Với sự phát triển nhu cầu sử dụng năng lượng điện như ngày nay, năng lượng gió có một tiềm năng lớn và đóng một vai trò quan trọng trong ngành năng lượng. Sự biến đổi trực tiếp năng lượng gió máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSG) với bộ biến đổi điện có hệ thống phản hồi được lựa chọn là công nghệ có tính khả thi nhất hiện nay đối với ngành công nghiệp điện gió công suất nhỏ. Chương này chủ yếu tập trung vào quá trình điều khiển hệ thống điều khiển PMSG nối trục với tuabine gió để đạt được công suất gió lớn nhất.
Khi sử dụng PMSG kết nối trực tiếp với trục tuabine gió có tốc độ thay đổi được xem xét là thích hợp vì hiệu suất phát điện cao; ít phải bảo trì, bảo dưỡng và có hiệu suất làm việc cao. Hơn nữa do tốc độ quay của tuabin thấp nên hộp số có thể được bỏ qua, điều này làm giảm đáng kể trọng lượng của vỏ động cơ và các chi phí khác.
Mục đích của chương này là tìm ra được một giải pháp mới, đạt hiệu suất năng lượng cao, hệ thống điều khiển đơn giản chi phí thấp với một phương pháp điều khiển tối ưu cho hệ thống điện gió máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu có trục nối cứng với tuabine gió.
Ưu điểm nổi bật của hệ thống biến đổi năng lượng gió sử dụng PMSG khi so sánh hệ thống điện gió sử dụng máy phát không đồng bộ nguồn kép (DFIG- Doubly fed induction generator) là hệ DFIG khi kết nối với turbine có gắn hộp số sẽ phát ra tiếng ồn lớn khi làm việc, có tổn thất công suất, chi phí phụ, tổn thất cơ khí .... Hơn nữa, hệ thống điện áp thấp cũng là một vấn đề lớn cho hệ thống DFIG bởi vì mối quan hệ điện từ giữa stator và roto là phức tạp hơn PMSG, do đó có quá nhiều khó khăn cho DFIG để giải quyết triệt để vấn đề điện áp thấp một cách an toàn và đáng tin cậy.
54
Trong hệ thống tuabin gió tốc độ thay đổi, phương pháp kiểm soát vector thường được sử dụng để đạt được tiêu chí công suất trên bộ biến đổi điện lưới là sử dụng dòng điện để điều chỉnh điện áp nguồn bộ biến đổi. Theo cách này, công suất bộ biến đổi duy trì mức điện áp một chiều DC và cải thiện hệ số công suất của hệ thống.
Trọng tâm của phương pháp nghiên cứu này là phương pháp điều khiển vector không cảm biến dựa trên phương pháp điều khiển tựa từ thông (FOC) để kiểm soát PMSG. Phương pháp này chủ yếu là ước lượng vị trí của roto. Đó là một phương pháp điều khiển đơn giản và chi phí thấp cho hệ thống điện gió cỡ nhỏ. Phương pháp điều khiển vector không cảm biến có thể được lựa chọn mà không cần phải mã hóa, và do đó nó làm cho hệ thống tuabine gió được cải tiến hơn nhiều. Vì lý do này, phương pháp điều khiển vector không cảm biến dựa trên thuật toán điều khiển tựa từ thông là phương pháp được lựa chọn tối ưu cho hệ thống tuabine gió quy mô nhỏ.