PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUABIN GIÓ
2.3.5 Phân hệ pitch servo
Mặc dù điều chỉnh cản xoáy thụ động (stall) là một phương án thay thế đơn giản để giới hạn công suất, điều khiển góc xoay cánh lại thường được áp dụng cho những loại tuabin công suất trung bình và lớn. Các bộ điều khiển tuabin gió trước đây dựa vào sự thay đổi dần dần góc xoay cánh. Các cơ cấu chấp hành với các đối trọng cho phép quay các cánh tuabin quanh trục dọc của chúng. Khi kích thước tuabin tăng lên các cơ cấu đơn giản này đã được thay thế bằng những thiết bị thủy lực hoặc thiết bị điện cơ. Với tính linh hoạt cao của các thiết bị này đã cho phép áp dụng các phương pháp điều khiển tin cậy và hiệu quả để giới hạn công suất hoặc tốc độ.
Bộ chấp hành xoay cánh (Pitch Servo) là một phân hệ phi tuyến làm quay toàn bộ cánh tuabin, hoặc làm quay một phần của nó. Trong mạch vòng kín, bộ chấp hành xoay cánh có thể được mô hình hoá như một khâu động học
bậc nhất với sự bão hòa về biên độ và đạo hàm của tín hiệu đầu ra. Hình 2.18 mô tả sơ đồ khối mô hình bậc nhất của bộ chấp hành điều khiển góc xoay cánh.
Hình 2.18: Mô hình bộ chấp hành điều khiển góc xoay cánh
Hành vi động học của bộ chấp hành xoay cánh trong vùng làm việc tuyến tính của nó được mô tả bởi phương trình vi phân:
d
T
T β β
β. =−1 + 1
(2.21) Trong đó β và βd tương ứng là góc xoay cánh thực tế và góc xoay cánh
mong muốn. Giá trị β điển hình nằm trong khoảng 20 đến 300 và thay đổi với tốc độ ±100/s. Bộ điều chỉnh công suất có thể yêu cầu hiệu chỉnh nhanh và rộng đối với góc xoay cánh.
Do đó các giới hạn của tốc độ thay đổi và biên độ của góc xoay cánh có ảnh hưởng đáng kể đến các các đặc điểm của bộ điều chỉnh công suất. Vì vậy, để giảm nguy cơ hỏng hóc, trong quá trình hoạt động bình thường của tuabin thì kiểm soát để không đạt tới các giới hạn này.