Máy phát điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của roto khác với tốc độ quay của từ trường (n n1). Nhưng từ trường stator và từ trường rotor quay đồng bộ (không chuyển động tương đối với nhau). Từ ngày được phát minh, máy điện không đồng bộ luôn và chỉ được sử dụng trong chế độ động cơ, vì bản thân nó làm việc ở chế độ động cơ có rất nhiều ưu điểm: Dễ dùng cho các đối tượng. Gọn nhẹ về kết cấu. Dễ vận hành và khai thác. Hiệu suất chung cao. An toàn và tin cậy. Ở chế độ máy phát thì máy điện không đồng bộ lại thể hiện quá nhiều nhược điểm, đặc biệt là nó đòi hỏi phải có những thiết bị phụ mới tạo nên được chức năng máy phát. So với máy điện đồng bộ trong chức năng này thì máy điện dị bộ hoàn toàn không được bất cứ một ưu điểm nào để ứng dụng trong thực tế.
LỜI NÓI ĐẦU Năng lƣợng vấn đề quan trọng xã hội ta Ở quốc gia nào, lƣợng nói chung lƣợng điện nói riêng luôn đƣợc coi ngành công 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 không 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 không đồng nguồn kép Chƣơng 3: Mô hình máy phát không đồng Roto dây quấn- xây dựng dựa sở điều khiển Sau thời gian làm việc dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Tiến Ban, hoàn thành đề tài nghiên cứu Tuy nhiên, hiểu biết kiến thức hạn chế nên chắn nhiều sai sót Tôi mong đƣợc thông cảm bảo thầy cô để hoàn thiện Hải Phòng, ngày 12 tháng năm 2010 Sinh viên thực Hoàng Xuân An 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 không đồng lại thể nhiều nhƣợc điểm, đặc biệt đòi hỏi phải có thiết bị phụ tạo nên đƣợc chức máy phát So với máy điện đồng chức máy điện dị hoàn toàn không 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 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 Ngoài 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 dòng điện xoáy Hình 1.1 trình bày lõi thép Stato máy điện dị Khi đƣờng kính máy nhỏ, thép đƣợc dập theo hình tròn nhƣ hình 1-1a Khi đƣờng kính 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 thông gió hƣớng tâm Hình 1.1 Lõi thép stato máy điện không đồng a) Hình vành khăn ; b) Hình rẻ quạt ; c) Mạch từ stato - 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 120 điện, pha gồm nhiều bối dây, bối dây gồm nhiều vòng dây (hình 1-2a) Mỗi vòng 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 công 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 Các thép sau sơn cách điện đƣợc ghép lại thành khối hình trụ mặt hình thành rãnh để đặt dây quấn rôto, có lỗ để ghép trục công suất lớn ngƣời ta khoan lỗ để thông 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 công suất lớn lõi thép phải loại thép kĩ thuật điện có công 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 rôto máy điện không 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 vòng pha dây quấn phải đƣợc tính toán phù hợp với dòng điện điện áp tính toán cho Rotor Dây quấn đƣợc đặt rãnh lõi thép rôto Dây quấn pha rôto 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 nên công nghệ hệ thống đòi 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 mòn, không bị biến dạng 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 Rôto 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 nhiều khâu nên chắn có độ tin cậy thấp so với loại roto dây quấn Trong ghép nối mạch điện với mạch vấn đề công nghệ đòi 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 đôi 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 dòng 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 công suất phản kháng Q Và nhƣ làm việc chế độ máy điện phải tiêu hao lƣợng công 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 quên khứ hoàn toàn có lí 1.1.2 Máy phát điện không đồng rotor lồng sóc 1.1.2.1 Cấu tạo máy phát điện không đồng rotor lồng sóc Bao gồm hai kết cấu mạch từ dây quấn a) Mạch từ máy phát hai khối thép đồng trục cách khe hở không khí đảm bảo cho hai khối thép chuyển động quay tƣơng đối so với khối Khối đứng yên gọi phần tĩnh hay stato khối quay đƣợc gọi phần quay hay rôto Do từ thông khối thép xoay chiều nên thép đƣợc ghép thép kỹ thuật điện (tôn silíc) dày 0,35 0,5 mm để giảm tổn hao dòng xoáy Các dây quấn máy phát đƣợc đặt hai phía khe hở rãnh stato rôto Các phận kết cấu khác bao gồm: Vỏ máy, nắp máy, trục, ổ bi quạt gió làm mát … - Vỏ stato: Có nhiệm vụ truyền nhiệt, làm mát lắp đặt chi tiết phụ vỏ phải đảm bảo độ cứng độ bền sau lắp li thép gia công vỏ Vỏ có hai loại, loại gang đúc loại thép hàn lại Loại gang đúc đƣợc chia làm hai loại: Loại có gân loại gân trong: + Loại có gân có đặc điểm gia công tốc độ cắt gọt chậm Phƣơng pháp cố định lỏi sắt máy điện cỡ nhỏ vừa thƣờng đai lõi thép lại ép vào vỏ xếp trực tiếp thép vào chốt hai đầu lại Ở máy điện lớn xếp tôn silíc vào vỏ dùng bulông ép lại - Lõi sắt stato: Khi đƣờng kính lõi sắt nhỏ mét sử dụng thép lõi với nguyên để làm lõi sắt, lõi sắt sau ép vào vỏ có chốt cố định với vỏ để khỏi bị quay dƣới tác dụng mômen điện từ Nếu đƣờng kính lớn mét dùng hình rẻ quạt ghép lại, để ghép chặt lõi sắt thƣờng dùng hai thép dày ép hai đầu Để tránh lực hƣớng tâm lực hút thép thƣờng làm cánh đuôi nhạn hình rẻ quạt để ghép vào gân vỏ máy 10 với điều kiện r =const phạm vi chu kỳ trích mẫu Trong thực tế vận hành, ta hay gặp cố nhƣ sập điện áp lƣới (sập theo tỷ lệ %), hay cân pha nghiêm trọng Đó trƣờng hợp mà điều kiện r = const không 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 quát phƣơng pháp tuyến tính hóa xác Xét lớp đối tƣợng phi tuyến có dạng: x f (x) H(x)u; y g(x) (3.22) x Với: 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: g1(x) z1 zn L r1f z g1 ( x) m g m (x) L rfm (x) 51 (3.23) gm (x) Để chuyển (3.22 ) từ hệ tọa độ trạng thái x sang hệ tọa độ trạng thái z mới: z Az Bw ; y Cz z Az Đối tƣợng vào tuyến tính: w Khâu ĐK chuyển hệ tọa a( x) Bw ; y Cz Đối tƣợng phi tuyến x U L ( x)w (3.24) x y f ( x) H ( x)u 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 công 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: LL h r f h r f a(x) L(x) g (x) Lh Lrf 1g1(x) gm (x) Lh Lrf 1gm (x) L (x) (3.25) Lrf g1(x) L L u a(x) L 1(x)w với Lrf gm (x) 52 3.4.3 Đặc điểm phi tuyến mô 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: Sau định nghĩa tham số mới, ta chuyển viết (2.26) dƣới dạng nhƣ công thức (3.22): x (3.27) y h1 53 Trong mô hình (3.27 ), hai đại lƣợng nhiễu u S đƣợc đƣa vào s biến ĐK u1 u2 Vector biến vào u đƣợc bổ sung thêm biến điều r với chất máy điện Mô 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 mô hình dòng 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 mô hình dòng Rotor máy điện không đồng nguồn kép: u1 u ax1 ax2 10 x2 x1 01 (3.28) u3 0 00 u a(x) w L 1(x) Kết cuối mô 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 Rotor ta không phụ thuộc vào điều kiện chu kỳ trích mẫu r 54 Tính chất 2: Mô hình (3.24) có đặc điểm tách kênh vào – Với đặc điểm này, việc ĐK cách ly hai trình tạo công 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 vòng 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 R I 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 Mô hình toán mạch điện phía lƣới Lƣới điện 3~ Biến NLPL LD 3~ gd= CF RF UN iN iN UDC a) 55 LN T NLPL LD 3~ gd= CF eN RF iN UDC iN UN b) L NLPL LD iT 3~ gd= CF eN UN RF iN iN UDC c) Hình 3.5 Sơ đồ mạch điện phía lƣới: a) Sơ đồ tổng quát ; b) Sơ đồ thay c) Mô hình dòng 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 LT 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: 56 eN Trên hệ tọa độ THĐAL với eN e Nd iFd (3.29) RFiF iF j sC F jeNq, eNq =0 ta vết: e Nd sC R F i Fd sC R F i Fq i Fq F (3.30) i Fd F ji Trong iF Fq 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 không đổi, mạch vòng ĐC dòng phía lƣới chúng giữ vai trò đại lƣợng nhiễu cố định Tƣơng tự khâu dòng ĐC dòng Rotor, đại lƣợng nhiễu phía lƣới bị triệt tiêu ảnh hƣởng nhờ khâu bù nhiễu nhờ thành phần tích phân tiềm ẩn thuật toán điều chỉnh dòng Từ hình 3.6c ta xây dựng pt.dòng áp phía lƣới nhƣ sau: uN iN R D iN iT LD di N dt iF eN (3.31) Sau chuyển pt.(3.31) sang hệ tọa độ dq đồng thời dòng i N phƣơng trình thứ iN thuộc phƣơng trình thứ ta thu đƣợc phƣơng trình điện áp 57 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 je Nvq (3.32) Phƣơng trình (3.32) đƣợc viết lại dƣới dạng mô hình trạng thái nhƣ sau: diTd 1 iTd (u Nd e Nvd ) s iTq dt TD LD (3.33) diTq 1 iTd (u Nq e Nvq ) s iTd dt TD LD Từ (3.33) ta thu đƣợc mô hình dòng gián đoạn phía lƣới nhƣ sau: Với (3.34) Mô hình (3.34) xuất phát điểm để thiết kế khâu ĐC dòng phía lƣới Giả thiết ta trực tiếp đo dòng i N đầu NLPL, ta phải sử dụng pt.(3.30) để tính dòng sau nhờ pt.(3.31) tính giá trị thực dòng lƣới (dòng 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 dòng phía lƣới iNd iNq (hình 3.6) Trình tự thiết kế khâu ĐC dòng 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: (3.35) uN (k 1) HN1 yN (k) HNeNv(k 1) 58 Thay (2.35) vào (2.34) ta thu đƣợc mô hình dòng bù nhiễu sau đây: (3.36) iT(k 1)NiT(k) yN(k 1) Tại ta có hai nhận xét: - Mô hình dòng phía lƣới có cấu trúc hoàn toàn tƣơng tự nhƣ mô hình dòng Rotor (3.18) - eNv giữ vai trò đại lƣợng nhiễu cố định ảnh hƣởng bị loại trừ nhờ thành phần tích phân tiềm ẩn khâu ĐC dòng mà không 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) RIN I z (3.37) 1 z N Bỏ qua khâu bù phụ thêm, ta thu đƣợc nhờ pt (3.37) tính cụ thể khâu ĐCD nhƣ sau: Trong đó: xT x Td y Nd jxTq;xTd iTd* yNjyNq iTd;xTq 59 iTq* iTq Hình 3.6 Cấu trúc điều khiển phía lƣới với khâu ĐC vector dòng Tuy lý thuyết biến động đại lƣợng nhiễu eNv đƣợc thành phần I tiềm ẩn (3.37) san ta bỏ qua không cần khâu bù phụ (3.38), thiết bị hoạt động dƣới điều kiện: yN nhận đƣợc giá trị ban đầu chuẩn xác HNeNv(k0) yN(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 L D không đủ lớn, dẫn đén méo dạng hình sin dòng 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 60 trên, ta bảo đảm tốt dạng hình sin cho dòng phía lƣới iT đặc biệt MP phát huy hết công suất Nhận xét: - Lƣới điện hình lƣới điện quốc gia (khi hệ thống phát điện có hòa lƣới ) lƣới phụ tải cục (khi hệ thống phát điện không hòa lƣới) - Cấu trúc điều khiển phía lƣới không 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 công suất cos mà không cần đến tụ bù 61 KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài tốt nghiệp với hƣớng dẫn tận tình thầy cô môn Điện công 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 hoàn thành số công 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 toán hệ thống DFIG Do điều kiện khách quan chủ quan đề tài có số khuyết điểm hƣớng nghiên cứu đề tài thực mô phỏng, mô 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 62 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 toán điều chỉnh bảo dảm phân ly mômen hệ số công suất , Tuyển tập hội nghị toàn 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 toàn 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 63 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 không đồng rotor lồng sóc 1.1.2.2 Nguyên lý hoạt động máy phát không đồng rotor lồng sóc 1.2 BIẾN TẦN 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Biến tần gián tiếp 1.2.2.1 Biến tần dùng nghịch lƣu dòng 1.2.2.2 Biến tần dùng nghịch lƣu áp 1.2.3 Linh kiện bán dẫn điều khiển hoàn toàn IGBT (insulated gate bipolar transistor) 1.2.4 Các khối biến tần gián tiếp 1.2.4.1 Khối chỉnh lƣu có điều khiển 1.2.4.2 Khối nghịch lƣu CHƢƠNG HỆ THỐNG MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2.2 CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT DFIG: 2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT DFIG: 2.4 PHẠM VI HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT KĐB – RDQ CHƢƠNG XÂY DỰNG TRÊN CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN 3.1 MÔ HÌNH TOÁN CỦA MÁY PHÁT KĐB-RDQ 3.2 MÔ HÌNH TRẠNG THÁI GIÁN ĐOẠN CỦA MÁY PHÁT KĐBRDQ 3.3 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH PHÍA MÁY PHÁT 3.3.1 Mô hình dòng Rotor 3.3.2 Điều khiển cách ly công suất tác dụng P công suất kháng Q điều chỉnh dòng hai chiều 3.4 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN PHÍA MÁY PHÁT 3.4.1 Đặt vấn đề 3.4.2 Khái quát phƣơng pháp tuyến tính hóa xác 64 3.4.3 Đặc điểm phi tuyến mô hình máy phát KĐB-RDQ 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 ) 3.5 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN PHÍA LƢỚI 3.5.1 Mô hình toán mạch điện phía lƣới 2.2.4.2 Cấu trúc điều khiển KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO MÔ HÌNH MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR DÂY QUẤN – XÂY 65 ... 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... 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... thiết qua hệ thống thông gió máy đễ làm mát máy Quạt đƣợc gắn trục động cơ, tốc độ quạt tốc độ máy phát, kích thƣớc quạt bị giới hạn kết cấu máy phát, máy điện thƣờng có ba loại quạt thƣờng dùng: