(Luận văn thạc sĩ) điều khiển máy điện gió không đồng bộ nguồn kép DFIG trong các miền làm việc khác nhau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN QUỐC HƯNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIÓ KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP DFIG TRONG CÁC MIỀN LÀM VIỆC KHÁC NHAU NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN QUỐC HƯNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIĨ KHƠNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP DFIG TRONG CÁC MIỀN LÀM VIỆC KHÁC NHAU NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN QUỐC HƯNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 18-04-1991 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Tp Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 453/KA 24 Lê Văn Sỹ, P12, Q3, Tp Hồ Chí Minh Điện thoại quan: Điện thoại riêng: 0128 606 8288 Fax: E-mail: quochung1804@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Đại học quy Thời gian đào tạo từ 09/2009 đến 04/ 2014 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Sư Phạm Kỹ Thuật Điện công nghiệp Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LED TRONG CHIẾU SÁNG KÍCH THÍCH RA HOA CÂY THĂNG LONG Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 20/04/2014, Đại học sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: ThS Lê Trọng Nghĩa Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 5/2015 đến 4/2017 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tên luận văn: ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIÓ DFIG CÓ SENSOR TỐC ĐỘ TRONG CÁC MIỀN LÀM VIỆC KHÁC NHAU Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 16/04/2017, Đại học sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác 08/2014 - đến Trường THCS Lạc Hồng, Q10, Tp.HCM i Công việc đảm nhiệm Giáo viên Kỹ Thuật LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Quốc Hưng ii LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu trường, Tơi hồn thành đề tài tốt nghiệp cao học Có thành này, Tôi nhận nhiều hỗ trợ giúp đỡ tận tình thầy cơ, gia đình, quan bạn bè thời gian học tập vừa qua Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến Thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt kinh nghiệm để Tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn đến tất q Thầy Cơ trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh trang bị cho tơi lượng kiến thức bổ ích, đặc biệt xin chân thành cảm ơn q Thầy Cơ Khoa Điện – Điện Tử tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ cho Tơi q trình học tập thời gian làm luận văn tốt nghiệp Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến đồng nghiệp, gia đình, bạn bè giúp đỡ cho tơi nhiều để vượt qua khó khăn, tạo cho Tơi niềm tin nỗ lực phấn đấu để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ! Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 Học viên thực Nguyễn Quốc Hưng iii LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN ix DANH SÁCH CÁC HÌNH xi Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài 1.3.2 Giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu: 1.5 Điểm luận văn 1.6 Nội dung luận văn Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cấu tạo turbine gió 2.1.1 Các loại turbine gió 2.1.2 Cấu tạo hệ thống máy phát điện gió 2.1.3 Các dạng cột tháp turbine gió 2.1.4 Cánh quạt trục cánh quạt 2.1.5 Động điều chỉnh cánh quạt điều khiển hướng turbine 10 2.1.6 Hệ thống hãm 11 2.1.7 Hộp số chuyển đổi tốc độ hệ thống điều khiển cánh quạt 11 2.1.8 Vỏ turbine 12 2.2 Các thông số liên quan đến máy phát điện dùng turbine gió 12 2.2.1 Các thông số máy điện không đồng bộ: 12 2.2.2 Đặc tính máy điện khơng đồng 13 vi LUẬN VĂN THẠC SỸ 2.2.3 2.3 GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Các cơng thức máy phát điện gió khơng đồng 13 Mơ hình nguyên lý vận hành turbine gió 13 2.3.1 Mơ hình turbine gió nguồn kép DFIG 13 2.3.2 Nguyên lý làm việc turbine gió 14 2.4 Phương pháp điều khiển mơ hình hệ thống turbine gió 14 2.4.1 Phương pháp điều khiển hệ thống turbine gió cố định 14 2.4.2 Phương pháp điều khiển tu bin gió thay đổi tốc độ 15 2.4.3 Phương pháp nối lưới cho hệ thống máy phát điện gió 17 2.5 Tình hình phát triển lượng gió năm gần 18 2.5.1 Tình hình phát triển lượng gió ngồi nước 18 2.5.2 Nhu cầu lắp đặt trang trại gió cơng suất lớn xa bờ 20 2.5.3 Tình trạng hoạt động số dự án phong điện Việt Nam 22 2.6 2.5.3.1 Nhà máy phong điện Bình Thuận (REVN) 22 2.5.3.2 Nhà máy phong điện Phú Quý (PVN) 23 Các hướng nghiên cứu lượng gió 24 2.6.1 Điều khiển công suất cực đại DFIG phương pháp ước lượng vận tốc gió 24 2.6.1 Điều khiển cơng suất số cho máy phát DFIG với lưu trữ lượng dùng siêu tụ 25 2.6.3 2.7 Sử dụng thiết bị STATCOM nhằm ổn định điện áp nút kết nối DFIG 26 Hướng nghiên cứu luận văn 27 Chương 3: PHƯƠNG TRÌNH TỐN 28 3.1 Mơ hình khối turbine gió 28 3.2 Biểu diễn đại lượng pha sang đại lượng vector khơng gian 29 3.3 Mơ hình tốn máy phát điện (DFIG) hệ trục tọa độ tĩnh α-β 31 3.4 Mơ hình tốn máy phát điện (DFIG) hệ trục tọa độ quay d-q 34 3.5 Điều khiển công suất DFIG: 36 Chương 4: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG 44 4.1 Mơ hình hóa máy phát DFIG 44 4.1.1 Hệ thống điều khiển phía rotor 44 vii LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC 4.1.2 Hệ thống điều khiển phía lưới điện 47 4.1.3 Hệ thống điều khiển góc cánh quạt tu bin gió 48 4.2 Mô 51 4.2.1 Khi vận tốc gió khơng đổi 51 4.2.1.1 Vận tốc gió m/s 51 4.2.1.2 Vận tốc gió m/s 54 4.2.1.3 Vận tốc gió m/s 56 4.2.1.4 Vận tốc gió đạt m/s 58 4.2.1.5 Vận tốc gió m/s 60 4.2.1.6 Vận tốc gió đạt 10 m/s 62 4.2.1.7 Vận tốc gió 11 m/s 64 4.2.1.8 Vận tốc gió đạt 12 m/s 66 4.2.1.9 Vận tốc gió 13 m/s 69 4.2.1.10 Vận tốc gió đạt 14 m/s 71 4.2.1.11 Vận tốc gió 15 m/s 73 4.2.2 Khi vận tốc gió thay đổi 75 4.2.2.1 Khi vận tốc gió thay đổi từ m/s lên m/s 76 4.2.2.2 Khi vận tốc gió thay đổi từ 10 m/s xuống m/s 78 4.2.2.3 Khi vận tốc gió thay đổi từ 12 m/s lên 14 m/s 80 4.2.2.4 Khi vận tốc gió thay đổi từ 13 xuống 12 m/s 83 4.2.2.5 Khi vận tốc gió thay đổi từ 13 m/s xuống 10 m/s 85 4.2.2.6 Khi vận tốc gió thay đổi từ 10 m/s lên 12 m/s 87 4.3 Nhận xét 90 Chương 5: KẾT LUẬN 94 5.1 Những vấn đề thực luận văn 94 5.2 Những vấn đề tồn luận văn 95 5.3 Kiến nghị hướng phát triển đề tài 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 viii LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Trong năm gần đây, lượng gió trở thành nguồn lượng quan trọng đầy triển vọng việc sử dụng nguồn lượng tái tạo Trong nhiều lựa chọn để sản xuất điện, nhiều nước hướng đến sử dụng nguồn lượng tái tạo hạn chế phụ thuộc vào nguồn lượng truyền thống dần cạn kiệt ảnh hưởng môi trường Theo [1], loại hình lượng tái tạo, lượng gió trọng đặc biệt đặc điểm ưu việt sau: − Điện gió có giá thành thấp, thấp nguồn lượng tái tạo Nếu xem xét chi phí mơi trường, xã hội sức khỏe người vào giá thành điện gió cạnh trạnh với điện sản xuất từ nguồn nhiên liệu hố thạch − Điện gió tiết kiệm tài ngun đất, phần lớn diện tích đất nhà máy phong điện sử dụng cho mục đích khác − Tài ngun lượng gió tương đối phong phú, đặc biệt vùng ven biển vùng đất trống, phát triển qui mô lớn − Thời gian xây dựng dự án điện gió ngắn nhiều so với thời gian xây dựng dự án điện truyền thống điện hạt nhân hay nhiệt điện Ở Việt Nam, dù đánh giá có tiềm phát triển tốt, lượng gió cịn ngành mẻ Mọi thứ thuộc ngành bước khởi đầu Các văn pháp lý cho phát triển điện gió, thơng tin, kiến thức ngành cịn mức hạn chế Tuy nhiên, đứng trước nhu cầu sử dụng điện ngày cao, phải đối mặt với vấn đề an ninh lượng môi trường việc phát triển sử dụng nguồn lượng sạch, có điện gió cần thiết Tuy nhiên, với nguồn lượng tái tạo nói chung lượng gió nói riêng, nguồn lượng đầu vào cung cấp cho tu bin gió thất thường, phụ thuộc hồn tồn vào điều kiện mơi trường bên ngồi khơng thể dự trữ Do đó, muốn nâng cao hiệu suất máy phát điện gió vấn đề quan tâm LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC phải thu công suất tối đa gió mang lại vận tốc chúng tốc độ định mức thu công suất định mức máy phát gió cơng suất định mức Đã có nhiều phương pháp đề xuất để điều khiển máy phát gió kiểu DFIG đề xuất năm gần đạt nhiều kết cơng trình nước [4, 6], cơng trình nước ngồi [24-25] Tuy nhiên, với nhu cầu ngày cao việc phát triển lượng gió, cần phải có nhiều nghiên cứu điều khiển cơng suất ngõ vận tốc gió khác Luận văn đề xuất phương pháp điều khiển tối ưu công suất tác dụng bơm lên lưới Hiệu phương pháp kiểm tra qua mơ hình hóa mơ phần mềm Matlab/Simulink 1.2 Mục tiêu đề tài − Xây dựng mơ hình tốn học phần tử điều khiển máy phát điện gió dùng DFIG − Thiết kế hệ thống điều khiển công suất máy phát điện gió dùng mơ hình nội phần mềm matlab thiết kế lọc imc − Dùng Matlab Simulink để mơ phỏng, phân tích kết hệ thống điều khiển máy phát điện gió dùng DFIG 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài − Tìm hiểu dạng mơ hình máy phát điện gió kết nối với lưới điện − Trình bày phương trình chuyển đổi lượng mơ hình điều khiển máy phát điện gió DFIG − Xây dựng mơ hình nội, lọc imc điều khiển máy phát điện gió DFIG Matlab/Simulink − Tổng hợp, nhận xét, đánh giá kết mô đưa hướng nghiên cứu tương lai 1.3.2 Giới hạn đề tài − Nội dung nghiên cứu xoay quanh vấn đề điều khiển độc lập công suất P,Q để máy phát đạt hiệu suất tối đa ổn định − Xây dựng mơ hình nội điều khiển máy phát điện gió dùng DFIG bám điểm vận hành tuabin nhằm đạt công suất thực cực đại, qua nhận xét, LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Mối quan hệ vận tốc gió vận tốc rotor vận tốc gió thay đổi từ 13 m/s sang 12 m/s thể qua hình 4.54 Nhận thấy với trường hợp gió thay đổi, sau qua trình độ khởi động, vận tốc rotor đưa đến giá trị ổn định trường hợp vận tốc gió khơng đổi Khi có biến thiên vận tốc gió, vận tốc rotor thay đổi theo thể hình Mối quan hệ vận tốc gió góc beta vận tốc gió đạt thay đổi từ 13 xuống 12 m/s thể qua hình 4.55 Nhận thấy với trường hợp gió định mức sau q trình q độ, góc cánh quạt gió hiệu chỉnh giá trị cố định khác không giữ ổn định suất khoảng thời gian mô cịn lại Điều chứng tỏ giải thuật hoạt động ổn định vận tốc gió thay đổi từ 13 xuống 12 m/s Hình 55 Kết góc beta gió từ 13 xuống 12 m/s 4.2.2.5 Khi vận tốc gió thay đổi từ 13 m/s xuống 10 m/s Kết mô hoạt động hệ thống chuyển đổi lượng gió vận tốc gió thay đổi từ 13 xuống 10 m/s ghi nhận qua hình bên Hình 4.56 thể trào lưu cơng suất, lượng sinh từ máy phát DFIG vận tốc gió thay đổi từ 13 xuống 10 m/s Qua hình cho thấy hệ thống gió hoạt động ổn định 85 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC trở lại sau khoảng thời gian độ ban đầu khởi động có thay đổi vận tốc gió bên ngồi Cơng suất bơm lên lưới ổn định suốt trình vận hành hệ thống gió Hình 56 Cơng suất DFIG gió thay đổi từ 13 xuống 10 m/s 86 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Hình 57 Kết vận tốc rotor gió thay đổi từ 13 m/s sang 10 m/s Mối quan hệ vận tốc gió vận tốc rotor vận tốc gió thay đổi từ 13 m/s sang 10 m/s thể qua hình 4.57 Nhận thấy với trường hợp gió thay đổi, sau qua trình q độ khởi động, vận tốc rotor đưa đến giá trị ổn định trường hợp vận tốc gió khơng đổi Khi có biến thiên vận tốc gió, vận tốc rotor thay đổi theo thể hình Mối quan hệ vận tốc gió góc beta vận tốc gió đạt thay đổi từ 13 xuống 10 m/s thể qua hình 4.58 Nhận thấy với trường hợp gió định mức góc cánh quạt gió hiệu chỉnh giá trị cố định khác không giữ ổn định suất khoảng thời gian mô Khi vận tốc gió giảm định mức, góc beta đưa không theo nhu yêu cầu điều khiển hệ thống gió DFIG định mức Điều chứng tỏ giải thuật hoạt động ổn định vận tốc gió thay đổi từ 13 xuống 12 m/s Hình 58 Kết góc beta gió từ 12 xuống 10 m/s 4.2.2.6 Khi vận tốc gió thay đổi từ 10 m/s lên 12 m/s Kết mô hoạt động hệ thống chuyển đổi lượng gió vận tốc gió thay đổi từ 10 lên 12 m/s ghi nhận qua hình bên Hình 4.59 thể 87 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC trào lưu công suất, lượng sinh từ máy phát DFIG vận tốc gió thay đổi từ 10 lên 12 m/s Qua hình cho thấy hệ thống gió hoạt động ổn định trở lại sau khoảng thời gian độ ban đầu khởi động có thay đổi vận tốc gió bên ngồi Cơng suất bơm lên lưới ổn định suốt q trình vận hành hệ thống gió Hình 59 Cơng suất DFIG gió thay đổi từ 10 lên 12 m/s 88 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Hình 60 Kết vận tốc rotor gió thay đổi từ 10 m/s sang 12 m/s Mối quan hệ vận tốc gió vận tốc rotor vận tốc gió thay đổi từ 10 m/s sang 12 m/s thể qua hình 4.60 Nhận thấy với trường hợp gió thay đổi, sau qua trình độ khởi động, vận tốc rotor đưa đến giá trị ổn định trường hợp vận tốc gió khơng đổi Khi có biến thiên vận tốc gió, vận tốc rotor thay đổi theo thể hình Mối quan hệ vận tốc gió góc beta vận tốc gió đạt thay đổi từ 10 lên 12 m/s thể qua hình 4.61 Tại vận tốc gió định mức, sau thời gian độ góc beta giữ khơng để thu nhiều lượng từ gió Khi vận tốc tăng cao định mức, góc beta cánh quạt gió điều chỉnh đến vị trí khác khơng nhằm nhanh chóng giảm công suất máy phát công suất định mức Như vậy, nhận thấy sau giai đoạn độ ngắn thay đổi vận tốc gió gây điều khiển góc beta làm việc cách hiệu 89 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Hình 61 Kết góc beta gió từ 10 lên 12 m/s 4.3 Nhận xét Qua kết thực nghiệm, dựa vào việc mô nhiều trạng thái hoạt động máy phát gió DFIG điều kiện gió khác giúp xây dựng bảng thống kê mối liên hệ vận tốc gió với cơng suất tác dụng ngõ ra, giá trị góc beta vận tốc rotor máy phát thể hình 4.62 90 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Hình 62 Bảng thực nghiệm mối tương quan thông số DFIG Qua bảng thống kê hình 4.62, đại lượng tương quan thể hình 4.63, 4.64 4.65 Hình 4.63 thể mối tương quan vận tốc gió cơng suất ngõ DFIG Qua hình nhận thấy vùng cơng suất cực đại, công suất ngõ tăng theo đường cong bậc ba Khi vận tốc gió vượt định mức, công suất ngõ giữ cố định mức cơng suất định mức MW Hình 4.64 thể mối tương quan vận tốc gió vị trí góc beta cánh quạt tu bin gió Qua hình nhận thấy cánh quạt gió giữ khơng vùng công suất cực đại tăng lên vùng công suất định mức nhằm làm giảm công suất khơng khí có gioa lớn tác động lên cánh quạt Hình 63 Mối tương quan vận tốc gió cơng suất ngõ DFIG 91 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Hình 64 Mối tương quan vận tốc gió góc nghiên cánh tu bin gió Hình 65 Mối tương quan vận tốc gió vận tốc rotor Qua kết mô ghi nhận được, số kết luận qua mô đưa sau: 92 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC − Hệ thống chuyển đổi lượng gió hoạt động ổn định khơng có thay đổi vận tốc gió từ mơi trường bên ngồi − Khi có thay đổi vận tốc gió từ mơi trường, hệ thống chuyển đến điểm làm việc tương ứng với vận tốc gió Sau q trình độ ngắn hệ thống lại tiếp tục vận hành ổn định trường hợp khơng có thay đổi vận tốc gió − Khi vận tốc gió định mức, góc cánh quạt đưa vị trí khơng độ để giúp hệ thống thu nhiều cơng suất gió Đây chế độ hoạt động cơng suất cực đại vùng gió định mức trình bày phần trước − Khi vận tốc gió định mức, góc beta điều khiển để quay đến giá trị xác định nhằm mục đích giảm lượng cơng suất thu từ tu bin gió Sau q trình quay góc cánh quạt gió, tu bin giữ nguyên góc khơng có thay đổi vận tốc gió xuất − Khi vận tốc gió định mức, để thu công suất lớn cho tu bin gió, vận tốc rotor máy phát thay đổi tuyến tính theo vận tốc gió Ngun tắc thể rõ hình 4.65 − Khi vận tốc gió định mức, vận tốc rotor máy phát DFIG giữ ổn định vận tốc lớn rotor máy phát Hiệu suất tu bin gió giảm xuống để không vượt công suất định mức đầu vào máy phát gió cách thay đổi góc beta thay thay đổi vận tốc rotor máy phát DFIG − Dựa vào nguyên lý vận hành hệ thống chuyển đổi lượng gió, nhận thấy hệ thống vận hành chế độ công suất lớn để thu nhiều lượng gió từ mơi trường xung quanh 93 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Chương 5: KẾT LUẬN Sau tìm hiểu nguồn lượng gió Việt Nam cho thấy tiềm để phát triển khai thác bổ sung cho nguồn điện quốc gia, thay nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt Tuy nhiên ta giai đoạn nghiên cứu ứng dụng vài nơi Do việc nghiên cứu điều khiển vấn đề liên quan đến máy phát điện gió cần thiết tương lai 5.1 Những vấn đề thực luận văn Qua trình thực luận văn, số vấn đề hệ thống lượng gió DFIG hồn thành, cụ thể là: − Tổng quan nhu cầu lượng điện tình hình lượng giới − Tiềm nhu cầu, thuận lợi khó khăn sử dụng lượng gió Việt Nam − Tìm hiểu hệ thống phát điện gió: Cấu tạo loại turbine gió − Nguyên lý vận hành turbine gió, phương pháp điều khiển, mơ hình phương pháp nối lưới cho hệ thống máy phát điện gió − Mơ hình hóa mơ hệ thống chuyển đổi lượng gió kiểu DFIG − Thực thành công việc điều khiển hệ thống chuyển đổi lượng gió kiểu DFIG với yêu cầu vận hành ổn định thu công suất lớn từ vùng vận tốc gió khác Cụ thể là:  Hệ thống chuyển đổi lượng gió hoạt động ổn định khơng có thay đổi vận tốc gió từ mơi trường bên ngồi  Khi có thay đổi vận tốc gió từ mơi trường, hệ thống chuyển đến điểm làm việc tương ứng với vận tốc gió Sau q trình độ ngắn hệ thống lại tiếp tục vận hành ổn định trường hợp khơng có thay đổi vận tốc gió  Khi vận tốc gió định mức, góc cánh quạt đưa vị trí khơng độ để giúp hệ thống thu nhiều cơng suất gió Đây chế độ hoạt động cơng suất cực đại vùng gió định mức trình bày phần trước 94 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC  Khi vận tốc gió định mức, góc beta điều khiển để quay đến giá trị xác định nhằm mục đích giảm lượng cơng suất thu từ tu bin gió Sau q trình quay góc cánh quạt gió, tu bin giữ nguyên góc khơng có thay đổi vận tốc gió xuất  Dựa vào nguyên lý vận hành hệ thống chuyển đổi lượng gió, nhận thấy hệ thống vận hành chế độ công suất lớn để thu nhiều lượng gió từ mơi trường xung quanh 5.2 Những vấn đề tồn luận văn Tuy đạt số mục tiêu quan trọng trình thực hiện, luận văn số hạn chế định cần khắc phục phát triển thêm để hoàn thiện hơn, cụ thể: − Luận văn sử dụng mô hình hóa mơ nên đánh giá ảnh hưởng vận tốc gió đến hoạt động hệ thống gió Ngồi vận tốc gió nhiều yếu tố khác tác động đến vận hành hệ thống lượng gió mật độ gió, phân bố gió cánh quạt… Chưa nghiên cứu hết Đây điểm chưa hoàn thiện luận văn cần nghiên cứu chuyên sâu − Luận văn chưa nghiên cứu sâu điều kiện vận hành lưới điện để đánh giá tác động ngược lại hệ thống lượng gió từ lưới điện Đây vấn đề khó có nhiều yếu tố liên quan trực tiếp đến hệ thống điện nên cần có nghiên cứu chuyên sâu lưới điện để hỗ trợ hướng nghiên cứu luận văn − Máy phát điện gió kiểu DFIG có khả phát công suất tác dụng công suất phản kháng Trong luận văn nêu vấn đề phát công suất tác dụng, cịn vấn đề nghiên cứu phát cơng suất phản kháng chưa nghiên cứu thấu đáo Nguyên nhân máy phát DFIG vận hành thực tế phát công suất tác dụng mà không phát công suất phản kháng Tuy nhiên, để nâng cao hiệu hoạt động hệ thống điện có máy phát DFIG phải nghiên cứu phương án phát công suất phản kháng lên lưới điện 95 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC − Trong trình xây dựng mơ hình, thơng số điều khiển hệ thống lượng gió nhiều hệ thống sử dụng nhiều thông số điều khiển khác Điều làm cho việc xác định thông số cho điều khiển cịn nhiều khó khăn Việc xác định thông số thực theo phương pháp thử sai, chưa có phương pháp tối ưu Điều làm cho hệ thống hoạt động chưa hiệu kì vọng 5.3 Kiến nghị hướng phát triển đề tài Qua ưu nhược điểm trình bày hai phần trên, luận văn đề xuất số hướng nghiên cứu, phát triển hoàn thiện hệ thống chuyển đổi lượng gió sau: − Phát triển thuật tốn tối ưu để xác định thơng số điều khiển cho hệ thống lượng gió Đây việc làm cấp thiết nhằm nâng cao hiệu hoạt động hệ thống Hệ thống tối ưu mặt điều khiển lượng nhận từ lượng gió nhiều, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động máy phát − Nghiên cứu yếu tố tác động lên hệ thống lượng gió thực tế vận hành để đề xuất đưa yếu tố vào q trình mơ hình hóa mơ Điều giúp cho mơ hình hóa sát với thực tế hiệu mơ hình nâng cao − Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề kết nối lưới máy phát điện DFIG Các tượng sụt áp, vọt áp, nguồn, chạm đất… ảnh hưởng tiêu cực đến việc vận hành bình thường hệ thống gió Các yếu tố cần phải nghiên cứu chi tiết mối liên hệ với việc hoạt động máy phát DFIG nhằm có phương án khắc phục hợp lý, nâng cao độ tin cậy hệ thống điện 96 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Bách Phúc, Ks Nguyễn Hữu Bính, “Tổng quan phát triển điện gió giới”, Viện Điện-Điện tử Tin học TP.HCM [2] Nguyễn Phùng Quang, “Matlab&Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động” NXBKH&KT-2006 [3] PGS.TS Lê Minh Phương, TS Phan Quốc Dũng, “Simulink-power system blockset phịng thí nghiệm truyền động điện” [4] LVTh.S Nguyễn Trọng Thắng, “Điều khiển máy phát điện cảm ứng cấp nguồn từ phía” ĐHSPKT-2010 [5] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước “Lý thuyết điều khiển mờ” NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2002 [6] LVTh.S Tống Thị Hiếu “Nghiên cứu hệ thống tuabin gió sử dụng máy phát [7] Phần mềm Matlab/simulink version 2010a [8] Effective control of wind turbine generator wind speed changes in grid-connected applications - M.G MOLINA* P.E MERCADO - Universidad Nacional de San Juan – UNSJ Argentina [9] Modeling of Wind Turbine Driving Permanent Magnet Generator with Maximum Power Point Tracking System - Ali M Eltamaly [10] A Novel Integrated AC/DC/AC Converter For Direct Drive Permanent Magnet Wind Power Generation System - J.Sheela Arokia Mary, S.Sivasakthi Student, M.E Embedded System Technologies, Associate Professor, Department of EEE [11] Wind Turbine Operation in Power Systems and Grid Connection Requirements A Sudrià1, M Chindris2, A Sumper1, G Gross1 and F Ferrer [12] Control DFIG wind generators - By s müller, m deicke, & rik w de doncker [13] Wind Turbine Control Systems - Fernando D Bianchi, Hernán De Battista and Ricardo J Mantz [14] Wind Energy Colloquium Proceedings of the Euromech and Stephan Barth - With 199 Figures and 14 Tables - Joachim Peinke, Peter Schaumann and Stephan Barth (Eds) 97 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC [15] Wind energy handbook - Tony Burton - David Sharpe - Nick Jenkins - Ervin Bossanyi [16] Fuzzy Logic Toolbox, For Use with MATLAB [17] http://www.GWEC.net [18] http://vietnam.net.vn [19] http://www.hepc.edu.vn/ “vòng quanh giới” [20] http:/www.icon.com.vn/” trang tin điện tử ngành điện” [21] http://Vnexpress.net/ “Nguồn lượng gió an tồn hiệu quả” [22] http://www.windturbine star/windturbine picture.htm [23] http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_turbine [24] Qiao, W., Zhou, W., Aller, J M., & Harley, R G (2008) Wind speed estimation based sensorless output maximization control for a wind turbine driving a DFIG IEEE transactions on power electronics, 23(3), 1156-1169 [25] Qu, L., & Qiao, W (2011) Constant power control of DFIG wind turbines with supercapacitor energy storage IEEE Transactions on Industry Applications, 47(1), 359-367 [26] Qiao, W., Venayagamoorthy, G K., & Harley, R G (2009) Real-time implementation of a STATCOM on a wind farm equipped with doubly fed induction generators IEEE transactions on industry applications, 45(1), 98-107 98 S K L 0 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN QUỐC HƯNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIÓ KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP DFIG TRONG CÁC MIỀN LÀM VIỆC KHÁC... thống điều khiển máy phát điện gió DFIG − Thực mô môi trường Matlab/Simulink − Đưa nhận xét dựa kết mô 1.5 Điểm luận văn Luận văn đề xuất phương pháp điều khiển máy phát điện tu bin gió miền làm việc. .. thống vận hành máy phát điện tần số độc lập với tần số nguồn điện Thay đổi tần số máy phát điện làm thay đổi tốc độ máy phát điện [12-13] Mô hình máy phát điện gió khơng đồng nguồn kép DFIG Khi hệ