Hệ thống năng lượng gió sử dụng máy phát không đồng bộ rotor lồng sóc hòa lưới

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỊ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐOÀN QUỐC ĐẠT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIĨ SỬ DỤNG MÁY PHÁT KHƠNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SĨC HỊA LƯỚI CHUN NGÀNH: MÃ SỐ: KỸ THUẬT ĐIỆN 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH - 2019 ii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS - TS Phan Quốc Dũng Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyền ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA iii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐOÀN QUỐC ĐẠT MSHV: 1570382 Ngày, tháng, năm sinh: 09/10/1991 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIĨ SỬ DỤNG MÁY PHÁT KHƠNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SĨC HỊA LƯỚI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu hệ thống lượng gió : Turbine gió, Máy phát, Bộ biến đổi cơng suất - Tìm hiểu loại máy phát sử dụng với turbine gió : PMSG, DFIG, SCIG - Tìm hiểu giải thuật MPPT cho hệ thống phát điện gió - Các phương pháp điều khiển tốc độ máy điện khơng đồng - Tìm hiểu hệ thống điện gió sử dụng máy phát SCIG hòa lưới - Mơ chứng minh khả thi giải thuật PLECS III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/01/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/06/2019 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS-TS Phan Quốc Dũng Tp HCM, ngày 02 tháng 06 năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA IV LỜI CẢM ƠN Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phan Quốc Dũng, người hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành đề tài Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể q Thầy Cơ môn khoa ĐiệnĐiện Tử Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu thực đề tài Tp Hồ Chi Minh, ngày 02 tháng 06 năm 2019 Học viên TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Các nguồn lượng tái phát hiển thu hút ý tồn giới giá nhiên liệu hóa thạch tăng vọt Sự phát triển nguồn lượng tái tạo coi quan họng việc cải thiện an ninh lượng cách giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch giảm phát thải khí nhà kính trước mối quan khí hậu nóng lên toàn cầu Các nguồn lượng tái tạo nguồn lượng tự nhiên khơng thể cạn kiệt, ví dụ: gió, mặt trời, địa nhiệt, sinh khối thủy điện nhỏ Trong nguồn lượng tái tạo này, điện gió phát triển nhanh tuabin gió đại hoạt động hiệu quả, đáng tin cậy sản xuất điện với chi phí hợp lý có nhiều tiềm phát triển Việt Nam Sử dụng máy phát điện cảm ứng lồng sóc (SCIG) làm phương tiện để chuyển đổi lượng học tuabin gió thành lượng điện có loạt lợi thế, làm cho trở thành lựa chọn hấp dẫn cho hệ thống chuyển đổi lượng gió cỡ nhỏ trung bình (WECS) Một SCIG có chi phí sản xuất thấp với cấu trúc mạnh mẽ so với máy phát đồng nam châm vĩnh cửu (PM) Ngoài ra, đòi hỏi chi phí bảo trì thấp so với máy phát đồng rotor dây quấn (WRIG) máy phát cảm ứng cuộn dây (DFIG) Nghiên cứu để trích xuất cơng suất cực đại lượng gió đảm bảo điều kiện khắt khe lưới điện truyền thống yếu tố thiết yếu để dạng lượng trở nên hấp dẫn giá thành rẽ thâm nhập nhiều lưới điện quốc gia Trên sở vấn đề đặt ra, nội dung nghiên cứu chia thành chương, chương giới thiệu tổng quan, chương tìm hiểu hệ thống chuyển đổi lượng gió, chương trình bày vấn đề nghiên cứu đề tài, chương thiết kế hệ thống điện gió SCIG hòa lưới PLECS, trình bày kết mơ cuối chương trình bày kết luận hướng phát triển đề tài ABSTRACT Renewable energy sources have attracted worldwide attention due to soaring fossil fuel prices The development of renewable energy sources is considered important in improving energy security by reducing dependence on fossil fuels and reducing greenhouse gas emissions in the face of global warming climate Renewable energy sources are natural sources of energy that cannot be exhausted, such as wind, solar, geothermal, biomass and small hydroelectricity In these renewable energy sources, wind power is growing very fast and modem wind turbines operate efficiently, reliably and produce electricity at a reasonable cost with great potential for development in Vietnam Using the Squirrel Cagee Induction Generator (SCIG) as a means to convert the wind turbine's mechanical energy into electrical energy has a number of advantages, making it an attractive option for the conversion system Small and medium wind energy (WECS) A SCIG has a low production cost with a strong structure compared to a permanent magnet synchronous transmitter (PM) In addition, it requhes a low maintenance cost compared to a Wound Rotor Induction Generator (WRIG) or a Doubly fed induction generator (DFIG) Research to extract the maximum power of wind power and ensure the strict conditions of the traditional grid are two essential factors for this form of energy to become more and more attractive and cost-effective as well as more penetration in the national grid Based on the issues raised, the research content is divided into chapters, chapter introduces the overview, chapter learns about wind energy conversion system, chapter presents research issues in the topic In chapter 4, the design of SCIG wind power system harmonizes on PLECS platform, presents simulation results and finally chapter presents the conclusion and direction of study developing LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY PHÁT SCIG HỊA LƯỚI” cơng trình nghiên cứu thân tơi, duới sụ huớng dẫn PGS TS Phan Quốc Dũng, số liệu kết thục nghiệm hồn tồn trung thục Tơi cam đoan khơng chép cơng trình khoa học nguời khác, sụ tham khảo có trích dẫn rõ ràng Học viên cao học viii MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ vi LỜI CAM ĐOAN viii MỤC LỤC ix DANH MỤC HÌNH MINH HỌA xi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xiv DANH MỤC BẢNG BIÊU XV CHUƠNG1: MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHUÔNG 2: HỆ THỐNG CHUYÊN ĐÔI NĂNG LUỢNG GIĨ 2.1 TƠNG QUAN 2.2 HỆ THỐNG CHUN ĐƠI NĂNG LUỢNG GIĨ 2.2.1 Tổng quan 2.2.2 Turbine gió lượng gió: 10 2.3 MÁY PHÁT ĐIỆN CẢM ÚNG ROTOR LỒNG SÓC (SCIG) 14 2.3.1 Máy điện không đồng bộ: 15 2.3.2 Điều khiển tốc độ máy điện không đồng phương pháp định hướng từ thông (FOC) 31 CHUÔNG 3: CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI 36 3.1 TÔNG QUAN 36 3.2 ĐIỀU KHIÊN MPPT .38 3.3 ĐIỀU KHIÊN HÒA LUỚI 43 3.4 ĐIỀU KHIÊN KHỞI ĐỘNG MÁY PHÁT GIÓ SCIG [36] 47 CHƯƠNG 4: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN GIĨ SCIG HỊA LƯỚI TRÊN NỀNPLECS 50 IX 4.1 GIỚI THIỆU PLECS [37] .50 4.1.1 PLECS Standalone 52 4.1.2 PLECS Blockset 53 4.2 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VỚI PLECS STAND ALONE 55 4.3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG SCIG TRÊN NỀN PLECS 64 4.3.1 Sơ đồ khối tổng quan 64 4.3.2 Xây dựng mơ hình khối mơ 66 4.3.3 Giải thuật điều khiển 74 4.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 79 4.4.1 Tốc độ gió giảm 6m/s - 5m/s 80 4.4.2 Tốc độ gió tăng 6m/s - 6.5m/s 92 4.4.3 nhau: Đánh giá hiệu suất chuyển đổi lượng tốc độ gió khác 94 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 98 5.1 KẾT LUẬN 98 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 X 123 ... 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIĨ SỬ DỤNG MÁY PHÁT KHƠNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SĨC HỊA LƯỚI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu hệ thống lượng gió : Turbine gió, Máy phát, Bộ biến đổi cơng... với máy phát đồng rotor dây quấn (WRSG) máy phát cảm ứng cuộn dây (DFIG), nên đề tài chọn máy phát SCIG cho hệ thống điện gió hòa lưới LCL Hình 1.1 Cấu hình hệ thống chuyển đổi lượng gió hòa lưới. .. máy phát điện máy phát điện cảm ứng lồng sóc (SCIG), máy phát điện cảm ứng rotor dây quấn (WRIG), máy phát điện cảm ứng cuộn dây (DFIG), máy phát đồng nam châm vĩnh cửu (PMSG) máy phát đồng rotor