4 days Turbulence
4.5 Điều khiển vùng II và
Như đã trình bày ở trên, vùng II chỉ hình thành chuyển đổi năng lượng tối ưu giữa vùng I và III. Điều chỉnh công suất ở vùng hai để giới hạn công suất không vượt quá công suất định mức của nhà máy điện. Trong giai đoạn II, do đó, có mợt sự trơn tru bật bợ điều khiển xoay lưỡi, không hoạt động trong giai đoạn I. Đối với q trình chuyển đổi giữa bợ điều khiển pha I và III, việc sửa đổi theo [14] được sử dụng, trong đó nó bắt đầu xảy ra để quay các lưỡi dao trước khi vượt quá công suất danh nghĩa của nhà máy điện. Nguyên tắc này mặc dù nó làm giảm hiệu quả và hiệu suất trong
giữa hoạt đợng của bợ điều khiển tối ưu hóa pha I và bợ điều khiển xoay lá. Quá trình chuyển đổi là thể hiện trong Hình 4.18.
IIII II I II Vmax VN Vm (m/s) P o w e r (k W ) Vmin III I II Vmax VN VΩN Vm (m/s) Vmin
Ideal power curve Real power curve
IIII II I II Vmax VN VΩN Vmin
Ideal pitch curve Real pitch curve Cp Ideal power curve Cp Real power curve
0 ( ) p C max p C N P N V
Hình 4.18 Đặc tính điều khiển nâng cao cơng śt turbine gió
Mối quan hệ giữa cơng śt và góc quay của cánh quạt là mợt hàm phi tuyến tính, được trình bày ở phần trên. Ngồi ra, bợ truyền động quay bị giới hạn bởi tốc đợ quay tối đa, ở chế đợ bình thường thì tốc đợ góc quay 0
10 /
pmax s
. Vì thế, việc tối ưu hóa thiết kế bợ điều khiển, là một trong những phương pháp tối ưu số hóa. Việc tối
ưu hóa trong thời gian quá độ không làm ảnh hưởng đến việc tối ưu hóa năng lượng điện tồn hệ thống mà đó là mục tiệu chính của việc tối ưu hóa hệ thống.
Do đó, giống như điều khiển bợ Nacelle, góc quay cánh quạt rotor đó là mợt bợ điều khiển vi tích phân, tỷ lệ thuận với vịng điều khiển vị trí. Vấn đề chính trong bợ điều khiển này là đảm bảo sự chuyển đổi giữa bộ điều khiển vùng I và bợ điều khiển góc quay của cánh quạt turbine điện. Việc điều khiển từng bước nhỏ, khi tín hiệu điều khiển ra ngồi bợ điều khiển thì bật bợ điều khiển góc xoay cánh quạt, dẫn đến tăng moment xoắn bất thường. Khi sử dụng chuyển đổi liên tục, cả hai bộ điều chỉnh đều can thiệp ở một giới hạn nhất định, dẫn đến việc giảm một lượng lớn cơng śt trong q trình chuyển đổi từ vùng III sang vùng I. Nguyên tắc bộ điều khiển là độ lệch tốc độ không đưa trực tiếp vào bợ điều khiển góc quay của rotor mà chỉ tác động lên bộ điều khiển cực đại của moment xoắn tương ứng với công suất định mức của nhà máy điện là mợt giải pháp lý tưởng. Để duy trì, chỉnh sửa thì hệ thống phải chuyển sang trại thái bão hòa. Nguyên lý hoạt đợng của cả hai bợ điều khiển góc pitch (β) và tần số góc (ω) được thể hiện ở Hình 4.19. Optimal controller Phase I Generator Power electronics Servo drive ref ref G T K continuous power saturation
Hình 4.19 Sơ đồ điều khiển hoạt động của ω và β
Sự khuếch đại của bộ điều khiển tỷ lệ ở đây chỉ làm giảm sự hoạt động tối ưu của bộ điều khiển. Giá trị của nó đặt thành KI PD 0, 04trong bợ điều khiển I-PD và kết hợp với bộ điều khiển phân tách KLQ 0,14. Trong thuật toán phân tách, bợ điều khiển
của turbine gió bằng bợ điều khiển PI. Các bước nhảy đáp ứng các giá trị cần thiết
của góc quay β cánh quạt của cả hai bợ điều khiển được thể hiện ở Hình 4.20.
Hình 4.20 So sánh tối ưu hóa tốc đợ quay rotor giữa I-PD và PI-LQ
Sau khi thiết kế bợ điều khiển góc quay cánh quạt, cơng śt của nhà máy điện được điều chỉnh khi có sự thay đổi tốc đợ gió. Sau đây là dạng sóng của hai thuật tốn điều khiển. Đầu tiên là đặc tính cơng śt cùng với góc quay của cánh quạt turbine và hệ số hiệu suất Cp khi được điều khiển bằng thuật tốn I-PD. Và được xét trong điều kiện gió khơng có thành phần hỗn loạn.
Hình 4.21 So sánh đặc tính cơng śt P, Cp giữa IPD và PI-LQ.
Hình 4.21 là dạng sóng của các thơng số điều khiển nhà máy điện trong phạm vi tốc đợ gió. Như chúng ta có thể thấy trường hợp đầu tiên, tốc đợ gió tăng dần lên đến giá trị định mức 12 m/s, xung quanh tạo ra các dao đợng sau đó tăng lên vận hành tối đa cơng śt. Các dao động xung quanh các giá trị định mức cách nhà máy điện chuyển từ vùng I sang vùng II và ngược lại.
Trong quá trình điều khiển giá trị góc quay β được mơ phỏng theo tốc đợ gió. Hình 4.22 và Hình 4.23, cho thấy dạng sóng của nhà máy điện theo bộ điều khiển I-PD và