Tua-bin đa tốc độ đòi hỏi một hệ thống điện tử công suất có khả năng điều chỉnh tần số và điện áp phát lên lưới. Trước khi trình bày hiện trạng sử dụng điện tử công suất, điều quan trọng để hiểu tại sao nó lại rất hấp dẫn để sử dụng cho tua-bin gió trong tương lai.
Bảng 22: Ưu nhược điểm khi sử dụng điện tử công suất trong hệ thống điện gió
Thiết bị điện tử công suất bao gồm một khởi động mềm (và một bộ tụ), thiết bị chỉnh lưu và biến tần. Các phần tử của chuyến đổi công suất là điốt (các van không điều khiển được), chẳng hặn như thysitor và transitor. Điốt dẫn dòng theo một hướng và sẽ chặn dòng lại theo hướng ngược lại. Chuyển mạch điện tử cho phép lựa chọn thời điểm chính xác để điốt dẫn điện. Một thysistor thông thường được điều khiển cửa van của nó.
Đặc tính của điện
tử công suất Ưu điểm Nhược điểm
Điều khiển tần số (quan trọng đối với tua-bin gió)
-Năng lượng hoạt động tối ưu
-Hạn chế tải lên hộp số và bộ truyền động lái khi tốc độ gió thay đổi
-Điều khiển tải
-Có thể thay thế được vai trò của hộp số -Hạn chế tiếng ồn tại các nơi tốc độ gió thấp
Phát sinh chi phí và tổn thất vào các thiết bị đi kèm Đặc điểm Nhà máy điện (quan trọng đối với lưới điện)
-Công suất tác dụng và phản kháng có thể điều khiển được
-Thiết bị điện tử công suất có thể được sử dụng như một nguồn công suất phản kháng cục bộ -Cải thiện ổn định lưới (điện áp)
-Cải thiện chất lượng công suất: + Bằng phẳng hơn
+ Lọc đầu ra sóng hài bậc thấp + Hạn chế công suất ngắn mạch
Có sóng hài bậc cao
HV: Nguyễn Xuân Khánh 104
Bảng 23: Các tính năng và công suất lớn nhất của khóa chuyển mạch
Bộ tự chuyển đổi là một bộ chuyển đổi nguồn điện áp (VSCs) hay một bộ chuyển đổi nguồn dòng (CSCs) như có thể thấy ở (hình 30). Nó có thể điều khiển cả điện áp và tần số.
VSCs và CSCs cung cấp một dạng sóng áp và sóng chuyển mạch tương ứng tại các cực của máy phát điện và lưới điện. Đối với một VSC, điện áp tại thanh cái một chiều DC được giữ không đổi nhờ một tụ điện lớn. Đối với CSC, cũng tương tự đó là dòng điện trên thanh cái một chiều được giữ không đổi nhờ một cuộn cảm lớn. Phải nhấn mạnh rằng biến đổi nguồn dòng và nguồn áp là hai khái niệm khác nhau.
Hình 34: Các bộ tự chuyển đổi công suất cho tua-bin gió (a) Biến đổi nguồn dòng và (b) Biến đổi nguồn áp
Chúng có thể thực hiện bằng nhiều cách:
- Sáu bước
- Điều chế biên độ xung (RAM)
- Điều chế độ rộng xung (PWM)
Bằng cách sử dụng các kỹ thuât PWM, các sóng hài bâc thấp được loại bỏ và tần số của sóng hài bậc cao đầu tiên nằm trong khoảng tần số chuyển mạch của các biến tần hoặc bộ chỉnh lưu.
Dạng chuyển mạch điện tử
GTO IGCT BJT MOFET IGBT
Điện áp ra lớn nhất(V) 6000 6000 1700 1000 6000 Dòng điện ra lớn nhất(A) 4000 2000 1000 28 1200 Dải tần số hoạt động (kHz) 0,2 - 1 1 -3 0,5 - 5 5 - 100 2 - 20 Yêu cầu chuyển động Cao Thấp Trung bình Thấp Thấp
HV: Nguyễn Xuân Khánh 105