Trên thực tế, hiệu suất c a rotor không những phụ thuộc vào λ mà còn phụ thuộc vào góc pitch c a cánh qu t gió [rad] xoay quanh trục c a chính nó. Nên hầu hết các turbine gió điều trang bị thiết bị điều khiển pitch. Điều này, càng làm cho việc xác định hàm Cp tr nên ph c t p. Nhà chế t o th ng cho giá trị c a Cp là một hàm theo λ , với mỗi lo i turbine. Một công th c xấp xỉ th ng đ ợc sử dụng c a đ ng cong hiệu suất rotor đ ợc cho b i công th c (3.13) và có d ng đồ thịnh hình 3.5 21 116 ( , ) 0.5176 0.4 5 . i 0.0068 3.13 P i C e Với iđ ợc cho b i quan hệ: 1 1 0.0353 0.08 1 i
Trên đồ thị hình 3.5, giá trị max c a Cp là giá trị tối u Cpopt, với góc β cố định ta sẽ có tỷ số giữa tốc độ gió mặt và tốc độgió l ng tối u λpopt
Bây gi ta kh o sát sự phụ thuộc c a công suất đầu ra c a turbine với các tốc độ gió thay đổi. Với một turbine điều kiện không khí không đổi thì công suất ra c a turbine gió chỉ phụ thuộc vào tốc độ gió mặt và hệ số công suất Cp:
3 3 1 ( , ) 3.14 2 mech R P P P A C mC Với 2 1 2 b m R là hằng số
Vậy ng với một tốc độ gió cho tr ớc tốc độ c a turbine sẽ quyết định công suất đầu ra. Hình 3.6 thể hiện công suất đầu ra với các vận tốc gió và tốc độ turbine khác nhau.
Hình 3. 6 Công suất đầu ra phụ thuộc vào vận tốc gió và tốc độ tubin
Nhận xét: Muốn đ t đ ợc công suất lớn nhất với tốc độ gió đư cho thì tốc độ rotor ph i đ ợc điều khiển phù hợp với tốc độ gió để duy trì giá trị tối u c a Cp (hình 3.5) . Hơn nữa, khi tốc độ gió quá chậm hay quá nhanh rotor cần các chế độ
không làm việc hoặc ng ng ho t động để b o vệ máy phát và các thiết bị khác tránh tr ng hợp quá t i. Sẽ dẫn tới gưy turbine hay h hỏng các thiết bị công suất.
Việc điều khiển tốc độ rotor có thể thực hiện bằng hệ thống cơ ( điều chỉnh góc pitch c a cánh gió) hoặc bằng các ph ơng pháp điều khiển tốc độ bằng điện.
Một trong những thông số kỹ thuật quan trọng nhất đối với từng lo i turbine gió là đ ng công suất, thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ gió và công suất đầu ra. Th ng đ ợc gọi là đ ng cong công suất lý t ng. Thể hiện hình 3.7. Các thông sốtrong đó:
- Vận tốc gió Cut-in (Vc): là vận tốc gió tối thiểu cần để thắng ma sát và t o công suất.
- Vận tốc gió định m c (VR): Khi vận tốc gió tăng lên, công suất đầu ra cũng tăng theo và tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc ba c a vận tốc gió. Khi vận tốc gió đ t đến giá trị VR , công suất đầu ra bằng công suất định m c theo thiết kế. Khi lớn hơn VR thì cần ph i điều chỉnh để hệ thống turbine l ợt bớt công suất nhằm tránh quá t i cho máy phát.
- Vận tốc gió Cut-out ( VF) : Khi tốc độ gió tiếp tục tăng và đ t đến ng ỡng VF thì hệ thống turbine cần ph i đ ợc ng ng ho t động để b o vệ máy phát và các cấu trúc cơ khí khác, trong tr ng hợp này công suất phát ra bằng 0.
Đa số các turbine gió tốc độ thay đổi điều đ ợc trang bị bộ điều khiển góc pitch. Khi tốc độ nhỏhơn định m c, turbine gió điều khiển góc pitch để t o ra công suất tối u nhất. Khi tốc độ gió trên định m c cần điều khiển góc pitch để b o vệ turbine gió. Kết hợp với ph ơng pháp điều khiển tốc độ turbine gió bằng điện để có dưy điều chỉnh rộng hơn.