5. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.3.1. Kết nối loại A: tốc độ cố định (fixed speed)
Hình 2.8. Kết nối lưới của máy máy phát điện lồng sóccảm ứng SCIG- squirrel cage induction generator.
Cấu hình này biểu thị các tuabin gió tốc độ cố định với một máy phát điện cảm ứng không đồng bộ rotor lồng sóc (SCIG) kết nối trực tiếp với lƣới điện thông
Bất kì nguyên tắc điều khiển năng lƣợng trong một tuabin gió cố định nào cũng là tốc độ gió biến động đƣợc chuyển đổi thành các dao động cơ khí và sau đó thành dao động năng lƣợng điện. Trong trƣờng hợp của một mạng lƣới yếu, chúng có thể tạo ra biến động điện áp tại các điểm kết nối. Vì những dao động điện áp, tuabin gió tốc độ cố định sẽ lấy lƣợng công suất phản kháng khác nhau từ các lƣới điện (trừ khi có một bộ tụ điện), làm tăng các biến động điện áp và tổn hao dòng. Vì vậy, những hạn chế chính của loại này là nó không hỗ trợ bất kỳ điều khiển tốc độ nào, nó đòi hỏi một mạng lƣới cứng và kết cấu cơ khí của nó phải có khả năng chịu lực cơ học cao.
Tất cả ba phiên bản (loại A0, loại A1, loại A2) của tuabin gió tốc độ cố định Loại A đƣợc sử dụng trong ngành công nghiệp tuabin gió, và nó có thể đƣợc mô tả nhƣ sau:
Loại A0: Điều khiển cánh quạt cố định
Đây là loại thông thƣờng đƣợc áp dụng bởi nhiều nhà chế tạo tuabin gió của Đan Mạch trong những năm 1980 và năm 1990 (tức là khi ngƣợc gió điều chỉnh tốc độ bởi ba cánh tua bin gió). Nó rất phổ biến vì giá tƣơng đối thấp của nó, đơn giản và hiệu quả. Tuabin gió điều khiển cánh quạt cố định không thể thực hiện hỗ trợ khởi động, và ngụ ý rằng điện áp của tuabin không thể đƣợc kiểm soát trong mạng lƣới.
Loại A1: Điều khiển góc nghiêng ( pitch control )
Loại này cũng có mặt trên thị trƣờng. Các ƣu điểm chính của một tuabin loại A1 là nó tạo điều kiện thuận lợi điều khiển năng lƣợng, điều khiển khởi động và dừng khẩn cấp. Tuy nhiên mặt hạn chế chính của nó là ở tốc độ gió cao, thậm chí biến đổi nhỏ trong tốc độ gió cũng dẫn đến thay đổi lớn trong sản lƣợng điện. Cơ chế góc nghiêng là không phù hợp để tránh những dao động năng lƣợng. Bằng cách nghiêng cánh quạt, các biến đổi chậm trong gió có thể đƣợc bù lại, nhƣng điều này là không thể trong trƣờng hợp của cơn gió giật.
Loại A2: Điều khiển cánh quạt cố định chủ động ( active stall control )
Loại này gần đây đã trở nên phổ biến. Cấu hình này về cơ bản duy trì tất cả các đặc tính chất lƣợng điện của hệ thống cánh quạt cố định quy định. Những cải
tiến làm cho loại A2 tốt hơn loại A0 tổng thể. Các khớp nối linh hoạt của cánh quạt trung tâm cũng tạo điều kiện cho dừng khẩn cấp và khởi động. Loại A2 có một nhƣợc điểm là mức giá cao hơn phát sinh từ cơ chế lắp đặt và bộ điều khiển.
Nhƣ minh họa trong hình 2.7 và bảng 2.1, Loại tuabin gió tốc độ thay đổi đƣợc sử dụng bởi tất cả ba cấu hình, loại B, loại C và D. Do cân nhắc giới hạn năng lƣợng, các cấu hình tuabin gió tốc độ thay đổi đƣợc sử dụng trong thực tế hiện nay chỉ dùng với cơ chế góc nghiêng nhanh. Điều khiển thất tốc và thất tốc chủ động ít đƣợc sử dụng. Vì các tuabin gió đang chạy ở tốc độ tối đa và có một cơn gió mạnh, mô men xoắn khí động học đạt tới giới hạn cao thì có thể gây ra tình huống mất ổn định. Do đó, nhƣ minh họa trong bảng 2.1 loại B0, loại B2, loại C0, loại C2, loại D2 ,loại D0 không đƣợc sử dụng trong ngành công nghiệp tuabin gió hiện nay.