Mô hình hóa và mô phỏng phát điện dị bộ nguồn kép trong Tuabin gió

Bài viết Mô hình hóa và mô phỏng phát điện dị bộ nguồn kép trong Tuabin gió trình bày: Kết quả nghiên cứu và xây dựng mô hình động học cho máy phát điện dị bộ nguồn kép. Ngoài ra đã xây dựng thuật toán phương pháp điều chế vectơ không gian và mô hình cho bộ nghịch lưu nguồn áp,... Mời các bạn cùng tham khảo.

MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG PHÁT ĐIỆN DỊ BỘ NGUỒN KÉP TRONG TUABIN GIĨ NGƠ VĂN QUANG BÌNH Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế ĐÀO QUỐC CHÍNH Trường Cao đẳng Cơng nghiệp Huế Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu xây dựng mơ hình động học cho máy phát điện dị nguồn kép Ngồi xây dựng thuật tốn phương pháp điều chế vectơ khơng gian mơ hình cho nghịch lưu nguồn áp Kết nghiên cứu mô phỏng, kiểm chứng Matlab Plecs cho thấy mơ hình máy phát điện dị nguồn kép tuabin gió xây dựng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đề ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện với ưu điểm sử dụng nguồn lượng vô hạn, khơng gây nhiễm mơi trường, xây dựng đưa vào sử dụng nhanh hơn… lượng tái tạo (renewable energy): thủy điện, lượng gió, lượng mặt trời… nhà nghiên cứu giới nước quan tâm đến [3], [4] Trong lượng gió (wind energy) hướng nghiên cứu đầu tư nghiên cứu phát triển sản xuất thành sản phẩm nước phát triển giới [5], [6] Sự tham gia máy phát sức gió hệ thống phân phối điện cung cấp lượng công suất đáng kể bên cạnh máy phát nhà máy nhiệt điện, nguyên tử thủy điện [7] Trong máy phát điện dị nguồn kép (Doubly-fed induction generatorDFIG) hãng sản xuất tuabin gió sử dụng rộng rãi hệ thống phát điện chạy sức gió nhờ ưu thế: thiết bị điều khiển sử dụng van bán dẫn công suất lớn đặt phía rotor nên cần thiết kế với cơng suất khoảng 20÷30% cơng suất máy phát, dẫn đến giá thành hệ thống hạ xuống nhiều [2] MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC MÁY PHÁT ĐIỆN DỊ BỘ NGUỒN KÉP Máy điện dị nguồn kép mơ hình hóa mạch điện tương đương hình Hình Mạch điện tương đương máy phát điện dị nguồn kép Tạp chí Khoa học Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế ISSN 1859-1612, Số 02(22)/2012: tr 5-12 NGƠ VĂN QUANG BÌNH – ĐÀO QUỐC CHÍNH Điện áp, dòng điện từ thơng phía stator máy điện mơ tả phương trình sau [2], [5], [8]: dψ sa (t ) ⎧ ⎪usa (t ) = Rs isa (t ) + dt ⎪ dψ sb (t ) ⎪ (2.1) ⎨usb (t ) = Rs isb (t ) + dt ⎪ dψ sc (t ) ⎪ ⎪usc (t ) = Rs isc (t ) + dt ⎩ Tương tự ta có phương trình cân phía rotor: dψ (t ) ⎧ ⎪ura (t ) = Rr ira (t ) + dt ⎪ dψ rb (t ) ⎪ (2.2) ⎨urb (t ) = Rr irb (t ) + dt ⎪ dψ rc (t ) ⎪ ⎪urc (t ) = Rr irc (t ) + dt ⎩ Trong đó: - usa (t ), usb (t ), usc (t ) , ura (t ), urb (t ), urc (t ) : điện áp stator, rotor pha a, pha b pha c; - isa (t ), isb (t ), isc (t ) , ira (t ), irb (t ), irc (t ) : dòng điện stator, rotor pha a, pha b pha c; - ψ sa (t ),ψ sb (t ),ψ sc (t ) , ψ (t ),ψ rb (t ),ψ rc (t ) : từ thông stator, rotor pha a, pha b pha c Sử dụng phép biến đổi ta chuyển mơ hình máy điện dị nguồn kép hệ tọa độ tham chiếu quay với vận tốc góc ωg Ta có phương trình điện áp phía stator rotor hệ tọa độ tham chiếu [8]: dψ sd ⎧ ⎪usd = Rs isd − ω gψ sq + dt ⎪ ⎪u = R i + ω ψ + dψ sq g sd ⎪⎪ sq s sq dt ⎨ ⎪u = R i − (ω − ω )ψ + dψ rd r rd g r rq ⎪ rd dt ⎪ dψ ⎪urq = Rr irq + (ω g − ωr )ψ rd� vectơ trung bình (sectơ); - Xác định vectơ để tạo vectơ trung bình; 10 NGƠ VĂN QUANG BÌNH – ĐÀO QUỐC CHÍNH - Xác định trình tự thực thời gian tác dụng vectơ ur ur ur Thời gian tác động hai vectơ V1 , V2 gần với vectơ tham chiếu V ref xác định: ur ⎧ uur Tpulse ur V = V T + V T 1 2 ⎪⎪ ref (3.1) ⎨ ⎪T = Tpulse − T − T ⎪⎩ uur uur Trong T0 thời gian tác động vectơ V0 hay V7 Hình Mơ hình phương pháp điều chế vectơ khơng gian Malab/Simulink MƠ HÌNH BỘ NGHỊCH LƯU Điện áp đầu nghịch lưu hàm điện áp chiều (DC-link voltage) khóa bán dẫn sau: ⎡u A ⎤ ⎡ −1 −1⎤ ⎡ S wA ⎤ ⎢u ⎥ = U ⎢ −1 −1⎥ ⎢ S ⎥ (4.1) ⎢ B ⎥ DC ⎢ ⎥ ⎢ wB ⎥ ⎢⎣uC ⎥⎦ ⎢⎣ −1 −1 ⎥⎦ ⎢⎣ SwC ⎥⎦ Hình Mơ hình nghịch lưu Matlab/Simulink MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG PHÁT ĐIỆN DỊ BỘ NGUỒN KÉP 11 CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Kết mô kiểm chứng Matlab & Plecs với thông số máy điện dị nguồn kép: Pđm = MW, Uđm = 690 V, Rs = 0,0108 pu, Rr = 0,0121 pu, Lm = 3,362 pu, L s = 0,102 pu, L r = 0,11 pu, p = 2, f = 50 Hz tần số băm xung fpulse = kHz σ σ Hình Mơ hình máy điện dị nguồn kép tuabin gió 800 150 600 100 400 50 Mo men Dien ap 200 0 -200 -50 -400 -100 -600 -800 0.05 0.1 0.15 0.2 Thoi gian 0.25 0.3 Hình 8a Điện áp nghịch lưu 0.35 0.4 -150 0.05 0.1 0.15 0.2 Thoi gian 0.25 0.3 0.35 0.4 Hình 8b Mơmen máy phát KẾT LUẬN Trong báo này, mơ hình máy điện dị nguồn kép mô kiểm chứng phần mềm Matlab&Plecs [1] Ngồi với mơ hình nghịch lưu áp theo phương pháp điều chế vectơ không gian chỉnh lưu cho phép kiểm chứng lại mơ hình máy phát điện dị nguồn kép tuabin gió Tuy nhiên chưa có điều khiển điều khiển dòng điện, điều khiển cơng suất nên đặc tính điện áp mơmen máy phát điện chưa tốt 12 NGƠ VĂN QUANG BÌNH – ĐÀO QUỐC CHÍNH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Nguyễn Phùng Quang (2006) Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich (2006) Truyền động điện thông minh NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội .Phạm Khánh Toàn (16/05/2011) Điện lực Việt Nam năm tới, ngày truy cập: 10/10/2011, http://www.ievn.com.vn/index.php/thong-tin-tu-lieu/bai-viet/147-inlc-vit-nam-trong-nhng-nm-ti Tổng quan lượng gió, ngày truy cập: 10/10/2011, http://www.windenergy.org.vn/vietnam/nang-luo-ng-gio/overview-2 Furat Abdal Rassul Abbas, Mohammed Abdulla Abdulsada (2010) Simulation of Wind-Turbine Speed Control by MATLAB International Journal of Computer and Electrical Engineering, Vol 2, No 5, pp.912-915 Justin Wilkes, Jacopo Moccia (2011) Wind in power: 2010 European Statistics European Wind Energy Association - EWEA Ottmar Edenhofer, Ramón Pichs-Madruga, Youba Sokona (2011) Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation Intergovernmental Panel on Climate Change - IPPC P S Mayurappriyan, Jovitha Jerome, M Ramkumar, K Rajambal (2009) Dynamic Modeling and Analysis of Wind Turbine Driven Doubly Fed Induction Generator International Journal of Recent Trends in Engineering, Vol 2, No 5, pp.367-372 ` Title: MODELING AND SIMULATION OF DOUBLY FED INDUCTION GENERATOR IN A WIND TURBINE Abstract: This paper presents the research results and the design of dynamic model of doubly fed induction generator In addition, the authors designed the algorithm of space vector modulation and model of voltage source inverter The investigation results were simulated by using Matlab and Plecs and showed that the model of doubly fed induction generator for wind turbine was made correctly to meet the technical requirement ThS NGÔ VĂN QUANG BÌNH Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế ĐT: 0983.300.435 Email: qbinhtam@gmail.com ThS ĐÀO QUỐC CHÍNH Khoa Điện, Trường Cao đẳng Cơng nghiệp Huế ĐT: 0905.150.581 Email: dqchinh@hueic.edu.vn ...h nghịch lưu Matlab/Simulink MƠ HÌNH HĨA VÀ MÔ PHỎNG PHÁT ĐIỆN DỊ BỘ NGUỒN KÉP 11 CÁC KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Kết mơ kiểm chứng Matlab & Plecs với thông số máy điện dị nguồn kép: Pđm = MW, Uđm = 690 V...o phép kiểm chứng lại mơ hình máy phát điện dị nguồn kép tuabin gió Tuy nhiên chưa có điều khiển điều khiển dòng điện, điều khiển cơng suất nên đặc tính điện áp mômen máy phát điện chưa tốt 12 NG...5 0.2 Thoi gian 0.25 0.3 0.35 0.4 Hình 8b Mơmen máy phát KẾT LUẬN Trong báo này, mơ hình máy điện dị nguồn kép mô kiểm chứng phần mềm Matlab&Plecs [1] Ngoài với mơ hình nghịch lưu áp theo phươn