4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
2.5 Các loại máy phát điện trong hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
2.5.2 Mục đích của việc mơ hình hóa mơ phỏng turbine gió
Việc xây dựng và lắp đặt turbine gặp khó khăn với những nguyên nhân sau: Giá thành nghiên cứu trên hệ thống thực quá đắt.
Nghiên cứu trên hệ thống thực đòi hỏi thời gian quá dài.
Nghiên cứu trên hệ thực ảnh hưởng đến sản xuất hoặc gây nguy hiểm cho người và thiết bị.
Trong một số trường hợp không cho phép làm thực nghiệm trên hệ thống thực. Do đó cần phải mơ hình hóa mơ phỏng turbine gió sẽ đáp ứng cho việc nghiên cứu và đáp ứng việc nghiên cứu, học tập trong tương lai. Ngoài ra mơ hình hóa cho phép đánh giá đợ nhạy của hệ thống khi thay đổi tham số hoặc cấu trúc của hệ thống cũng như đánh giá phản ứng của hệ thống khi thay đổi tín hiệu điều khiển ngay khi có hệ thống thực. Khi chưa có hệ thống thực thì việc nghiên cứu trên mơ hình là giải pháp duy nhất để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống turbine gió.
CHƯƠNG 3 MƠ HÌNH TỐN HỌC HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG
Trong chương này, Luận văn trình bày mơ hình tốn học của turbine gió PMSG và hệ thống chuyển đổi năng lượng
3.1 Mơ hình turbine gió
Mơ hình turbine gió ba cánh kết nối với lưới điện thông qua bộ chuyển đổi AC-DC- AC cho phép thay đổi tốc độ quay của turbine mà không cần thay đổi sử dụng hộp số. Cấu trúc chi tiết của máy phát điện gió dựa theo máy phát điện gió thật E-82 của cơng ty Enercon với công suất 2 MW, với 3 cánh quạt và đường kính cánh quạt 82 m và được điều khiển cơng śt bằng cách điều chỉnh góc pitch của cánh turbine, như Hình 3.1. PMSG 2 MW LC Pitch Angle Control Power Control P,Q A B C A B C VDC Request P,Q Transformer Inverter Rectifier Generator Gearbox Wind synchronization U, I Speed PWM Wind
Hình 3.1 Sơ đồ máy phát điện gió kết nối lưới.
Như chúng ta đã thấy, trong sơ đồ có sử dụng máy phát điện gió nam châm vĩnh cửu không sử dụng hộp số. Hộp số được đưa vào mơ hình mơ phỏng để cho chúng ta thấy được qn tính của turbine gió và rotor máy phát. Ngồi ra, trong sơ đồ cịn thể hiện bợ chuyển đổi nguồn, bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ DC-link và bộ nghịch lưu điều khiển công suất ngõ ra. Ngõ ra của bộ nghịch lưu được kết nối với máy biến áp phân phối và được kết nối nguồn điện hệ thống.
Từ mô tả ở trên, công suất của turbine gió phụ tḥc vào tốc đợ gió và hệ thống truyền động. Các trạng thái của các phần tử này làm ảnh hưởng đến các đại lượng khác trong mơ hình dịng điện, điện áp, … của máy phát điện đồng bợ. Do đó, mơ hình hệ truyền đợng của turbine gió là hệ truyền đợng phi tuyến. Mơ phỏng hoạt đợng của turbine gió là đi giải quyết phương trình vi phân tuyến tính có liên quan với nhau. Kết quả là tập hợp của nhiều chi tiết nhỏ nên thời gian mô phỏng rất dài. Để có thể mơ phỏng các q trình q đợ của hệ cơ học trong thời gian dài ta có thể chia ra làm 2 thành phần nhỏ. Phần đầu tiên là mơ phỏng cơ học của turbine gió và máy phát mợt cách liên tục. Phần hai là mơ hình chuyển đổi năng lượng và bợ bù tĩnh được thay thế bằng tải ba pha thay đổi. Tồn bợ sơ đồ của phần này được thể hiện ở Hình 3.2 và chi tiết mơ hình của turbine gió Hình 3.3.