3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.2.3. Tổng quan về hệ thống chuyển đổi NL gió
1.2.3.1. Các thành phần của hệ thống chuyển đổi NL gió
Hình 1.15. Hệ thống chuyển đổi NL gió
Hệ thống chuyển đổi NL gió hiện đại bao gồm: - Cánh gió: là bộ phận nhận NL từ gió.
- Pitch: Cánh gió được lật hoặc xoay để điều chỉnh cánh gió.
- Thiết bị Yaw: Thiết bị Yaw có hai chức năng. Khi tốc độ gió thấp hơn tốc độ thiết kế, nó giữ cho rô to đối diện với nguồn gió khi hướng gió thay đổi. Nhưng khi tốc độ gió lớn hơn tốc độ thiết kế, đặc biệt là gió bão nó sẽ làm rô to lệch với hướng gió.
- Bộ đo tốc độ gió: Đo tốc độ gió và chuyển dữ liệu đến bộ điều khiển.
- Chong chóng gió: Phát hiện hướng gió và kết hợp với thiết bị Yaw để giữ rô to đạt tốc độ mong muốn.
- Tháp đỡ: để có được nguồn gió lớn và ổn định người ta thường lấy gió trên cao. Tháp đỡ dùng để nâng đỡ hệ thống tuabin, máy phát, các bộ phận cơ khí… cấu trúc tháp đỡ bằng bê tông hoặc thép, có tính toán tần số cộng hưởng khi đưa hệ thống vào hoạt động.
- Hộp số: máy phát thường có tốc độ định mức khoảng 1000 - 1500 rpm trong khi tốc độ của tuabin gió chỉ khoảng 30-50 rpm. Vì vậy hộp số được dùng để tương thích cho tốc độ này.
- Máy phát điện: hầu hết các hệ thống kết nối với lưới điện đều sử dụng máy phát đồng bộ hoặc máy phát cảm ứng. Một số hệ thống làm việc độc lập sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu. Trong luận văn này chúng ta dùng máy phát điện nam châm vĩnh cửu để chế tạo cho máy phát điện gió có công suất nhỏ.
1.2.3.2. Các loại hệ thống chuyển đổi NL gió
Tua bin gió có thể vận hành ở tốc độ cố định (thông thường trong phạm vi thay đổi 1% so với tốc độ đồng bộ) hoặc tốc độ thay đổi. Đối với tua bin gió tốc độ cố định, hệ thống máy phát được nối trực tiếp với lưới điện, do tốc độ làm việc được cố định theo tần số lưới điện trên hầu như không thể điều khiển và do đó không có khả năng hấp thu công suất khi có sự dao động tốc độ gió. Vì vậy, đối với hệ thống tua bin gió tốc độ cố định khi tốc độ gió có sự dao động sẽ gây nên sự dao động công suất và làm ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của lưới điện. Đối với tua bin gió tốc độ thay đổi, vận tốc máy phát được điều khiển bởi thiết bị điện tử công suất, theo cách này sự dao động công suất do sự thay đổi tốc độ gió có thể được hấp thụ bằng cách hiệu chỉnh tốc độ làm việc của rô to và sự dao động công suất gây nên bởi hệ thống chuyển đổi NL gió vì thế có thể được hạn chế. Như vậy, chất lượng điện năng do bị ảnh hưởng bởi tua bin gió có thể được cải thiện so với tua bin gió tốc độ cố định.
Vì tốc độ quay của tua bin gió khá thấp nên cần được điều chỉnh theo tần số điện, điều này có thể được thực hiện theo hai cách; sử dụng hộp số hoặc thay đổi số cặp cực từ của máy phát. Số cặp cực từ thiết lập vận tốc của máy phát theo tần số lưới điện và hộp số điều chỉnh tốc độ quay của tua bin theo vận tốc MPĐ.