8(kV) Thời điểm từ 0.20 – 0.40 s điện áp giảm xuống từ 0.8 xuống 0.75(kV) Sau thời điểm từ 0.40s đến 15s trở điện áp tăng lên mức 0.8(kV) bắt đầu ổn định mức Điện áp điều khiển tụ DC: (Vdref1) Thời sau khởi động 0.1s điện áp từ -11.7(kV) tăng vọt Sau điện áp ổn định mức khoảng thời gian khoảng 0.8 – 0.9 s Tại thời điểm từ 0.10 – 0.40 s dao động mức điên áp dướng Tại sau thời điểm 0.40s đến 15s điện áp lại ổn định mức từ đến 4(kV) Công suất phản kháng tụ DC: (Vqref1) Từ thời điểm 1.0s điện áp dao động khoảng từ -5.68 đến 4.76 Sau 1.0s đến 15s điện áp giảm xuống dao đông khoảng từ -1.29 đến 1.30 GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 65 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Hình 4: Tín hiệu điện áp đo tụ DC Hình 5: Tín hiệu Irp Ird GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 66 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Công suất phản kháng điều khiển Irq ln số ổn định 2.07(kA) từ khởi động đến 0.5s Từ 0.5s đến 2.5s Irq giảm xuống 0.2(kA) ổn định đến 8.0s Từ 8.0s đến 8.1s Irq tăng lên đến 0.23(kA) Từ 8.1s đến 10s Irq giảm xuống 0.162(kA) Từ 10s đến 15s Irq tăng lên đến 0.167(kA) ổn định mức Cơng suất thực Ird ln số ổn định 0.75(kA) từ khởi động đến 0.5s Từ 0.5s đến 1.0s Ird dao động 0.72(kA) đến 0.76(kA) Từ 1.0s đến 8.0s Ird dao động 0.72(kA) đến 0.74(kA) Từ 8.0s đến 15s Ird dao động 0.71(kA) đến 0.73(kA) 5.1.4 Dòng điện đâu rotor đầu stator  Dòng điên rotor: (Ir) Hình 6: Tín hiệu dịng rotor GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 67 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Sau 0.3s sau khởi động dòng điện phía rotor tăng nhanh lên đến 0.22(kA) Sau từ 0.3s đến 1.0s dòng điện giảm xuống ổn đinh mức 0.22(kA) Sau thời gian ổn định 8.0s dịng tăng nhanh lên 0.24(kA) sau 10s dịng lại giảm xuống cịn 0.177(kA) Sau từ 10.5s đến 15s dòng điện tăng lên 0.188(kA) ổn định mức  Dịng điện đầu stator (Isa) Hình 7: Tín hiệu dòng điện đầu stator GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 68 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Dòng điện đầu stator sau khởi động dao động khoảng từ -1.50 đến 1.50(kA) Sau khoảng 0.10s dịng có dao động nhỏ dần khoảng từ -0.40 đến 0.45(kA) Sau thời gian 0.35s đến 15s dịng ổn đinh dao động khoảng từ -0.28 đến 0.18(kA) 5.1.5 Mômen xoắn Hình 8: Tín hiệu momen xoắn Trong thời gian 0.5s momen có tốc độ 0.621(pu) Từ 0.5s đến 2.5s momen tăng lên đến 0.625(pu) lại giảm xuống 0.621(pu) Từ 2.5s đến 8.0s momen ổn định mức 0.621(pu) Ở 8.0s momen giảm xuống thấp 0.47(pu) Sau từ 8.0s đến 9.0s momen tăng lên 0.54(pu) Từ 9.0s đến 10.5s momen giảm xuống cịn 0.51(pu) sau ổn định mức kết thúc khảo sát 5.1.6 Công suất chuyển đổi tốc độ gió GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 69 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Hình 9: Tín hiệu công suất momen Từ khởi động đến 8.0s công suất ổn định mức 1.3110M Từ sau 8.0s cơng xuất giảm xuống cịn 997.94k 5.2 Xét trường hợp ngắn mạch: 5.2.1 Điện áp tức thời: Hình 10: Tín hiệu điện áp tức thời ngắn mạch GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 70 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Sau khởi động điện áp tức thời trì khoảng -0.6(kV) đến 0.6(kV) Sau khoảng thời gian từ 3.0s đến 3.2s điện áp tức thời bị giảm đột ngột cố Do điện áp tức thời giảm 40% giá trị ban đầu khởi động từ 0.6(kV) đến 0.6(kV) xuống -0.24(kV) đến 0.24(kV) 5.2.2 Công suất đầu stator đầu rotor  Cơng suất đầu rotor lúc ngắn mạch: Hình 11: Tín hiệu cơng suất đầu rotor ngắn mach GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 71 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Sau thời gian hoạt động ổn định từ 3.0s đến 3.2s điện áp tức thời thay đổi cơng suất đầu rotor thây đổi theo Công suất đầu rotor có xu hướng tăng lên -0.0073(MW) Sau khoảng thời gian ngắn mạch thì từ 3.2s đến 3.4s cơng suất giảm xuống -0.052(MW), sau 3.4s cơng suất trở hoạt động sau khởi động Cơng suất đặt rotor có giá trị lớn nhiều sau ngắn mạch kết thúc khoảng thời gian từ 3.2s đến 3.3s ròi sau ln bám sát với cơng suất thực Hình 12: Tín hiệu cơng suất đầu stator  Cơng suất đầu stator lúc ngắn mạch: Ở thời gian ngắn mạch từ 3.0s đến 3.2s công suất đầu stator giống với đầu rotor bị giảm xuống điện áp tức thời giảm xuống GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 72 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Công suất hoạt động đầu stator giảm xuống từ giá trị ôn định ban đầu 0.6(MW) giảm xuống Sau ngắn mạch kết cơng suất hoạt động lại trở giá trị ban đầu Công suất phản kháng đầu stator thời gian ngắn mạch cơng suất phản kháng có chiều hướng tăng lên điện áp tức thời giảm đột ngột Công suất phản kháng tăng từ lên đến cao 0.113(MVA) khoảng từ 3.0s đến 3.01s từ 3.22s đến 3.31s, sau cơng suất phản kháng lại giảm xuống đến thấp -0.34(MVA) thời gian từ 3.2s đến 3.21s, cịn từ 3.4s đến đến thúc khảo sát cơng suất phản kháng mức Giá trị đặt luôn bám sát với giá trị thực công suất phảm kháng Tốc độ thay đổi khoảng thời gian ngắn mạch, tốc độ giảm dần từ 3.0s đến 3.1s mức 1.03 Từ 3.1s đến 3.2s tốc độ tăng lên đến 1.09, sau thời điểm từ 3.2s đến 3.8s tốc độ giảm xuống 1.055 ổn định kết thúc khảo sát 5.2.3 Dòng điện đầu rotor đầu stator  Dịng điện đầu rotor: Hình 13: Tín hiệu dịng điện đầu rotor GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 73 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Trong khoảng thời gian ngắn mạch từ 3.0s đến 3.2s dịng điện đầu rotor có xu hướng tăng lên cao, nguyên nhân điện áp tức thời giảm xuống nhanh cho lên dòng điên tăng lên Dòng điện rotor tăng lên nhanh sau bắt đầu thời gian ngắn mạch diễn từ 3.0s với Imax = 1.28(kA) sau dịng dần giảm xuống mức ổn định đến kết thúc ngắn mạch 3.2s sau thời gian ngắn mạch kết thúc dịng lại tăng lên 0.78(kA) khoảng từ 3.2s 3.21s Sau 3.21s dòng chở trạng thái hoạt động ổn định  Dòng điện đầu stator: Hình 14: Tín hiệu dịng đầu stator GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 74 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Dòng điện đầu stator bị thay đổi thời gian ngắn mạch diễn điện áp tức thời thay đổi lên dòng điện stator thay đổi theo Dòng điện đầu stator lằm khoảng từ -1.50(kA) đến 1.23(kA), sau thời gian ngắn mạch lại trở dòng điện áp ổn đỉnh ban đầu 5.2.4 Điện áp đặt đo lường tụ DC Hình 15: Tín hiệu điện áp tụ DC Điện áp đặt đo lường tụ DC: Trong thời gian ngắn mach điện áp lường tụ DC bị thay đổi khoảng từ 0.78(kV) đến 0.85(kV) Sau thi điện áp lại trở ổn định sau ngắn mạch kết thúc GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 75 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Điện áp tụ DC (Vdref1) tăng lên nhanh bắt đầu ngắn mạch đạt cao 3.2s với giá trị 18.22(kV) đến thời điểm 3.8s điện áp giảm xuống giá trị ổn định ban đầu trì mức 1.36 đến 4.4(kV) đến kết thúc mơ Hình 16: Tín hiệu Irp Ird Điều khiển công suất phản kháng thay đổi thời gian ngắn mạch từ 3.0s đến 3.05s dịng điện Irq giảm xuống tới tới 0.19(kA) sau từ 3.05s đến 3.2s dịng điên tăng lên đến 0.32(kA), sau 3.2s dòng điện Irq trở hoạt động bình thường GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 76 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Công suất thực thay đổi thời gian xẩy ngắn mạch dòng điện giảm xuống Irdmax xuống tới 0.044(kA) sau giảm xuống dòng dần ổn định lại từ 3.01s đến 3.2s, sau ngắn mạch kết thúc dòng trở tăng lên đến 0.156(kA) khoảng từ 3.2s đến 3.36s, sau dịng ổn định 5.2.5 Momen xoắn: Hình 17: Tín hiệu momen xoắn Trong thời điểm ngắn mạch từ 3.0s đến 3.06s momen xoắn tăng lên mức 0.63(pu), từ 3.06s đến 3.2s momen xoắn có chiều hướng giảm xuống (thấp 3.2s với mức 0.6(pu), sau ngắn mạch kết thúc momen xoắn dân dần trở giá trị ổn định lúc chưa xảy ngắn mạch (ở mức 0.25(pu)) kết thúc khảo sát GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 77 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 Kết luận 6.1.1 Đề tài thực số nội dung sau - Tìm hiểu hệ thống phát điện gió sử dụng máy phát điện không đồng nguồn kép (Doubly-Fed Induction Generators) – DFIG - Xây dựng mơ hình tốn học phần tử điều khiển máy phát điện gió dùng DFIG - Ứng dụng phần mềm pscad để mô phân tích kết hoạt động hệ thống phát điện gió dùng DFIG Cụ thể đề tài phân tích kết mơ hệ thống phát điện gió hao chế độ làm việc: lúc bình thường lúc cố ngắn mạch Ở chế độ làm việc bình thường cơng suất tác dụng cơng suất phảm kháng điều khiển ổn định cách độc lập DFIG kích từ thơng qua điều khiển RSC Ở chế độ cố, điện áp stator giảm xuống, dịng điện ngắn mạch phía stator rotor tăng cao Vì vậy, để bỏa vệ máy phát điện DFIG, crowbar kích hoạt để hạn chế dòng điện ngắn mạch 6.1.2 Hạn chế - Việc nghiên cứu thực mơ hình mơ phần mềm pscad 6.2 Hướng phát triển đề tài - Khảo sát ảnh hưởng hệ thống nhiều máy phát điện gió cơng suất lớn (cánh đồng gió) kết nối với lưới điện - Nghiên cứu them hệ thống chuyển đổi công suất, tác dụng tới lưới điện - Chưa nghiên cứu việc hòa lưới tác động turbine gió đến ổn định hệ thống điện GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 78 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT Tài liệu tham khảo [1] LVTh.S BÙI VĂN VĨ “Nghiên cứu hệ thống điều khiển máy phát điện cảm ứng [2] LVTh.S Đặng Ngọc Tồn “Điều khiển máy phát điện gió dùng DFIG’’ [3] Effective control of wind turbine generator wind speed changes in gridconnected applications - M.G MOLINA* P.E MERCADO - Universidad Nacional de San Juan – UNSJ Argentina Các trang wed: [4] https://voer.edu.vn/m/nang-luong-gio-cua-viet-nam-tiem-nang-va-trien-vong [5] https://vi.wikipedia.org/wiki/ Năng_lượng_gió [6] https://hvdc.ca/pscad [7] https://text.123doc.org/document/3022709-nghien-cuu-he-thong-tuabin-gio-sudung-may-phat-dien-khong-dong-bo-nguon-kep-dfig GVHD: BÙI MINH DƯƠNG 79 HVTH: PHẠM TIẾN ĐẠT ... 2.2.1 Cấu tạo máy phát điện cảm ứng nguồn kép (doubly-fed induction Generators) DFIG: Máy phát điện nguồn kép thực chất máy điện không đồng dây quấn Trong hệ thống chuyển đổi lượng sử dụng DFIG stato... dụng nguồn lượng có điện gió cần thiết Từ ưu việt trên, tác giả lựa chọn đề tài ? ?Khảo sát hệ thống phát điện gió sử dụng máy điện cảm ứng nguồn kép DFIF (Doubly-Fed Induction Generators)? ??’ làm... HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ 2.1 Cấu trúc tổng quan hệ thống phát điện gió Hệ thống phát điện gió gồm thành phần sau: − Cánh tuabin: Các tuabin gió thường có hai đến ba cánh Gió thổi qua cánh quạt