Mô hình hóa và điều khiển máy phát không đồng bộ nguồn kép cho một hệ thống phát điện gió

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - TƠ THÀNH LẬP MƠ HÌNH HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT KHƠNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP CHO MỘT HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 04 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - TƠ THÀNH LẬP MƠ HÌNH HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP CHO MỘT HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 60520202 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA TP HỒ CHÍ MINH, tháng 04 năm 2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 19 tháng 11 năm 2017 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) TT Họ tên Chức danh Hội đồng PGS TS NGÔ CAO CƯỜNG Chủ tịch TS ĐINH HOÀNG BÁCH Phản biện TS NGUYỄN HÙNG Phản biện PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU PGS TS LÊ CHÍ KIÊN Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV PGS TS NGÔ CAO CƯỜNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày tháng 04 năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Tô Thành Lập Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/ 10/ 1990 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 15418300008 I- Tên đề tài: MƠ HÌNH HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP CHO MỘT HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ II- Nhiệm vụ nội dung:  TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIĨ  MƠ HÌNH HĨA CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ  CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MỘT MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP CHO MỘT HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIĨ  MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRONG SIMULINK MATLAB III- Ngày giao nhiệm vụ: Tháng 10 năm 2016 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Tháng 04 năm 2017 V- Cán hướng dẫn: PGS TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) PGS TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn TÔ THÀNH LẬP ii LỜI CẢM ƠN Việc nghiên cứu vấn đề cực đại công suất hệ thống điện gió cịn mẻ than nước ta Qua trình nghiên cứu thực đề tài, thân thu nhận nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu Tuy chưa thể nói luận văn cơng trình nghiên cứu đầy đủ hồn thiện hệ thống điện gió, thân tơi nhận thấy luận văn đạt số kết đáng ghi nhận Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho tơi ý kiến, đóng góp q báu để tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô trường Đại Học Công Nghệ Tp Hồ Chí Minh trang bị cho tơi khối lượng kiến thức bổ ích quí báu trình học tập nghiên cứu Những kiến thức tạo tảng vững giúp tơi hồn thành tốt luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân ln động viên, giúp đỡ, chỗ dựa tinh thần vững để vượt qua khó khăn thời gian học làm luận văn Sau cảm ơn anh chị khóa học trước, người bạn giúp đỡ chia kinh nghiệm học tập, nghiên cứu suốt q trình làm luận văn Tuy tơi cố gắng, chắn luận văn cịn nhiều thiếu sót cần điều chỉnh bổ sung Rất mong nhận ý kiến đóng góp từ q thầy để luận văn ngày hồn thiện Học viên thực Luận văn TÔ THÀNH LẬP iii TÓM TẮT Hiện nhu cầu phát điện chạy sức gió Việt Nam ngày cảng trở nên có tính thực tiễn cao Nhu cầu điện tăng trưởng cách mạnh mẽ cung với phát triển kinh tế tăng dân số Nhưng bùng nổ nhu cầu điện lại diễn vào lúc nguồn lượng từ dầu, than khí – vốn cung cấp nửa lượng Thủy điện gần khai thác hết công suất nguồn nước sông Việt Nam Nguồn lượng mặt trời giai đoạn nghiên cứu dừng lại cơng suất cịn nhỏ, lượng sóng biển thủy triều giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm Trong sức gió Việt Nam chưa khai thác nhiều Máy phát điện không đồng pha nguồn kép ứng dụng làm máy phát điện chạy sức gió, nhờ khả điều khiển dịng lượng gián tiếp từ phíá rotor thay trực tiếp stator Khi thiết bị điều khiển đặt phía rotor cần thiết kế 1/3 cơng suất tồn máy điện, cho phép hạ giá thành 1/3 so với loại máy điện khác Điều hấp dẫn mặt kinh tế, công suất máy ngày tăng, phương pháp điều khiển có phần phức tạp Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu song chủ yếu theo phương pháp điều khiển kinh điểm Trong luận văn này, đề tài “Nghiên cứu xây dựng mơ hình mơ hệ thống điều khiển động không đồng nguồn kép” Máy phát cấp nguồn từ hai phía (DFIG: Doubly – Fed Induction Generator) Có thể làm việc với vùng tốc độ khác nhau: tốc độ đồng tốc độ sở chí tốc độ máy lai giảm đến 65% tốc độ định mức Khi đặt vấn đề sử dụng DFIG làm máy phát đồng trục thay sử dụng máy đồng kinh điển kết hợp với biến đổi điện tử cơng suất thấy DFIG có ưu điểm bật stator DFIG nối trực tiếp với lưới điện, rotor nối với lưới qua thiết bị điện tử cơng suất điều khiển Chính thiết bị điều khiển cho DFIG nằm rotor nên công suất thiết bị điều khiển xấp xỉ 1/3 cơng suất máy phát dịng lượng thu chảy trực tiếp từ stator sang lưới Như trình bày trên, ưu điểm vượt trội DFIG so với thiết bị máy phát khác có điều khiển nằm stator lưới Tuy nhiên, cấu trúc iv lại khiến cho DFIG khó điều khiển nhiều, đặc biệt tình cố xảy lưới Khi có cố lưới điện, điện áp bị sụt giảm đột ngột làm cho từ thông máy phát dao động mạnh Từ thông gây sức điện động cảm ứng đặt lên rotor trị số sức điện động lớn gây dịng lớn Trong luận văn này, tác giả xây dựng mơ hình mô điều khiển máy phát không đồng nguồn kép (DFIG) hệ thống phong điện Matlab/Simulink v ABSTRACT Nowadays the need for generating electricity by wind force in Viet Nam is becoming highly realistic The significantly growing need for electricity is combined with economic development and population growth However, the explosion of electricity need is happening as soon as the oil, coal and gas sources provides over a half energy Hydroelectric power is exploited and nearly hydraulic source in rivers of Vietnam is exhaustible Solar power source is being studied and just provided with low power The wave power and tide power are searching and commissioning Meanwhile, wind power has not been exploited significantly The Doubly – Fed Induction Generators have been used as electric generators run by wind power because they have controlling capacity of power indirectly by rotor instead of directly stator The controller in rotor is designed one third as much as power of the whole generator, so its cost reduces one third down compared with other electric machines Although it is controlled more complexibly, this gives an economical price especially when power expense is growing There are a lot of study works for this in the world but they used classical controlling methods In this thesis, the theme “Study and design a model stimulating control system of Doubly – Fed Induction Generator” Doubly – Fed Induction Generator (DFIG) is able to run with different speed areas: over synchronous speed and below basic speed even its speed can be down to 65% norm speed When considering using DFIG as a coaxial generator instead of using classical synchronous generators with power electronic converters, it sees that DFIG has very remarkable strengths because its stator directly connected with network and its rotor connected with the network through a controllable power electronic component The controller for DFIG is in rotor so its power is approximately one third of the power of the generator and power current flows from stator to the network As mentioned above, this is more significant strength of DFIG than other generators with controller in stator and rotor However, this structure makes DFIG more difficult to control especially in some problems happening in network vi At that time, voltage in bus bar dropped suddenly makes flux magnet in generator oscillate, that causes induce electromotive force (IMF) in rotor resulting in over current In this thesis, we design a model stimulating control system of Doubly – Fed Induction Generator in the discharge by of Matlab/Simulink ... THỐNG PHÁT ĐIỆN GIĨ  MƠ HÌNH HĨA CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ  CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MỘT MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP CHO MỘT HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIĨ  MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRONG SIMULINK MATLAB... thuật điện MSHV: 15418300008 I- Tên đề tài: MƠ HÌNH HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP CHO MỘT HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ II- Nhiệm vụ nội dung:  TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIĨ... mơ hình tốn máy phát khơng đồng nguồn kép Xây dụng mơ hình hệ thống điều khiển máy phát nguồn kép DFIG Xây dựng điều khiển phía máy phát Xây dựng điều khiển phía lưới Kết cho thấy hệ thống làm