Các thông số trong bộ điều khiển DFIG được thiết lập với các thông số như trong bảng sau:
Bảng 4. 1 Thông số các bộ điều khiển
4.2 Mô phỏng.
Để đánh giá hiệu quả của phương pháp điều khiển DFIG được đề xuất, mơ hình được xây dựng như trên được mô phỏng trong các vùng điều kiện hoạt động khác nhau. Các kết quả thu được qua q trình mơ hình hóa mơ phỏng được đưa ra như trong các phần sau.
4.2.1 Khi vận tốc gió khơng đổi.
Mục đích mơ phỏng trong trường hợp vận tốc gió khơng đổi là để đánh giá độ ổn định của hệ thống năng lượng gió trong thời gian đủ dài. Nếu trạng thái máy phát gió không bị thay đổi chứng tỏ giải thuật điều khiển có độ ổn định cao và đáng tin cậy. Trong phần mơ phỏng này, các vận tốc gió 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 m/s dùng để đánh giá hệ thống khi hoạt động tại vùng gió dưới định mức, các vận tốc gió 12, 13, 14 và 15 m/s dùng để đánh giá hệ thống khi hoạt động tại vùng gió trên định mức. Kết quả mơ phỏng được trình bày như bên dưới.
52
53
Hình 4. 12 Kết quả vận tốc rotor tại 5 m/s
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và vận tốc rotor khi vận tốc gió đạt 5 m/s được thể hiện qua hình 4.12. Nhận thấy rằng với trường hợp gió 5 m/s, sau q trình quá độ khi khởi động, vận tốc rotor được đưa về đến giá trị 0.7 p.u. và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại.
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và góc beta khi vận tốc gió đạt 5 m/s được thể hiện qua hình 4.13. Nhận thấy rằng với trường hợp gió dưới định mức thì sau q trình q độ, góc cánh quạt gió được hiệu chỉnh về khơng và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại. Điều đó chứng tỏ giải thuật hoạt động ổn định tại vận tốc gió 5 m/s.
54
Hình 4. 13 Kết quả góc beta tại 5 m/s
4.2.1.2 Vận tốc gió tại 6 m/s
Kết quả mơ phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 6 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.14 thể hiện trào lưu công suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 6 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt q trình vận hành hệ thống gió. Khi hệ thống đi vào ổn định, công suất tác dụng bơm lên lưới điện là 253.78 KW đồng thời công suất phản kháng được giữ tại 0 KVar.
55
Hình 4. 14 Cơng suất của máy phát DFIG tại vận tốc gió 6 m/s
Hình 4. 15 Kết quả vận tốc rotor tại 6 m/s
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và vận tốc rotor khi vận tốc gió đạt 6 m/s được thể hiện qua hình 4.15. Nhận thấy rằng với trường hợp gió 6 m/s, sau q trình quá độ khi
56
Hình 4. 16 Kết quả góc beta tại 6 m/s
4.2.1.3 Vận tốc gió tại 7 m/s
Kết quả mô phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 7 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.17 thể hiện trào lưu cơng suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 7 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt quá trình vận hành hệ thống gió. Khi hệ thống đi vào ổn định, cơng suất tác dụng bơm lên lưới điện là 409.42 KW đồng thời công suất phản kháng được giữ tại 0 KVar.
57
Hình 4. 17 Cơng suất của máy phát DFIG tại vận tốc gió 7 m/s
Hình 4. 18 Kết quả vận tốc rotor tại 7 m/s
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và góc beta khi vận tốc gió đạt 7 m/s được thể hiện qua hình 4.18. Nhận thấy rằng với trường hợp gió 7 m/s, sau q trình q độ khi khởi
58
Hình 4. 19 Kết quả góc beta tại 7 m/s
4.2.1.4 Vận tốc gió đạt 8 m/s.
Kết quả mô phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 8 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.20 thể hiện trào lưu công suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 8 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt quá trình vận hành hệ thống gió. Khi hệ thống đi vào ổn định, công suất tác dụng bơm lên lưới điện là 612.06 KW đồng thời công suất phản kháng được giữ tại 0 KVar.
59
Hình 4. 20 Cơng suất của máy phát DFIG tại vận tốc gió 8 m/s
60 m/s.
Hình 4. 22 Kết quả góc beta tại 8 m/s
4.2.1.5 Vận tốc gió tại 9 m/s
Kết quả mơ phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 9 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.23 thể hiện trào lưu cơng suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 9 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt quá trình vận hành hệ thống
61
gió. Khi hệ thống đi vào ổn định, cơng suất tác dụng bơm lên lưới điện là 872.20 KW đồng thời công suất phản kháng được giữ tại 0 KVar.
Hình 4. 23 Cơng suất của máy phát DFIG tại vận tốc gió 9 m/s
62 m/s.
Hình 4. 25 Kết quả góc beta tại 9 m/s
4.2.1.6 Vận tốc gió đạt 10 m/s.
Kết quả mơ phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 10 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.26 thể hiện trào lưu cơng suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 10 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt quá trình vận hành hệ thống
63
gió. Khi hệ thống đi vào ổn định, cơng suất tác dụng bơm lên lưới điện là 1197.51 KW đồng thời công suất phản kháng được giữ tại 0 KVar.
Hình 4. 26 Cơng suất của máy phát DFIG tại vận tốc gió 10 m/s
64 m/s.
Hình 4. 28 Kết quả góc beta tại 10 m/s
4.2.1.7 Vận tốc gió tại 11 m/s
Kết quả mơ phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 11 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.23 thể hiện trào lưu công suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 11 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt q trình vận hành hệ thống
65
gió. Khi hệ thống đi vào ổn định, cơng suất tác dụng bơm lên lưới điện là 1597.67 KW đồng thời công suất phản kháng được giữ tại 0 KVar.
66
gian mơ phỏng cịn lại. Điều đó chứng tỏ giải thuật hoạt động ổn định tại vận tốc gió 11 m/s.
Hình 4. 31 Kết quả góc beta tại 11 m/s
4.2.1.8 Vận tốc gió đạt 12 m/s.
Kết quả mô phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 12 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.32 thể hiện trào lưu cơng suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 12 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt quá trình vận hành hệ thống
67
gió. Khi hệ thống đi vào ổn định, công suất tác dụng bơm lên lưới điện là 2000 KW đồng thời công suất phản kháng được giữ tại 0 KVar.
68
Hình 4. 33 Kết quả vận tốc rotor tại 12 m/s
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và vận tốc rotor khi vận tốc gió đạt 12 m/s được thể hiện qua hình 4.33. Nhận thấy rằng với trường hợp gió 12 m/s, sau quá trình quá độ khi khởi động, vận tốc rotor được đưa về đến giá trị 1.2 p.u. và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại.
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và góc beta khi vận tốc gió đạt 12 m/s được thể hiện qua hình 4.34. Nhận thấy rằng với trường hợp gió trên định mức thì sau q trình q độ, góc cánh quạt gió được hiệu chỉnh về một góc cố định là 0.34 độ và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại. Điều đó chứng tỏ giải thuật hoạt động ổn định tại vận tốc gió 12 m/s.
69
Hình 4. 34 Kết quả góc beta tại 12 m/s
4.2.1.9 Vận tốc gió tại 13 m/s
Kết quả mơ phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 13 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.35 thể hiện trào lưu công suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 13 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt quá trình vận hành hệ thống gió. Khi hệ thống đi vào ổn định, cơng suất tác dụng bơm lên lưới điện là 2000 KW đồng thời công suất phản kháng được giữ tại 0 KVar.
70
Hình 4. 35 Cơng suất của máy phát DFIG tại vận tốc gió 13 m/s
71
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và vận tốc rotor khi vận tốc gió đạt 13 m/s được thể hiện qua hình 4.35. Nhận thấy rằng với trường hợp gió 13 m/s, sau q trình q độ khi khởi động, vận tốc rotor được đưa về đến giá trị 1.2 p.u. và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại.
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và góc beta khi vận tốc gió đạt 13 m/s được thể hiện qua hình 4.37. Nhận thấy rằng với trường hợp gió trên định mức thì sau q trình q độ, góc cánh quạt gió được hiệu chỉnh về một góc cố định là 4.02 độ và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại. Điều đó chứng tỏ giải thuật hoạt động ổn định tại vận tốc gió 13 m/s.
Hình 4. 37 Kết quả góc beta tại 13 m/s
4.2.1.10 Vận tốc gió đạt 14 m/s.
Kết quả mơ phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 14 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.38 thể hiện trào lưu cơng suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 14 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Công suất bơm lên lưới ổn định suốt quá trình vận hành hệ thống
72
73
Hình 4. 39 Kết quả vận tốc rotor tại 14 m/s
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và vận tốc rotor khi vận tốc gió đạt 14 m/s được thể hiện qua hình 4.39. Nhận thấy rằng với trường hợp gió 14 m/s, sau q trình q độ khi khởi động, vận tốc rotor được đưa về đến giá trị 1.2 p.u. và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại.
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và góc beta khi vận tốc gió đạt 14 m/s được thể hiện qua hình 4.40. Nhận thấy rằng với trường hợp gió trên định mức thì sau q trình q độ, góc cánh quạt gió được hiệu chỉnh về một góc cố định là 7.22 độ và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại. Điều đó chứng tỏ giải thuật hoạt động ổn định tại vận tốc gió 14 m/s.
Hình 4. 40 Kết quả góc beta tại 14 m/s
4.2.1.11 Vận tốc gió tại 15 m/s
Kết quả mơ phỏng hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng gió khi vận tốc gió đạt 15 m/s được ghi nhận qua các hình bên dưới. Hình 4.41 thể hiện trào lưu công suất năng lượng được sinh ra từ máy phát DFIG trong vận tốc gió 15 m/s. Qua hình này cho thấy hệ thống gió đã hoạt động ổn định trở lại sau một khoảng thời gian quá độ ban đầu khi khởi động. Cơng suất bơm lên lưới ổn định suốt q trình vận hành hệ thống
74
75
Hình 4. 42 Kết quả vận tốc rotor tại 15 m/s
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và vận tốc rotor khi vận tốc gió đạt 15 m/s được thể hiện qua hình 4.42. Nhận thấy rằng với trường hợp gió 15 m/s, sau q trình q độ khi khởi động, vận tốc rotor được đưa về đến giá trị 1.2 p.u. và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại.
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và góc beta khi vận tốc gió đạt 15 m/s được thể hiện qua hình 4.43. Nhận thấy rằng với trường hợp gió trên định mức thì sau q trình q độ, góc cánh quạt gió được hiệu chỉnh về một góc cố định là 10 độ và giữ ổn định trong suất khoảng thời gian mơ phỏng cịn lại. Điều đó chứng tỏ giải thuật hoạt động ổn định tại vận tốc gió 15 m/s.
Hình 4. 43 Kết quả góc beta tại 15 m/s
4.2.2 Khi vận tốc gió thay đổi.
Mục tiêu của việc mơ phỏng trạng thái vận tốc gió bị thay đổi để kiểm tra khả năng đáp ứng của hệ thống khi gió thay đổi vận tốc. Đây là yếu tố quan trong vì trong tự nhiên tốc độ gió thay đổi liên tục theo thời gian. Khi có sự thay đổi tốc độ gió thì hệ thống sẽ thay đổi theo để có thể vận hành tài điểm làm việc mới. Kết quả mơ phỏng được trình bày cụ thể trong các phần sau.
76
77
Hình 4. 45 Kết quả vận tốc rotor khi gió thay đổi từ 8 lên 9 m/s
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và vận tốc rotor khi vận tốc gió thay đổi từ 8 m/s sang 9 m/s được thể hiện qua hình 4.45. Nhận thấy rằng với trường hợp gió thay đổi, sau qua trình quá độ khi khởi động, vận tốc rotor được đưa về đến giá trị ổn định như trong trường hợp vận tốc gió khơng đổi. Khi có sự biến thiên vận tốc gió, vận tốc rotor cũng sẽ thay đổi theo như thể hiện trong hình.
Mối quan hệ giữa vận tốc gió và góc beta khi vận tốc gió đạt thay đổi từ 8 lên 9 m/s được thể hiện qua hình 4.46. Nhận thấy rằng với trường hợp gió dưới định mức thì