5. Cấu trúc luận văn gồm 3 chương
3.5. Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Matlap Simulink
Để thấy rõ hoạt động của hệ thống bánh đà trong việc bù đắp sự thiếu hụt bất thường năng lượng của vi lưới gây ra do sự biến đổi đột ngột của công suất nguồn năng lượng tái tạo, ta tiến hành mô phỏng hệ thống trong Matlab- Simulink với kịch bản mô phỏng và các thông số như sau:
a) Kịch bản mô phỏng với sơ đồ mô phỏng hình 3.10:
Ta biết rằng nguyên nhân bất ổn định của vi lưới chủ yếu do các nguồn năng lượng tái tạo gây nên. Vì vậy nếu ta điều khiển ổn định được nguồn phát sử dụng năng lượng tái tạo sẽ điều khiển ổn định vi lưới (cân bằng cung-cầu trong vi lưới). Kịch bản mô phỏng là cấu trúc được biểu diễn trên hình 3.11. Ở đây Vi lưới có sự tham gia của pin quang điện thông qua các bộ biến đổi DC-DC và DC-AC và bánh đà lưu trữ năng lượng. Bài toán điều khiển đặt ta
Converter dq abc dq αβ PI2 PI3 Tính iq-ref PI1 VSM ước lượng từ thông Tính ϕref Pf-ref uq θ - - - φ id-ref ud uα uβ ωf ωf θ iq-ref uq
thiên đột ngột của bức xạ mặt trời, dẫn đến biến thiên đột ngột của công suất pin quang điện.
Ở trạng thái làm việc bình thường công suất pin quang điện cung cấp cho lưới đủ để duy trì trạng thái làm việc ổn định của vi lưới là PR = PG. Giả thiết rằng do sự biến động bất thường của bức xạ mặt trời năng lượng PV cung cấp cho lưới bị thiếu hụt một lượng 50kW trong thời gian 5 giây, hệ thống bánh đà được tích lũy năng lượng trước đó sẽ xả năng lượng để bù vào sự thiếu hụt đó.
Pw = PG - PR = 50kW (3.24)
Hình 3. 11: Sơ đồ khối hệ FESS trong vi lưới có nguồn phát PV b) Thông số mô phỏng
- Mô men quán tính bánh đà: Jf = 150kg/m2
- Máy điện không đồng bộ kết nối với bánh đà có các thông số:
o Công suất máy điện kết nối với bánh đà: Pf = 50kW;
o Số đôi cực: p = 2;
o Điện trở stator: Rs = 0,05Ω;
o Điện trở rotor: Rr = 0,043Ω;
o Điện cảm stator: Ls = 40,7.10-3H;
o Hỗ cảm giữa stator và rotor: M = 40.10-3H.
o Vận tốc ban đầu của bánh đà: 1500 vòng / phút (157 rad/s) và công suất tham chiếu bằng công suất danh định của máy không đồng bộ (50kW)
o Thời gian mô phỏng trong 10s, trong đó 5s đầu bánh đà được tăng tốc độ từ 1500 vòng/phút đến 3000 vòng/phút sau đó giảm tốc độ từ 3000 vòng/phút đến 1500 vòng/phút. Các kết quả mô phỏng được chỉ ra trên các hình từ Hình 3.12 đến Hình 3.1. Trong đó:
- Hình 3.12 là đường cong tốc độ của máy điện nối với bánh đà. - Hình 3.13 là các đường cong từ thông đặt và từ thông thực
của máy điện nối với bánh đà.
- Hình 3.14 là các đường cong thành phần id của dòng điện đặt và dòng thực.
- Hình 3.15 là công suất đặt và đáp ứng công suất bánh đà thu, phát.
Hình 3. 13: Đáp ứng từ thông máy điện nối với bánh đà
Hình 3. 14: Đáp ứng của thành phần dòng điện iq của FESS
*Nhận xét: Từ các kết quả trên ta thấy rằng trong khoảng thời gian từ 0 đến 5 giây tốc độ bánh đà xuất phát từ giá trị ban đầu (1500 vòng/phút) được tăng tốc lên 3000 vòng/phút trong thời gian 5 giây. Trong khoảng thời gian này máy điện nối với bánh đà làm việc ở chế độ động cơ (công suất dương). Trong khoảng thời gian còn lại, tốc độ bánh đà giảm từ 3000 vòng/phút xuống 1500 vòng/phút, máy điện nối với bánh đà làm việc ở chế độ máy phát (công suất âm), năng lượng lưu trữ trong bánh đà dưới dạng động năng được đưa ra bù vào phần năng lượng hao hụt của pin quang điện. Kết quả công suất hệ thống pin quang điện + bánh đà cấp cho vi lưới không thay đổi.