CHƯƠN G4 PHÂN TÍCH VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU PHÁT CƠNG SUẤT TUA BIN GIÓ PMSG
4.3 Điều khiển tối ưu công suất vùn g
Việc kiểm soát và điều khiển cơng śt của turbine gió từ khi khởi đợng turbine đến khi cơng śt định mức mất khoảng mợt vài phút. Mục tiêu chính ở đây là giữ hệ số
p
C ở giá trị lớn nhất. Nếu tốc đợ gió nhỏ, turbine gió khơng quay, làm hệ số công suất giảm dẫn đến turbine hoạt động không hiệu quả. Để giữ hệ số Cp đạt giá trị lớn nhất, cần duy trì tỷ số tốc độ đỉnh ở giá trị tối ưu opt 0,81 khi tốc đợ gió thay đổi.
Để đáp ứng yêu cầu trên có thể điều chỉnh vận tốc góc ω đến giá trị tối ưu op t theo phương trình (4.4). Giá trị này dùng làm giá trị tham chiếu trong điều khiển tốc độ.
opt opt v
r
[rad/s] (4.4)
Sơ đồ điều khiển ω được trình bày ở Hình 4.6. Để điều chỉnh tối ưu vận tốc ω, chúng ta sử dụng mợt phương trình vi phân mơ tả hệ khí đợng lực tác dụng lên trục máy phát: 1 wt G T T J [rad/s] (4.5) I-PD regulator Power electronics Generator Filter Δv opt R Anemometer Ωref v(t) Ω 1 1 i T s TG
Hình 4.6 Mơ hình điều khiển moment quay của turbine.
Để điều chỉnh tốc độ trục turbine bằng cách điều khiển moment quay TG. Moment TG tỷ lệ thuận với công suất turbine cung cấp điện cho hệ thống. Những thay đổi công suất tác dụng của turbine được điều chỉnh bởi điều khiển biến tần.
Do đó, vịng điều khiển turbine gió đảm bảo được giá trị tốc đợ góc được đảm bảo trong khoảng thời gian được khảo sát ( )t opt. Giá trị ( )t opt tỷ lệ thuận với tốc đợ gió và có cùng phổ tần số, điều này được thể hiện ở Hình 4.7. Đó là hai dãy phổ gió với tần số điển hình. Vùng đầu tiên là tương ứng với sự thay đổi tốc đợ gió nhanh (thường xảy ra trong 10 phút) và bị ảnh hưởng bởi các phần nhiễu đợng tác đợng lên tốc đợ gió. Vùng thứ hai là vùng có tần số thấp tương ứng với tốc đợ gió thấp và đặc trưng cho vùng có năng lượng gió thấp. Tốc đợ gió trong thành phần này bị ảnh ảnh hưởng bởi biên đợ nhiễu loạn, nhưng biên đợ đó khơng ảnh hưởng đến tốc
nhiễu loạn tác động lên turbine sẽ làm hệ số cơng śt Cp giảm xuống, do đó dữ liệu từ bợ phận đo tốc đợ gió nhận được phải được lọc.