Kết quả mô phỏng của hệ thống:
+ Các kết quả mô phỏng được thực hiện trong trường hợp tốc độ gió cố định là 15m/s và điện áp lưới bị sập 50% trong khoảng thời gian từ 0.05s đến 0.2s.
Hình 4.8: Đáp ứng điện áp và dòng điện đầu ra của rotor khi điện áp lƣới sập 50% với thời gian mô phỏng 0.4s
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 Uabc B575[pu] t[s] U [p u ] 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 -3 -2 -1 0 1 2 3 iabcB575[pu] t[s] i [p u ]
Ngành Điều khiển & Tự động hóa
Nguyễn Thị Thành 67 ĐK-TĐH 2013B Hình 4.9: Đáp ứng công suất tác dụng, công suất phản kháng, tốc độ rotor và điện
áp một chiều (udc) của máy phát khi điện áp lƣới sập 50%
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 -10 -5 0 5 10 15 P[MW] t[s] P[ M W ] 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 -10 -5 0 5 Q[Mvar] t[s] Q [M v a r] 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 1100 1150 1200 1250 1300 u dc[V] t[s] u [V] 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 1.19 1.2 1.21 1.22 1.23 wr[pu] t[s] w r[ p u ]
Ngành Điều khiển & Tự động hóa
Nguyễn Thị Thành 68 ĐK-TĐH 2013B
Nhận xét:
Khi lƣới ở trạng thái bình thƣờng (điện áp lƣới cân bằng), hệ thống máy phát làm việc với tốc độ ổn định là 1.2pu (hình 4.10), công suất tác dụng P = 9MW và công suất phản kháng Q = 0Var (hình 4.9) , udc ổn định (hình 4.10).
Khi lƣới mất cân bằng (điện áp lƣới sập 50% biên độ) trong khoảng thời gian từ 0.05s đến 0.2s (hình 4.8) ta có thể thấy tốc độ của rotor để máy phát làm việc ở chế độ trên tốc độ đồng bộ, công suất phản kháng Q dao động và tăng từ 0Var đến 2.5Var hỗ trợ lƣới vƣợt qua giai đoạn sự cố, điện áp một chiều udc dao động trong một khoảng thời gian ngắn nhƣng sau đó lại ổn định.
Sau thời gian 0.2s trở đi lƣới điện cân bằng và khi đó hệ thống vẫn làm việc bình thƣờng Q = 0Var, máy phát làm việc ở chế độ dƣới đồng bộ.
Nhƣ vậy, bộ điều khiển hệ thống đã đáp ứng đƣợc các mục tiêu điều khiển khi lƣới mất cân bằng đó là: điều khiển điện áp udc ổn định, đƣa công suất phản kháng lên lƣới hỗ trợ lƣới khi lƣới mất cân bằng.
Kết luận chƣơng 4:
Dựa trên mô phỏng trong Matlab – Simulink hệ thống máy phát DFIG làm việc với lƣới cân bằng, ta có những kết quả chính của chƣơng 4 nhƣ sau:
Kiểm tra chất lƣợng của bộ điều khiển ở các chế độ làm việc với lƣới mất cân bằng (sập lƣới 50%) trên cơ sơ cấu trúc mô hình truyền thống của máy phát điện sức gió kiểu DFIG.
Ngành Điều khiển & Tự động hóa
Nguyễn Thị Thành 69 ĐK-TĐH 2013B
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
Luận văn đã nghiên cứu và giải quyết đƣợc những nội dung sau:
Tìm hiểu về tổng quan về hệ thống máy phát điện sức gió: Ƣu điểm, tiềm năng của năng lƣợng gió và khái quát các hệ thống máy phát điện sức gió hiện nay.
Tìm hiểu hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy điện cảm ứng nguồn kép DFIG, từ đó xây dựng mô hình toán học của hệ thống.
Xây dựng các bộ điều khiển phía máy phát ( bộ điều khiển phía rotor, bộ điều khiển phía lƣới) của hệ thống phát điệnn sức gió sử dụng DFIG làm việc với lƣới cân bằng. Từ đó, làm cơ sở để xây dựng bộ điều khiển cho máy phát khi làm việc với lƣới mất cân bằng.
Áp dụng lý thuyết công suất tức thời để điều khiển hệ thống máy phát làm việc với lƣới mất cân bằng. Phân tích điện áp, dòng điện phía lƣới thành các thành phần thứ tự thuận, nghịch. Sử dụng thêm bộ biến đổi nối tiếp với lƣới (SGSC) để cân loại bỏ thành phần thứ tự nghịch của điện áp stator của máy phát, cân bằng thành phần thứ tự thuận điện áp stator với điện áp lƣới và khi đó các chiến lƣợc điều khiển hệ máy phát đƣợc làm hoàn toàn tƣơng tự nhƣ khi máy phát làm việc với lƣới cân bằng.
Kiến nghị:
Do thời gian có hạn nên tác giả mới chỉ xem xét về mặt lý thuyết, còn triển khai mô phỏng hệ thống máy phát điện sức gió DFIG thì tác giả mới quan tâm đến tình huống DFIG làm việc với lƣới mất cân bằng dựa trên mô phỏng Matlab – Simulink sử dụng cấu trúc truyền thống, mô phỏng hệ thống máy phát điện sức gió DFIG với SGSC tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu.
Ngành Điều khiển & Tự động hóa
Nguyễn Thị Thành 70 ĐK-TĐH 2013B
TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Tiếng Việt
1. Đặng Danh Hoằng (2011), Cải thiện chất lượng điều khiển máy phát không đồng bộ nguồn kép dùng trong hệ thống phát điện chạy sức gió bằng phương pháp điều khiển phi tuyến, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội.
2. Nguyễn Phùng Quang (1996), Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
3. Nguyễn Phùng Quang (2007), Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ phát điện bằng sức gió có công suất 10-30kW phù hợp với điều kiện Việt Nam, Đề tài cấp Nhà nƣớc, mã số KC.06.20CN.
4. Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
5. Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich (2002), Truyền động điện thông minh, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
6. Cao Xuân Tuyển (2008), Tổng hợp các thuật toán phi tuyến trên cơ sở phương pháp Backsteping để điều khiển máy điện dị bộ nguồn kép trong hệ thống máy phát điện sức gió, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội.
B. Tiếng Anh
7. A. E. Leon, M. F. Farias, P. E. Battaiotto, J. A. Solsona, and M. I. Valla (2011), “Control strategy of a DVR to improve stability in wind farms using squirrel-cage induction generators”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 26, no. 3, pp. 1609–1617.
8. A. Junyent-Ferre, O. Gomis-Bellmunt, T. C. Green, and D. E. Soto- Sanchez (2011), “Current control reference calculation issues for the operation of
Ngành Điều khiển & Tự động hóa
Nguyễn Thị Thành 71 ĐK-TĐH 2013B renewable source grid interface VSCs under unbalanced voltage sags”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 26, no. 12, pp. 3744–3753.
9. A. O. Ibrahim, T. H. Nguyen, D. C. Lee, and S. C. Kim (2011), “A fault ride through technique of DFIG wind turbine systems using dynamic voltage restorers,” IEEE Trans. Energy Conv., vol. 26, no. 3, pp. 871–882.
10.A. Petersson (2005), “Analysis, modeling and control of doubly-fed induction generators for wind turbines”, Ph.D. dissertation, Chalmers Univ. of Technol., Goteborg, Sweden.
11.C. Wessels, F. Gebhardt, and F. W. Fuchs (2011), “Fault ride-through of a DFIG wind turbine using dynamic voltage restorer during symmetrical and asymmetrical grid faults”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 26, no. 3, pp. 807–815.
12.E. Muljadi, T. Batan, D. Yildirim, and C. P. Butterfield (1999), “Understanding the unbalanced-voltage problem in wind turbine generation”,
Proc. IEEE Ind. Appl. Conf., vol. 2, pp. 1359–1365.
13.F. Blaabjerg, U. Jaeger, S. Munk-Nielsen, and J. K. Pedersen (1995), “Power losses in PWM-VSI inverter using NPT or PT IGBT devices”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 10, no. 3, pp. 358–367.
14.F. Liccardo, P. Marino, C. Schiano, and N. Visciano (2003), “Three-phase robust series compensator for voltage disturbances,” presented at the IEEE Power Tech. Conf., Bologna, Italy.
15.Hirofumi Akagi (2007), Instantaneous Power Theory and Applications to Power Conditioning, IEEE Press, A John Wiley & Son inc publication. 16.Jun Yao et al (2013), "Enhanced Control of a DFIG-Based Wind-Power
Generation System With Series Grid-Side Converter Under Unbalanced Grid Voltage Conditions", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 7, pp. 3167-3181.
Ngành Điều khiển & Tự động hóa
Nguyễn Thị Thành 72 ĐK-TĐH 2013B 17.L. Xu (2008), “Coordinated control of DFIG’s rotor and grid side converters
during network unbalance”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 3, pp. 1041–1049.
18.L. Xu and Y.Wang (Feb. 2007), “Dynamic modeling and control of DFIG based wind turbines under unbalanced network conditions”, IEEE Trans. Power Syst,vol. 22, no. 1, pp. 314–323.
19.O. Abdel-Baqi andA.Nasiri (2011), “Series voltage compensation for DFIG wind turbine low-voltage ride-through solution”, IEEE Trans. Energy Conv., vol. 26, no. 1, pp. 272–280.
20.P. S. Flannery and G. Venkataramanan (2008), “A fault tolerant doubly fed induction generator wind turbine using a parallel grid side rectifier and series grid side converter,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 3, pp. 1126– 1135.
21.P. S. Flannery and G. Venkataramanan (2009), “Unbalanced voltage sag ridethrough of a doubly fed induction generator wind turbine with series gridside converter,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 45, no. 5, pp. 1879–1887. 22.W. Qiao and R. G. Harley (2008), “Improved control of DFIG wind turbines
for operation with unbalanced network voltages”, Proc. IEEE Ind. Appl. Soc. Annu. Meet., pp. 1–7.