CH NG 5
XÂYăD NGăMÔăHỊNHăMÔăPH NGăPSCADăVÀăNGHIÊNăC Uă NHăH NGă CÁCăĐ UăN IăPHÁTăGIị.
5.1 Gi i thi u về mô hình DFIG trong PSCAD :
S đồ kh i c a máy phát DFIG trong PSωAD.
Hình 5.1 Sơ đồ máy phát mô phỏng trong PSCAD
Trong mô hình nƠy ta chọn ωp = 0.28(h s chuy n đổi công su t giữa gió và tuabin gió) , h th ng tuabin với đầu vƠo lƠ v n t c gió , đầu ra lƠ momen c TM, momen nƠy dùng đ quay máy phát DFIG, mô hình công su t c a wind turbine :
Hình 5.2 : mô hình tuabin gió
Máy đi n DFIG ho t động dựa vƠo giá trị c a momen c TM : + TM > 0 ho t động ch độ máy phát.
+ TM < 0 ho t động ch độ động c . Máy phát với 3 ngõ vƠo , s , TM.
s lƠ giá trị dùng đ xác định ch độ(mode) điều khi n c a máy phát :
+ s = 0 máy phát ho t động ch độ điều khi n v n t c, khi đó v n t c c a rotor s đ ợc giữu bằng với tín hi u .
+ s = 1 máy phát ho t động ch độ điều khi n momen, khi đó momen rotor s giữu bằng với tín hi u TM.
Hình 5.3 : Xác định dòng điều khiển bên rotor
- Xác định vị trí c a vector từ thông stator(góc „phis‟):
Hình 5.4 : Xác định vị trí của vector từ thông
- Xác định góc pha c a đi n áp phía rotor :
Hình 5.5 : vị trí của rotor
- Xác định góc slip-angle:
Hình 5.6 : Xác định góc slip-angle
Xác định góc l ch slip angle , đơy lƠ công vi c r t quan trọng trong ph ng pháp điều khi n vector control theo ki u định h ớng từ thông, ta cần bi t góc l ch nƠy đ chuy n từ h tọa độ quay d-q sang h tọa độ abc đ điều khi n đóng cắt các khóa IGBT( đơy lƠ góc l ch góc l ch giữa vector từ thông stator vƠ vị trí rotor).
Sau khi chuy n sang h trục abc, ta có 3 dòng cần điều khi n ira_ref, irb_ref, irc_ref, ta dùng ph ng pháp Hyteresis đ đóng cắt các khóa IGψT :
Hình 5.7: Sơ đồđóng cắt các khóa IGBT của ph ơng pháp điều khiển Hyteresis
Mô Hình điều khi n công su t thực vƠ công su t ph n kháng trong h quy chi u dq, nh đƣ nói trên thì công su t P có th tính b i công th c :
Popt Kopt.r3 với ax 3 1 . . . ( ) 2 opt Pm opt R K C A (38)
Ta l i có m i liên h giữa công su t thực vƠ dòng rotor lƠ : P = m s qr s L v i L (39) Từ (38) vƠ (39) dòng iqrkhi đóđ ợc xác định b i : [10] * . . s qr opt m s L i P L v
Đ điều khi n công su t ph n kháng, thì ta chỉ cần giá trị c a công su t ph n kháng cần điều khi n từ đó có đ ợc dòng idr : . * . s s s m dr s s V V L Q I L L
5.2 Gi i thi u vềmôăhìnhămáyăphátăkhôngăđ ng b rotor lòng sóc trong PSCAD :
S đồ kh i c a máy phát không đồng bộ rotor lòng sóc trong mô ph ng PSCAD. Trong mô hình nƠy,h th ng turbine với đầu vƠo lƠ v n t c gió, đầu ra la moment c TM , moment này dùng đ quay máy phát không đồng bộ rotor lòng sóc.
Mô hình tổ hợp các máy phát gió không đồng bộ rotor lòng sóc khi đ u n i vƠo l ới đi n với đầu vƠo lƠ moment c TM
Khi h s tr ợt s ơm thì công su t c Pc có giá trị ơm , nghĩa lƠ máy l y công su t c vƠo. NgoƠi ra ta có tg < 0 nên góc pha giữa s c đi n động E2 vƠ dòng đi n I2 nằm trong kho ng 900 < <1800 , do đó công su t đi n Pđ < 0 nên máy phát phát công su t đi n vƠo l ới.
Tuy nghiên, công su t ph n kháng Q1 >0 nên máy phát v n nh n công su t ph n kháng từ l ới vƠo nh tr ng hợp động c . Do đó, khi mô ph ng PSωAd ta cần tinh toán dung l ợng bù t i đầu cực máy phát nhằm lƠm gi m công su t ph n kháng
Đ ti t ki m đi n dung th ng ng i ta s đ u tam giác, đi n dung mắc vƠo ph i lớn h n một giá trị giới h n, khi ta tăng ω thì đi n áp đ u cực s tăng lên
Trị s đi n dung ba pha cần thi t kích từ cho máy đ t đ n đi n áp định m c lúc không t i có th tính theo công th c :
Trong đó : lƠ dòng đi n từ hóa, có th coi nh dòng đi n không t i
Khi có t i thì do đi n kháng c a t i vƠ do đi n kháng t n từ stato nên ph i tăng thêm đi n dung đ đ m b o giữ đi n áp không đổi . đi n dung cần thi t bù vƠo đia65n kháng t n từ c a dơy qu n stato vƠo kho ng 25%ω0 . Đi n dung bù vƠo đi n kháng c a t i có th tình theo công th c sau :
, trong đó Q lƠ công su t ph n kháng c a t i
5.3 Nghiên c u nhăh ngăđ u n iăcácănhƠămáyăphátăgióătrênăl iăđi n :
5.3.1 ) Mô hình đấu nối các nhà máy phát gió trên l ới điện Bình Thuận:
Đƣ l p mô hình tính toán trên PSωAD với s đồ h th ng đi n EVN SPω c p đi n áp, 220 kV va 110 kV, 22kV t itỉnh ψình Thu n.Hình 5.14 các nguồn dơy trong hình mô t l ới đi n c p đi n áp 220 kV và 110 kV, 22kV. Hình 5.15 mô t các tr m bi n áp 220/110 kV vƠ l ới đi n 110 kV đi n hình. Hình 5.16 mô t nút có các nhƠ máy phát gió dự ki n s đ u n i vƠo.
Trong mô hình mô ph ng PSωAD l ới đi n ψình Thu n ta chỉ xét các c p đi n áp 220kV, 110kV , 22kV. ψao gồm các khu vực đi n gió theo quy ho ch đ n năm 2015 nh b ng bên d ới. Trong đó, ta chỉ nghiên c u nh h ng c a các nhƠ máy đi n gió đ n l ới đi n:Kh o sát h th ng đi n gió khi v n hƠnh ch độ bình th ng :
Biểu đồ công suất, dòng điện, điện áp; nh h ởng của sự thay đổi tốc độ gió; Sự nhấp nháy điện áp, Bù công suất ph n kháng, Kh o sát h th ng đi n gió khi v n hƠnh ch độ sự c :Kh o sát nh h ởng của nhà máy gió đến độ ổn định hệ thống khi xẩy ra sự cố ngắn m ch trên l ới .
STT Tênăd ̣ăan Công suơt MW D ̣ăkiênătiênăđô ̣ăhoanăthanh 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Khuăv ̣că1 198 30 0 0 84 54 30 1 Phong điê ̣n 1 120 30 30 30 30 2 Phú L c 50 26 24 3 Ph c Thể 28 28 Khuăv ̣că2 91.5 0 0 32 0 59.5 0 4 Phan Rố Thanh 10 10 5 Hòa Thắng 1-1 49.5 49.5
6 Thuơ ̣n Nhiên Phong 32 32
Khuăv ̣că3 40 0 0 0 0 20 20 7 Hông Phong 1 20 20 8 Thiê ̣n Nghiê ̣p 20 20 Khuăv ̣că4 30 0 0 0 0 0 30 9 Tiên Thanh 1 20 20 10 HƠm ω ng 2 10 10 Tổng 359.5
Sôăl ̣ngă Đi ̣nhăm c TổngăMvarăbu TổngăMW Khuăv că1 83 1.44 49.8 119.52 35 1.44 21 50.4 19 1.44 11.4 27.36 0 1.44 0 0 Khuăv că2 7 1.44 4.2 10.08 34 1.44 20.4 48.96 0 1.44 0 0 0 1.44 0 0 0 1.44 0 0 22 1.44 13.2 31.68 0 1.44 0 0 Khuăv că3 14 1.44 8.4 20.16 0 1.44 0 0 14 1.44 8.4 20.16 Khuăv că4 14 1.44 8.4 20.16 0 1.44 0 0 0 1.44 0 0 0 1.44 0 0 7 1.44 4.2 10.08 0 1.44 0 0 0 1.44 0 0 249 149 359
5.3.2 ) Sơ đồ mô t đấu nối l ới của các máy phát gió và các tr m biến áp trên l ới điện Bình Thuận:
S đồ mô t tr m bi n áp 220kV/110kV Phan Thi t trên l ới đi n ψình Thu n, thông s tr m vƠ thông s đ ng dơy theo thông s EVN SPω. Tr m dùng máy bi n áp từ ng u ,
Hình 5.11 S đồ đ u n i Tr m bi n áp 110 kV/220kV S đồ mô t nút wind farm đ u n i trên l ới :
5.3.3 ) Nghiên cứu nh h ởng đấu nối các nhà máy phát gió lên l ới điện Bình Thuận :
Đ ki m ch ng đi n áp t i các nút, công su t đầu ra c a các máy phát gió (công su t thực vƠ công su t ph n kháng) khi đ u n i lên l ới đi n ta thay đổi các giá trị đầu vƠo c a v n t c gió. L u ý đơy ta chỉ l y giá trị biên độ, không quan tơm về d u c a bi u th c tính công su t.
ωác ký hi u sử dụng trong ch ng : Pm : ωông su t c nh n đ ợc.
Ps : ωông su t thực bên phía stator phát ra(active power). Qs : Công su t kháng bên phía stator(reactive power). Vds, qs : thƠnh phần trục d vƠ q c a đi n áp bên stator. Vdr , qr : thƠnh phần trục d vƠ q c a đi n áp bên phía rotor. Ids , qs: thƠnh phần d-q c a dòng đi n bên phía stator. Idr , qr : thƠnh phần dòng đi n bên phía rotor.
ds , qs : từ thông d-q bên stator. dr , qr : từ thông d-q bên rotor.
Tm : momen c cung c p cho rotor. Te : momen đi n từ.
: v n t c góc c a cánh tuabin.
r : v n t c quay rotor(generator rotor speed).
s : v n t c quay c a stator(electrcal angular frequence). Rs , Ls : đi n tr vƠ đi n c m stator.
Rr , Lr : đi n tr vƠ đi n c m rotor.
Lm : hỗ c m giữa stator vƠ rotor(mutual inductance). β : góc pitch ( blades pitch angle).
λ : tip speed ratio.
R : bán kính cánh tuabin.
CP(β,λ) : h s chuy n đổi năng l ợng. V : v n t c gió.
a ) Ta xét giá trị đi n áp t i các nút đ u nhƠ máy phát gió trong các tr ng hợp khi ch a đ u n i, đ u n i ch y t c độ định m c 8 m/s , tăng t c độ gió 8 m/s lên 9 m/s , gi m t c độ gió 8 m/s xu ng 7 m/s :
b) Ta xét dòng công su t trên l ới khi t c độ gió bằng t c độ định m c cƠi đặt 8m/s, khi t c độ gió tăng lên 9m/s, khi t c độ gió gi m xu ng 7m/s vƠ không xét gió:
c) Ta xét các tr ng hợp sự c ngắn m ch các nút có công su t đ u n i nhƠ máy phát gió lớn ( ngắn m ch 3 pha ) :
Ngắn m ch ψus 22kV Hòa Thắng 1-1, Bus Tuy Phong :
Đi n áp nút Hàm Tân
Đi n áp nútPhan Thi t
Đi n áp nút Tuy Phong 2
Đi n áp nút Ph ớc Th
Đi n áp nút WHONGPHONG
ωông su t tác dụng tr m Hàm Tân
ωông su t tác dụng tr m Phan Thi t
ωông su t tác dụng tuy n Phan Thi t - HƠm Thu n
Tổng công su t tác dụng trên l ới ψình Thu n
ωông su t tác dụng trên tuy n KωN S n Mỹ - Xuyên Mộc
ωông su t tác dụng tuy n Đúc Linh ậXuơn Tr ng 1
ωông su t tác dụng tuy n Tánh Linh ậHƠm Thu n 1
ωông su t tác dụng tuy n Phan Thi t 1 ậHƠm Thu n 1
Công su t ph n
kháng tr m Hàm Tân
ωông su t ph n kháng tr m Hòa Thắng
ωông su t ph n kháng tuy n HƠm Tơn ωhơu Đôc
ωông su t ph n kháng tuy n Vĩnh Tơn Tháp ωhƠm
ωông su t ph n kháng tuy n KωN Mỹ S n ậ Xuyên Mộc 1
ωông su t ph n kháng Đ c Linh 1- Xuơn Tr ng 1
Công su t ph n kháng tuy n Mƣ Lơm 1 ậHƠm Thu n 1
ωông su t ph n kháng tuy n Hòa Nính 1 ậ Đ i Ninh 1
Từ các k t qu mô ph ng ta l p đ ợc các b ng k t qu c a h th ng l ới đi n ψình Thu n khi đ u n i v n hƠnh các nhƠ máy phát gió với t c độ định m c 8m/s
a) ωông su t phát c a từng cụm turbine: ψ ng 5.13 Côngăsuơtăphatăcủaăt ngăcụmăturbine STT Tênăd ̣ăan Công suơtă đi ̣nhă m c (MW)
CS phátăt iăđ uăc că
22kv P (MW) Q (Mvar) Khuăv ̣că1 1 Phong điê ̣n 1 120 44.930 -0.474