Nghiên cứu thiết kế hệ thống kích từ cho máy phát điện turbin gió (1)

Mô hình điều khiển turbine gió sử dụng máy điện cảm ứng rotor dây quấn hoạt động ở chế độ xác lập 3.2.1.Thông số 3.2.2.. Khái niệm chung của Matlab và Simulink Có rất nhiều phần mềm chuy

Trang 1

CHƯƠNG 3

ỨNG DỤNG MATLAB/SIMULINK MÔ PHỎNG CHO MÁY PHÁT ĐIỆN

CẢM ỨNG ROTOR DÂY QUẤN

3.1 Khái niệm chung của Matlab và Simulink

3.2 Mô hình điều khiển turbine gió sử dụng máy điện cảm ứng rotor dây quấn hoạt động ở chế độ xác lập

3.2.1.Thông số

3.2.2 Sơ đồ mô phỏng

3.2.3 Các khối công suất trong máy phát điện gió

3.2.4 Kết quả mô phỏng

3.2.4.1.Trường hợp ở tốc gió 6m/s

3.3 Thống kê kết quả

Trang 2

3.1 Khái niệm chung của Matlab và Simulink

Có rất nhiều phần mềm chuyên dụng được phát triển cho mô hình hóa và mô phỏng như simnon, Alaska, Pspice, Sigma vv… Một trong những phần mềm được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay là MatLab

MatLab là một hệ thống tương tác trong đó dữ liệu cơ bản là mảng (array) không yêu cầu định trước kích thước Các chuyên ngành kỹ thuật như điện, điện tử, điều khiển tự động, kỹ thuật cơ khí, năng lượng, hóa học …, các chuyên ngành toán như kế toán, thống kê và chuyên ngành nghiên cứu sinh học là những địa chỉ ứng dụng quen thuộc của Matlab Trong công nghiệp Matlab là công cụ để chọn các nghiên cứu hiệu quả, phát triển và phân tích

Matlab được phát triển bởi công ty Math Works Inc, là ngôn ngữ máy tính bậc cao được phát triển cho tính toán kỹ thuật Nó thích hợp các chức năng tính toán, hiển thị và lập trình trong môi trường dễ sử dụng Các ứng dụng cơ bản của Matlab bao gồm:

- Làm các phép toán

- Phát triển thuật toán

- Thu thập dữ liệu

- Mô hình hóa, mô phỏng và tạo mẫu

- Phân tích dữ liệu, khai thác và hiển thị

- Đồ họa

- Các phát triển ứng dụng

Toán học của Matlab bao gồm một tập lớn các giải thuật tính toán bao hàm

từ các hàm cơ sở, các tính toán cho số phức tới các hàm phức tạp hơn như đảo ma trận, biến đổi Fourier Ngoài ra, Matlab còn cung cấp một số khối chuyên dụng đặc

Trang 3

biệt khác để giải các bài tốn chuyên sâu được phát triển trong các ToolBox và Blocket như sau:

Fuzzy logic ToolBox Logic mờ

Neural Network Blockset Mạng Nơron

Power System Blockset Các hệ thống cơng suất

Reatiem Workshop Ghép nối tiếp các thiết bị ngoại vi

Simmechanics Mơ phỏng các hệ động lực học

Simulink là một phần mềm mở rộng của MATLAB dùng để mô hình

hoá, mô phỏng và phân tích một hệ thống động Thông thường dùng để thiết kế hệ thống điều khiển, thiết kế DSP, hệ thống thông tin và các ứng dụng mô phỏng khác Simulink là thuật ngữ mô phỏng dễ nhớ được ghép bởi hai từ Simulation và Link Simulink cho phép mô tả hệ thống tuyến tính, hệ phi tuyến, các mô hình trong miền thời gian liên tục, hay gián đoạn hoặc một hệ gồm cả liên tục và gián đoạn

Để mô hình hoá, Simulink cung cấp cho bạn một giao diện đồ họa để sử dụng và xây dựng mô hình sử dụng thao tác "nhấn và kéo" chuột Với giao diện đồ họa ta có thể xây mô hình và khảo sát mô hình một cách trực quan hơn Đây là sự khác xa các phần mềm trước đó mà người sử dụng phải đưa vào các phương vi phân và các phương trình sai phân bằng một ngôn ngữ lập trình

Điểm nhấn mạnh quan trọng trong việc mô phỏng một quá trình là việc thành lập được mô hình Để sử dụng tốt chương trình này, người sử dụng phải có kiến thức cơ bản về điều khiển, xây dựïng mô hình toán học theo quan điểm của lý thuyết điều khiển và từ đó thành lập nên mô hình của bài toán

Trang 4

(Nguồn http://www.luanvanmatlab)

3.2 Mô hình điều khiển turbine gió sử dụng máy điện cảm ứng rotor dây quấn hoạt động ở chế độ xác lập

3.2.1.Thông số

Giả sử máy phát có các thông số kỹ tuật sau: cánh quạt có bán kính R=41m,

hệ số   8, tốc độ gió từ 5m/s đến 8m/s, Rs = 0,00189Ω, Ld = 0,0038 (H), Lq = 0,0038 (H), J = 205,465kg.m2, số đôi cực p = 4

3.2.2 Sơ đồ mô phỏng

Trang 5

Hình 3.1: Mô hình mô phỏng turbine gió sử dụng máy điện cảm ứng rotor dây quấn

hoạt động ở chế độ xác lập

3.2.3 Các khối công suất trong máy phát điện gió

- Khối tuabin gió:

Hình 3.2: Sơ đồ khối tuabin gió

- Khối máy phát:

Trang 6

Hình 3.3: Sơ đồ khối máy phát

- Khối chỉnh lưu:

Hình 3.4: Sơ đồ khối chỉnh lưu

- Khối nghịch lưu:

Trang 7

Hình 3.5: Sơ đồ khối nghịch lưu

- Khối hồi tiếp điều khiển từ thông

Hình 3.6: Sơ đồ khối hồi tiếp điều khiển từ thông

3.2.4 Kết quả mô phỏng

3.2.4.1 Trường hợp ở tốc gió 5m/s

- Đồ thị điện áp ngõ ra của máy phát.

Trang 8

Hình 3.7: Đồ thị điện áp ngõ ra của máy phát ở tốc gió 5m/s

Ở hình 3.7 điện áp ngõ ra 3 pha hinh sin, mỗi pha lệch nhau 1 góc 1200 và có điện áp mỗi pha là 690V

- Đồ thị điện áp 1 chiều:

Hình 3.8: Đồ thị điện áp 1 chiều ở tốc gió 5m/s

Trang 9

Ở hình 3.8 do mới khởi động nên điện áp bằng 0, sau đó tăng vọt lên (gọi là hiện tượng bọc lố) và ổn định ở thời điểm từ 0,01s đến 0,1s

- Đồ thị dạng sóng điện áp ngõ ra khi không tải

Hình 3.9: Đồ thị dạng sóng điện áp ngõ ra khi không tải ở tốc gió 5m/s

Ở hình 3.9 là dạng điện áp ngõ ra 3 pha lý tưởng, thể hiện biên độ tăng giảm

là thời gian đóng và mở IGBT

- Đồ thị điện áp điều khiển và sóng mang:

Hình 3.10: Đồ thị điện áp điều khiển và sóng mang ở tốc gió 5m/s

Trang 10

Ở hình 3.10 sóng màu vàng là sóng mang và điện áp điều khiển là sóng hình sin

- Đồ thị dạng sóng dòng:

Hình 3.11: Đồ thị dạng sóng dòng ở tốc gió 5m/s

Ở hình 3.11 là dòng 3 pha không cân bằng nhau Bởi vì bị ảnh hưởng của tải 3 pha.

Trang 11

Ở hình 3.12 điện áp ngõ ra 3 pha hinh sin, mỗi pha lệch nhau 1 góc 1200 và

có điện áp mỗi pha là 690V

Trang 12

Ở hình 3.14 là dạng điện áp ngõ ra 3 pha lý tưởng, thể hiện biên độ tăng giảm là thời gian đóng và mở IGBT

Trang 13

Trang 14

Trang 15

Trang 16

Trang 17

Trang 18

Ở hình 3.25 sóng màu vàng là sóng mang và điện áp điều khiển là sóng sin

Trang 19

3.3 Thống kê kết quả:

Bảng 3.1: Thống kê kết quả mô phỏng turbine gió sử dụng máy điện cảm ứng rotor dây quấn hoạt động ở chế độ xác lập

Nhận xét:

Từ bảng 3.1 ta thấy khi tốc độ gió thay đổi từ 5m/s đến 8m/s thì các thông số điện áp ngõ ra, điện áp 1 chiều, tần số đều bằng nhau Nhưng từ thông thay đổi, tốc

độ gió càng lớn thì từ thông giảm để điều chỉnh tần số và điện áp ngõ ra máy phát là

ổn định

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	4,04 MB