Nghiên cứu điều khiển máy phát điện gió DFIG dùng kỹ thuật trượt

1 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG: Ngày nay, kinh tế giới ngày phát triển, kéo theo mở rộng vùng công nghiệp sản xuất, dẫn đến nhu cầu lượng ngày cao, chất lượng cung cấp điện phải ổn định Trong đó, dù ngành điện có bước tiến vượt bậc,không ngừng thay đổi phương thức vận hành cho việc sản xuất, cung cấp điện ngày hiệu Tuy nhiên ngành điện vấp phải khó khăn nguồn nhiên liệu để phát điện - lượng hóa thạch ngày cạn kiệt; khí thải CO2 từ cơng nghiệp, từ hệ thống nhiệt điện nguyên nhân tạo hiệu ứng nhà kính gây tượng nóng lên tồn cầu.Chính nhu cầu cấp thiết phải có mơ hình lưới điện tối ưu tính tin cậy cung cấp điện kích thích nhu cầu sử dụng nguồn lượng tái tạo thân thiện với mơi trường.Trong lượng gió nguồn lượng đáng xem xét Theo tính tốn nhà nghiên cứu, luợng từ mặt trời dến trái đất vào khoảng 173.000 tỉ KW, luợng gió vào khoảng 3.500 tỉ KW Chỉ có đến 1-2% luợng đuợc chuyển thành gió (gấp 50 đến 100 lần tồn lượng chuyển hố từ mặt trời toàn cối toàn trái đất) Trong đó, tiềm dể khai thác sản sinh điện theo phương pháp truyền thống thủy điện, nhiệt điện dã dần cạn kiệt Riêng Việt Nam phần nguồn luợng điện lớn khai thác từ thủy điện, nhiên theo báo cáo từ Hội thảo Khoa Học gần cho thấy, tiềm khơng vòng vài mươi năm Bên cạnh đó, năm gần tốn mơi truờng tồn cầu đuợc đưa vào tất ngành công nghiệp, phải tìm cách dể hạn chế đến mức thấp yếu tố có ảnh huởng xấu tới mơi truờng nhu cacbon oxít, oxít nitơ, oxít lưu huỳnh,…Ðứng truớc tình lượng gió nguồn lượng đáng xem xét Khi tính đầy đủ chi phí ngồi – chi phí phát sinh bên cạnh chi phí sản xuất truyền thống, lợi ích việc sử dụng lượng gió trở nên rõ rệt So với nguồn lượng gây nhiễm (ví dụ nhà máy nhiệt điện Ninh Bình) hay phải di dời quy mô lớn (các nhà máy thủy điện lớn), sử dụng lượng gió, người dân khơng phải chịu thiệt hại thất thu hoa màu hay tái định cư, họ khơng phải chịu thêm chi phí y tế chăm sóc sức khỏe dnhiễm Ngồi với đặc trưng phân tán nằm sát khu dân cư, lượng gió giúp tiết kiệm chi phí truyền tải 1.1.1 Tình hình lượng gió giới nhu cầu phát triển: Nhận thức giá trị nguồn lượng từ cuối thập niên 80 kỷ XX số nước bắt đầu nghiên cứu chế tạo turbine gió phát điện Đầu thập kỷ 90 lượng gió bắt đầu phát triển mạnh, thị trường giới lắp đặt turbine gió phát triển nhanh chóng Năm 2010 cơng suất lắp đặt turbine gió tồn giới đạt 21 GW Với tốc độ tăng trưởng tới năm 2020 lượng từ sức gió đáp ứng 12% nhu cầu lượng điện toàn giới đến năm 20302040 tổng cơng suất lượng gió đạt đến số triệu MW cung cấp 20% nhu cầu lượng điện toàn giới.Cùng với phát triển khoa học công nghệ ngày trạm phát điện lượng gió đa dạng từ công suất nhỏ (vài trăm W) phục vụ nạp ắc quy đến công suất lớn (hàng MW) Hiện công suất trạm phát điện lượng gió đạt đến số 5MW, bước tiến vượt bậc khoa học công nghệ Các trạm phát điện lượng gió khơng xây dựng đất liền mà xây dựng biển, điều cho thấy lượng gió nước quan tâm nghiên cứu ứng dụng Trong phát triển mạnh mẽ công nghiệp chế tạo turbine gió phát điện phải kể đến đóng góp quan trọng công ty chế tạo, sản xuất turbine gió hàng đầu giới Negmicon A/S, Vestas A/S(Đan Mạch), Nordex, Enercon (CHLB Đức), Gamesa (Tây Ban Nha), Zond systems Inc (Hoa Kỳ) Châu Mỹ :  Mỹ: năm 2002 lắp đặt 4685 MW  Canada: phần lớn sử dụng thủy điện, với nhu cầu sử dụng điện ngày gia tăng mà nguồn thủy điện lại có hạn nên việc sử dụng lượng gió giải pháp khả thi để bổ sung cho thiếu hụt  Các nước Mỹ Latinh: nước có tiềm to lớn lượng gió, nhiều Brazil Argentina Nhưng trở ngại thiếu sở hạ tầng lưới điện cao áp để phát triển nguồn lượng dồi Châu Âu:  Đan Mạch: năm 1999 Đan Mạch quốc gia có ngành cơng nghiệp lượng gió phát triển giới Trong năm qua Chính Phủ tài trợ khai thác nguồn lượng xanh lượng gió chiếm 11% lượng điện tiêu thụ nước  Đức: quốc gia có số lượng máy phát điện gió dẫn đầu giới Hiện phủ Đức áp dụng giá mua lượng cho nguồn lượng tái tạo Đạo luật nhằm tăng thành phần nguồn lượng tái tạo tổng thể nguồn lượng Đức  Tây Ban Nha : Tây Ban Nha có nang luợng sức gió khả quan, nam qua tốc dộ phát triển nang luợng sức gió dây cao hứa hẹn tang tuong lai Với tiềm lớn tài nguyên gió diện tích rộng đất nuớc, ngành cơng nghiệp khai thác luợng sức gióở Tây Ban Nha dã dang có dóng góp tích cực ổn dịnh cho ngành diện quốc gia Cho dến năm 2002 dã lắp đặt 4.830MW Có thể dự báo Tây Ban Nha lên vị trí dẫn dầu ngành cơng nghiệp nang luợng gió vòng vài năm Châu Á:  Ấn Độ nước đứng đầu giới phát triển lượng gió Năm 2004 Ấn Độ đứng thứ giới sau CHLB Đức Tây Ban Nha Nếu lấy năm 2000 làm mốc có 1220 MW đến tháng 03/2005 cơng suất lắp đặt đạt mức 3595 MW, cơng suất điện gió tăng lên gấp lần 1.1.2 Tình hình lượng gió giới nhà máy phát điện gió Việt Nam: Nuớc ta nằm khu vực cận nhiệt đới gió mùa, với bờ biển dài nên rấtthuận lợi cho việc phát triển lượng gió So sánh tốc độ gió trung bình vùng biển Ðơng Việt Nam vùng biển lân cận, cho thấy gió biển Ðông mạnh thay đổi theo mùa Trong chương trình đánh giá lượng Châu Á, Ngân hàng Châu Á có khảo sát chi tiết luợng gió khu vực Ðơng Nam Á,trong Việt Nam có tiềm gió lớn ước đạt 513.360MW xấp xỉ 200 lầncông suất nhà máy thủy điện Sơn La Ở nuớc ta có số nơi đuợc đề xuất xây dựng nhà máyđiện gió Quảng Ninh, Quảng Bình, Quảng Trị, vùng cao nguyên TâyNguyên, tỉnh ven biển đồng sông Cửu Long, đặc biệt tỉnh Bình Thuậnvà Ninh Thuận Theonghiên cứu Ngân hàng Thế Giới, có vùng tiềm năngnhất dể phát triển lượng gió Sơn Hải (Ninh Thuận) vùng đồi cát 60-100mphía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận) Gió vùng khơng có tốc độ gió trung bình lớn từ 7-9m/s, gió có xu ổn định có bão Ðây diều kiệnrất thuận lợi dể phát triển lượng gió Trong tháng có gió mùa, tỷ lệ giónam đơng nam lên đến 98% với tốc độ gió trung bình lên dến 6-7m/s ứng với tốcđộ gió xây dựng trạm điện có cơng suất từ 3-3,5MW Thực tế thìnguời dân khu vực chế tạo số máy phát điện gió cỡ nhỏ nhằm mục đích thắp sáng Bảng 1.2 Tiềm luợng gió Ðơng Nam Á (Ngân hàng Thế giới) 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Nuớc ta nuớc giàu tài ngun luợng Trong vòng 20 năm tới, khơng tìm kiếm duợc nguồn tài nguyên mới, đặc biệt có trữ lượng lớn Việt Nam đứng truớc nguy cạn kiệt nguồn tài nguyên lượng Chính vậy, giải pháp để đảm bảo an ninh lượng quốc gia Chính phủ đặc biệt quan tâm Hiện nay, có số giải pháp tính đến như: nhập điện, nhiên liệu (than, khí đốt…), phát triển nguồn luợng sẵn có như: gió, thuỷđiện, nhiệt điện điện nguyên tử… Việc phát triển phổ biến lượng gió nuớc ta yêu cầu cần thiết nhằm giải nhu cầu cung cấp điện cho đồng bào vùng xa, vùng sâu, hẻo lánh.Do đó, việc phát triển nguồn luợng tái tạo, có luợng gió để phục vụ nhu cầu chỗ cần thiết 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ÐỀ TÀI 1.3.1 Ðối tượng nghiên cứu Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, mơ hình hóa xây dựng giải thuật điều khiển máy phát khơng đồng cấp nguồn từ hai phía DIFG (Doubly Fed Induction Generator) 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Luận văn tập trung vào vấn đề sau đây: Mơ hình hóa máy phát khơng đồng cấp nguồn từ hai phía DFIG Xây dựng giải thuật điều khiển độc lập công suất tác dụng,công suất phản kháng trao đổi stator DFIG luới điện phương pháp điều khiển trượt Ðánh giá tính ổn định tính bền vững hệ thống điều khiển có thay đổi tham số mơ hình So sánh kết đạt với phương pháp thiết kế khác 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Tìm hiểu tổng quan lượng gió, cấu hình hệ thống chuyển đổi lượng gió áp dụng giới Tìm hiểu nguyên lý làm việc hệ thống DFIG Trình bày mơ hình tốn học DFIG hệ trục tọa độ tham chiếu tĩnh aßvà hệ trục tọa độ tham chiếu đồng dq Trình bày tóm tắt sở tốn học phương pháp điều khiển truợt (Sliding mode control) Xây dựng giải thuật điều khiển độc lập công suất tác dụng công suất phản kháng phía stator DFIG phương pháp truợt.Trình bày sơ đồ kết mô phỏng, nhận xét kết kết luận Phần mềm Matlab/Simulink sử dụng luận văn để mơ hình hóa DFIG, xây dựng giải thuật điều khiển mô kết CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT HỆ THỐNG BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ 2.1 HỆ THỐNG BIẾN ÐỔI NĂNG LUỢNG GIĨ 2.1.1 Năng lượng gió Xuất phát điểm từ cơng thức quen thuộc để tính lượng tích trữ gió: Pw = rv (2.1) Trong đó: ρ– mật độ khơng khí [ kg/ m ], điều kiện chuẩn ρ có giá trị 1.293 kg/m Ar – diện tích quét cánh quạt tuabin [m ] v – vận tốc gió [m/s ] Năng lượng gió tính cách nhân biểu thức (2.1) với khoảng thời gian Tp (thuờng năm) Năng lượng trung bình = ½ ρ Ar ∫ dt (2.2) 2.1.2 Sự phân bố vận tốc gió Từ (2.1) (2.2),ta thấy mối quan hệ cơng suất vận tốc gió theo lũy thừa bậc ba, vận tốc gió liệu then chốt để đánh giá lượng gió tiềm thu vùng Tuy nhiên, vận tốc gió ln thay đổi theo điều kiện thời tiết điều kiện địa hình Vận tốc gió trung bình phải xác định để ước tính lượng kỳ vọng nhận từ vùng cụ thể, vận tốc gió thường thay đổi theo mùa có khuynh huớng lặp lại với chu kỳ năm sau Vì vậy, vận tốc gió trung bình xác định cho khoảng thời gian năm.Sự thay đổi vận tốc gió thường mô tả hàm mật độ xác suất Một hàm mật độ xác suất duợc sử dụng phổ biến để mơ tả vận tốc gió hàm Weibull Phân bố Weibull duợc biểu diễn hàm số: f(v) = (2.3) 10 2.1.3 Sự chuyển đổi lượng gió hiệu suất rotor Năng luợng thực tế (hay cơng suất cơ) lấy từ gió PR cánh quạt tuabin khác động (năng lượng kinetic) tích trữ gió phía trước cánh quạt có vận tốc v động gió đằng sau cánh quạt có vận tốc vd PR = ρ Ar v Cp [W] (2.8) Trong đó, Cp gọi hiệu suất cánh quạt tuabin (hay gọi ngắn gọn hiệu suất rotor), tính: Cp= (1+ γ)(1+ γ ) (2.9) tỷ số tốc độ gió phía sau cánh quạt tốc độ gió di vào cánh quạt γ (2.10) Ðể tìm hiệu suất rotor cực đại ta lấy đạo hàm (2.9) theo =0.593, ứng với giá trị tính Cp,max Giá trị lý thuyết Cp,max tuabin lấy nhiều 59.3% lượng từ gió, biết đến giới hạn Betz (Albert Betz’s Law) Ðường cong hiệu suất rotor cho hình 2.2 Một thuận lợi công thức lý thuyết (2.9) giới hạn cơng suất nhận từ gió Tuy nhiên, cơng thức chưa nêu mối quan hệ hiệu suất rotor với cấu trúc hình học loại tuabin gió cụ thể, mối quan hệ hiệu suất rotor với tốc độ quay máy phát 13 chế tạo thuờng cho giá trị Cp loại tuabin hàm λ góc ß Một cơng thức xấp xỉ thuờng sử dụng đường cong hiệu suất rotor cho cơng thức (2.12) có dạng đồ thị hình 2.5 Cp (λ, β) = 0.22 ( Giá trị λi duợc cho quan hệ: – 0.4 β – 5) = (2.12) - Hình 2.5 Ðuờng cong hiệu suất rotor Cp= (λ,ß) 2.1.4 Ðuờng cong cơng suất tuabin gió Một thơng số kỹ thuật quan trọng loại tuabin gió đường cong cơng suất, thể mối quan hệ tốc độ gió cơng suất đầu ra, thuờng gọi đường cong công suất lý tuởng có dạng hình 2.6 Trong đó, cần phân biệt thơng số:  Vận tốc gió Cut-in ( VC ): Là vận tốc gió tối thiểu cần có để thắng ma sát tạo công suất (net power)  Vận tốc gió định mức ( VR ): Khi vận tốc gió tăng lên, cơng suất đầu tăng theo tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc ba vận tốc gió Khi vận tốc gió đạt dến giá trị VR , công suất đầu công suất định mức theo thiết 14 kế.Khi lớn VR cần phải điều chỉnh để hệ thống tuabin luợt bớt công suất nhằm tránh tải cho máy phát Vận tốc gió Cut-out ( VF ): Khi tốc dộ gió tiếp tục tăng đạt đến nguỡng VF hệ thống tuabin cần phải ngưng hoạt động để bảo vệ máy phát cấu trúc khí khác, truờng hợp cơng suất phát khơng Hình 2.6 Ðuờng cong cơng suất lý tuởng tubin gió Khi vận tốc gió lớn, cần phải hạn chế công suất đưa vào tuabin - điều khiển cơ(aerodynamic power control) Trong đó, điều khiển pitch phương pháp phổ biến để điều khiển công suất tạo tuabin cách thay đổi góc quay cánh quạt quanh trục Hầu hết tuabin gió tốc độ thay đổi trang bị điều khiển pitch Khi tốc độ gió định mức, tuabin cần sản sinh cơng suất lớn cách điều khiển góc pitch để cực đại hóa lượng nhận Trên tốc độ gió định mức, góc pitch cần điều chỉnh cách tương tự để giới hạn công suất công suất định mức Ðối với tuabin gió có trang bị hệ thống điều khiển pitch, điều khiển liên tục kiểm tra công suất đầu tuabin Khi công suất đầu lớn, điều ]=- Với CBr=[ I với = ≠ I ma trận đơn vị Như ma trận CBr không suy biến 5.3.2.3 Luật điều khiển Từ nhận xét trên, luật điều khiển trượt suy ra: ur(t)=-(CBr)-1(CAx(t)+CBsus(t)+CBrur(t)- (t) + [ ])=[ ] (5.27) (CBr)-1= CBs= [ [ ], CA=[ ], ] Đặt thêm biến trung gian F1 F2 , với: CAx+CBsus = [ ] Ta tính được: [ ] = [ ] Sau cùng, luật điều khiển viết lại: ur(t) = [ ]= ([ ]- [ ] +[ ] (5.28) 5.3.3 Giới hạn tín hiệu điều khiển Khi thiết kế luật điều khiển, tín hiệu điều khiển khơng thể có giá trị lớn tùy ý lý giới hạn converter máy phát [19], trường hợp hai thành phần véctơ điện áp rotor từ ngõ điều khiển trượt Vì vậy, tín hiệu điều khiển phải giới hạn (saturation) cho hai thành phần trục d q để tránh ngõ từ điều khiển trượt có giá trị q lớn.Nghĩa tín hiệu điều khiển phải giới hạn tương ứng giá trị udr ,và udr max , , uqr , uqr max , hình 5.9 Hình 5.9 Tín hiệu từ ngõ điều khiển trang bị với khâu Saturation Lọc tín hiệu: Để tránh trường hợp đạo hàm không liên tục biểu thức (5.28) tín hiệu đặt có thay đổi nấc Ta đặt lọc thơng thấp cấp trước khối tính đạo hàm sơ đồ điều khiển để tạo hàm truyền hợp thức (proper transfer function), s /(τis+1), hình 5.10a, với τi thời lọc thông thấp Thêm cực có tác dụng lọc tín hiệu trước đạo hàm, hình 5.10b, đồng thời tránh tác động nhiễu Hình 5.10 a) Thêm cực vào trước khâu tính đạo hàm tạo hàm truyền hợp thức b) Tín hiệu nấc lọc trước đạo hàm Thời gian trễ khâu chấp hành: Trong thực tế, khâu chấp hành hệ thống điều khiển ln có thời gian trễ, nên ta thêm tạo trễ có thời gian trễ td sau tín hiệu ngõ điều khiển trượt để tượng trưng cho khâu chấp hành hệ thống điều khiển [4] hình 5.11 Hình 5.11 Thêm khâu tạo trễ (time delay) tượng trưng cho thời gian trễ khâu chấp hành hệ thống điều khiển Điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation): Bộ converter phía máy phát RSC tạo nên giá trị điện áp thực để cung cấp cho mạch rotor dựa thông tin tín hiệu điều khiển từ ngõ điều khiển trượt mơ hình hóa theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM, sở so sánh hai tín hiệu: tín hiệu sóng mang tam giác (carrier signal) tần số cao tín hiệu điều khiển tạo giản đồ kích đóng cho converter để CHƯƠNG SƠ ÐỒ VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 6.1 Sơ đồ mô phỏng: Sơ đồ điều khiển DFIG (điều khiển độc lập công suất tác dụng cơng suất phản kháng phía stator) trình bày hình 6.1 khối chức bên trình bày hình 6.2, bao gồm khối chính:  Khối mô máy phát cấp nguồn từ hai phía (DFIG)  Khối xác định vị trí góc véctơ điện áp lưới dùng cho chuyển trục tọa độ từ abc sang dq ngược lại (LA)   Khối chuyển trục dòng điện stator rotor từ abc sang dq (ABC2DQ) Khối ước tính từ thơng, mơmen công suất (FTP)  Khối mô mặt trượt luật điều khiển trượt (SMC)  Khối chuyển trục điện áp rotor từ dq sang abc (DQ2ABC)  Khối điều chế độ rộng xung cấp nguồn cho mạch rotor dựa tín hiệu từ ngõ điều khiển trượt (PWM) Hình 6.1 Sơ đồ điều khiển độc lập công suất tác dụng phản kháng đầu cực stator DFIG phương pháp trượt Hình 6.2 Khối tính vị trí góc véctơ điện áp lưới (LA) Hình 6.3 Khối chuyển trục dòng điện abc sang dq (ABC2DQ) Hình 6.4 Khối ước tính mơmen, cơng suất từ thơng (FTP) 68 Hình 6.7 Sơ đồ mơ mặt trượt luật điều khiển (SMC) Hình 6.8 Sơ đồ mô DFIG hệ trục tọa tham chiếu tĩnh 6.2 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Mơ tiến hành Matlab/Simulink, sử dụng máy điện không đồngbộ rotor dây quấn cơng suất 4kW có thơng số duợc cho Bảng (phần Phụ lục A.1), qui đổi phía stator 6.2.1 Kết mơ chế độ danh định Các thông số điện trở, diện cảm mơmen qn tính rotor mơ hình DFIG dùng để mô chọn thông số danh định: 84 Hình 6.18 Kết mơ điện cảm tản stator điện cảm từ hóa giảm 30% 20% so với giá trị danh định Nhận xét: Trong hai truờng hợp 4, sai số mơ hình khálớn, kết mô cho thấy sai số không đáng kể thể hình 6.17a 6.18a Các sai số coi lý tưởng Như vậy, hệ thống điều khiển có tính bền vững cao thay đổi thông số điện cảm tản stator, rotor điện cảm từ hóa 6.3 KẾT LUẬN 6.3.1 Các vấn đề giải luận văn Luận văn giải vấn đề nêu duới dây:  Tìm hiểu tình hình phát triển chung giới lĩnh vực biến đổi lượng gió, thuận lợi tiềm Việt Nam lĩnh vực này.Tìm hiểu ứng dụng nguyên lý hoạt động DFIG cấu  hình hệ thống biến đổi lượng gió tốc độ thay đổi Mơ hình hóa DFIG xây dựng giải thuật điều khiển độc lập cơng suất tác dụng vàcơng suất phản kháng phía stator máy phát Qua đó, điều khiển tiêu thụ hoặcphát công suất kháng độc lập với mục tiêu điều khiển tối ưu cơng suất tác dụngnhận từ gió Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật điều khiển trượt vào thiết kế luật điều khiển trongvòng điều khiển thành phần vécto dòng điện stator Ðánh giá chất lượngđiều khiển, tính ổn định bền vững luật điều khiển theo thiết kế 6.3.2 Các kết luận giải thuật điều khiển  Sự định huớng hệ trục tọa độ xoay theo vécto điện áp luới thích hợp, cho ta sựphân lập điều khiển cơng suất tác dụng điều khiển công suất phản kháng Sự lựa chọn véctơ điện áp luới làm hướng tựa xuất phát từ nguyên nhân đượccần đến giai đoạn đầu kích từ hòa đồng 85 Luật điều khiển trượt có tốc độ đáp ứng nhanh, q trình q độ dòng điệndiễn khơng có vọt lố thời điểm thay đổi giá trị đặt  Bộ điều khiển có tính bền vững cao có thay đổi thơng số điện trở, điệncảm dây quấn stator rotor (mơ theo giả thiết tham số có biến đổi điều kiện làm việc) Hệ thống có tính bền vững cao thay đổimơmen qn tính rotor Sự thay đổi thơng số chỉnh định điều khiển phạm vi rộng khơng làm gia tăng đáng kể tượng chattering Vì vậy, hệ thốngđiều khiển nàyta chọn thơng số hiệu chỉnh lớn để nâng cao tính bền vững dự trữ đối vớisai số mơ hình lớn 6.4 ÐỀ XUẤT NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Giải thuật điều khiển truợt trình bày luận văn có hiệu hệ thống phi tuyến có mơ hình khơng chắn mơ hình có tham số thay đổi điều kiện làm việc Tính bền vững hệ thống điều khiển đảm bảo cách thay đổi thông số hiệu chỉnh, chẳng hạn tăng k1và k2, nhiênđiều dẫn đến gia tăng tượng chattering làm giảm chất luợngđiều khiển k1và k2được chọn lớn Sự lựa chọn thừa số hiệu chỉnhđược dựa giả thiết giá trị điện trở điện cảm thay đổi phạm vinhất định dó, giải thuật điều khiển trượt xem điều khiển bền vững.Ðể khắc phục hạn chế trên, đề xuất huớng phát triển đề tài xem điệntrở điện cảm thông số không chắn (biến thiên theo thời gian), điềukhiển bền vững thích nghi hệ thống DFIG phương pháp trượt sử dụng mạngNeural Fuzzy logic nhằm nâng cao chất lượng điều khiển 86 TRÍCH DẪN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P Caratozzolo, E Fossas, J Riera, “Nonlinear Control of an Isolated MotionSystem With DFIG” 15th Triennial World Congress of the International Federation of AutomaticControl Barcelona, 21–26 July 2002 [2] Lan P.N, QuangN.P, P Buechner, “A Non-Linear Control Algorithm forImproving Performance of Wind Generator Using Doubly-Fed InductionGenerator” EWEC-2006 Proceedings [3] B Rabelo, W Hofmann, “Optimised Power Flow on Doubly-Fed Induction Generators for Wind Power Plants” Proceedings of PEMC'2000, pp.275- 282, Kosice [4] RajibDatta, R Ranganathan, V.T “Decoupled Control of Active andReactive Power for a Grid-connected Doubly-fed Wound Rotor InductionMachine without Position Sensors” Industry Applications Conference- 1999.Phoenix, AZ, USA, pp 2623-2630 vol.4 [5] RajibDatta, R Ranganathan, V.T “Direct Power Control of GridConnectedWound Rotor Induction Machine without Rotor Position Sensors” Power Electronics, IEEE Transactions, pp 390-399 Vol.16.No 3, May 2001 [6] Poller, M.A “Doubly-Fed Induction Machine Models for StabilityAssessment of Wind Farms” Power Tech Conference Proceedings- 2003 IEEE Bologna Page(s): pp Vol.3 [7] E Delaleau, AM Stankovic, “Dynamic Phasor Modeling of the DoublyFedInduction Machine in Generator Operation” 4th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power Oct 20-21, 2003 In Billund, Denmark [8] Gilbert Sybille, Serge Bernard, “Modeling and Real-Time Simulation of aDoubly-Fed Induction Generator Driven by a Wind Turbine” IPST,TechPapers2005, Paper162 [9] G Tapia, A.Tapia, “Wind Generation Optimization Algorithm for A DoubleFed Induction Generator” Generation, Transmission and Distribution, IEEE Proceedings- 2005 87 [10] A.Petersson, “Analisys, modeling and control of doubly - fed inductiongenerators for wind turbines” Ph.D thesis, Chalmers University of Technology, Sweden, 2005 [11] Chee, M O “Dynamic Simulation of Electric Machinery”, Prentice Hall PTR [12] Pena, R., Clare, J.C and Asher, G.M (1996), “Doubly fed inductiongenerator using back-to-back PWM converters and its application tovariable-speed windenergy Generation” IEE Proc – Electr Power Appl Vol.143, N°3 pp 231-241 [13] John R Fanchi, “Energy In The 21st Century” World Scientific Publishing Co Pte.Ltd- 2005 [14] Frank Kreith, D Yogi Goswami, “Handbook of Energy Efficiency andRenewable Energy” CRC Press, Taylor & Francis GrPoup, LLC-2007 [15] Pradeep K Nandam, P.C Sen, “Industrial Application of Sliding ModeControl” IEEE Trans on Ind Elec.-1995, pp 275-280 [16] Nguyễn Phùng Quang, “Matlab& Simulink Dành Cho Kỹ Sư Điều Khiển Tự Động” NXB KH & KT-2006 PHỤ LỤC A.1 Thôngsố DFIG Đại lượng   Bảng chứa thong số danh định qui đổivề phía stator, Bảng đại lượng chọn Bảng 1: Các thông số danh định DFIG qui đổi phía stator Cơng suất địnhmức Pn 4kW Số cặp cực từ p Tần số định mức fn 50Hz Điện áp stator định mức (RMS) Usn 230/ 400V (∆/Y) Tốc độđịnh mức n 1440rpm Mơmen qn tính J 0.32kg.m2 Điện trở stator Rs 1.07Ω Điện trở rotor Rr 1.32Ω Điện cảm tản stator Lls 0.0066H Điện cảm tản rotor Llr 0.0098H Điện cảm từ hóa Lm 0.1601H Bảng 2: Đại lượng Công suất Sb =Pn=4kVA Điện áp (trị đỉnh) Vb=√ Dòng điện Ib= 2Sb/ 3Vb =8.16A Tổng trở Zb= Vb/Ib =40Ω Mômen Tb = Sb/ωbm = 25.46 N.m Điện áp dc-link U Vdc = 300 Tầnsốsóng mang tam giác Tần số góc Vn =326.60V fc = 1650Hz ωb= 2πfn=314.1rad/ s A.2 File mô Matlab Các M-File thiết lập thơng số mơ hình DFIG, giá trị đặt liệu điều khiển cho mô hiển thị kết % Nominal value for DFIG Pn = 4000; % rated power in VA Vn = 400; % rated line-to-line voltage in V p= 2; % number of pole pairs fn = 50; % rated frequency in Hz n = 1440; % rated speed in rpm % Base quantiies Sb = Pn; % base power in VA wb = 2*pi*fn; % base electrical frequency we = wb; % synchronous frequency wbm = wb/p; % base mechanical frequency Tb = Sb/wbm; % base torque Zb = Vn*Vn/Sb; % base impedance in ohms Vm = Vn*sqrt(2/3); % magnitude of phase voltage Vb = Vm; % base voltage in V Rs = 1.07; % stator wdg resistance in ohms Rr = 1.32; % referred rotor wdg resistance in H Lls = 0.0066; % stator leakage inductance in H Llr = 0.0098; % rotor leakage inductance in H Lm = 0.1601; % magnetizing inductance in H Ls = Lls+Lm; % stator total inductance in H Lr = Llr+Lm; % rotor total inductance in H LM = 1/(1/Lm + 1/Lls + 1/Llr); J = 0.32; % rotor inertia in kg.m2 H = J*wbm*wbm/(2*Sb); % inertia constant in sec Tfactor = (3/2)*p; % factor for torque expression f = 0; % rotor friction coefficient % Load DFIG parameters dfig_ts % Simulation time tstop = 4; % Program time and output arrays of repeating sequence signal for Tm Tm_time = [0 1.25 1.25 tstop]; Tm_value = [0 -0.5 -0.5]*Tb; % Sliding Mode Control parameters Ts = Ls/Rs; Tr = Lr/Rr; gamma = 1/Tr; sigma = 1-(Lm*Lm)/(Ls*Lr); a1 = 1/(sigma*Ts)+(1-sigma)/(sigma*Tr); a2 = (1-sigma)/(sigma*Lm); a3 = 1/(sigma*Ls); k1 = 2000; k2 = 1000; Ti = 0.01; td = 1e-4; udr_max = 200; udr_min = -200; uqr_max = 200; uqr_min = -200; % Inverter papameters, PWM mf = 33; % Frequency modulation ratio fc = mf*fn; % Carrier frequency Udc = 300; % DC link voltage % Reference value for stator current components ids & iqs ids_time = [0 1 1.25 1.25 tstop]; ids_value = [0 0 -4 -4]; iqs_time = [1 1.75 1.75 2.75 2.75 3.5 3.5 tstop]; iqs_value = [0 -2 -2 2 0]; ... DFIG không tổn hao 2.4 HỆ THỐNG ÐIỀU KHIỂN TUABIN GIÓ TRANG BỊ DFIG Hệ thống điều khiển tuabin gió tốc thay dổi DFIG bao gồm mục tiêu: điều khiển công suất phản kháng trao đổi máy phát luới điện, ... kênh điều khiển tuabin giữ góc pitch trị số tối ưu tạo giá trị điều khiển Ps ref cho kênh điều khiển DFIG nhằm đạt cơng suất tối đa, sau 26 kênh điều khiển DFIG điều chỉnh tốc độ quay máy phát. .. đề cập: Tuabin gió tốc độ cố định với máy phát khơng đồng Tuabin gió tốc độ thay đổi với máy phát không đồng rotor lồng sóc máy phát đồng Tuabin gió tốc độ thay đổi với máy phát không đồng