Ổn định ngõ ra máy phát không đồng bộ rotor lồng sốc trong hệ thống điện gió độc lập

ĐẠI HỌC QUỐC GIA – TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ………… ………… TRƯƠNG VĂN Q ỔN ĐỊNH NGÕ RA MÁY PHÁT KHƠNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SỐC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ ĐỘC LẬP Chuyên Ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, năm 2018 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN Q_7140426 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG - HCM Cán hƣớng dẫn khoa học : TS NGUYỄN NGỌC TÚ Cán chấm nhận xét : PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ Cán chấm nhận xét : PGS.TS TRƢƠNG VIỆT ANH Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 06 tháng 01 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS PHAN QUỐC DŨNG – Chủ tịch hội đồng PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ – Phản biện PGS.TS TRƢƠNG VIỆT ANH – Phản biện PGS.TS LÊ CHÍ KIÊN – Ủy Viên TS TRỊNH HỒNG HƠN – Thƣ ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Trang1 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN Q_7140426 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRƢƠNG VĂN QUÍ MSHV:7140426 Ngày, tháng, năm sinh: 09/08/1985 Nơi sinh: Cần Thơ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số : 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: ỔN ĐỊNH NGÕ RA MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SỐC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ ĐỘC LẬP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Ổn định ngõ máy phát không đồng rotor lồng sốc hệ thống điện gió độc lập dựa vào phƣơng pháp điều khiển III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/07/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Nguyễn Ngọc Tú Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƢỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ (Họ tên chữ ký) Trang2 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN QUÍ_7140426 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy Khoa Điện - Điện Tử_Trƣờng đại học Bách Khoa Tp.HCM truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trƣờng Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Ngọc Tú, thầy ln tận tình hƣớng dẫn bảo cho em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Nếu khơng có hƣớng dẫn nhiệt tình thầy em khó để hồn thành đƣợc đề tài luận văn Trong q trình làm đề tài khơng thể tránh khỏi sai sótrất mong thầy, bỏ qua Đồng thời trình độ lý luận nhƣ kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy, để em học thêm đƣợc nhiều kinh nghiệm kiến thức lĩnh vực TP HCM, ngày 09 tháng 12 năm 2017 Học viên TRƢƠNG VĂN QUÍ Trang3 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN QUÍ_7140426 LUẬN VĂN THẠC SĨ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hệ thống lƣợng gió ngày đƣợc ứng dụng rộng rãi khắp giới, đặt biệt vùng xa xôi hẻo lánh, tiềm năng lƣợng gió cao, cần phải xây dựng hệ thống lƣợng gió độc lập để cung cấp nhu cầu lƣợng cho vùng tách biệt Việc nghiên cứu máy phát điện cảm ứng ba pha tự kích thích (SEIG) đóng vai trò quan trọng hệ thống nguồn lƣợng tái tạo nhƣ gió lƣợng thủy điện Nhƣợc điểm điều chỉnh điện áp tần số tải tốc độ thay đổi.Vì mà ngày nhiều cơng trình nghiên cứu việc làm để ổn định đƣợc điện áp tải tần số máy phát hệ thống lƣợng gió độc lập Trong trình thực đề tài “Ổn định ngõ máy phát khơng đồng rotor lồng sóc hệ thống điện gió SEIG”, thân chọn cho phƣơng pháp ổn định sử dụng STATCOM Mơ hình hệ thống SEIG gồm: Turbine gió, Máy phát khơng đồng tụ điện tự kích đấu tam giác, Tải tuyến tính phi tuyến điều khiển STATCOM Giá trị tụ điện tự kích đƣợc cài đặt trƣớc nhằm kích chạy máy phát chế độ không tải.Hệ thống nguồn PV đƣợc kết nối tới liên kết DC VSI nhằm mục đích trì điện áp DC khơng đổi Và cịn nhiều phƣơng pháp khác chƣa đƣợc kể đến, phƣơng pháp có điểm khác biệt nhau,những hạn chế riêng biêt Tuy nhiên, tất phƣơng pháp nói chung hƣớng tới tiêu chung nhằm “ổn định điện áp tần số mơ hình SEIG” tải thay đổi, vận tốc gió thay đổi Trang4 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN QUÍ_7140426 LUẬN VĂN THẠC SĨ ABSTRACT Wind power systems are increasingly being used around the world, especially in remote areas with high wind potential, requiring the construction of an independent wind power system The need for energy in these isolated areas The study of self-excited three-phase induction generators (SEIGs) plays an important role in renewable energy systems such as wind and hydroelectricity Its main disadvantage is adjustable voltage and poor frequency when load and variable speed So more and more research works on how to stabilize the load voltage and frequency of the machine play in these independent wind power systems During the implementation of the topic "Stabilization of generator output asynchronous rotor generator in SEIG wind power system", we also chose a stable method of using STATCOM SEIG system models include: Wind turbine, Asynchronous generator and triangular self-acting capacitor, Linear or non-linear load and STATCOM controllers The self-energizing capacitor value is pre-set to enable the generator to run in idle mode The PV power source will be connected to the DC link of the VSI in order to maintain the DC voltage constant And many other methods have not been mentioned, each method will have different points, specific limitations However, all methods generally aim at a common goal: to "stabilize the voltage and frequency of the SEIG model" when the load changes, the wind speed changes Trang5 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN QUÍ_7140426 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, kết quả, số liệu luận văn chƣa đƣợc dùng cho luận văn cấp khác Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trƣớc nhà trƣờng lời cam đoan TP.HCM, ngày … tháng … năm 2017 Tác giả luận văn Trƣơng Văn Quí Trang6 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN QUÍ_7140426 Contents NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CẢM ƠN .3 LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC HÌNH I GIỚI THIỆU 13 II NHỮNG VẤN ĐỀ 14 III MÔ HÌNH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN 14 IV MỤC TIÊU CẦN ĐẠT ĐƢỢC CỦA LUẬN VĂN 14 V ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN 14 VI Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN 14 VII CƠ SỞ LÝ THUYẾT BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN 15 Chƣơng 1- GIỚI THIỆU CHUNG TÌNH HÌNH NĂNG LƢỢNG GIĨ 16 1.1 Tình hình lƣợng gió giới 16 1.2 Tình hình lƣợng gió Việt Nam 18 Chƣơng -TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH NGÕ RA MÁY PHÁT KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA TỰ KÍCH (SEIG) 21 2.1 Tổng quan phƣơng pháp ổn định ngõ máy phát không đồng pha tự kích 21 2.2 Tổng quan tình hình ứng dụng máy phát khơng đồng pha tự kích hệ thống SEIG 25 Chƣơng3 -HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA TỰ KÍCH (SEIG) 30 3.1 Hệ thống điện gió 30 3.2 Máy phát điện không đồng ba phatự kích 32 3.3 Quy đổi hệ quy chiếu 36 Chƣơng - ỔN ĐỊNH NGÕ RA MƠ HÌNH SEIG BẰNG PHƢƠNG PHÁP STATCOM 38 4.1 Mơ hình hệ thống 38 4.2 Mơ hình hố máy phát điện cảm ứng tự phát: 38 Trang7 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN QUÍ_7140426 Moment máy phát tạo ra: 39 4.3 Bộ tụ bù .39 4.4Điều khiển hệ thống SEIG 41 Chƣơng – MÔ PHỎNG MƠ HÌNH BẰNG MATLAP SIMULINK .43 5.1 Đề xuất mơ hình mơ SEIG .43 5.2 Các thành phần mơ hình mơ SEIG 43 Chƣơng -THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ 53 6.1 Tốc độ máy phát không thay đổi – tải không thay đổi 54 6.2Tốc độ máy phát không thay đổi– tải thay đổi .60 6.3 Tốc độ máy phát thay đổi– tải không thay đổi 69 6.4 Tốc độ máy phát thay đổi– tảithay đổi 71 Chƣơng -KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 74 IX TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 77 Trang8 GVHD: TS.NGUYỄN NGỌC TÚ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIÊN: TRƢƠNG VĂN QUÍ_7140426 MỤC LỤC HÌNH Hình 2.2.1 - Mơ tả thứ tự nước phát triển điện gió với số liệu thời điểm năm 2012 26 Hình 2.2.2 - Mơ tả thứ tự 15 nước phát triển điện gió với số liệụ thời điểm năm 2012 27 Hình 2.2.3 - Thứ tự “cường quốc” điện gió kèm theo Tổng cơng suất điện gió tuyệt đối theo MW (cột cuối) tương đối triệu dân, MW/triệu dân 28 Hình 3.1.1- Sơ đồ khối hệ thống điện gió 30 Hình 3.1.1- Cp loại cánh quạt khác tuabin gió 30 Hình 3.1.2- Cấu tạo hộp số 31 Hình 3.2.1 - Sơ đồ máy phát nối tải tụ điện (a), đồ thị vector (b) .33 Hình 3.2.2 - Sơ đồ tương đương máy phát dị 34 Hình 3.2.3 - Đồ thị vector máy phát dị 34 Hình 3.2.4 - Q trình tự kích máy phát dị .35 Hình 4.1.1 - Mơ hình hệ thống lượng gió với PV Based STATCOM 38 Hình 4.3.1 – Đường đặc tính máy phát khơng đồng 40 Hình 4.4.1 - Mơ hình hệ thống điều khiển SEIG 41 Hình 5.1.1 – Mơ hình mơ SEIG 43 Hình 5.2.1 - Mơ hình máy phát không đồng 43 Hình 5.2.2 – Thơng số máy phát khơng đồng 44 Hình 5.2.3 - Mơ hình Turbine gió 44 Hình 5.2.4 - Mơ hình tải 45 Hình 5.2.5 - Bộ tụ bù 45 Hình 5.2.6 - Bộ lọc thơng pha 46 Hình 5.2.7 - Bộ lọc thông thấp .46 Hình 5.2.8 - Khối đo dòng áp pha 47 Hình 5.2.9 - Khối đo dòng áp pha 47 Hình 5.2.10 - Bộ đo tần số Discrete 3-phasePLL 48 Trang9 ... TÀI: ỔN ĐỊNH NGÕ RA MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SỐC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ ĐỘC LẬP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Ổn định ngõ máy phát không đồng rotor lồng sốc hệ thống điện. .. phát hệ thống lƣợng gió độc lập Trong trình thực đề tài ? ?Ổn định ngõ máy phát khơng đồng rotor lồng sóc hệ thống điện gió SEIG”, thân chọn cho phƣơng pháp ổn định sử dụng STATCOM Mơ hình hệ thống. .. NHỮNG VẤN ĐỀ Ổn định ngõ máy phát điện không đồng ba pha tự kích (SEIG) hệ thống điện gió độc lâp tải thay đổi, vận tốc gió thay đổi: + Ổn định điện áp tải + Ổn định tần số máy phát III MƠ HÌNH