2.3.1. Sơ đồ
Hình 2.8. PMSG hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Sơ đồ khối điều khiển bám điểm công suất cực đại (MPPT) cho hệ thống turbine gió có tốc độ thay đổi sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu được chỉ ra trên Hình 2.8. Trong trường hợp này không đòi hỏi kiến thức về tốc độ gió, mật độ không khí hoặc các thông số turbine. Việc điều khiển MPPT được thực hiện ở bộ điều khiển phía máy phát.
Bộ điều khiển MPPT có đầu vào là công suất tác dụng tức thời P0(k) đầu ra của nó là lệnh tốc độ tối ưu làm (ω*) được dùng làm tham chiếu cho vòng điều khiển tốc độ theo phương pháp tựa từ thông rotor của bộ điều khiển bộ chuyển đổi phía máy phát.
Điều khiển véc tơ của bộ biến đổi phía lưới được thực hiện trong khung tham chiếu vector điện áp lưới.
Bộ điều khiển MPPT tính toán tốc độ tối ưu cho điểm công suất tối đa bằng cách sử dụng thông tin về cường độ và hướng thay đổi của đầu ra công suất do sai số giữa tốc độ dặt và tốc độ thực tế. Lưu đồ thuật toán điều khiển MPPT được chỉ ra trên hình 2.9.
Hoạt động của chúng được giải thích như sau:
Đo công suất tác dụng P0(k), nếu chênh lệch giữa các giá trị hiện tại và các mẫu lấy mẫu trước đó ΔPo (k) nằm trong giới hạn công suất thấp hơn và giới hạn PL và PM
tương ứng thì không có hành động nào được thực hiện; tuy nhiên, nếu sự khác biệt nằm ngoài phạm vi này, thì một số hành động điều khiểnt cần thiết được thực hiện. Hành động điều khiển được thực hiện phụ thuộc vào cường độ và hướng thay đổi của công suất tác dụng do thay đổi tốc độ.
Nếu công suất trong tức thời tại thời điểm lấy mẫu tăng lên tức là ∆P0(k) >0 do tốc độ lệnh tăng hoặc tốc độ lệnh không thay đổi tại thời lấy mẫu trước đó tức là
∆ω*(k-1) ≥ 0, thì tốc độ lệnh được tăng lên.
Nếu công suất trong tức thời tại thời điểm lấy mẫu tăng lên tức là ∆P0(k) > 0 do tốc độ lệnh giảm tại thời lấy mẫu trước đó tức là ∆ω*(k-1)<0, thì tốc độ lệnh được giảm đi.
Hơn nữa, nếu công suất trong tức thời lấy mẫu hiện tại bị giảm đi tức là do tốc độ lệnh không đổi hoặc tăng trong tức thời lấy mẫu trước đó tức là là ∆ω*(k- 1)≥0, thì tốc độ lệnh bị giảm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Cuối cùng, nếu công suất trong tức thời lấy mẫu hiện tại bị giảm xuống tức là
∆P0(k) < 0 do giảm tốc độ lệnh trong tức thời lấy mẫu trước đó tức là ∆ω*(k-1)
< 0, thì lệnh tốc độ tăng lên
Độ lớn của sự thay đổi, nếu có, trong tốc độ lệnh trong chu kỳ điều khiển được quyết định bởi tích của sai số công suất ∆P0(k) và C. Các giá trị C được quyết định bởi tốc độ của gió. Trong quá trình tìm kiếm điểm làm việc có công suất tối đa, sản phẩm được đề cập ở trên giảm chậm và cuối cùng bằng 0 tại điểm công suất cực đại.
Hình 2. 8.1: Lưu đồ thuật toán bộ điều khiển MPPT 2.3.2. Kết quả mô phỏng thuật toán MPPT
Sau đây là kết quả mô phỏng hoạt động của thuật toán MPPT thực hiện cho bộ điều khiển phía máy phát. Sơ đồ mô phỏng như hình 2.9 với các số liệu như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
+ Máy phát điện đồng bộ kích từ vĩnh cửu: Pg = 1,1kW; Rs = 8,39; Ls = 0,08483H;
n = 500v/phút
+ Turbine gió: Pm = 1,32kW; vw = 10m/s; R = 1,26m; opt = 6,597; Cpm = 0.48; J = 1,5kgm2
+ Nguồn: v = 240V; L = 0,005H; Vdc = 400V
Hình 2. 9: Sơ đồ mô phỏng
Các kết quả mô phỏng được chỉ ra trên Hình 2.10, Hình 2.11 và hình 2.12. Trong đó: Hình 2.10 biểu diễn sự thay đổi của tốc độ gió; Hình 2.11 biểu diễn sự thay đổi của tốc độ turbine gió; Hình 2.12 biểu diễn đáp ứng công suất tác dụng của hệ thống
Hình 2. 10: Tốc độ gió
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 2. 11: Tốc độ góc của turbinr
Hình 2. 12: đáp ứng công suất tác dụng
Để có khả năng theo dõi điểm làm việc có công suất cực đại ở cả dải tốc độ gió cao và tốc độ gió thấp, giá trị của C nên thay đổi theo sự thay đổi tốc độ của gió. C cần có giá trị cao hơn khi ở dải tốc độ thấp và có giá trị giảm đi ở dải tốc độ cao. Tuy nhiên, vì không đo được tốc độ gió, các giá trị của C được xác định bằng cách chạy một số mô phỏng với các giá trị khác nhau và chọn các giá trị hiển thị kết quả tốt nhất.