L ỜI NÓI ĐẦU
3.3. Mô hình hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
Mô hình hệ thống chuyển đổi năng lượng gió WECS mô tả những bộ phận chính và những đặc điểm của một hệ thống năng lượng gió. Với mục tiêu xây dựng mô hình điều khiển của hệ thống, chúng ta cần phân biệt bốn phân hệ - bộ phận chính và có liên quan chặt chẽ với nhau: Bộ phận khí động học, phân hệ cơ hay còn gọi là cơ cấu truyền động, phân hệ điện và phân hệ Pitch servos (như hình 3.4).
Hình 3.4: Sơ đồ khối của hệ WECS tốc độ thay đổi -góc cắt thay đổi
V2/V1 0,33 0 P/P0 0,59 V Bộ phận khí động học Cơ cấu Truyền động Máy phát Góc cắt (Pitch servos) Điều khiển Điều khiển Tm, HT g Ωr, yb Tg Us fs
Bộ phận khí động học biến đổi tốc độ gió khi gió tác động vào bề mặt cánh quạt làm cho cánh quạt chuyển động quay.
Cơ cấu truyền động có 2 phần chính: Bộ truyền động và cấu trúc hỗ trợ. Bộ truyền động làm nhiệm vụ chuyển đổi momen khí động học trên cánh quạt đến trục máy phát. Nó bao gồm rotor, bộ truyền động và bộ phận cơ khí của máy phát. Cấu trúc hỗ trợ tạo thành bởi tháp và bộ phận hỗ trợ lực đẩy của gió.
Phân hệ điện mô tả việc chuyển đổi công suất cơ tại trục của máy phát thành điện năng ở đầu ra của máy phát.
Phân hệ Pitch servos có nhiệm vụ làm thay đổi góc cắt cánh, để điều chỉnh cánh quạt sao cho tốc độ rotor cho phù hợp với tốc độ yêu cầu.
Với sự phân chia thành các bộ phận, phân hệ như trên rõ ràng thành phần chính của một hệ thống WECS bao gồm: Rotor, hệ thống truyền động và máy phát điện.
Hình 3.5: Cấu trúc một turbine gió theo phương ngang
Như hình 3.5 cho ta thấy một turbine gió được mô tả gồm có: Thành phần chính của một hệ WECS là rotor, hệ thống truyền động và máy phát.
+ Rotor có cánh quạt nơi mà khí động học tạo ra; trục của rotor được gắn với bộ truyền động và pitch servos được đặt bên trong trục, cánh quạt quay xung quanh thân theo chiều dọc (quay quang trục).
+ Hệ thống truyền động truyền năng lượng cơ học của rotor đến máy phát điện. Nó truyền với tốc độ thấp thông qua trục quay chậm và tốc độ được tăng lên
nhờ hộp số và phanh hãm. Hộp số làm tăng tốc độ của rotor phù hợp với tốc độ làm việc của máy phát, tức là từ khoảng 20- 50 vòng/phút đến 1000-1500 vòng/phút.
+ Máy phát là một thiết bị biến năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Khi tốc độ gió thay đổi trong một dải nào đó người ta dùng một thiết bị điện tử công suất để nối máy phát với lưới điện.