2.2.3.ăCácăcôngăthứcăc ăb năcủaămáyăphátăđi năgióăkhôngăđ ngăb .
Động năng gió trong một đơn vị thể tích Ek = (1/2)..V2, trong đó (kg/m3) là mật độ không khí. Công su t gió xuyên qua khu vực di n tích A với tốc độ gió trung bình V là: 3 1 . . 2 v P AV
Năng lư ng gió đư c tính trong kho ng th i gian Tpthư ng là một năm:
3 1 . 2 p T o W AV dt 2.3.ăMôăhìnhăvƠănguyênălýăv năhƠnhăcủaăturbineăgió. 2.3.1.ăMôăhìnhăcủaăturbineăgióăngu năképăDFIG.
2.3.2.ăNguyênălýălƠmăvi căcủaăturbineăgió.
Năng lư ng gió thổi vào cánh turbine làm quay turbine. Tr c turbine đư c nối với hộp số để tăng tỉ số truyền để ổn định cho rotor máy phát. H thống điều khiển nhận tín hi u tốc độ gió để thay đổi góc quay c a cánh qu t, sao cho nhận đư c năng lư ng gió qua cánh turbine là lớn nh t. Vận tốc góc truyền từ hộp số vào máy phát đi n, vào h thống điều khiển để h thống điều khiển máy phát đưa công su t ngõ ra đ t giá trị danh định.
Khi h thống đã hoà đồng bộ với lưới đi n, dòng năng lư ng qua máy phát ho t động hai chế độ:
- Khi gió thổi vào cánh turbine quay ng với tần số th p hơn tần số c a lưới đi n. Đây là chế độ làm vi c dưới đồng bộ (sub – synchronous) máy đi n l y năng lư ng từ lưới qua stator.
- Khi gió thổi vào cánh turbine quay ng với tần số cao hơn tần số c a lưới đi n. Đây là chế độ làm vi c quá đồng bộ (super –synchronous) máy đi n đưa năng lư ng đến lưới qua rotor.
2.4.ăPh ngăphápăđiềuăkhiểnăvƠăcácămôăhìnhăh ăth ngăturbineăgió. 2.4.1.ăPh ngăphápăđiềuăkhiểnăh ăth ngăturbineăgióăc ăđ nh.
Mô hình máy phát đi n gió dùng máy đi n không đồng bộ.
Hình 2.16 Mô hình máy phát không đồng bộ
uăđiểm:
- C u t o đơn gi n. - Chi phí th p.
- Không điều khiển bù công su t ph n kháng.
- Công su t phát ra ph thuộc vào năng lư ng gió nhận đư c.
- Khi năng lư ng gió là lớn, thay đổi đột ngột như giông, b o sẽ nh hư ng đến h thống cơ c a turbine gió. Lưới đi n m t ổn định.
2.4.2.ăPh ngăphápăđiềuăkhiểnătutbine gióăthayăđ iăt căđ .
Lo i này thiết kế để đ t hi u qu cực đ i về phương di n khí động học. Chúng đáp ng đư c sự thay đổi c a tốc độ gió[12][13].
Hình 2.17 Mô hình máy phát không đồng bộ điều khiển điện trở rotor (loại B)
Dao động công su t ngõ ra sẽ gi m khi có sự thay đổi h số trư t. H số trư t trong máy phát thư ng duy trì nhỏ, do đó tốc độ thay đổi kho ng 1 2% giữa lúc có t i và không t i.
Mô hình máy phát đi n gió đồng bộ với DC – link converter. H thống có thể vận hành máy phát đi n một tần số độc lập với tần số nguồn đi n. Thay đổi tần số máy phát đi n làm thay đổi tốc độ máy phát đi n[12][13].
Mô hình máy phát đi n gió không đồng bộ nguồn kép DFIG. Khi h thống đã hoà đồng bộ với lưới đi n, dòng năng lư ng qua máy phát ho t động hai chế độ.
Khi turbine gió quay với tần số th p hơn tần số c a lưới đi n. Đây là chế độ làm vi c dưới đồng bộ máy đi n l y năng lư ng từ lưới qua stator.
Khi turbine gió quay ng với tần số cao hơn tần số c a lưới đi n. Đây là chế độ làm vi c trên đồng bộ máy đi n đưa năng lư ng đến lưới qua rotor.
Hình 2.19 Mô hình máy phát điện gió có điều khiển tốc độ
Hình 2.20 Mô hình máy phát điện gió có điều khiển tốc độ
uăđiểm:
- Tăng hi u su t chuyển đổi năng lư ng cơ đi n
- Nâng cao ch t lư ng đi n năng
Nh căđiểm:
- C u t o ph c t p - Giá thành cao
- Tổn hao một phần công su t qua các bộ điều khiển, đóng ngắt công su t lớn nhưng hi n nay công ngh ngày càng phát triển nên các v n đề trên đã đư c h n chế và c i thi n đư c hi u su t làm vi c.
2.4.3ăPh ngăphápăn iăl iăchoăh ăth ngămáyăphátăđi năgió
Tr m đi n gió gồm nhiều turbine liên kết với nhau, tuỳ thuộc vào công su t c a tr m đi n gió mà số lư ng và công su t turbine gió sẽ khác nhau. Công su t mỗi turbine trung bình 1.5 MW. Các h thống lưới liên kết nhau qua h thống truyền t i DC hoặc AC.
Hình 2.21 Mô hình kết nối tr m đi n gió vào lưới đi n.
Hi nănayătrênăth ăgi iăcóăhaiăph ngăphápăn iăl i:
- Phương pháp nối lưới trực tiếp: máy phát c m ng đưa vào lưới thông qua máy biến áp tăng áp, nên khó điều chỉnh dòng đi n vào lưới, d làm m t ổn định h thống.
- Phương pháp nối lưới gián tiếp:Các máy phát đi n gió thư ng kh i động tần số th p hơn tần số lưới đi n, do đó ta thư ng sử d ng biến tần để điều chỉnh sao cho tần số máy phát đi n gió bằng với tần số lưới đi n nhằm tránh sự m t ổn định c a h thống.