Điều khiển trượt máy phát điện gió cấp nguồn từ hai phía

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA −−−−−−−−−− LƯƠNG CÔNG QUYỀN ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MÁY PHÁT ĐIỆN GIĨ CẤP NGUỒN TỪ HAI PHÍA Chun ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO CHẤM BẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …… tháng 07 năm 2008 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 30 tháng năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LƯƠNG CÔNG QUYỀN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 27/07/1981 Nơi sinh: Tỉnh Phú Yên Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện MSHV: 01806500 Khóa (năm trúng tuyển): 2006 - 2008 I – TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ CẤP NGUỒN TỪ HAI PHÍA DFIG (Doubly Fed Induction Generator) II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mơ hình hóa xây dựng giải thuật điều khiển độc lập công suất tác dụng công suất phản kháng phía stator máy phát khơng đồng cấp nguồn từ hai phía (DFIG) cấu hình hệ thống biến đổi lượng gió tốc độ thay đổi phương pháp điều khiển trượt III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi QĐ giao đề tài): Tháng 12 năm 2007 IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 30 tháng 06 năm 2008 V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): Phó Giáo Sư, Tiến Sĩ DƯƠNG HOÀI NGHĨA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) PGS TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CÁM ƠN Đề tài thực theo chương trình đào tạo thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Tp.HCM, phòng Quản lý Đào tạo SĐH, chuyên ngành Thiết bị, mạng nhà máy điện Xin cám ơn q thầy tạo điều kiện thuận lợi để em thực luận văn Xin chân thành cám ơn thầy trực tiếp hướng dẫn, PGS TS Dương Hoài Nghĩa tận tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến q báu hướng dẫn em hồn thiện đề tài Em xin gởi lời cám ơn đến thầy Chủ nhiệm phụ trách lớp CH Thiết bị, mạng nhà máy điện K2006, TS Vũ Phan Tú khích lệ, đơn đốc giám sát tiến độ suốt q trình thực luận văn Rất cảm kích trước cộng tác nhiệt tình anh chị bạn học viên lớp CH Thiết bị, mạng nhà máy điện K2006, cám ơn đóng góp ý kiến hữu ích thảo luận thú vị Lời tri ân đến gia đình người thân ln ủng hộ động viên suốt trình học, đặc biệt thời gian thực đề tài Kính chúc sức khỏe quí thầy bạn i TĨM TẮT LUẬN VĂN Luận văn trình bày vấn đề liên quan đến việc mơ hình hóa xây dựng giải thuật điều khiển máy phát điện không đồng cấp nguồn từ hai phía DFIG ứng dụng hệ thống chuyển đổi lượng gió tốc độ thay đổi DFIG xem đối tượng phi tuyến điều khiển đối tượng phương pháp trượt Mơ hình toán học DFIG xây dựng hệ trục tọa độ tham chiếu dq thích hợp, định hướng theo véctơ điện áp lưới phân lập điều khiển công suất tác dụng công suất phản kháng bên phía stator máy phát Với kỹ thuật định hướng hệ trục tọa độ tham chiếu này, cho thấy điều khiển tiêu thụ phát cơng suất phản kháng hoàn toàn độc lập với điều khiển chế độ vận hành công suất thực Do stator DFIG nối trực tiếp với lưới điện điện áp stator cố định theo điện áp lưới, nên mục tiêu điều khiển độc lập công suất tác dụng cơng suất phản kháng bên phía stator DFIG máy phát qui mục tiêu điều khiển độc lập hai thành phần trục d q véctơ dòng điện stator chế độ vận hành bình thường Để điều khiển dịng cơng suất trao đổi stator máy phát lưới điện, giải thuật điều khiển trượt thiết lập để điều khiển độc lập hai thành phần véctơ dòng stator cách tác động lên điện áp rotor Sau cùng, mô tiến hành, kết cho thấy giải thuật điều khiển trượt cho chất lượng tốt khía cạnh quan tâm đáp ứng ngõ bám tốt theo thay đổi nấc tín hiệu đặt, luật điều khiển có tính bền vững cao điều kiện có sai số mơ hình Ảnh hưởng hiệu chỉnh thơng số điều khiển đến tượng chattering khảo sát Kết cho thấy, không làm gia tăng đáng kể tượng chattering tăng giảm thông số hiệu chỉnh luật điều khiển Do đó, chọn thơng số điều khiển cách thích hợp nhằm đảm bảo độ bền vững dự trữ có sai số mơ hình ii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Các từ viết tắt DFIG DFIM FTP FOC GSC IG IE LA LPV RSC PLL PI p.u PWM RMS SG SMC SC VSC WECS Doubly Fed Induction Generator Doubly Fed Induction Machine Flux, Torque, Power Field Oriented Control Grid Side Converter Induction Generator Increment Encoder Line Voltage Angle Linear Parameter Varying Rotor Side Converter Phase Locked Loop Proportional Integral Per Unit Pulse Width Modulation Root Mean Square Synchronuos Generator Sliding Mode Control Stator Current Voltage Source Converter Wind Energy Convertion System Chỉ số s,e hệ trục tọa độ tĩnh αβ hệ trục đồng dq ref , ∗ giá trị điều khiển giá trị đặt mea ^ giá trị đo lường chuyển vị ma trận, véctơ giá trị ước lượng Chỉ số n, b giá trị danh định, trị max , maximum, minimum T iii Ký hiệu vas , vbs , vcs , var , vbr , vcr điện áp pha stator rotor ias , ibs , ics , iar , ibr , icr dòng điện stator rotor ψas , ψbs , ψcs , ψar , ψbr , ψcr từ thông stator rotor vαs , vβs , vαr , vβr điện áp stator rotor theo trục α, β iαs , iβs , iαr , iβr dòng stator rotor theo trục α, β ψαs , ψβs , ψαr , ψβr từ thông stator rotor theo trục α, β vds , vqs , vdr , vqr điện áp stator rotor theo trục d, q ids , iqs , idr , iqr dòng stator rotor theo trục d, q ψds , ψqs , ψdr , ψqr từ thông stator rotor theo trục d, q us ,Udc điện áp lưới điện áp dc-link Rs , Rr điện trở dây quấn stator rotor Lls , Llr điện cảm tản stator rotor Ls , Lr điện cảm stator rotor Lm điện cảm từ hóa ωs , ωr tốc độ đồng rotor [ elec.rad /s ] ωrm vận tốc góc học rotor [ mach.rad /s ] ωsl , s vận tốc trượt độ trượt kT tỷ số vòng dây stator rotor θs , θr góc vị trí stator rotor [elec.rad ] Te ,Tm mômen điện từ mômen Ps ,Qs công suất tác dụng, phản kháng phía stator τs , τr thời stator rotor σ, f hệ số tản tổng hệ số ma sát [ N m.s /rad ] p số cặp cực từ J, H mơmen qn tính hệ số qn tính rotor v, vd , v vận tốc gió trước, sau cánh quạt trung bình Rb , Ar bán kính diện tích quét cánh quạt tuabin ρ,C p mật độ khơng khí hiệu suất rotor λ, β Tip - speed - ratio góc pitch iv v MỤC LỤC Lời cám ơn i Tóm tắt luận văn ii Thuật ngữ viết tắt iii Mục lục vi Chương Mở đầu 1.1 Giới thiệu tổng quan 1.2 Các cơng trình liên quan 1.3 Phạm vi nghiên cứu đề tài 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phác thảo nội dung luận văn Chương Hệ thống biến đổi lượng gió 2.1 Hệ thống biến đổi lượng gió 2.1.1 Năng lượng gió 2.1.2 Sự phân bố vận tốc gió 2.1.3 Sự chuyển đổi lượng gió hiệu suất rotor 11 2.1.4 Đường cong cơng suất tuabin gió 14 2.1.5 Tầm quan trọng việc thay đổi tốc độ máy phát 16 2.2 Các cấu hình hệ thống biến đổi lượng gió WECS 16 2.2.1 Hệ thống biến đổi lượng gió tốc độ cố định 17 2.2.2 Hệ thống biến đổi lượng gió tốc độ thay đổi 18 2.2.3 Hệ thống biến đổi lượng gió tốc độ thay đổi sử dụng DFIG 19 2.3 Máy phát điện gió cấp nguồn từ hai phía DFIG 19 2.3.1 Máy phát khơng đồng cấp nguồn từ hai phía DFIG 19 2.3.2 Sơ đồ tương đương DFIG chế độ xác lập 22 2.3.3 Sự phân bố công suất cuộn dây DFIG 23 2.4 Hệ thống điều khiển tuabin gió trang bị DFIG 25 vi 2.5 Vận hành cơng suất tuabin gió 28 2.5.1 Vận hành công suất cực đại 28 2.5.1.1 Điều khiển tối ưu Tip - Speed - Ratio 28 2.5.1.2 Điều khiển bám công suất đỉnh 30 2.5.2 Điều khiển độc lập công suất tác dụng công suất phản kháng 31 Chương Mơ hình tốn học DFIG 32 3.1 Véctơ khơng gian phép biến đổi 33 3.1.1 Véctơ không gian 33 3.1.2 Biểu diễn công suất theo véctơ không gian 34 3.1.3 Phép biến biến đổi đại lượng ba pha abc αβ 35 3.1.4 Phép biến biến đổi đại lượng αβ dq 37 3.2 Mơ hình tốn học DFIG 38 3.2.1 Mô hình tốn học DFIG hệ trục tọa độ tĩnh αβ 38 3.2.2 Mơ hình tốn học DFIG hệ trục tọa độ đồng dq 42 3.3 Đại lượng 44 3.4 Sơ đồ mô DFIG Matlab/Simulink 45 Chương Điều khiển trượt 52 4.1 Điều khiển trượt 53 4.1.1 Điều khiển bám (Tracking) 53 4.1.1.1 Luật điều khiển trượt 53 4.1.1.2 Tính bền vững luật điều khiển 55 4.1.1.3 Phương pháp chọn mặt trượt 55 4.1.1.4 Hiện tượng Chattering (dao động tần số cao) 56 4.1.2 Điều khiển ổn định hóa (Regulation) 57 4.2 Quan sát trạng thái 58 4.2.1 Bộ quan sát độ lợi lớn (High gain observer) 58 4.2.2 Bộ quan sát trượt (Sliding mode observer) 60 Chương Điều khiển DFIG 62 5.1 Định hướng hệ trục tọa độ xoay dq 62 5.2 Điểu khiển công suất DFIG 63 vii Luận văn cao học ƒ Chương 6: Sơ đồ kết mô Trường hợp 4: Điện cảm tản stator điện cảm từ hóa giảm 30% 20% so với giá trị thực chúng Lˆls = 0.7Lls , Lˆm = 0.8Lm Thanh phan dong ids 4 2 0 -2 -2 -4 -4 -6 1.5 2.5 Thoi gian [s] Thanh phan dong iqs iqs [A] ids [A] 3.5 -6 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 3.5 3.5 a) Đáp ứng idse iqse theo thay đổi nấc tín hiệu đặt Mat truot S1 S2 S1 Mat truot S2 -2 -2 -4 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 -4 1.5 2.5 Thoi gian [s] b) Các mặt trượt S1 S2 10 Dong dien stator pha - a, ias 10 iar [A] ias [A] -5 -10 1.2 Dong dien rotor pha - a, iar 20 -10 1.25 1.3 Thoi gian [s] 1.35 -20 1.4 1.5 2.5 Thoi gian [s] c) Dịng điện stator rotor CBHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa 99 HVTH: Lương Công Quyền Luận văn cao học 4000 Chương 6: Sơ đồ kết mô Cong suat tac dung dau cuc stator, Ps [W] 3000 Cong suat phan khang dau cuc stator, Qs [VAr)] 2000 Qs [VAr] Ps [W] 2000 -2000 -4000 1000 -1000 -2000 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 -3000 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 d) Công suất tác dụng phản kháng đầu cực stator 200 Thanh phan dien ap rotor vdr 100 vqr [V] vdr [V] 100 -100 -200 1.5 Thanh phan dien ap rotor vqr 200 -100 1.55 1.6 Thoi gian [s] 1.65 -200 1.5 1.7 1.55 1.6 Thoi gian [s] 1.65 1.7 e) Hai thành phần trục d q véctơ điện áp rotor 400 Dien ap stator pha - a, vas 100 var [V] vas [V] 200 -200 -400 1.5 Dien ap rotor pha - a, var 200 -100 1.55 1.6 Thoi gian [s] 1.65 1.7 -200 1.5 1.55 1.6 Thoi gian [s] 1.65 1.7 f) Điện áp stator rotor Hình 6.18 Kết mô điện cảm tản stator điện cảm từ hóa giảm 30% 20% so với giá trị danh định Nhận xét: Trong hai trường hợp 4, sai số mơ hình lớn, 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 CBHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa 100 HVTH: Lương Cơng Quyền Luận văn cao học ƒ Chương 6: Sơ đồ kết mô Trường hợp 5: Mômen quán tính rotor giả thiết tăng 20% so với giá trị danh định Jˆ = 1.2J Thanh phan dong ids 4 2 0 -2 -2 -4 -4 -6 1.5 2.5 Thoi gian [s] Thanh phan dong iqs iqs [A] ids [A] 3.5 -6 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 3.5 3.5 a) Đáp ứng idse iqse theo thay đổi nấc tín hiệu đặt Mat truot S1 S2 S1 -2 -4 Mat truot S2 -2 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 -4 1.5 2.5 Thoi gian [s] b) Các mặt trượt S1 S2 10 Dong dien stator pha - a, ias 10 iar [A] ias [A] -5 -10 1.2 Dong dien rotor pha - a, iar 20 -10 1.25 1.3 Thoi gian [s] 1.35 1.4 -20 1.5 2.5 Thoi gian [s] c) Dịng điện stator rotor CBHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa 101 HVTH: Lương Công Quyền Luận văn cao học 4000 Chương 6: Sơ đồ kết mô Cong suat tac dung dau cuc stator, Ps [W] 3000 Cong suat phan khang dau cuc stator, Qs [VAr)] 2000 Qs [VAr] Ps [W] 2000 1000 -1000 -2000 -2000 -4000 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 -3000 1.5 2.5 Thoi gian [s] 3.5 d) Công suất tác dụng phản kháng đầu cực stator 200 Thanh phan dien ap rotor vdr 100 vqr [V] vdr [V] 100 -100 -200 1.5 Thanh phan dien ap rotor vqr 200 -100 1.55 1.6 Thoi gian [s] 1.65 -200 1.5 1.7 1.55 1.6 Thoi gian [s] 1.65 1.7 e) Hai thành phần trục d q véctơ điện áp rotor 400 Dien ap stator pha - a, vas 100 var [V] vas [V] 200 -200 -400 1.5 Dien ap rotor pha - a, var 200 -100 1.55 1.6 Thoi gian [s] 1.65 1.7 -200 1.5 1.55 1.6 Thoi gian [s] 1.65 1.7 g) Điện áp stator rotor Hình 6.19 Kết mơ mơmen qn tính tăng 20% so với giá trị danh định Nhận xét: Ta nhận thấy hệ thống điều khiển có tính bền vững cao thay đổi thông số mômen quán tính rotor Mặc dù thực tế tham số không bị thay đổi điều kiện làm việc mà phụ thuộc vào cấu tạo vật lý máy điện Tuy vậy, điều có ý nghĩa định ta khơng thể biết xác giá trị mơmen qn tính, mơ hình trường hợp xem mơ hình khơng chắn CBHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa 102 HVTH: Lương Công Quyền Luận văn cao học Chương 6: Sơ đồ kết mô 6.3 KẾT LUẬN 6.3.1 Các vấn đề giải luận văn Luận văn giải vấn đề nêu đây: Tìm hiểu tình hình phát triển chung giới lĩnh vực biến đổi lượng gió, thuận lợi tiềm Việt Nam lĩnh vực 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 công suất tác dụng công suất phản kháng phía stator máy phát Qua đó, điều khiển tiêu thụ phát công suất kháng độc lập với mục tiêu điều khiển tối ưu công suất tác dụng nhận từ gió Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật điều khiển trượt vào thiết kế luật điều khiển vòng điều khiển thành phần véctơ dòng điện stator Đánh giá chất lượng điều khiển, tính ổn định bền vững luật điều khiển theo thiết kế 6.3.2 Các kết luận giải thuật điều khiển Sự định hướng hệ trục tọa độ xoay theo véctơ điện áp lưới thích hợp, cho ta phân lập điều khiển công suất tác dụng điều khiển công suất phản kháng Sự lựa chọn véctơ điện áp lưới làm hướng tựa xuất phát từ nguyên nhân cần đến giai đoạn đầu kích từ hịa đồng Luật điều khiển trượt có tốc độ đáp ứng nhanh, q trình q độ dịng điện diễn 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, điện cảm dây quấn stator rotor (mô theo giả thiết tham số có biến đổi điều kiện làm việc) Hệ thống có tính bền vững cao thay đổi mômen quán tính rotor Sự thay đổi thơng số chỉnh định điều khiển phạm vi rộng không làm gia tăng đáng kể tượng chattering Vì vậy, hệ thống điều khiển ta chọn thông số hiệu chỉnh lớn để nâng cao tính bền vững dự trữ sai số mơ hình lớn CBHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa 103 HVTH: Lương Công Quyền Luận văn cao học Chương 6: Sơ đồ kết mô 6.4 ĐỀ XUẤT NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Giải thuật điều khiển trượt 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 k1 k2 , nhiên điều dẫn đến gia tăng tượng chattering làm giảm chất lượng điều khiển k1 k2 chọn lớn Sự lựa chọn thừa số hiệu chỉnh dựa giả thiết giá trị điện trở điện cảm thay đổi phạm vi định đó, giải thuật điều khiển trượt xem điều khiển bền vững Để khắc phục hạn chế trên, đề xuất hướng phát triển đề tài xem điện trở điện cảm thông số không chắn (biến thiên theo thời gian), điều khiển bền vững thích nghi hệ thống DFIG phương pháp trượt sử dụng mạng Neural Fuzzy logic nhằm nâng cao chất lượng điều khiển CBHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa 104 HVTH: Lương Cơng Quyền TRÍCH DẪN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Gilbert M Masters, “Renewable and Efficient Electric Power Systems” John Wiley & Sons, Inc- 2005 [2] Mukund R Patel Ph.D., P.E, “Wind and Solar Power Systems” U.S Merchant Marine Academy Kings Point, New York CRC Press LLC-1999 [3] N Chayawatto, E.Ortjohann, S.Chatratana, “Dynamic Behaviour of a Doubly Fed Induction Machine with Generator-side Converter under Abnormal Condition” [4] J Soens, J Driesen, R Belmans, ‘A Comprehensive Model of a Doubly Fed Induction Generator for Dynamic Simulations and Power System Studies’, International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ '03), Vigo, Spain, April 9-12, 2003 [5] C Batlle, A D`oria-Cerezo and R Ortega, “Power Flow Control of a Doubly–Fed Induction Machine Coupled to a Flywheel” In IEEE Proceeding, Conference on Control Applications, Taipei, 2004 [6] C Batlle, A D`oria-Cerezo and R Ortega, “A Robustly Stable PI Controller For The Doubly-Fed Induction Machine” IEEE Industrial Electronics, IECON’2006 - 32nd Annual Conference Paris, France pages 5113-5118 [7] C.Batlle, A.D`oria-Cerezo and R.Ortega, “A Robust Adaptive Stable PI Controller For The Doubly-Fed Induction Machine” Submitted to IEEE Trans on Industrial Electronics, 2006 [8] Müller, M Deicke, R W De Doncker, “Adjustable Speed Generators for Wind Turbines based on Doubly-fed Induction Machines and 4-Quadrant IGBT Converters Linked to the Rotor” 2000 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Oct 08-Oct 12, 2000, paper 51-02 [9] F Poitiers, M Machmoum, R Le Doeuff, M.E Zaim, "Control of a doublyfed Induction generator for wind energy conversion systems", International Journal of Renewable Energy Engineering, Vol 3, N° 3, December 2001, pp 373-378 [10] P Caratozzolo, E Fossas, J Riera, “Nonlinear Control of an Isolated Motion System With DFIG” 15th Triennial World Congress of the International Federation of AutomaticControl Barcelona, 21–26 July 2002 [11] Lan P.N, Quang N.P, P Buechner, “A Non-Linear Control Algorithm for Improving Performance of Wind Generator Using Doubly-Fed Induction Generator” EWEC-2006 Proceedings 105 [12] B Rabelo, W Hofmann, “Optimised Power Flow on Doubly-Fed Induction Generators for Wind Power Plants” Proceedings of PEMC'2000, pp.275282, Kosice [13] Rajib Datta, R Ranganathan, V.T “Decoupled Control of Active and Reactive Power for a Grid-connected Doubly-fed Wound Rotor Induction Machine without Position Sensors” Industry Applications Conference- 1999 Phoenix, AZ, USA, pp 2623-2630 vol.4 [14] Rajib Datta, R Ranganathan, V.T “Direct Power Control of Grid-Connected Wound Rotor Induction Machine without Rotor Position Sensors” Power Electronics, IEEE Transactions, pp 390-399 Vol.16 No 3, May 2001 [15] Poller, M.A “Doubly-Fed Induction Machine Models for Stability Assessment of Wind Farms” Power Tech Conference Proceedings- 2003 IEEE Bologna Page(s): pp Vol.3 [16] E Delaleau, AM Stankovic, “Dynamic Phasor Modeling of the Doubly-Fed Induction Machine in Generator Operation” 4th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power Oct 20-21, 2003 In Billund, Denmark [17] Gilbert Sybille, Serge Bernard, “Modeling and Real-Time Simulation of a Doubly-Fed Induction Generator Driven by a Wind Turbine” IPST, TechPapers-2005, Paper162 [18] G Tapia, A.Tapia, “Wind Generation Optimization Algorithm for A Double Fed Induction Generator” Generation, Transmission and Distribution, IEEE Proceedings- 2005 [19] A.Petersson, “Analisys, modeling and control of doubly - fed induction generators for wind turbines” Ph.D thesis, Chalmers University of Technology, Sweden, 2005 [20] Chee, M O “Dynamic Simulation of Electric Machinery”, Prentice Hall PTR [21] Pena, R., Clare, J.C and Asher, G.M (1996), “Doubly fed induction generator using back-to-back PWM converters and its application to variable-speed wind-energy Generation” IEE Proc – Electr Power Appl Vol.143, N°3 pp 231-241 [22] John R Fanchi, “Energy In The 21st Century” World Scientific Publishing Co Pte Ltd- 2005 [23] Frank Kreith, D Yogi Goswami, “Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy” CRC Press, Taylor & Francis GrPoup, LLC-2007 [24] Pradeep K Nandam, P.C Sen, “Industrial Application of Sliding Mode Control” IEEE Trans on Ind Elec.-1995, pp 275-280 106 [25] Dương Hoài Nghĩa, “Điều Khiển Hệ Thống Đa Biến” NXB ĐHQG Tp.HCM-2007 [26] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Hán Thành Trung, “Lý Thuyết Điều Khiển Phi Tuyến” NXB KH&KT-2006 [27] Nguyễn Phùng Quang, “Matlab & Simulink Dành Cho Kỹ Sư Điều Khiển Tự Động” NXB KH & KT-2006 [28] Báo Tia Sáng, Số 7, Tháng 4/2006 [29] Báo Tuổi Trẻ, Số ngày 10/10/2007 [30] Andreas Petersson, Lennart Harnefors and Torbjorn Thiringer, “Comparison Between Stator-Flux and Grid-Flux-Oriented Rotor Current Control of Doubly-Fed Induction Generators” 2604 351h Annual IEEE Power Electronics Specialisfs Conference [31] H Nguyen Tien, C W Scherer and J M A Scherpen, “Discrete-Time Linear Parameter Varying Control of Doubly-Fed Induction Generators” Automatic control Electronics & Telecommunications Power engineering, ISEE 2007, HCMC University of Technology [32] Peter Vas, Professor of Electrical Engineering, University of Aberdeen “Sensorless Vector and Direct Torque Control” Oxford – New York – Tokyo, Oxford University Press 1998 [33] A Dendouga, R Abdessemed, M L Bendaas and A Chaiba “Decoupled Active and Reactive Power Control of a Doubly-Fed Induction Generator” Proceeding of the 15th Mediterranean Conference on Control & Automation, July 27 – 29, 2007, Athens – Greece [34] S Peresada, A Tilli, A Tonielli “Robust Active – Reactive Control of a Doubly – Fed Induction Machine” Proceeding of IEEE – IECON’98, Aachen, Germany, September 1998, pp.1621 – 1625 [35] “Southeast Asia & Mekong Subregionaltraining Workshop On Project PreFeasibility Studies” 9-12 March 2004, ADB Headquarters, Manila, Workshop Report [36] “Potential CDM Projects in Vietnam” Workshop on the Financing Modalities of Clean Development Mechanism (CDM), 27-28 June 2005, Jakarta, Indonesia [37] Gary L Johnsson, “Wind Energy Manhattan,KS, October 10, 2006 [38] Anca D Hansen, Clemens Jauch, Poul Sørensen, Florin Iov, Frede Blaabjerg, “Dynamic wind turbine models in power system simulation tool DIgSILENT”, Risø National Laboratory, Roskilde, December 2003 107 Systems” Electronics Edition, PHỤ LỤC A.1 Thông số DFIG Đại lượng Các thông số DFIG sử dụng luận văn: Bảng chứa thông số danh định qui đổi phía stator, Bảng đại lượng chọn Bảng 1: Các thông số danh định DFIG qui đổi phía stator Cơng suất định mức Pn 4kW Số cặp cực từ p Tần số định mức fn 50Hz Điện áp stator định mức (RMS) U sn 230/ 400V (Δ/ Y) Tốc độ định mức n 1440rpm Mơmen qn tính J 0.32kg.m 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 Tần số góc ωb = 2π fn 314.1rad /s Công suất Sb = Pn Điện áp (trị đỉnh) Vb = 2/ 3Vn 4kVA 326.60V Dòng điện Ib = 2Sb / 3Vb 8.16A Tổng trở Zb = Vb /Ib 40Ω Mômen Tb = Sb /ωbm 25.46N m Điện áp dc-link U dc = 300V , tần số sóng mang tam giác fc = 1650Hz 108 A.2 File mô Matlab Các M-File thiết lập thông số mơ hình DFIG, giá trị đặt liệu điều khiển cho mô hiển thị kết %======================================================================== % M-file for Master Thesis on control of DFIG % It sets up parameters of 4kW three-phase DFIG %======================================================================== % 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 % %======================================================================== % M-file for Master Thesis on control of DFIG % It sets up initial conditions & SMC control parameters for simulation % Loading the results in the MATLAB workspace for plots %======================================================================== % 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; 109 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]; disp('Perform simulation then type return for plots'); keyboard clf; % Plot the simulation results figure plot(y(:,1),y(:,2),'-b') grid on ylabel('i*ds [A]') axis([1 -6 6]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Thanh phan dong dat ids*') figure plot(y(:,1),y(:,3),'-r') grid on ylabel('ids [A]') axis([1 -6 6]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Thanh phan dong ids') figure plot(y(:,1),y(:,4),'-b') grid on ylabel('iqs* [A]') axis([1 -6 6]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Thanh phan dong dat iqs*') figure plot(y(:,1),y(:,5),'-r') grid on ylabel('iqs [A]') axis([1 -6 6]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Thanh phan dong iqs') figure plot(y(:,1),y(:,6),'-r') grid on ylabel('Te [N.m]') axis([1 -30 30]); 110 xlabel('Thoi gian [s]') title('Moment dien tu, Te [N.m]') figure plot(y(:,1),y(:,7),'-r') grid on ylabel('Ps [W]') axis([1 -4e3 4e3]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Cong suat tac dung dau cuc stator, Ps [W]') figure plot(y(:,1),y(:,8),'-r') grid on ylabel('Qs [VAr]') axis([1 -3e3 3e3]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Cong suat phan khang dau cuc stator, Qs [VAr)]') figure plot(y(:,1),y(:,9),'-r') grid on ylabel('S1') axis([1 -4 4]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Mat truot S1') figure plot(y(:,1),y(:,10),'-r') grid on ylabel('S2') axis([1 -4 4]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Mat truot S2') figure plot(y(:,1),y(:,11),'-r') grid on ylabel('ias [A]') axis([1.2 1.4 -10 10]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Dong dien stator pha - a, ias') figure plot(y(:,1),y(:,12),'-r') grid on ylabel('iar [A]') axis([1 -20 20]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Dong dien rotor pha - a, iar') figure plot(y(:,1),y(:,13),'-r') grid on ylabel('vas [V]') axis([1.5 1.7 -400 400]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Dien ap stator pha - a, vas') figure plot(y(:,1),y(:,14),'-r') grid on ylabel('var [V]') axis([1.5 1.7 -200 200]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Dien ap rotor pha - a, var') 111 figure plot(y1(:,1),y1(:,2),'-b') grid on ylabel('vdr [V]') axis([1.5 1.7 -200 200]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Thanh phan dien ap rotor vdr') figure plot(y1(:,1),y1(:,3),'-b') grid on ylabel('vqr [V]') axis([1.5 1.7 -200 200]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Thanh phan dien ap rotor vqr') figure plot(y(:,1),y(:,13),'-r') grid on hold on plot(y(:,1),20*y(:,11),'-b') ylabel('vas [V], ias [A]') axis([1.2 -400 400]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Ap va dong stator pha a') figure plot(y2(:,1),y2(:,2),'-b') grid on axis([1 -200 200]); xlabel('Thoi gian [s]') title('Su dao dong cua tin hieu dieu khien u(t)') % 112 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Lương Công Quyền Ngày, tháng, năm sinh: 27/7/1981 Nơi sinh: Tuy Hòa, Phú Yên Địa liên lạc: 214/C54 Ter, F Nguyễn Cư Trinh, Nguyễn Trãi, Quận 1, Tp.HCM, Điện thoại: (08) 8370336 (HP: 0909 560676) Email: luongcong_quyen@yahoo.com, congquyen@svi.com.vn Quá trình đào tạo: Từ 1999 đến 2004 trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, chuyên ngành Thiết bị, mạng nhà máy điện Từ năm 2006 đến nay, học cao học theo chương trình đào tạo sau đại học trường ĐHBK Tp.HCM Q trình cơng tác: Giám định viên phịng quản lí rủi ro bảo hiểm cơng nghiệp Cơng ty Bảo hiểm Samsung, mảng đánh giá rủi ro lắp đặt hệ thống điện cơng trình dân dụng nhà máy công nghiệp 113 ... lượng gió tốc độ thay đổi 18 2.2.3 Hệ thống biến đổi lượng gió tốc độ thay đổi sử dụng DFIG 19 2.3 Máy phát điện gió cấp nguồn từ hai phía DFIG 19 2.3.1 Máy phát khơng đồng cấp nguồn từ. .. gió trang bị máy phát khơng đồng cấp nguồn từ hai phía, stator kết nối trực tiếp với lưới điện rotor nối thông qua biến đổi công suất, máy phát điều khiển thiết bị điện tử công suất đặt bên phía. .. đồng cấp nguồn từ hai phía DFIG, phân biệt hai kênh điều khiển sau: ƒ Điều khiển máy phát DFIG (điều khiển độc lập công suất tác dụng công suất phản kháng) ƒ Điều khiển tuabin gió CBHD: PGS TS