(Luận văn thạc sĩ) thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện đồng bộ năng lượng gió công suất nhỏ hòa lưới điện quốc gia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒNG VĂN BÌNH THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU CHO MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NĂNG LƯỢNG GIĨ CƠNG SUẤT NHỎ HÒA LƯỚI ĐIỆN QUỐC GIA S K C 0 9 NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 605250 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒNG VĂN BÌNH THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU CHO MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NĂNG LƯỢNG GIĨ CƠNG SUẤT NHỎ HÕA LƯỚI ĐIỆN QUỐC GIA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 605250 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ CHÍ KIÊN Tp Hồ Chí Minh, năm 2014 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Hồng Văn Bình Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 29/09/1985 Nơi sinh: Nam Định Quê quán: Ý Yên – Nam Định Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: ấp Vườn Dừa, xã Phước Tân, TP Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai Điện thoại liên lạc: 0902.071.830 E-mail: hoangvanbinh78@yahoo.com.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 06/ 2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Ngành học:Kỹ thuật điện Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế nhà máy thủy điện Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp:22/4/2009 Người hướng dẫn:Th.S Nguyễn Thanh Quang III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2009-nay Sở Khoa học Công nghệ Đồng Nai Chuyên viên Page i 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 2013 Hồng Văn Bình Page ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy TS Lê Chí Kiên, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn đến thầy TS Trƣơng Việt Anh trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tận tình nhận xét đóng góp nhằm hồn thiện luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Điện- Điện Tử trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, cán phòng Đào Tạo giúp đỡ tơi nhiều suốt q trình học tập q trình hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Cuối tơi xin chân thành cảm ơn cha mẹ ngƣời thân bên động viên nhiều để tơi hồn thành khóa học Hồng Văn Bình Page iii MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC vi MỤC LỤC CÁC HÌ NH ix Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Điểm luận văn 1.6 Giá trị thực tiễn luận văn .4 1.7 Nội dung luận văn Chƣơng 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan lượng gió .6 2.1.1 Lịch sử phát triển máy phát điện gió .6 2.1.2 Năng lượng gió giới 2.1.3 Năng lượng gió Việt Nam tiềm phát triển lượng gió .11 2.1.3.1 Năng lượng gió Việt Nam .11 2.1.3.2 Tiềm phát triển lượng gió cơng suất nhỏ Việt Nam 17 2.2 Tổng quan hệ thống chuyển đổi lượng gió 18 2.2.1 Các thành phần hệ thống chuyển đổi lượng gió .18 2.2.2 Các loại hệ thống chuyển đổi lượng gió 19 2.2.2.1 Hệ thống tubin gió cố định 20 2.2.2.2 Hệ thống tubin gió tốc độ thay đổi biến đổi tồn cơng suất 21 2.2.2.3 Hệ thống tubin gió tốc độ thay đổi biến đổi phần công suất 22 Page vi 2.3 Tổng quan kiểu turbine gió 23 2.3.1 Turbine gió trục đứng trục ngang .23 2.3.2 So sánh turbine trục đứng trục ngang .24 2.4 Tổng quan kết nối máy phát điện gió với lưới điện phân phối 26 2.4.1 Tính cần thiết việc kết nối máy phát điện gió vào lưới điện phân phối 26 2.4.2 Hòa đồng hai máy phát .27 2.4.2.1 Hòa đồng hai nguồn áp 28 2.4.2.2 Phân tích điều kiện hòa 30 2.4.2.3 Hòa đồng nguồn dòng vào nguồn áp 33 2.5 Hướng nghiên cứu luận văn 35 Chƣơng 3: KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN 3.1 Năng lượng gió cơng suất tubin .36 3.1.1 Năng lượng gió 36 3.1.2 Hiệu suất tubin gió 39 3.1.3 Đường cong hiệu suất tubin gió 42 3.2 Máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu (PMSG) 45 3.3 Mạch chỉnh lưu 48 3.4 Mạch nghịch lưu kết nối lưới điện phân phối .50 3.4.1 Phân loại nghịch lưu .50 3.4.2 Phương pháp điều khiển khóa cơng suất nghịch lưu ng̀ n áp 51 3.4.3 Phương pháp điề u khiể n khóa công suấ t bô ̣ nghich ̣ lưu ng̀ n dò ng 54 Chƣơng 4: MƠ HÌ NH HÓA & MÔ PHỎNG 4.1 Sơ đồ kết nối máy phát điện gió vào lưới điện phân phối .59 4.1.1 Khố i tubin gió máy phát 59 4.1.2 Khối chỉnh lưu: .62 4.1.3 Khối nghịch lưu: 63 4.1.4 Khối lưới điện phân phối 63 4.1.5 Khối điều khiển .64 4.1.5.1 Nguyên lí hoạt động khối MPPT 65 Page vii 4.1.5.2 Khối PI_V .68 4.1.5.3 Khối PLL .69 4.1.5.4 Khối DC/AC 69 4.1.5.5 Khối điều khiển Hysteresis ( điều khiển bang-bang ) .70 4.2 Kết mô 70 4.2.1 Kết mơ vận tốc gió khơng thay đổi .71 4.2.1.1 Khi vận tốc gió đạt m/s 71 4.3 Nhận xét đánh giá 91 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁ T TRIỂN 5.1 Các vấn đề thực luận văn: 93 5.2 Đề nghị hướng phát triển luận văn .93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 Page viii Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên 1.1 Đặt vấn đề Nguồn lượng mà sử dụng ngày chủ yếu lượng hóa thạch như: than đá, dầu mỏ, sản phẩm từ dầu mỏ, khí thiên nhiên… Các nguồn lượng hữu hạn, đảm bảo cho nhu cầu lượng thời gian định Do đó, ngày người ta lo ngại khủng hoảng lượng xảy làm thay đổi văn minh lồi người, giới cịn phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch Dầu, than đá khí đốt chiếm khoảng 75% nhu cầu lượng giới, ngày giới sử dụng đến 80 triệu thùng dầu Và đương nhiên tương lai nhu cầu toàn cầu dầu hỏa vượt xa khả cung cấp Từ năm 1985, tốc độ khai thác dầu tiêu thụ vượt xa tốc độ khám phá trữ lượng dầu Công ty BP dự đoán với tốc độ sử dụng nay, vịng 40 năm cạn kiệt nguồn dầu hoả Mặt khác, sử dụng nguồn lượng hóa thạch để lại nhiều hậu ô nhiễm môi trường, gây hiệu ứng nhà kính, góp phần làm gia tăng nhiệt độ trái đất… Để giải vấn đề này, mặt phải khai thác sử dụng nguồn lượng hóa thạch cách hợp lý, mặt khác phải tìm nguồn lượng khác để thay Thế giới tìm kiếm nguồn lượng tái sinh cung cấp lượng cách bền vững tương lai, nguồn lượng kể đến như: lượng gió, lượng sinh khối, lượng mặt trời… nguồn lượng tái sinh khác Trong cơng nghệ lượng gió giới trọng phát triển để khai thác Các phủ đón nhận công nghệ cách nghiêm túc đưa mục tiêu đầy tham vọng cho sản lượng điện tạo từ nguồn lượng tái sinh Người dân ngày ý thức tàn phá ô nhiễm môi trường từ nguồn nhiên liệu hoá thạch lượng hạt nhân Trong nguồn lượng tái sinh khai thác tự không cạn kiệt Năng lượng gió nguồn lượng thay nguồn lượng truyền thống Các ứng dụng nước phát triển giúp làm giảm hiệu ứng nhà kính giữ gìn nguồn HVTH: Hồng Văn Bình Page Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên truyền thống cạn kiệt Các quốc gia phát triển xem lượng gió nguồn lượng lý tưởng phù hợp với xu hướng phát triển nhân loại, ưu tiên đầu tư hàng đầu sách lượng Khi sử dụng lượng gió có thuận lợi sau : - Giảm hay thay việc xây dựng nhà máy điện truyền thống dùng lượng hóa thạch - Khơng gây nhiễm môi trường turbine vận hành sản xuất điện - Là nguồn lượng không cạn kiệt - Dễ dàng tăng thêm công suất cần thiết - Việc lắp đặt xây dựng turbine gió tương đối nhanh - Mặc dù lượng gió có giá đắt nhiều so với nguồn lượng truyền thống, khơng bị ảnh hưởng giá nguyên liệu gián đoạn cung cấp - Ở nước phát triển nhà nước hỗ trợ thuế ưu đãi khác - Tạo nhiều công ăn việc làm so với nhà máy lượng khác, sản xuất đơn vị lượng Số người làm việc cho trung tâm lượng gió khắp giới khoảng 100000 cơng nhân Một Megawatt điện gió cần từ 2.5 – 3.0 nhân cơng làm việc - Các turbine gió mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho nơng dân chủ đất từ nguồn thu cho thuê đất nơi đặt máy phát điện gió, mà khơng làm ảnh hưởng đến việc canh tác mảnh đất - Cơng nghệ lượng gió thay đổi cho nhiều ứng dụng có cơng suất từ nhỏ đến lớn Thời gian từ khảo sát đến lắp đặt vận hành ngắn có thuận lợi khác mà nhà máy điện kiểu truyền thống không làm Hiện lượng gió Việt Nam với lợi bờ biển trải dài 3260 km gần 3000 hịn đảo lớn nhỏ có tiềm năng, theo đánh giá Ngân hàng giới tiềm lượng gió Việt Nam so với nước khu vực tương đối khá, so với giới thấp Việc khai thác lượng gió Việt Nam cịn hạn chế, phần nhà nước chưa có sách hỗ trợ thích HVTH: Hồng Văn Bình Page Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên Qua kế t quả thu đươ ̣c hình 4.35, cơng suất phản kháng và công suấ t tác dụng bơm vào lưới điện phân phối , ̣ số công suấ t của dòng điê ̣n bơm vào lưới điê ̣n phân phố i đươ ̣c đưa bảng dưới Với kế t quả cos φ xấ p xi ̃ bằ ng trên, ta có thể kế t luâ ̣n rằ ng ma ̣ch hoa ̣t ̣ng, đến kết luận mơ hình mơ hệ thống máy phát điện lươ ̣ng gió hòa đồ ng bô ̣ lưới điê ̣n phân phố i chỉ bơm công suấ t tác du ̣ng và không bơm công suấ t phản khán g lên lưới điê ̣n phân phố i Điề u này chứng tỏ ma ̣ch đã đa ̣t yêu cầ u không bơm công suấ t phản kháng vào lưới điê ̣n phân phớ i 4.2.2.2 Khi vận tốc gió ( 10-12-9) m/s Khi mô với vận tốc gió (10-12-9) m/s suốt q trình mơ phỏng, kết mô thu đưa hình bên Hình 4.36 thể hiê ̣n da ̣ng sóng điê ̣n áp mô ̣t chiề u trước bô ̣ nghich ̣ lưu Khi bắt đầu mô hoă ̣c có sự thay đổ i vâ ̣n tố c gió , ̣ thố ng sẽ rơi vào giai đoa ̣n đô ̣ để đế n điể m làm viê ̣c mới Thời gian quá đô ̣ của ̣ thố ng vào khoảng 1s, sau trình độ hệ thống điện áp chiều trước nghịch lưu ổn định trở lại giữ ổn định có thay đổi ều kiện gió ngõ vào Điều chứng tỏ sau trình ổn định, máy phát điện vào trạng thái hoạt động ổn định có vận tốc góc giữ ổn định khơng có thay đổi vận tốc gió từ mơi trường bên ngồi HVTH: Hồng Văn Bình Page 84 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên Hình 36 Dạng sóng điện áp Vdc thu vận tốc gió là (10-12-9) m/s Sau q trình q độ, dịng điện ổn định trở lại Sự ổn định chứng minh cụ thể hình 4.37 Kết mơ dòng điện bơm vào lưới điện từ nghịch lưu cho ta thấy dịng điện hồn tồn ổn định thời gian còn la ̣i của quá trình mô phỏng nế u không có sự thay đổ i tiế p theo của điề u kiê ̣n gió bên ngoài Thời gian để ̣ thố ng quay la ̣i tra ̣ng thái ổ n đinh ̣ mới sau có sự thay đổ i vâ ̣n tố c gió từ môi trường bên ngoài là chưa đế n 1s Điề u này cho thấ y sự đáp ứng rấ t nhanh của ̣ thố ng máy phát điê ̣n gió hòa đồ ng bô ̣ lưới điê ̣n vì viê ̣c điề u chỉnh ̣ thố ng khí mấ t nhiề u thời gian quá đô ̣ nó chứ a thành phầ n lực qn tính lớn Hình 37 Dạng sóng dịng điện hịa lưới vận tốc gió (10-12-9) m/s Khi khảo sát công suất tác dụng công suất phản kháng bơm vào lưới điện phân phối trường hợp vận tốc gió đạt (10-12-9) m/s ta thu kết HVTH: Hồng Văn Bình Page 85 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên hình 4.38 bên Hình 4.38 cho ta thấy cơng suất tác dụng công suất phản kháng sau thời gian dao động trình độ ( khoảng 0.8s ) ổn định trở lại ln trì khơng đổi suốt q trình ổn định q trình mơ Điều cho thấy ổn định giải thuật đề Hình 38 Cơng suất đưa vào lưới điện phân phối vận tốc gió (10-12-9) m/s Qua kế t quả thu đươ ̣c hình 4.38, cơng suất phản kháng và cơng ś t tác dụng bơm vào lưới điện phân phối , ̣ số công suấ t của dòng điê ̣n bơm vào lưới điê ̣n phân phố i đươ ̣c đưa bảng dưới Với kế t quả cos φ xấ p xi ̃ bằ ng , ta có thể kế t luâ ̣n rằ ng ma ̣ ch hoa ̣t ̣ng, đến kết luận mơ hình mơ hệ thống máy phát điện lươ ̣ng gió hòa đồ ng bô ̣ lưới điê ̣n phân phố i chỉ bơm công suấ t tác du ̣ng và không bơm công suấ t phản kháng lên lưới điê ̣n phân phố i Điều chứng tỏ mạch đã đa ̣t yêu cầ u không bơm công suấ t phản kháng vào lưới điê ̣n phân phố i 4.2.2.3 Khi vận tốc gió ( 7-5-6) m/s Khi mơ với vận tốc gió ( 7-5-6) m/s suốt q trình mơ phỏng, kết mơ thu đưa hình bên Hình 4.39 thể hiê ̣n da ̣ng sóng điê ̣n áp mô ̣t chiề u trước bô ̣ nghich ̣ lưu Khi bắt đầu mô hoă ̣c có sự thay đổ i vâ ̣n tố c gió , ̣ thố ng sẽ rơi vào giai đoa ̣n quá đô ̣ để đế n điể m làm viê ̣c mới Thời gian quá đô ̣ của ̣ thố ng vào khoảng 1s, sau HVTH: Hồng Văn Bình Page 86 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên q trình q độ hệ thống điện áp chiều trước nghịch lưu ổn định trở lại giữ ổn định có thay đổi điều kiện gió ngõ vào Điều chứng tỏ sau trình ổn định, máy phát điện vào trạng thái hoạt động ổn định có vận tốc góc giữ ổn định khơng có thay đổi vận tốc gió từ mơi trường bên ngồi Hình 39 Dạng sóng điện áp Vdc thu vận tốc gió là ( 7-5-6) m/s Sau q trình độ, dòng điện ổn định trở lại Sự ổn định chứng minh cụ thể hình 4.40 Kết mơ dịng điện bơm vào lưới điện từ nghịch lưu cho ta thấy dịng điện hồn tồn ổn định thời gian còn la ̣i của quá triǹ h mô phỏng nế u không có sự thay đổ i tiế p theo của điề u kiê ̣n gió bên ngoài Thời gian để ̣ thố ng quay la ̣i tra ̣ng thái ổ n đinh ̣ mới sau có sự thay đổ i vâ ̣n tố c gió từ mơi trường bên n gồi chưa đến 1s Điề u này cho thấ y sự đáp ứng rấ t nhanh của ̣ thố ng máy phát điê ̣n gió hòa đồ ng bô ̣ lưới điê ̣n vì viê ̣c điề u chỉnh ̣ thố ng khí mấ t nhiề u thời gian quá đô ̣ nó chứa thành phầ n lực quán tính lớn Hình 40 Dạng sóng dịng điện hịa lưới vận tốc gió ( 7-5-6) m/s HVTH: Hồng Văn Bình Page 87 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hòa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên Khi khảo sát cơng suất tác dụng công suất phản kháng bơm vào lưới điện phân phối trường hợp vận tốc gió đạt ( 7-5-6) m/s ta thu kết hình 4.41 bên Hình 4.41 cho ta thấy cơng suất tác dụng công suất phản kháng sau thời gian dao động trình độ ( khoảng 1s ) ổn định trở lại ln trì khơng đổi suốt trình ổn định trình mô Điều cho thấy ổn định giải thuật đề Hình 41 Cơng suất đưa vào lưới điện phân phối vận tốc gió ( 7-5-6) m/s Qua kế t quả thu đươ ̣c hình 4.41, cơng suất phản kháng và cơng ś t tác dụng bơm vào lưới điện phân phối , ̣ số công suấ t của dòng điê ̣n bơm vào lưới điê ̣n phân phố i đươ ̣c đưa bảng dưới Với kế t quả cos φ xấ p xi ̃ bằ ng , ta có thể kế t luâ ̣n rằ ng ma ̣ch hoa ̣t ̣ng, đến kết luậ n rằ ng mô hin ̀ h mô phỏng của ̣ thố ng máy phát điê ̣n lươ ̣ng gió hòa đồ ng bô ̣ lưới điê ̣n phân phố i chỉ bơm công suấ t tác du ̣ng và không bơm công suấ t phản kháng lên lưới điê ̣n phân phố i Điề u này chứng tỏ ma ̣ch đã đa ̣t yêu cầ u không bơm công suấ t phản kháng vào lưới điê ̣n phân phố i 4.2.2.4 Khi vận tốc gió ( 11-9-7) m/s Khi mơ với vận tốc gió ( 11-9-7) m/s suốt q trình mơ phỏng, kết mơ thu đưa hình bên HVTH: Hồng Văn Bình Page 88 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên Hình 4.42 thể hiê ̣n da ̣ng sóng điê ̣n áp mô ̣t chiề u trước bô ̣ nghich ̣ lưu Khi bắt đầu mô hoă ̣c có sự thay đổ i vâ ̣n tố c gió , ̣ thố ng sẽ rơi vào giai đoa ̣n quá đô ̣ để đế n điể m làm viê ̣c mới Thời gian quá đô ̣ của ̣ thố ng vào khoảng 1s, sau trình độ hệ thống điện áp chiều trước nghịch lưu ổn định trở lại giữ ổn định có thay đổi điều kiện gió ngõ vào Điều chứng tỏ sau trình ổn định, máy phát điện vào trạng thái hoạt động ổn định có vận tốc góc giữ ổn định khơng có thay đổi vận tốc gió từ mơi trường bên ngồi Hình 42 Dạng sóng điện áp Vdc thu vận tốc gió là ( 11-9-7) m/s Sau q trình q độ, dòng điện ổn định trở lại Sự ổn định chứng minh cụ thể hình 4.43 Kết mơ dịng điện bơm vào lưới điện từ nghịch lưu cho ta thấy dịng điện hồn tồn ổn định thời gian còn la ̣i của quá trình mơ khơng có thay đổi điều kiê ̣n gió bên ngoài Thời gian để ̣ thố ng quay la ̣i tra ̣ng thái ổ n đinh ̣ mới sau có sự thay đổ i vâ ̣n tố c gió từ môi trường bên ngoài là chưa đế n 1s Điề u này cho thấ y sự đáp ứng rấ t nhanh của ̣ thố ng máy phát điê ̣n gió hòa đồ ng bô ̣ lưới điê ̣n vì viê ̣c điề u chin̉ h ̣ thố ng khí mấ t nhiề u thời gian quá đô ̣ nó chứa thành phầ n lực qn tính lớn HVTH: Hồng Văn Bình Page 89 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên Hình 43 Dạng sóng dịng điện hịa lưới vận tốc gió ( 11-9-7) m/s Khi khảo sát công suất tác dụng công suất phản kháng bơm vào lưới điện phân phối trường hợp vận tốc gió đạt ( 11-9-7) m/s ta thu kết hình 4.44 bên Hình 4.44 cho ta thấy công suất tác dụng công suất phản kháng sau thời gian dao động trình độ ( khoảng 1s ) ổn định trở lại ln trì khơng đổi suốt q trình ổn định q trình mơ Điều cho thấy ổn định giải thuật đề Hình 44 Cơng suất đưa vào lưới điện phân phối vận tốc gió ( 11-9-7) m/s Qua kế t quả thu đươ ̣c hình 4.44, cơng suất phản kháng và công suấ t tác dụng bơm vào lưới điện phân phối , ̣ s ố công suất dòng điện bơm vào lưới điê ̣n phân phố i đươ ̣c đưa bảng dưới HVTH: Hồng Văn Bình Page 90 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên Với kế t quả cos φ xấ p xi ̃ bằ ng , ta có thể kế t luâ ̣n rằ ng ma ̣ch hoa ̣t ̣ng, đến kết luận mơ hình mơ hệ thớ ng máy phát điê ̣n lươ ̣ng gió hòa đồ ng bô ̣ lưới điê ̣n phân phố i chỉ bơm công suấ t tác du ̣ng và không bơm công suấ t phản kháng lên lưới điê ̣n phân phố i Điề u này chứng tỏ ma ̣ch đã đa ̣t yêu cầ u không bơm công suấ t phản khán g vào lưới điê ̣n phân phố i 4.3 Nhận xét đánh giá Bảng tổng kết thơng số thu sau q trình mơ đưa hình 4.45 bên Hình 45 Bảng kết mô số vận tốc gió tiêu biểu Qua q trình mơ mơ hình máy phát điện lượng gió hịa đồng lưới điện phân phối, dựa vào bảng số liệu thu qua mơ hình 4.45 HVTH: Hồng Văn Bình Page 91 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên đồ thị dạng sóng cơng suất tác dụng bơm vào lưới điện phân phối, điện áp chiều trước nghịch lưu dòng điện xoay chiều bơm vào lưới điện từ nghịch lưu Một số nhận xét rút sau: - Hệ thống máy phát điện gió hịa đồng lưới điện phân phối ln hoạt động điểm có cơng suất cực đại có thay đổi vận tốc gió từ mơi trường bên ngồi - Khi điểm cơng suất cực đại lớn công suất định mức máy phát điện, điều khiển có khả kéo điểm làm việc điểm có cơng suất với cơng suất định mức máy phát điện Máy phát điện có khả tự ổn định tốt - Thời gian độ hệ thống xuất thay đổi vận tốc gió từ mơi trường bên ngồi khơng q 1s, thời gian hợp lí hệ thống khí với lực quán tính lớn - Bộ nghịch lưu có hệ số cơng suất bơm vào lưới điện xấp xỉ 1, đạt 0.9999, điều coi hệ thống mơ bơm công suất tác dụng không bơm công suất phản kháng lên lưới điện phân phối Qua nhận xét cho phép rút kết luận mơ hình mơ hệ thống máy phát điện lượng gió hịa đồng lưới điện phân phối hoạt động tốt, thỏa mãn yêu cầu đề ban đầu HVTH: Hồng Văn Bình Page 92 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên 5.1 Các vấn đề thực luận văn: - Tìm hiểu lĩnh vực phát điện sức gió, thuận lợi khó khăn việc phát triển lượng gió, tiềm lượng gió Việt Nam - Tìm hiểu hệ thống chuyển đổi lượng gió: hiệu suất tubin gió, vận hành hệ thống lượng gió tốc độ cố định thay đổi - Tìm hiểu loại máy phát - Tìm hiểu loại máy phát điện sử dụng hệ thống chuyển đổi lượng gió - Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển matlab/simulink, kết cho thấy điều khiển cơng suất tác dụng bơm từ nghịch lưu để cung cấp cho phụ tải lưới điện theo vận tốc gió bên ngồi - Tìm giải thuật điều khiển để ổn định công suất tác dụng P công suất phản kháng Q bơm từ nghịch lưu giữ ổn định - Luôn giữ hệ số công suất mức từ 0.999 trở lên bơm dịng cơng suất từ nghịch lưu cung cấp cho phụ tải lưới điện phân phối Giúp nâng cao khả mang tải hệ thống điện truyền cơng suất tác dụng lên tải - Khi có thay đổi điện áp lưới điện phân phối cơng suất sau thời gian độ ngắn ổn định lại Luận văn điều khiển hiệu công suất tác dụng công suất phản kháng bơm từ nghịch lưu theo thay đổi vận tốc gió từ mơi trường bên ngồi - Cơng suất thu từ hệ thống máy phát điện gió hịa đồng lưới điện phân phối đạt giá trị cao vận tốc gió tương ứng Điều giúp cho máy phát điện hoạt động chế độ phát cơng suất lớn đạt 5.2 Đề nghị hướng phát triển luận văn - Thực hệ thống hệ thực, dựa vào kết thực nghiệm để chứng minh cho kết mơ đồng thời ứng dụng kết thực nghiệm để sản xuất máy phát điện hòa đồng lưới điện quốc gia HVTH: Hồng Văn Bình Page 93 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên - Nghiên cứu để dùng chỉnh lưu có điều khiển thay cho chỉnh lưu không điều khiển sử dụng Mục đích nâng cao hiệu suất chuyển đổi AC-DC chất lượng nguồn điện DC đầu chỉnh lưu - Nghiên cứu giải thuật triệt nhiễu cho nghịch lưu để giảm thiểu sóng hài ngõ Nâng cao hiệu suất chất lượng điện dòng điện bơm vào lưới điện - Nghiên cứu ứng dụng giải thuật tối ưu hóa để tìm hệ số Ki,Kp tốt cho điều khiển nhằm giảm thiểu độ méo dạng sóng hài cho dịng điện có thay đổi công suất bơm lưới từ nghịch lưu - Nghiên cứu mạch nghịch lưu ba pha kết nối lưới điện để kết nối lưới điện ba pha cung cấp cho phụ tải ba pha lưới điện phân phối HVTH: Hoàng Văn Bình Page 94 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ahmad M., Mazen A., M and Tharwat (2006): Vertical axis wind turbine modeling and performance with axial flux permanent magnet synchronous generator for battery charging applications Retrieved September 14, 2012 [2] Bharanikumar R., Yazhini A.C., Kumar N., (2012): Modelling and Simulation of Wind Turbine Driven Permanent Magnet Generator with New MPPT Algorithm Asian Power electronics journal, Vol [3] Ece (2004): Modeling of Induction Motor using qd0 Transformations [4] Heier S (1998): Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems John Wiley & Sons Ltd, ISBN 0-471-97143-X [5] Matlab (2009): Overview of the MATLAB Environment Matlab Getting Started Guide, The MathWorks, Inc [6] Ming Y., Gengyin L., Ming Z., and Chengyong Z (2007): Modeling of the Wind Turbine with a Permanent Magnet Synchronous Generator for Integration [7] Pranamita B., and Aiswarya H (2009): Power System Stability Studies using Matlab A Project Report, Department of Electrical Engineering, National Institute of Technology, Rourkela [8] Rolan A., Alvaro L., Gerardo V., and Daniel A (2009): Modelling of a Variable Speed Wind Turbine with a Permanent Magnet Synchronous Generator [9] SaifurR., and ManisaP (2010): Modeling and Simulation of a Distributed Generation-Integrated Intelligent Microgrid, SERDP Project SI-1650 [10] Simulink (2009): Modelling Process Simulink Getting Started Guide The MathWorks, Inc [11] Sina L and Mahyar S (2011): Modeling and Application of Permanent Magnet Synchronous Generator Based Variable Speed Wind Generation HVTH: Hoàng Văn Bình Page 95 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên System Department of Electrical Engineering,Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran [12] B.O.Omijeh, C S Nmom, E Nlewem (2013): Modeling of a Vertical Axis Wind Turbine with Permanent Magnet Synchronous Generator for Nigeria Electrical/Electronic Engineering, university of Port Harcourt, Rivers State, Nigeria [13] L Hassaine, E Olias, J Quintero, M Haddadi "Digital power factor control and reactive power regulation for grid-connected photovoltaic inverter" power electronics systems group, universidad cartas III de madrid, avda, de la universidad 30, 28911 leganes, Madrid, Spain [14] Babak FARHANGI, student member IEEE, Shahrokh FARHANGI member IEEE "Application of Z-source converter in photovoltaic grid-connected transformer-less inverter" School of ECE, Tehran, Iran [15] Ayman A Hamad, Mohammad A Alsaad "A software application for energy flow simulation of a grid connected photovoltaic system" University of Jordan, Amman, 11942, Jordan [16] Hee-Jung Kim, Hyeoun-Dong Lee, "A New PWM Strategy for Common Mode Voltage Reduction in Neutral - Point - Clamped Inverter - Fed AC Motor Drives", IEEE [17] Tran Cong Binh, Mai Tuan Dat, Ngo Manh Dung, Phan Quang An, Pham Dinh Truc and Nguyen Huu Phuc "Active and Reactive power controller for singlephase Grid-connected photovoltaic syntems" Department of ElectricalElectronics Engineering- HoChiMinh City University of Technology.Vietnam National University in HoChiMinh, Vietnam [18] Nguyen Van Nho, Hong - Hee Lee, "Analysis of carrier PWM Method for Common Mode Elimination in Multilevel Inverter", IEEE [19] Nguyễn Văn Nhờ, “ Điện tử công suất ”, Nhà xuất đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh, 2005 HVTH: Hồng Văn Bình Page 96 ... công suất định mức máy phát điện HVTH: Hồng Văn Bình Page 35 Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên 3.1 Năng lượng gió cơng... nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện quốc gia GVHD: TS Lê Chí Kiên - Máy phát điện: hầu hết hệ thống kết nối với lưới điện sử dụng máy phát đồng hoạt máy phát cảm... nguồn lượng gió vào lưới điện phân phối - Đưa mơ hình mơ hịa nguồn lượng gió vào lưới điện HVTH: Hồng Văn Bình Page Thiết kế nghịch lưu cho máy phát điện đồng lượng gió cơng suất nhỏ hịa lưới điện