Wind direction
1.3.6 Vận hành công suất tua – bin gió
Khi xét về khía cạnh kinh tế, thiết kế và vận hành WECS cần phải tính đến khả năng khai thác tối đa năng lượng từ gió, vì công suất phát ra tỷ lệ thuận trực tiếp với hiệu suất rotor, hiệu suất rotor đạt giá trị cực đại ở mỗi trị số λ (Tip - Speed - Ratio) cụ thể phụ thuộc vào thiết kế động học của từng loại WT. Do đó, tốc độ quay của máy phát cần phải được điều chỉnh liên tục theo sự thay đổi của vận tốc gió nhằm duy trì λ tối ưu.
Vận hành công suất cực đại: trong thực tế, các hệ thống biến đổi năng lượng gió WECS thường được vận hành theo hai chế độ, chế độ thứ nhất là giữ cho công suất đầu ra bằng hằng số và chế độ vận hành thứ hai là giữ cho công suất đầu ra lớn nhất. Thuận lợi của chế độ vận hành thứ nhất là lưới điện được cấp một lượng công suất không đổi, tuy nhiên năng lượng từ gió không được sử dụng hiệu quả. Ở chế độ vận hành thứ hai, tối ưu hóa năng lượng nhận được từ gió trong một phạm vị thay đổi tốc độ làm việc cho phép, chế độ vận hành này thường được áp dụng cho các tuabin công suất lớn, tuy nhiên công suất đưa lên lưới thay đổi. Có hai cách thực hiện điều khiển tối ưu công suất đầu ra của máy phát điện gió như sau:
Điều khiển tối ưu λ (Tip - Speed – Ratio): theo cách này, tốc độ gió được đo lường
liên tục. Trên cơ sở dữ liệu gió đo được, tốc độ máy phát sẽ được điều chỉnh để tối ưu λ theo từng giá trị tốc độ gió và do đó có thể đạt công suất đầu ra tối ưu.
Điều khiển bám công suất đỉnh: nguyên lý của phương pháp này là tìm cực trị
của công suất P theo ω. Thuận lợi của phương pháp này là không yêu cầu xác định tốc độ gió. Theo nguyên lý này, tốc độ rotor được tăng hoặc giảm với các số gia nhỏ, công suất đầu ra được đo lường liên tục, trên cơ sở đó tính toán tỷ số ΔP/Δω . Nếu tỷ số này dương, nghĩa là có thể nhận thêm công suất từ gió bằng cách tăng tốc độ của rotor. Mặt khác, nếu tỷ số này âm, công suất phát sẽ giảm nếu ta thay đổi tốc độ. Tốc độ của rotor được duy trì sao cho ΔP /Δω gần giá trị 0. Tóm lại, để tối ưu công suất nhận được từ gió thì tốc độ của rotor phải được điều chỉnh phù hợp với mỗi tốc độ gió đầu vào. Cả hai chiến lược này đều nhằm mục đích đạt được tương quan P − Cp
tối ưu (mối quan hệ giũa công suất gió và hiệu suất cánh quạt tua – bin)
Điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng: máy phát điện
gió cấp nguồn từ hai phía được điều khiển trong hệ trục tham chiếu dq định hướng theo véc tơ điện áp lưới, với trục d trùng với vị trị của véc tơ điện áp. Theo cách này, ta có thể điều khiển độc lập giữa công suất tác dụng và công suất phản kháng.