Lo i nƠy xu t hi n vƠo những năm đầu th p kỉ 90, turbines có đặc tính lƠ b t ch p v n t c gió lƠ bao nhiêu thì v n t c quay c a roto v n không đổi vƠ v n t c đ ợc
ớc l ợng b i tần s cung c p cho l ới đi n, bộ gear vƠ thi t k c a máy phát.
Lo i nƠy th ng sử dụng máy phát lo i c m ng(induction generator : lồng sóc(sqirrel cage) hoặc (wound rotor ) n i trực ti p với l ới đi n thông qua soft-starter vƠ capacitor bank ( bù công su t ph n kháng(reactive power)).
Đ tăng h s sử dụng ng i ta thi t k tuabin lo i nƠy ho t động 2 ch độ : ng với v n t c gió th p ( máy phát có 8 poles)
ng với v n t c gió lớn ( 4-6 poles)
u điểm : ω u t o đ n gi n(simple) ωhắc chắn (reliable) Well-proven ωhi phí th p Nh ợc điểm :
Không th điều khi n đ ợc bù công su t ph n kháng(reactive power). Khi có một bi n động về v n t c gió ( bƣo) nó s nh h ng lên h
th ng c c a tuabin sau đó nh h ng lên l ới đi n gơy nên tình tr ng không ổn định c a l ới(với weak grid).
Ví dụ sau đơy minh họa điều đó khi t c độ gió có sự bi n đổi lớn vƠ đột ngột, nó s gơy nên sự bi n đổi đi n áp đầu ra c a máy phát, nên ch t l ợng đi n áp cung c p cho l ới th p, gơy nên sự m t ổn định c a l ới đi n
Hình 4.1 : Dao động điện áp đầu ra khi đầu vào là vận tốc gió thay đổi với l o máy phát fixed-speed
Hình 4.2 Cấu t o cơ b n của lo i fixed-speed 4.1.2 ) Máy pháy gió lo i variable-speed :
Những năm gần đơy thì lo i tuabin nƠy đ ợc sử dụng phổ bi n trong h th ng năng l ợng gió trêntoƠn th giới.
Tuabin lo i nƠy đ ợc thi t k với hi u qu t i đa về mặt khí động học vƠ sự thích ng với một kho ng thay đổi lớn c a v n t c gió, ng với v n t c gió(v) s có t ng ng 1 v n t c quay c a roto t ng ng, b i vì :
v R
λ : h s t c độ c a cánh qu t tuabin(do từng thi t k c a tuabin khác nhau mƠ h s nƠy có nhiều giá trị, theo lu t ψETZ thì λ có giá trị bi n đổi từ 0.2-0.59).
R : bán kính cánh qu t
: t c độ quay c a cánh.
v : v n t c gió
Thông th ng ng với mỗi lo i tuabin s có một giá trị λ t i u(optimal) sao cho h s chuy n đổi năng l ợng lƠ t t nh t.
H th ng đi n với tuabin lo i variable-speed ph c t p h n nhiều. Thông th ng với máy phát c m ng(induction) hay máy phát đồng bộ, thì h th ng nƠy k t n i với l ới đi n thông qua bộ bi n đổi công su t(power converter). ψộ nƠy có tác dụng điều khi n t c độ máy phát sao cho phù hợp với tần s c a l ới đi n khi t c độ gió thay đổi.
Hình 4.3 Điện áp đầu ra của máy phát khi đầu vào là vận tốc gió thay đổi khi sử dụng máy phát lo i variable-speed
u điểm :
Tăng hi u su t chuy n đổi năng l ợng gió thƠnh năng l ợng đi n.
Nơng cao ch t l ợng đi n năng.(t c độ gió thay đổi nh ng không gây ra sự m t ổn định cho l ới: thay đổi tần s đầu ra c a máy phát).
Gi m các tác động c lên tuabin(mechanical stress)
Nh ợc điểm :
M t mát công su t do thi t bị công su t(ch y u trong quá trình đóng cắt)
Sử dụng nhiều thi t bị h n so với lo i tuabin fixed-speed, nên lƠm tăng chi phí s n xu t, đặc bi t lƠ power electronics.
4.1.3 ) Tuabin gió vận tốc thay đổi dùng máy phát c m ứng nguồn đôi (Doubly- Fed Induction Generator_DFIG):
ωó vƠi lý do đ sử dụng ch độ v n hƠnh v n t c thay đổi c a tuabin gió. Đó lƠ có th gi m thi u sự m i c a c u trúc c khí, ti ng ồn vƠ điều khi n đ ợc công su t tác dụng vƠ công su t ph n kháng. Hầu h t các hƣng s n xu t chính đang phát tri n tuabin gió lớn h n với công su t 3-5MW. Những tuabin gió v n hƠnh v n t c thay đổi với điều khi n góc nghiêng sử dụng máy phát đồng bộ truyền động trực ti p (không dùng hộp s ) hoặc máy phát c m ng nguồn đôi (DFIG). Ngày nay, máy phát (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c m ng nguồn đôi th ng đ ợc sử dụng trong ngƠnh công nghi p tuabin gió cho công su t lớn .
ω u trúc c a máy phát c a nguồn đôi đặc bi t chỗ stator đ ợc n i trực ti p vƠo l ới trong khi dơy qu n rotor đ ợc n i qua vòng tr ợt vƠo bộ bi n đổi công su t.
Hình 4.4 Tuabin gió vận tốc thay đồi với máy phát DFIG
H th ng nƠy hi n nay r t phổ bi n lo i tuabin gió v n t c thay đổi. Đó lƠ do bộ bi n đổi công su t chỉ v n chuy n 20-30% công su t toƠn phần. Vì v y tổn th t qua bộ bi n đổi đ ợc gi m thi u so với khi toƠn bộ công su t v n chuy n qua bộ bi n đổi vƠ gi m đ ợc song hƠi b c cao phát lên l ới. NgoƠi ra giá thƠnh c a bộ bi n đổi cũng th p h n.
ψộ bi n đổi đ c gọi lƠ back-to-back converter gồm 2 bộ: bộ bi n đổi phía máy phát vƠ bộ bi n đổi phía l ới. giữa chúng đặt một tụ đi n 1 chiều (dc-link capacitor) nh một bộ tích đi n đ giữ ổn định đ n áp 1 chiều. Với bộ bi n đổi phía máy phát có th điều khi n công su t thực vƠ công su t ph n kháng phát lên l ới, trong khi nhi m vụ chính c a bộ bi n đổi phía l ới lƠ giữ đi n áp trên tụ Dω-link lƠ 1 hằng s , ngoƠi ra nó còn có tác dụng điều khi n công su t ph n kháng giữa l ới vƠ bộ bi n đổi công su t.
ωhúng ta có th tóm tắt những u khuy t đi m c a các h th ng tuabin gió k trên bằng b ng sau:
V n t c c định Máyăđi năngu năđôiăV n t c thay đổi
DFIG Truyền động trực ti p u đi m
Đ n gi n ệtăti ngă n ệt ti ng ồn
Rẻ ti n H ăs ăcôngăsu tăgióăcao H s công su t gió cao
B ăbi năđ iăcôngăsu tă
nh Không cần hộp s
Khuy t đi m Độ m i c khí trên cánh qu tH s công su t gió th p Đ tătiền ψộ bi n đổi công su t lớnĐắt tiền Gơy ồn
CH NG 5
XÂYăD NGăMÔăHỊNHăMÔăPH NGăPSCADăVÀăNGHIÊNăC Uă NHăH NGă CÁCăĐ UăN IăPHÁTăGIị.