Cải thiện chất lượng điều khiển máy phát không đồng bộ nguồn kép dùng trong hệ thống phát điện chạy sức gió bằng phương pháp điều khiển phi tuyến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN X W - ĐẶNG DANH HOẰNG CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP DÙNG TRONG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN CHẠY SỨC GIÓ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN X W - ĐẶNG DANH HOẰNG CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP DÙNG TRONG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN CHẠY SỨC GIÓ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN Chuyên ngành: Tự động hoá Mã số: 62.52.60.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học GS.TSKH Nguyễn Phùng Quang THÁI NGUYÊN 2012 i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tác giả Ngồi tài liệu tham khảo trích dẫn, số liệu kết mô Offline, thời gian thực thực hướng dẫn GS TSKH Nguyễn Phùng Quang trung thực Tác giả Đặng Danh Hoằng ii LỜI CẢM ƠN Lời tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo, cô giáo Khoa sau đại học, Khoa Điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp thầy giáo, cô giáo, anh chị Trung tâm công nghệ cao Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến quan trọng cho tác giả để tác giả hồn thành luận án Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo GS TSKH Nguyễn Phùng Quang - Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn khích lệ tác giả hoàn thành luận án Qua tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo ban giám hiệu trường đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp tạo điều kiện có khích lệ, động viên kịp thời để tác giả hồn thành luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS TS Nguyễn Như Hiển - Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để tác giả thực thành công luận án iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vii Danh mục bảng biểu xi Danh mục hình vẽ đồ thị xii Mở đầu Chương Tổng quan 1.1 Khái quát hệ thống lượng gió đối tượng nghiên cứu 1.2 Các thành phần điều khiển hệ thống phát điện sức gió sử dụng MĐKĐBNK 1.2.1 Điều khiển turbine 10 1.2.2 Điều khiển Crowbar Stator switch 12 1.2.3 Điều khiển phía lưới phía máy phát 13 1.3 Cấu trúc điều khiển hệ thống máy phát điện chạy sức gió sử dụng 13 MĐKĐBNK 1.4 Tổng quan vấn đề giải quyết, vấn đề tồn Giải 15 pháp điều khiển 1.4.1 Các vấn đề giải 15 1.4.2 Các vấn đề tồn 15 1.4.3 Giải pháp điều khiển 16 Chương Phương pháp điều khiển tựa theo thụ động 2.1 Nguyên lý điều khiển tựa theo thụ động 17 17 iv 2.2 Hệ Euler - Lagrange 18 2.3 Phương trình Euler-Lagrange 19 2.4 Các đặc tính hệ Euler-Lagrange 21 2.4.1 Đặc điểm thụ động hệ Euler-Lagrange 21 2.4.2 Khả phân tích hệ Euler-Lagrange thành hệ thụ động 23 2.4.3 Đặc điểm bảo toàn hệ Euler-Lagrange nối hệ với 25 2.4.4 Đặc điểm thụ động hệ kín 26 2.4.5 Một số giả thiết định nghĩa khác 27 2.5 Đặc tính ổn định hệ Euler-Lagrange 28 2.5.1 Hệ suy giảm toàn phần 28 2.5.2 Hệ suy giảm riêng 29 2.6 Kết luận chương Chương Mơ hình hệ thống điều khiển máy phát điện sức gió 3.1 Mơ hình tốn học phía máy phát phía lưới 29 30 30 3.1.1 Biểu diễn vectơ không gian đại lượng pha 30 3.1.2 Mơ hình trạng thái liên tục phía máy phát 31 3.1.3 Các biến điều khiển công suất tác dụng phản kháng phía 36 máy phát 3.1.4 Mơ hình trạng thái liên tục phía lưới 38 3.1.5 Mơ hình gián đoạn phía lưới 40 3.1.6 Các biến điều khiển phía lưới 41 3.2 Khả ứng dụng phương pháp passivity - based cho máy phát 44 không đồng pha nguồn kép 3.2.1 Phương trình Euler-Lagrange động học máy phát 44 3.2.2 Đặc điểm thụ động máy phát 46 v 3.3 Kết luận chương Chương Cấu trúc điều khiển hệ thống máy phát điện sức gió theo 47 48 phương pháp passivity - based 4.1 Xây dựng cấu trúc điều khiển phía máy phát 48 4.2 Tổng hợp điều chỉnh dòng rotor tựa theo hệ thụ động Euler- 55 Lagrange 4.2.1 Tổng hợp điều chỉnh thành phần ird 55 4.2.2 Tổng hợp điều chỉnh thành phần irq 56 4.3 Tổng hợp điều chỉnh dòng rotor kết hợp tựa theo hệ thụ động 58 Euler-Lagrange Hamilton để khử sai lệch tĩnh 4.3.1 Hệ Hamilton 58 4.3.2 Tổng hợp điều chỉnh dòng rotor kết hợp 59 4.4 Khắc phục ảnh hưởng vùng giới hạn điện áp xử lý tín hiệu số 62 đến chất lượng điều khiển 4.4.1 Khắc phục vùng giới hạn điện áp 62 4.4.2 Khắc phục tượng trễ xử lý tín hiệu số 65 4.5 Tổng hợp điều chỉnh dịng có kể đến yếu tố ảnh hưởng 66 4.6 So sánh cấu trúc điều chỉnh dòng PBC với điều chỉnh dịng 68 tuyến tính 4.7 Các điều chỉnh số cho mạch vịng điều khiển ngồi 69 4.8 Tính tốn giá trị thực giá trị đặt 70 4.9 Hoà đồng máy phát lên lưới 71 4.10 Giải pháp điều khiển lỗi lưới 73 4.11 Tổng hợp điều chỉnh dịng phía lưới 77 4.12 Kết luận chương 78 Chương Kết mô 5.1 Kết mô Offline 80 80 vi 5.1.1 Sơ đồ mô hệ thống máy phát điện sức gió 80 5.1.2 Chất lượng hệ thống điều khiển 83 5.1.3 So sánh tính bền vững hệ thống hai phương pháp 89 điều khiển PBC điều khiển tuyến tính 5.2 Kết mơ thời gian thực (Hardware - in - the - loop) 5.2.1 Giới thiệu Board điều khiển R&D DS1104 hãng 92 92 dSPACE 5.2.2 Thiết lập mô trường làm việc mô thời gian thực 92 5.2.3 Xây dựng cấu trúc mô thời gian thực 93 5.2.4 Tổng hợp kết mô 95 5.3 Kết luận chương 99 Kết luận kiến nghị 101 Danh mục cơng trình cơng bố luận án 103 Tài liệu tham khảo 104 Phụ lục 110 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: STT Ký hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ fs Tần số mạch điện stator fr Tần số mạch điện rotor iN, is, ir Véctơ dòng điện phía lưới, stator, rotor máy phát ird, irq, isd, isq Các thành phần dòng điện rotor, stator hệ toạ độ dq iNd, iNq Các thành phần dòng lưới hệ toạ độ dq isα, isβ Các thành phần dòng stator hệ toạ độ αβ uN, us, ur Véctơ điện áp phía lưới, stator, rotor máy phát urd, urq, usd, usq Các thành phần điện áp rotor, stator hệ toạ độ dq Véc tơ điện áp điều khiển rotor đầu điều chỉnh urPBC 10 urdPBC, urqPBC 11 uNd, uNq Các thành phần điện áp lưới hệ toạ độ dq 12 J Mơ men qn tính 13 Lm Điện cảm hỗ cảm stator rotor 14 Ls =Lm+Lσs Điện cảm stator 15 Lr =Lm+Lσr Điện cảm rotor 16 Lσs Điện cảm tản phía stator 17 Lσr Điện cảm tản phía rotor 18 mG Mơ men điện từ máy phát dòng PBC Các thành phần điện áp rotor đầu điều chỉnh tựa theo thụ động hệ toạ độ dq viii 19 mW Mô men máy phát (do sức gió tạo ra) 20 Rs, Rr Điện trở stator, rotor 21 22 23 Ls Rs L Tr = r Rr L σ = 1− m Lr Ls Ts = Hằng số thời gian stator Hằng số thời gian rotor Hệ số tản tổng 24 ψs, ψr Véc tơ từ thông stator, rotor 25 ψsd, ψsq Các thành phần từ thông stator hệ toạ độ dq 26 ψrd, ψrq Các thành phần từ thông rotor hệ toạ độ dq 27 ω Vận tốc góc học rotor 28 ωN, ωs, ωr Vận tốc góc mạch lưới, stator, rotor 29 zp Số đôi cực từ 30 uDC Điện áp chiều trung gian 31 ϑ Góc rotor 32 ϑN, ϑs, ϑr Góc mạch điện lưới, stator, rotor 33 A Ma trận hệ thống 34 B Ma trận cấu trúc hệ thống 35 V Ma trận quán tính 36 LL Ma trận quán tính điện từ 37 C Ma trận điều kiện 38 D Ma trận suy giảm 39 R Ma trận điện trở 40 L Hàm Lagrange 41 Le, Lm Hàm Lagrange phần điện, 42 Q Lực tác động lên hệ thống 43 Qe, Qm Lực tác động đầu vào phần điện, 100 - Kết mô cho thấy chất lượng hệ thống điều khiển chế độ làm việc bình thường, lỗi lưới giải tính phi tuyến máy phát biến đổi với điều chỉnh dòng phi tuyến PBC - Các kết mô cho thấy với cấu trúc điều khiển phi tuyến theo phương pháp PBC có chất lượng tốt phân tích chương - Với kết mô Offline sập điện áp lưới 10% đến 50% cho thấy phương pháp điều khiển phi tuyến cải thiện chất lượng hệ thống điều khiển so với phương pháp điều khiển tuyến tính (mất điều khiển) - Đã kiểm chứng hệ thống mô thời gian thực cho kết đáng tin cậy, điều chứng tỏ chất lượng điều chỉnh dịng rotor phía máy phát theo phương pháp tựa theo thụ động đảm bảo 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Luận án cơng trình khoa học đề xuất việc áp dụng phương pháp điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động (Passivity - Based) cho hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng MĐKĐBNK chế độ làm việc bình thường với tải đối xứng chế độ xảy cố lỗi (đối xứng) lưới sập phần điện áp, đóng góp thứ luận án Khi áp dụng phương pháp điều khiển phi tuyến Passivity - Based, việc giải vấn đề mà phương pháp tuyến tính đề cập dao động điện áp lưới, dao động từ thông lỗi lưới, luận án cải thiện chất lượng dao động tốc độ máy phát, dao động tần số góc mạch rotor lỗi lưới (đối xứng) Đây đóng góp thứ luận án so với phương pháp điều khiển tuyến tính thơng thường nhằm tăng khả ứng dụng phương pháp điều khiển vào thực tiễn Đóng góp thứ luận án với kết mô lỗi lưới sập áp từ 10% đến 50%, điều khiển thực giảm mô men từ 0Nm, giữ phát công suất phản kháng Q lên lưới thơng qua giá trị dịng thành phần irq cosϕ (được thể hình từ 5.22 đến 5.27 từ hình 5.37 đến 5.39) chứng tỏ với điều chỉnh dòng sử dụng phương pháp tựa theo thụ động với thuật toán thiết kế tựa theo hệ EL Hamilton chất lượng làm việc đảm bảo như: Lúc thành phần dịng điện rotor bám giá trị đặt chúng với biên độ dao động nhỏ dòng định mức rotor ổn định Đặc biệt với kết mô sập lưới 50% từ hình 5.27, 5.28 5.39 với điều chỉnh dòng Passivity - Based chứng tỏ chất lượng điều khiển MPKĐBNK hệ thống máy phát điện sức gió cải thiện so với phương pháp điều khiển tuyến tính (mất điều khiển) Luận án góp phần làm sáng tỏ chất phương pháp điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động (passivity - based) áp dụng để tổng hợp điều chỉnh dòng MPKĐBNK hệ thống máy phát điện sức gió là: Kiểm tra tính thụ động đối tượng máy phát điện không đồng pha nguồn kép từ áp dụng tổng hợp điều chỉnh dòng máy phát phương pháp tựa theo thụ động sở hệ thụ động EL Hamilton để cải thiện chất lượng tĩnh động hệ thống có kiểm chứng mơ offline mô thời gian thực 102 Kiến nghị: Với kết đạt được, luận án giải mặt lý thuyết trường hợp tải đối xứng cố sập (đối xứng) phần điện áp lưới Từ tác giả đề xuất hướng nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng tải không đối xứng tới chất lượng điều khiển máy phát điện sức gió sử dụng MĐKĐBNK khả bám lưới máy phát trường hợp lỗi lưới không đối xứng sử dụng phương pháp điều khiển phi tuyến Passivity - Based 103 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Đặng Danh Hoằng (2008), Nghiên cứu cải thiện chất lượng hệ thống điều khiển máy phát điện không đồng nguồn kép phương pháp điều khiển phi tuyến Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp bộ, Mã số B2008-TN02-06 Đặng Danh Hoằng, Nguyễn Phùng Quang (2010), "Thiết kế điều khiển dựa thụ động "Passivity - based" để điều khiển máy phát điện không đồng nguồn kép", Tạp chí KH & CN trường đại học kỹ thuật, Nxb Bách Khoa Hà Nội, (76), tr 12-17 Đặng Danh Hoằng (2010), "Hoà đồng máy phát điện lên lưới phương pháp điều khiển passivity–based", Tạp chí KH & CN đại học Thái Nguyên, Nxb ĐH Thái Nguyên, 64(2), tr 70-74 Nguyễn Thị Mai Hương, Đặng Danh Hoằng, Nguyễn Phùng Quang (2010), "Nâng cao khả khắc phục lỗi lưới không đối xứng hệ thống phát điện chạy sức gió", Hội nghị toàn quốc lần thứ Cơ điện tử - VCM - 2010, tr 315 - 320 Đặng Danh Hoằng, Phạm Ngọc Phú (2010), "Thiết kế điều khiển passivity - based để điều khiển hệ truyền động sử dụng động khơng đồng rơ to lồng sóc", Tạp chí KH & CN đại học Thái Nguyên, Nxb ĐH Thái Nguyên, 73(11), tr 84-87 Đặng Danh Hoằng, Nguyễn Phùng Quang (2011), "Thiết kế điều khiển kết hợp phương pháp tựa theo thụ động Euler-Lagrange Hamilton để điều khiển máy phát điện không đồng nguồn kép", Hội nghị toàn quốc điều khiển tự động hoá lần thứ - VCCA - 2011, tr 352-358 Đặng Danh Hoằng, Nguyễn Phùng Quang (2012) Điều khiển phi tuyến hệ thống phát điện chạy sức gió sử dụng máy phát không đồng nguồn kép sở hệ thụ động Euler - Lagrange Hamilton Tạp chí tin học điều khiển học, tập 28, số 1, 9-19 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phạm Lê Chi, Nguyễn Quang Tuấn, Nguyễn Phùng Quang (2005), "Cấu trúc tách kênh trực tiếp điều khiển hệ thống máy phát điện không đồng nguồn kép", Chuyên san Kỹ thuật điều khiển tự động, (6), tr 28 - 35 [2] Nguyễn Hoàng Hải (2009), Nghiên cứu đặc tính phẳng máy phát khơng đồng nguồn kép (Rotor dây quấn) đề xuất cấu trúc điều khiển sở nguyên lý hệ phẳng, Khoá luận tốt nghiệp K49, Đại Học Bách Khoa Hà Nội [3] Lại Khắc Lãi, Nguyễn Văn Huỳnh (2009), "Một phương pháp điều khiển tốc độ turbin gió trục đứng", Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Thái Nguyên, (11) tr 45-49 [4] Phùng Ngọc Lân (2001), Tổng hợp hệ thống điều khiển thiết bị phát điện chạy sức gió dùng máy điện dị nguồn kép, kiểm chứng nguyên lý qua mô Matlab & Simulink, Luận văn thạc sĩ, ĐHBK Hà Nội [5] Triệu Đức Long (2004), Phân tích đặc điểm thụ động động khơng đồng bộ-rotor lồng sóc, kiểm tra triển vọng thiết kế điều khiển sở kết phân tích thu (passivity-based controller design, Luận văn thạc sĩ, ĐHBK Hà Nội [6] Nguyễn Doãn Phước (2002), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội [7] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Hán Thành Trung (2003), Lý thuyết điều khiển phi tuyến, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội [8] Nguyễn Doãn Phước (2005), "Khảo sát mối liên quan khái niệm tên thuộc lý thuyết điều khiển tuyến tính phi tuyến", Chuyên san Kỹ thuật điều khiển tự động, (6), tr 56 - 60 [9] Nguyễn Doãn Phước, Nguyễn Tiến Hiếu (2005), "Tổng quan phương pháp điều khiển tựa theo thụ động số kết nghiên cứu mở rộng", Chuyên san Kỹ thuật điều khiển tự động, (12), tr 10 - 21 105 [10] Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội [11] Nguyễn Phùng Quang (1998), "Máy điện dị nguồn kép dùng làm máy phát hệ thống phát điện sức gió: Các thuật tốn điều chỉnh bảo đảm phân ly mô men hệ số công suất", Tuyển tập VICA 3, tr 413-437 [12] Nguyễn Phùng Quang (1996) Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha NXB Giáo dục, Hà Nội [13] Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich (2002), Truyền động điện thông minh, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội [14] Cao Xuân Tuyển, Nguyễn Phùng Quang (2005), "Các thuật toán phi tuyến sở phương pháp backstepping để điều khiển máy điện dị nguồn kép hệ thống máy phát điện sức gió", The 6th Vietnam Conference on Automation (6th VICA), Proc., tr 545 - 550 [15] Cao Xuân Tuyển (2008), Tổng hợp thuật toán phi tuyến sở phương pháp backstepping để điều khiển máy điện dị nguồn kép hệ thống máy phát điện sức gió, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội [16] Cao Xuân Tuyển, Nguyễn Phùng Quang (2007), "Vấn đề khử sai lệch tĩnh kết thực nghiệm áp dụng thuật toán phi tuyến sở kỹ thuật Backstepping để điều khiển máy điện dị nguồn kép hệ thống máy phát điện sức gió", Tạp chí KHCN trường đại học kỹ thuật, (59), tr 39 - 44 [17] Cao Xuân Tuyển, Nguyễn Phùng Quang (2007), "Điều khiển máy điện dị nguồn kép hệ thống máy phát điện sức gió với điều khiển thích nghi bền vững sở kỹ thuật Backstepping", Tạp chí KHCN đại học Thái Nguyên, (số 3), tr 115 - 120 Tiếng Anh [18] Allmeling J H., Hammer W P, Plecs - Piece - wise linear Electrical circuit simulation for simulink 106 [19] Anene E C, Aliyu U O, Levine J And Venayagamoorthy (2005), "Flatnessbased feedback linearization of a synchronous machine model with static excitation and fast turbine valving", IEEE trans, On Power Systems 14 [20] Arnau D`oria-Cerezo (2006), Modeling, simulation and control of a doublyfed induction machine controlled by a back-to-back converter PhD Thesis [21] Balas L Y., Fingersh M.J; Johnson L J., Pao K E (2006), "Control of variable-speed wind turbines: standard and adaptive techniques for maximizing energy capture", IEEE Control Systems Magazine, June 2006, 26, pp 70-81 [22] Bao Jie., and Lee Peter L 2008), Process Control The Passive Systems Approach [23] Bianchi F F., De Battista H., and Mantz R J (2006), Wind Turbine Control Systems: Principles, modelling and Gain Scheduling Design Springer, July 2006 [24] Boukhezzar H and Siguerdidjane H (2009), "Nonlinear control with wind estimation of a dfig variable speed wind turbine for power capture optimization", Energy Conversion and Management, 50, pp 885-892 [25] Datta R., and Ranganathan V.T (2003), "A method of tracking the peak power points for a variable speed wind energy conversion system", IEEE transactions on energy conversion, 18, pp 163-168 [26] Delaleau Emmanuel., Louis Jean-Paul., Ortega Romeo (2001), "Modeling and control of induction motors", Int J Appl Math Comput Sci., Vol.11, No.1, 105 [27] Fiess M., Levine J., Martin P., And Rouchon P (1995), "Flatness and defect of nonlinear systems: Introductory theory and applications", Int.J of Control 61 (1995), pp 1327 - 1361 [28] Hansen Morten H., Hansen Anca., Larsen Torben J., Stig Øye., Poul Sørensen., and Peter uglsang (2005), Control design for a pitchregulated, variable speed wind turbine, CRC [29] Heier S (1998), "Grid integration of win energy conversion systems" John 107 Wiley & Sons [30] Iov F., Blaabbjerg F., and Hansen A D (2003), "Analysis of a variable-speed wind energy coversion scheme with doubly-fed induction generator" International Journal of Electronics, 90, pp 779-794 [31] Koutroulis E., and Kalaitzakis K (2006), "Design of maximum power tracking system for wind-energy-conversion application" IEEE transactions on Industrial Electronics, 43, pp 486-494 [32] Phung Ngoc Lan (2006), Linear and nonlinear control approach of doubly fed induction generator in wind power generation PhD thesis, TUDresden [33] Levent U G, Simaan M A and Brice C W (1997), "Passivity – Based Control of Saturated Induction Motors", 1997, IEEE [34] Levent U G, Simaan M A and Brice C W (1997), "A Passivity – Based for High-Performance Motion Control of Induction Motors", June 1997, IEEE [35] Levent U G, Simaan M A and Brice C W (1997), "A passivity-based controller for high -performance motion control of induction motors", In Proceedings of the IEEE Power Electronics Specialists Conference, June, St Louis, Missour, pp 1480-1485 [36] Levent U G, Simaan M A and Brice C W (1997), "A Comparison of Passivity-Based and Input-Output Linearization Controllers forInduction Motors", Proceedings of IEEE Emerging Technologies and Factory Automation Conference (ETFA’97), Los Angeles, CA, pp 60-63 [37] Lin-Goei Shiau., Jong-Lick Lin., Ying-Jyh Yeh (2001), "Passivity based control for induction motor drives with voltage-fed and current-fed inverters", Electric Power Systems Research 59, pp 1–11 [38] Liserre M (2006), "Passivity-based control of single-phase multilevel grid connected active rectifiers", Bulletin of polish academy of scienecs technical cienecs, Vol 54, No 3, 2006 [39] Lopez J., Sanchis P., Roboam X., Marroyo L (2006), "Dynamic behavior of the doubly fed induction generator during three - phase voltage dips", 108 IEEE transaction on energy conversion [40] Lorenzo Sciavicco., Bruno Siciliano (1996), Modelling and control of robot manipulators, University of Naples, Italy [41] Molenaar D P (2003), Cost-effective Design Operation of Variable Speed Wind turbines, PhD thesis, Delt University Press, 2003 [42] Morren J., and H de Haan S W (2005), "Ridethrough of wind turbines with doubly-fed induction generator during a voltage dip", IEEE Transactions on energy conversion, 20, pp 435–441 [43] Muljadi C P., Butterfied E (2001), "Pitch-controlled variable-speed wind turbine generation", IEEE transactions on Industrial Applications, Jan/Fed 2001, 37, pp 240-246 [44] Nilsson Tomas., Perez Miguel (2003), Introduction to Passivity-based Control of Euler-Lagrange Systems [45] Ortega R., Schaft A van der., Maschke B., and Escobar G (2002), Interconnection and damping assignment passivity–based control of port– controlled hamiltonian systems, AUTOMATICA [46] Ortega R., Loria A., Nicklasson P.J., Sira Ramírez H (2003), Passivity based Control of Euler - Lagrange Systems: Mechanical Electrical and Electromechanical Applications May, 2003 [47] Ortega R., Espinosa G., P´erez (2001), Passivity - based control with simultaneous energy - shaping and damping injection: the induction motor case study [48] Ostolaza J X., Tapia A G., and Saenz J R (2005), "Modeling and control of a wind turbine driven double fed induction generator", IEEE Transactions on energy conversion, , June 2005, 18, pp 194–204 [49] Patel M R (1999), Wind and Solar Power Systems CRC Press, 1999 [50] Petersson A (2005), Analysis Modeling and Control of Doubly - Fed Induction generator for wind turbines P.h.D thesis, Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden 109 [51] Nguyen Phung Quang, Dittrich A (2008), Vector Control of Three - Phase AC Machines - System Development in the Practice, Springer Heidelberg Berlin [52] Nguyen Phung Quang, Dittrich A., Phung Ngoc Lan (2005), "Doubly Fed Induction Machine as Generator Wind Power Plant: Nonlinear Control Algorithms with Direct Decoupling", Intern Conf CD Proc Of 11th European Conf On Power Electronics and Application, EPE, Dresen, Germany [53] Nguyen Phung Quang, Dittrich A., Thieme A (1997), "Doubly - Fed Induction Machine as Generato:r Control Algorithms with Decoupling of Torque and Power Factor", Electrical Engineering/Archiv für Elektrotechnik, pp 325 - 335 [54] Seman S., Niiranen J., kanerva S., Arkkio A (2005), Analysis of 1.7 MVA Doubly fed wind-power Induction generator during Power systems Disturbances [55] Shen B., Mwinyiwiwa B., and Zhang B.-T Ooi Y (2009), "Sensorless maximum power point tracking of wind by dfig using rotor position phase lock loop (pll)" IEEE transactions on Industrial Electronics, 24, pp 942-951 110 PHỤ LỤC Kết mô Offline cho hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy phát công suất 1,5MW Các tham số dùng cho mơ Để kiểm tra tính đắn thuật toán điều khiển tựa theo thụ động, lần nữa, ta mô Offline với tham số máy phát có cơng suất lớn (1,5 MW) Bảng 6.1 Thông số MĐKĐBNK dùng làm máy phát điện sức gió mơ Offline Cơng suất định mức: Pđm = 1,5 MW Điện trở rotor: Rr = 0.992 mΩ Điện áp định mức stator: Uđm = 575V (điện Điện cảm tản stator: Lσs = 89.98 μH áp dây) Tấn số: f = 50 Hz Điện cảm tản rotor: Lσr = 82.09 μH Số đôi cực: zp = Điện cảm hỗ cảm: Lm = 0.00153 H Tốc độ định mức: nđm = 1450 V/ph Mơ men qn tính: J= 5Kgm2 Điện trở stator: Rs = 0.0014 Ω Bảng 6.2 Tham số phía lưới Điện cảm cuộn lọc: LD = μH Điện trở cuộn lọc: RD = 0.001 Ω Điện dung mạch chiều trung gian: CDC = 38mF Kết mô Offline - Kiểm tra việc thực hoà đồng máy phát lên lưới: Hình 6.1: Đáp ứng dịng điện ird irq theo giá trị đặt 111 Hệ thống thực hoà đồng sau 0,17s sau hồ đồng điện áp stator đảm bảo ln trùng với điện áp lưới (hình 6.2ab) Dien ap luoi va stator 600 400 400 200 200 uN,S(V) uN,S(V) Dien ap luoi va stator 600 0 -200 -200 -400 -400 -600 0.05 0.1 0.15 t(s) 0.2 0.25 0.3 -600 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 t(s) 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 b) a) Hình 6.2: a) Đáp ứng điện áp pha stator máy phát lưới b) Đáp ứng điện áp lưới stator sau hoà đồng Ở chế độ làm việc máy phát điện sức gió, hệ thống điều khiển thực điều chỉnh đáp ứng mơ men m, cosϕ, dịng rotor ird irq bám theo giá trị đặt m*, cosϕ*, ird* irq* (được thể từ hình 6.3 đến hình 6.12) - Kết mơ hệ thống điều khiển hệ thống máy phát điện sức gió làm việc đồng (sau hồ đồng bộ): Kết mơ tốc độ đồng (n = 1350 v/ph); m = -3000Nm, cosϕ nhảy bậc từ 0.9 lên sau nhảy 0.7: Hình 6.3: Đáp ứng mơ men, cosϕ máy phát theo giá trị đặt 112 Hình 6.4: Đáp ứng dòng ird irq theo giá trị đặt Kết mô tốc độ đồng (n = 1350 v/ph); mô men nhảy từ m = -2000Nm lên -3000Nm, cosϕ = 0.8: Hình 6.5: Đáp ứng mô men, cosϕ máy phát theo giá trị đặt Hình 6.6: Đáp ứng dịng ird irq theo giá trị đặt 113 Kết mô tốc độ đồng (n = 1650 v/ph); m = -3000Nm, cosϕ nhảy bậc từ 0.9 lên sau nhảy 0.7: Hình 6.7: Đáp ứng mơ men, cosϕ máy phát theo giá trị đặt Hình 6.8: Đáp ứng dòng ird irq theo giá trị đặt Kết mô tốc độ đồng (n = 1650 v/ph); mô men nhảy từ m = -2000Nm lên -3000Nm, cosϕ = 0.8: Hình 6.9: Đáp ứng mơ men, cosϕ máy phát theo giá trị đặt 114 Hình 6.10: Đáp ứng dịng ird irq theo giá trị đặt - Kết mô hệ thống tốc độ định mức n = 1450v/ph: Hình 6.11: Đáp ứng mô men cosϕ thay đổi theo giá trị đặt Hình 6.12: Đáp ứng dịng ird irq thay đổi giá trị ... hành phi tuyến với yêu cầu chất lượng, bám lưới máy phát điện chạy sức gió Máy điện khơng đồng pha nguồn kép ứng dụng làm máy phát hệ thống phát điện chạy sức gió, nhờ khả điều khiển dịng lượng. .. nghiên cứu hệ thống máy phát điện sức gió với cấu trúc đa dạng, khái quát phát triển loại máy phát điện sức gió hình 1.2 Hệ thống Phát điện sức gió Máy phát chiều Máy phát xoay chiều Máy phát xoay... hợp điều chỉnh dòng rotor máy phát không đồng pha nguồn kép (MPKĐBNK) hệ thống máy phát điện sức gió phương pháp điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động (passivity - based), để cải thiện chất lượng