Sơ đồ điều khiển hệ thống FESS được biểu diễn trên Hình 3.8. Trong sơ đồ tín hiệu tham chiếu pref được xác định theo biểu thức
Pref = P3 = P2 – P1
Trong đó:
P2 là công suất cấp cho tải, công suất này yêu cầu càng ít biến động càng tốt.
P1 là công suất do turbine gió cung cấp
P3 là công suất nạp/phóng của bánh đà lưu trữ năng lượng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 3. 8: Sơ đồ điều khiển FESS
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
3.5.2. Số liệu và kịch bản mô phỏng a) Kịch bản mô phỏng:
Ta biết rằng nguyên nhân bất ổn định năng lượng hệ thống điện mặt trời + gió cung cấp cho tải là do có sự biến động bất thường của điều kiện môi trường như bức xạ mặt trời biến đổi, lượng gió biến đổi, … Bài toán điều khiển đặt ta là giữ ổn định công suất hệ thống điện gió + FESS cung cấp cho tải . khi có sự biến thiên đột ngột của bức xạ mặt trời, dẫn đến biến thiên đột ngột của công suất pin quang điện.
Ở trạng thái làm việc bình thường công suất hệ thống điện gió cung cấp đủ công suất để duy trì trạng thái làm việc ổn định hệ thống pWind = p. Giả thiết rằng do sự biến động bất thường của gió năng lượng turbine gió cung cấp cho lưới bị thiếu hụt một lượng nào đó, khi đó hệ thống bánh đà được tích lũy năng lượng trước đó sẽ xả năng lượng để bù vào sự thiếu hụt đó.
b) Thông số mô phỏng
- Mô men quán tính bánh đà: Jf = 150kg/m2
- Máy điện không đồng bộ kết nối với bánh đà có các thông số:
o Công suất máy điện kết nối với bánh đà: Pf = 50kW;
o Số đôi cực: p = 2;
o Điện trở stator: Rs = 0,05Ω;
o Điện trở rotor: Rr = 0,043Ω;
o Điện cảm stator: Ls = 40,7.10-3H;
o Điện cảm rotor: Lr = 40,1.10-3H;
o Hỗ cảm giữa stator và rotor: M = 40.10-3H.
o Thời gian mô phỏng: 10s
o Công suất tải yêu cầu P = 500kW = const
o Công suất turbine gió biến động, giả thiết: PWind = 500 + 50sin2t kW o Công suất nạp/phóng của hệ thống bánh đà là
PFess = P- Pwind = -50sin2t kW (công suất này được dùng làm đại lượng tham chiếu để điều khiển hoạt động của hệ thống FESS
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
3.5.3. Kết quả mô phỏng
Các kết quả mô phỏng được chỉ ra trên các hình từ Hình 3.9 đến Hình 3.12. Trong đó:
- Hình 3.9 là đáp ứng tốc độ của máy điện tích hợp trong bánh đà;
- Hình 3.10 là các đường cong từ thông tham chiếu và từ thông thực của máy điện nối với bánh đà
- Hình 3.11 là công suất tham chiếu, đáp ứng công suất thu - phát của FESS - Hình 3.12 là công suất tham chiếu và đáp ứng công suất thu - phát của FESS và công suất tổng của hệ thống điện gió + mặt trời + FESS cấp cho tải
Hình 3.13 là đường cong điện áp và dòng điện pha của máy điện (dòng pha
Hình 3. 9: Công suất tức thời của P1, P2 và P3
Hình 3. 10: Đáp ứng tốc độ của mát điện trong FESS
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 3. 11: Công suất đặt và công suất thực của FESS
Hình 3. 12: Đáp ứng công suất của FESS và công suất hệ tổng cấp cho tải
Hình 3.13: Đường cong điện áp và dòng điện pha của máy điện trong FESS
*Nhận xét: Kết quả mô phỏng ở trên ta thấy rằng trong khoảng thời gian từ (0 - 1,67)giây, máy điện làm việc như một động cơ điện, tốc độ của nó tăng từ 157rad/s đến
ua
5*ia
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
195,3rad/s FESS thực hiện nạp năng lượng. Trong khoảng thời gia từ 1,67s đến 3,14s máy điện làm việc như một máy phát điện (công suất âm),tốc độ của nó giảm từ 195,3rad/s đến 157rad/s, trong khoảng thời gian này năng lượng lưu trữ trong bánh đà dưới dạng động năng được đưa ra bù vào phần năng lượng hao hụt của turbine gió.
Tương tự như vậy trong khoảng thời gian từ còn lại. Kết quả ta có tổng công suất hệ thống turbine gió + FFSS cấp cho tải hầu như không thay đổi.