5. Cấu trúc luận văn
4.1.2.2 Các kết quả mô phỏng của hệ thống trong chế độ làm việc lỗi lƣớ
việc lỗi lƣới đối xứng
Hình 4.12a mô tả kết quả sập lƣới đối xứng từ trong khoảng thời gian từ 1.6s đến 2s. Ta thấy biên độ điện áp ba pha giảm 70%( từ 325V xuống 97.5V). Tuy nhiên sau thời điểm 2s điện áp lƣới trở lại làm việc bình thƣờng với tần số và biên độ nhƣ trƣớc khi sập lƣới.
Hình 4.12b mô tả thành phần d của dong rotor ta thấy khi bắt đầu có lỗi lƣới thì giá trị dòng điện dao động rất lớn, nhƣng sau đó trong khoảng thời gian lỗi lƣới thì độ lớn của dòng điện dao động tắt dần. Tại thời điểm kết thúc lỗi lƣới xảy ra quá trình quá độ quay lại giá trị đặt trong khoảng 0.5s.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 Thoi gian (s) Dien ap luoi a, Vo lt ag e
Thanh phan d cua dong rotor
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -4 -2 0 2 4 6 8
10 gia tri dat
gia tri thuc
Thoi gian (s) b,
Am
p
Hình 4.12c: mô tả thành phần q của dòng rotor ta thấy tại thời điểm xảy ra lỗi lƣới biên độ của dòng điện thay đổi đột ngột (từ-4.8A giảmvề -10.2A) ngay sau đó tăng dần lên (từ -10.2A lên 0.3A) tuy nhiên không có quá trình dao động nhƣ thành phần d. Đến khi hết lỗi lƣới thì dòng điện thành phần q giảm dần về giá trị đặt.
Hình 4.12d: mô tả kết quả mô phỏng dòng điện bộ biến đổi phía rotor, tại thời điểm xuất hiện lỗi lƣới giá trị tức thời của 3 pha dao động mạnh. Sau khoảng khi kết thúc lỗi lƣới giá trị dòng điện 3 pha tiếp tục dao động tắt dần và ổn định ở thời điểm 2.5s.
Hình 4.12: Các kết quả mô phỏng của hệ thống trong chế độ làm việc lỗi lƣới đỗi xứng
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 Thoi gian (s)
Dong dien bo bien doi phia rotor
d,
Am
p
ere
Thoi gian (s) Thanh phan q cua dong rotor
c, Am p ere 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2
gia tri thuc gia tri dat
4.1.2.3 Các kết quả mô phỏng của hệ thống trong chế độ làm việc lỗi lƣới không đối xứng
Hình 4.13a: mô tả kết quả sập lƣới không đối xứng điện áp lƣới. Ta thấy biên độ điện áp một pha giảm 50% ( từ 325V xuống 162.5V). Tuy nhiên sau thời điểm 2s điện áp lƣới trở lại làm việc bình thƣờng với tần số và biên độ nhƣ trƣớc khi sập lƣới.
Hình 4.13b: mô tả thành phần d của dòng rotor khi xảy ra lỗi lƣới không đối xứng. Ta thấy tại thời điểm lỗi lƣới thành phần d của dòng rotor dao động mạnh, tăng từ 3 đến 4.5 lần. Sau thời điểm 2s dòng ird tiếp tục dao động nhƣng với biên độ nhỏ hơn và ổn định sau khoảng 0.3s
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 Thoi gian (s) Dien ap luoi a, Vo lt ag e 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -4 -2 0 2 4 6
8 gia tri dat
gia tri thuc
Thoi gian (s) Thanh phan d cua dong rotor
b,
Am
p
Tƣơng tự nhƣ thành phần d thành phần q của dòng rotor trong thời gian lỗi lƣới biến thiên và dao động tuy nhiên không lớn nhƣ ở thành phần d.Sau khoảng thời gian lỗi lƣới biên độ điện áp giảm dần về giá trị đặt.
Tƣơng tự nhƣ hình 4.12d, dòng điện BBĐ phía rotor khi xảy ra lỗi lƣới không đối xứng dao động với tần số lớn hơn rất nhiều trên cả 3 pha. Sau thời gian lỗi lƣới hệ thống ổn định trở lại với biên độ và tần số nhƣ sau khi hòa đồng bộ.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
gia tri thuc gia tri dat
Thoi gian (s) Thanh phan q cua dong rotor
c, Am p ere 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -15 -10 -5 0 5 10 15 Thoi gian (s) Dong dien bo bien doi phia rotor
Hình 4.13: Các kết quả mô phỏng của hệ thống trong chế độ làm việc lỗi lƣới không xứng
d,
Am
p
Nhận xét:
Đối với lỗi lƣới đối xứng:
Theo (3), khi sập lƣới 50% trở lên với bộ điều khiển dòng theo phƣơng pháp điều khiển tuyến tính deadbeat thông thƣờng thì hệ thống mất điều khiển. Nguyên nhân dẫn đến hiện tƣợng này là do bộ điều khiển tuyến tính deadbeat không đáp ứng đƣợc chế độ làm việc phi tuyến của máy phát không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn trong hệ thống máy phát điện sức gió.
Với kết quả sập lƣới 70% từ các hình 4.12 với bộ điều chỉnh Passivity – Based đã chứng tỏ đƣợc chất lƣợng điều khiển MPKĐBNK trong hệ thống máy PĐSG khi lỗi lƣới ngắn mạch ba pha đối xứng đã đƣợc cải thiện so với phƣơng pháp điều khiển tuyến tính.
Đối với lỗi lƣới không đối xứng:
Các kết quả chỉ ra rằng khi MPKĐBNK đang làm việc bình thƣờng mà xảy ra lỗi lƣới thì thành phần dòng điện rotor dao động mạnh và tăng rất nhanh, gấp khoảng 3 lần dòng điện làm việc bình thƣờng của MPKĐBNK trƣớc khi xảy lỗi lƣới. Dòng điện tăng lớn nhƣ vậy có thể phá hỏng các bộ biến đổi nếu không có các biện pháp bảo vệ nào khi xảy ra sự cố lỗi lƣới.
4.2 Kết luận và kiến nghị:
Luận văn đã nghiên cứu và giải quyết đƣợc những nội dung sau: 1. Tìm hiểu về các sự cố xảy ra trên lƣới
2. Tìm hiểu về MPKĐBNK (cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phạm vi hoạt động và mô hình toán).
3. Nghiên cứu tìm hiểu về cấu trúc điều khiển MPKĐBNK ( cấu trúc điều khiển deadbeat và tựa thụ động)
4. Tiến hành mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab – Simulink – Plecs và đƣa ra kết quả mô phỏng
5. Cần nghiên cứu để tìm cách khắc phục khi xảy ra lỗi lƣới nếu đầu tƣ vào phát điện sức gió, đặc biệt là với lỗi lƣới không đối xứng. Vì lỗi lƣới không đối xứng có thể xảy ra thƣờng xuyên hơn cả lỗi lƣới đối xứng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Application Report (1997),Clarke and Park Transforms on the TMS320C2xx,
TexasInstruments
[2] Bianchi F.F., De Battista H., and Mantz R.J. (2006),Wind Turbine Control
SystemsPrinciples, Modelling and Gain Scheduling Design. Springer
[3] Cao Xuân Tuyển (2008) Tổng hợp các thuật toán phi tuyến trên cơ sở kỹ thuật backstepping, điều khiển máy điện dị bộ nguồn kép trong hệ thống phát điện chạy sức gió. Luận án Tiến sĩ, ĐH Bách Khoa Hà Nội
[4] CÔNG THƢƠNG, B. Thông Tƣ quy định về hệ thống điện phân phối, 2010 [5] Đặng Danh Hoằng (2012) Cải thiện chất lượng điều khiển máy phát không
ồng bộ nguồn kép dùng trong hệ thống phát điện chạy sức gió bằng
phương pháp điều khiển phi tuyến. Luận án Tiến sĩ (bản thảo), ĐH KTCN
Thái Nguyên
[6] Ekanayake J.B., Holdsworth L., WuX. G., and Jenkins N. (2003), Dynamicmodeling of doubly fed induction generator wind turbines,IEEE
Transactionson Power Systems, 18, pp. 803– 809
[7] Erlich I., Wrede H., and Feltes C. (2007), Dynamic behavior of dfig-based windturbines during grid faults. Power Conversion Conference (PCC)NagoyaJapan,pp. 1195–1200.
[8] F.lov, F.Blaabbjerg, and A.-D. Hansen (2003), Analysis of a variable spees wind energy conversion scheme with double-fed induction generator. International Journal of Electronics, 0: 779-794
[9] Hofmann W., and Thieme A. (1998), Control of a double-fed induction generatorfor wind-power plants,Power Quality Proceedings PCIM’98,
Nurnberg, pp. 275 - 282
oriented controlof a double-fed induction machine with and without position encoder, IEEProc.-Electr. Power Appl, 147, pp. 241 - 250.
[11] Khan S., and Ahmed G. (2007), Industrial Power Systems. CRC.
[12] Lại khắc Lãi, Nguyễn Văn Huỳnh (2009). Một phương pháp điều khiển tốc độ turbin gió trục đứng. Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Thái
Nguyên
[13] N. P. Quang, Dittrich A., and Thieme A. (1997), Doubly-fed induction machine asgenerator: control algorithms with decoupling of torque and power factor, Electrical Engineering (Archiv fur Elektrotechnik), 80, pp. 325 - 335. [14] Nguyen Phung Quang, Joerg-Andreas Dittrich (2008)Vector Control of
Three-Phase AC-Machines – System Development in the Practice. Springer
Berlin Heidelberg
[15] Nguyễn Phùng Quang: MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động. NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2006
[16] Nguyễn Thị Mai Hƣơng (2012) Sách lược điều khiển nhằm nâng cao tính bền
vững trụ luới của hệ thống phát điện chạy sức gió sử dụng máy điện không đồng bộ nguồn kép. Luận án Tiến sĩ (bản thảo), ĐH KTCN Thái Nguyên
[17] Novotny D. W., and Lipo T. A. (1996), Vector Control and Dynamics of AC
Drives, Oxford University Press, USA.
[18] Ostolaza J. X., Tapia A., Tapia G., and Saenz J. R. (2003), Modeling and control ofa wind turbine driven doubly fed induction generator. IEEE Transactions onEnergy Conversion, 18, pp. 194 - 204.
[19] Pena R., Clare J. C., and Asher G. M. (1996), Doubly fed induction generator usingback-to-back pwm converters and its application to
variable speedwindenergygeneration,IEE Proceedings on Electric Power
[20] Peresada S., Tilli A., and Tonielli A. (2004), Power control of a doubly fedinductionmachine via output feedback, Control Engineering Practice, 12,
pp. 41-57
[21] Petersson A., Harnefors L., and Thiringer T. (2004), Comparison between stator-fluxand grid-flux-oriented rotor current control of doubly-fed induction generators, IEEE 35th Annual Power Electronics Specialists
Conference, PESC 04, 1, pp. 482 - 486.
[22] Phung Ngoc Lan (2006),Linear and nonlinear control approach to doubly-
fed inductiongenerators in wind power generation, PhD thesis, TU Dresden
[23] Pierik J.T.G., Zhou Y., and Bauer P. (2007),Windfarm as Power Plant –
DynamicModelling Studies, Delft University Press.
[24] Toliyat H. A., and Campbell S. (2004), DSP-Based electromechanical motion
control,volume 3, CRC Press.
[25] Trzynadlowski A. M. (1994),The Field Orientation Principle in Control of