3. 4M ch nghịch lu kết nố il ới điện phân phối
4.1.5.1 Nguyên lí hot động ca khối MPPT
Khối MPPT có nhiệm vụ xác định điểm làm việc có công suất cực đ i c a hệ thống máy phát điện hòa đồng bộ l ới điện. Điểm công suất cực đ i đ ợc xác định nh trong hình 4.13. T i vận tốc gió U1 đến U4, khi công suất gió thu đ ợc nhỏhơn công suất định m c c a máy phát điện thì máy phát điện sẽ ho t động t i vận tốc góc có thể thu đ ợc công suất tối đa từl ới điện. Khi vận tốc gió lớn hơn U4, công suất định m c c a máy phát sẽ nhỏhơn công suất cực đ i thu đ ợc từ tubin gió. Bộ điều khiển lúc này có nhiệm vụ điều chỉnh máy phát điện làm việc t i điểm công suất định m c.
Trong m ch mô phỏng, vận tốc gió bắt đầu kh i động máy phát điện là 5 m/s, lúc này bộ điều khiển sẽ điều chỉnh vận tốc góc quay c a máy phát sao cho công suất thu đ ợc là lớn nhất. Khi vận tốc gió tăng dần, công suất cũng sẽtăng theo bậc ba c a vận tốc gió. Khi vận tốc gió tăng đến vị trí công suất c a tubin gió v ợt m c 4000W ( công suất định m c c a máy phát )thì bộ điều khiển sẽ thay đổi vận tốc góc sao cho công suất thu đ ợc từtubin gió đ t 4000W. Bộđiều khiển xác định vận tốc quay c a máy phát điện đểđ t công suất lớn nhất thông qua gi i thuật xác định điểm công suất cực đ i P&O.
Hình 4. 13 Nguyên tắc ho t động c a máy phát điện
Hình 4. 14 Nguyên tắc ho t động c a gi i thuật P&O
Nh đ ợc mô t trong hình 4.14, gi i thuật P&O ho t động dựa trên đ ng đặc tính công suất-vận tốc góc quay (P-ωm).
Khi không có sự thay đổi vận tốc gió, bộđiều khiển MPPT sẽ xác định điểm công suất cực đ i bằng việc tăng hoặc gi m vận tốc góc một kho ng m.
Khi tăng vận tốc góc, nếu công suất máy phát điện tăng lên thì ta tiếp tục tăng vận tốc góc quay c a máy phát, còn ng ợc l i nếu công suất máy phát gi m xuống thì ta sẽ gi m vận tốc góc xuống.
Khi gi m vận tốc góc, nếu công suất máy phát điện tăng lên thì ta tiếp tục gi m vận tốc góc quay c a máy phát, còn ng ợc l i nếu công suất máy phát gi m xuống thì ta sẽtăng vận tốc góc lên.
Khi có sựthay đổi vận tốc gió trong quá trình ho t động: bộđiều khiển MPPT sẽ vận hành theo l u đồ mô tartrong hình 4.14.
Gi sửmáy phát điện đang ho t động t i điểm A là điểm có công suất cực đ i (MPP: maximum power point) với vận tốc gió U1, khi vận tốc gió tăng lên đến U3, vận tốc góc lúc này vẫn duy trì t i ωm1, tuy nhiên, điểm làm việc đư bị dịch sang vị trí B. Bộđiều khiển MPPT sẽ sẽ phát hiện sự thay đổi này và lập t c nó điều chỉnh vận tốc góc quay tăng lên theo. Sựđiều chỉnh này sẽ giúp cho vận tốc góc quay c a máy phát đ t đ ợc giá trị m2t ơng ng với công suất cực đ i thu đ ợc t i vận tốc gió U3 t i điểm C. Giá trị m2 sẽ đ ợc duy trì cho đến khi xuất hiện sự thay đổi điện áp tiếp theo.
Khi vận tốc gió thay đổi từ U3 xuống U2, vận tốc góc lúc này vẫn duy trì t i ωm2, tuy nhiên, điểm làm việc đư bị dịch sang vị trí D. Bộ điều khiển MPPT sẽ sẽ phát hiện sự thay đổi này và lập t c nó điều chỉnh vận tốc góc quay gi m xuống theo. Sự điều chỉnh này sẽ giúp cho vận tốc góc quay c a máy phát đ t đ ợc giá trị
3
m
t ơng ng với công suất cực đ i thu đ ợc t i vận tốc gió U2 t i điểm F. Giá trị
3
m
sẽđ ợc duy trì cho đến khi xuất hiện sựthay đổi điện áp tiếp theo.
Theo ph ơng trình 3.23 ta thu đ ợc kết luận là điện áp ngõ ra c a m ch chỉnh l u tỉ lệ thuận với vận tốc góc quay c a máy phát điện. Do đó, việc điều chỉnh vận tốc góc quay c a máy phát điện có thểđ ợc điều chỉnh một cách gián tiếp qua việc điều chỉnh điện áp ngõ ra bộ chỉnh l u.
Qua công suất tính toán thu đ ợc từ bộ điều khiển MPPT, một giá trị dòng điện hiệu dụng t ơng ng đ ợc tính toán và kết qu này đ ợc dùng để xác định dòng điện bơm vào l ới điện cho bộ nghịch l u.
BEGIN Measure Vdc,Idc Pdc(t)=Vdc*Idc Pdc(t) > Pdc(t-1) Vdc(t)>Vdc(t-1) Vref=Vdc(t)+Inc Vref=Vdc(t)-Inc Vref=Vdc(t)+Inc Vref=Vdc(t)-Inc Vdc(t)>Vdc(t-1) Vdc(t-1)=Vdc(t) Pdc(t-1)=Pdc(t) BEGIN N Y N Y Y N Hình 4. 15 L u đồ gi i thuật P&O 4.1.5.2 Khối PI_V
Khối PI_V thực chất là một bộ điều chỉnh PI dùng để điều chỉnh dòng điện. nhiệm vụ c a khối là duy trì điện áp ngõ ra c a bộ chỉnh l u bám sát giá trị điện áp tham chiếu xuất ra từ bộ điều khiển MPPT. Việc điều chỉnh này đ ợc thực hiện bằng cách dựa vào sự sai lệch c a điện áp tham chiếu với điện áp thực tế ngõ ra bộ chỉnh l u đểxác định dòng điện cần thêm vào hay bớt ra so với giá trị dòng điện thu đ ợc từ bộđiều khiển MPPT.
4.1.5.3 Khối PLL
PLL trong m ch mô phỏng có nhiệm vụ xác định góc pha c a l ới điện phân phối. Đây là nhiệm vụ rất quan trọng vì nếu ta không xác định đ ợc góc pha c a l ới điện thì không thểhòa đồng bộ bộ nghịch l u vào l ới điện phân phối đ ợc.
Hình 4. 16 Sơ đồ nguyên lí c a khối PLL