0

Tài liệu Mô hình hóa và điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn kép trong hệ thống tua bin gió

141 1 0
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 22/07/2021, 22:53

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM - NGUYỄN CƠNG THỜI “MƠ HÌNH HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN CẢM ỨNG NGUỒN KÉP TRONG HỆ THỐNG TUA BIN GIÓ” LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã ngành: 60520202 TP HCM, tháng …/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM - NGUYỄN CƠNG THỜI “MƠ HÌNH HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN CẢM ỨNG NGUỒN KÉP TRONG HỆ THỐNG TUA BIN GIÓ” LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã ngành: 60520202 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG TP HCM, tháng /2016 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thanh Phương Luận văn Thạc sỹ bảo vệ tại: Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM ngày … tháng… năm 2016 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 sỹ) TT Họ tên Chức danh Hội đồng PGS.TS Trương Việt Anh TS Đinh Hoàng Bách Phản biện TS Nguyễn Hùng Phản biện PGS.TS Lê Chí Kiên TS Đồn Thị Bằng Chủ tịch Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV PGS.TS Trương Việt Anh TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày … tháng… năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Công Thời MSHV:1341830036 Ngày, tháng, năm sinh: 04/07/1987 Nơi sinh: Tỉnh Bình Định Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 60520202 I Tên đề tài: Mơ hình hóa điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn kép hệ thống tua bin gió II Nhiệm vụ nội dung : - Xây dựng mơ hình điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn kép hệ thống tua bin gió thay đổi - Điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn kép với chuyển đổi ba cấp so sánh với chuyển đổi hai cấp truyền thống III Ngày giao nhiệm vụ : …/…/201… IV Ngày hoàn thành nhiệm vụ : …/…/201… V Cán hướng dẫn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Nguyễn Thanh Phương : PGS.TS Nguyễn Thanh Phương KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS Nguyễn Thanh Phương i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Trong q trình thực Luận văn Tơi chấp hành tốt nội quy, quy định tổ chức mà tham gia Học viên thực Luận văn Nguyễn Công Thời ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Thanh Phương, Người bước giúp đỡ Em hoàn thành luận văn Xin cảm ơn quý Thầy, Cô cho em kiến thức tản quý báu Xin cảm ơn trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ; Khoa Cơ-Điện-Điện tử ; P Quản lý sau đại học, tập thể Anh, Chị lớp 13SMĐ11, tạo điều kiện cho Em thực luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn Ba, Mẹ nuôi khôn lớn Học viên thực Luận văn Nguyễn Cơng Thời iii TĨM TẮT Điều khiển tua bin gió DFIG, vấn đề nóng điều khiển tua bin gió, cơng trình nghiên cứu nước thực nhiều Tuy nhiên điều khiển cho DFIG tốn nóng cần giải Do đó, luận văn nghiên cứu chi tiết mơ hình hệ thống tuabin gió có kết nối lưới điện trang bị máy phát điện cảm ứng nguồn kép (DFIG) gồm mơ hình DFIG, mơ hình khí động học tuabin gió, hệ thống truyền động mơ hình nghịch lưu PWM ba pha hai cấp truyền thống, nghịch lưu PWM ba pha ba cấp Để điều khiển tối ưu hóa hệ thống tua bin gió đạt hiệu suất cao từ đầu WTGS, cần phát triển phương pháp điều khiển dựa mơ hình WTGS có trước Giải thuật điều khiển bao gồm điều khiển nghịch lưu phía lưới, điều khiển nghịch lưu phía máy phát, điều khiển bám điểm công suất cực đại điều khiển góc cánh Bộ điều khiển nghịch lưu phía lưới sử dụng để giữ cho điện áp DC-link không đổi tạo hệ số công suất WTGS đồng với lưới điện Bộ điều khiển nghịch lưu phía máy phát có khả điều chỉnh mơ-men học, công suất tác dụng công suất phản kháng Bộ điều khiển theo dõi, bám điểm công suất cực đại sử dụng lấy giá trị tham chiếu cho công suất tác dụng điểm đầu cuối stato Bộ điều khiển góc cánh sử dụng để điều chỉnh góc đón gió cánh tuabin, từ ổn định công suất danh định đầu ra, trường hợp xuất hiện tượng gió giật, gió có tốc độ cao, hay tốc độ thấp Do đó, mơ hình sơ đồ điều khiển định hướng từ thông cho nghịch lưu kẹp điểm trung tính ba cấp (NPC) nghiên cứu áp dụng cho WTGS DFIG iv ABSTRACT Wind farm control Asynchronous dual source - DFIG, is and has been a important issues in the wind farm control The research projects in the country and abroad have done so much However control for DFIG is still a hot problem to be solved Therefore this thesis will provide detailed models of a grid-connected wind turbine system equipped with a doubly-fed induction generator (DFIG), which includes the aerodynamic models of the wind turbine, the models of the mechanical transmission system, the DFIG models and the three-phase two-level PWM voltage source converter models In order to obtain satisfying output power from the WTGS, control strategies are also necessary to be developed based on the previously obtained WTGS models These control schemes include the grid-side converter control, the generator-side converter control, the maximum power point tracking control and the pitch angle control The grid-side converter controller is used to keep the DC-link voltage constant and yield a unity power factor looking into the WTGS from the grid-side The generator-side converter controller has the ability of regulating the torque, active power and reactive power The maximum power point tracking control is used to provide the reference values for the active power at the stator terminals The pitch angle control scheme is used to regulate the pitch angle and thus keep the output power at rated value even when the wind speed experiences gusts Various studies in the literature have reported that two-level converters have several disadvantages compared with three-level converters Among the disadvantages are high switching losses, high dv/dt, and high total harmonic distortion (THD) Hence, the models and field oriented control schemes for three-level neutral-point-clamped (NPC) converters are also investigated and applied to a WTGS Besides, an advanced modulation technology, namely, space vector PWM (SVPWM), is also investigated and compared to traditional sinusoidal PWM in a WTGS DFIG v MỤC LỤC TÓM TẮT i ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH xvi DANH MỤC BẢNG xx CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu 1.2 Đặc vấn đề 1.3.Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.3.1 Mơ hình hệ thống tua bin gió 1.3.2 Phương pháp điều khiển hệ thống máy phát điện tua bin gió 1.3.2.1 Điều khiển góc cánh (Pitch angle) 1.3.2.2 Điều khiển theo dõi, bám điểm công suất cực đại 1.3.2.3 Điều khiển DFIG 1.3.3 Cấu trúc liên kết nghịch lưu công suất hệ thống máy phát tua bin gió 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Bố cục luận văn CHƯƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG TUA BIN GIÓ DFIG 10 2.1 Giới thiệu 10 2.2 Cấu tạo tua bin gió 12 2.3 Cấu hình hệ thống biến đổi lượng gió vùng hoạt động tua bin gió 13 2.3.1 Tua bin gió có tốc độ cố định (WT Loại A) 14 2.3.2 Tua bin gió có tốc độ thay đổi có Điện trở roto biến thiên (WT Loại B) 14 2.3.3 Tuabin gió có tốc độ thay đổi, nghịch lưu công suất phạm vi cục (WT Loại C) 14 vi 2.3.4 Tuabin gió biến đổi có nghịch lưu cơng suất công suất máy phát (WT Loại D): 15 2.3.5 Ưu nhược điểm loại tua bin gió 15 2.3.6 Vùng hoạt động hệ thống tua bin gió 17 2.4 Mơ hình DFIG 21 2.4.1 Mơ hình DFIG biểu diễn hệ quy chiếu ABC 21 2.4.2 Mơ hình DFIG biểu diễn Hệ quy chiếu DQO-dqo cố định Roto 26 2.4.3 Mơ hình DFIG biểu diễn Hệ quy chiếu DQO-dqo gắn stato 30 2.4.4 Mơ hình DFIG biểu diễn Hệ quy chiếu quay đồng DQO-dqo 32 2.4.5 Mơ hình rút gọn biểu diễn Hệ quy chiếu Quay đồng DQO-dqo 39 2.5 Bộ chuyển đổi Back To Back (VSC) hai cấp 45 2.5.1 Mơ hình chuyển đổi nguồn điện áp ba pha (VSC) hai cấp biểu diễn hệ quy chiếu ABC 46 2.5.2 Mô hình chuyển đổi nguồn điện áp ba pha (VSC) hai cấp biểu diễn hệ quy chiếu đồng hóa DQ 49 2.5.3 Kết mô cho Bộ chỉnh lưu nguồn điện áp ba pha hai cấp 50 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN DFIG TRONG HỆ THỐNG TUABIN GIÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI 53 3.1 Điều khiển chuyển đổi phía lưới điện, điều khiển ổn định điện áp DC-link 54 3.2 Điều khiển chuyển đổi phía máy phát, điều khiển độc lập công suất P,Q 64 3.3 Theo dõi, điều khiển bám điểm công suất cực đại 71 3.4 Điều khiển góc cánh (Pitch Angle Control) 72 CHƯƠNG MƠ HÌNH BỘ NGHỊCH LƯU BA TRONG HỆ THỐNG TUA BIN GIÓ DFIG 92 4.1 Giới thiệu 92 4.2 Mơ hình hóa nghịch lưu ba cấp kẹp điểm trung tính NPC 93 4.3 Chất lượng điện DFIG với chuyển đổi cấp 97 ... điện cảm ứng nguồn kép chuẩn, máy điện cảm ứng nguồn kép theo cấp, máy điện cảm ứng nguồn kép theo khung máy điện cảm ứng nguồn kép khơng có vành góp Tuy nhiên, có loại máy điện cảm ứng nguồn kép. .. thuật điện Mã số : 60520202 I Tên đề tài: Mơ hình hóa điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn kép hệ thống tua bin gió II Nhiệm vụ nội dung : - Xây dựng mơ hình điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn. .. bậc hệ thống tua bin gió DFIG Chương Kết luận kiến nghị 10 CHƯƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG TUA BIN GIÓ DFIG Trong hệ thống máy phát điện tuabin gió (WTGS), động gió chuyển thành lượng điện thông qua máy
- Xem thêm -

Xem thêm: Tài liệu Mô hình hóa và điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn kép trong hệ thống tua bin gió, Tài liệu Mô hình hóa và điều khiển máy phát điện cảm ứng nguồn kép trong hệ thống tua bin gió