Kết quả mụ phỏng ở chế độ bỡnh thƣờng

4.2.1.1. Chất lƣợng của hệ thống điều chỉnh ở tốc độ dƣới đồng bộ 10% (n=1350v/ph),Cụng suất vụ cụng Q cú bƣớc nhảy từ 0 lờn 700 Var sau đú xuống 400Var;M=-10Nm về _3Nm về _10Nm

A. Mụ men:

a) Ra=0 b) Ra=0,5

Chất lƣợng của hệ thống điều chỉnh ở tốc độ dƣới đồng n=1350v/ph, qua hỡnh 4.1 ta thấy tớnh phõn ly thành phần mụ men đƣợc đảm bảo, tại thời điểm bƣớc nhảy( t=1s, M= -3Nm xuống -10Nm) mụ men của mỏy phỏt khi Ra =0 khụng bỏm lƣới bằng trƣờng hợp Ra=0,5 , vỡ khi R=0,5 thỡ điều khiển giảm ảnh hƣởng của nhiễu sức giảm điện động, mụ men chỉ dao động nhỏ khụng đỏng kể và bỏm tốt theo giỏ trị đặt, điều này khẳng định khả năng tỏch kờnh tốt giữa hai thành phần dũng rotor ird và irq, là cỏc thành phần tạo mụ men và cụng suất vụ cụng.

B. Cụng suất vụ cụng.

a) Ra=0 b) Ra=0,5

Hỡnh 4.2 Cụng suất vụ cụng của mỏy phỏt

Nhận xột cũng đƣợc khẳng định một lần nữa qua kết quả với bƣớc nhảy cụng suất vụ cụng tại thời điểm( t = 0,7s ta cú Q= 0Var lờn Q= 700Var, cũn khi t= 1,2s ta thấy Q=700var xuống 400var), tuy nhiờn cũng do hiện tƣợng nhiễu từ cỏc thiết bị đo, nờn cú tồn tại dao động của cụng suất vụ cụng Q.

Từ kết quả mụ phỏng ở hỡnh 4.2, ta thấy tớnh phõn ly thành phần cụng suất vụ cụng đƣợc đảm trong cả hai trƣờng hợp Ra= 0 và Ra=0,5 ,tuy nhiờn khi Ra= 0,5 độ quỏ điều chỉnh tốt, khử sai lệch tĩnh tốt hơn, dao động ớt và nhanh chúng bỏm theo giỏ trị đặt.

C. Thành phần dũng điện Ird, Irq của rụ to a) Ra=0 b) Ra=0,5 Hỡnh 4.3 Dũng điện Ird c) Ra=0 d) Ra=0,5 Hỡnh 4.4 Dũng điện Irq

Ta thấy kết quả mụ phỏng đƣợc khẳng định giỏ trị thực của dũng rotor đó bỏm tốt theo giỏ trị đặt, tại thời điểm cú bƣớc nhảy của cụng suất vụ cụng Q từ 0700 var và từ 700 Var về 400 Var ở trƣờng hợp Ra =0,5 dũng điện Ird và Irq đều bỏm lƣới tốt hơn so với trƣờng hợp Ra = 0,5.

4.2.1.2. Chất lƣợng của hệ thống điều chỉnh ở tốc độ trờn đồng bộ 10%

(n=1650v/ph),Cụng suất vụ cụng Q cú bƣớc nhảy từ 0 lờn 700 Var sau đú xuống 400Var;M=-10Nm về _3Nm về _10Nm.

A .Mụ men:

a) Ra=0 b) Ra=0,5

Hỡnh 4.15 Mụ men của mỏy phỏt.

Ta thấy chất lƣợng của hệ thống điều chỉnh ở tốc độ trờn đồng bộ n=1650v/ph. tớnh phõn ly thành phần mụ men đƣợc đảm bảo, tại thời điểm bƣớc nhảy(t=1s ta cú M= -10Nm lờn M=-3Nm, t=1,5s ta cú M= -3Nm xuống -10Nm) mụ men của mỏy phỏt khi Ra =0 khụng bỏm lƣới bằng trƣờng hợp Ra=0,5 , vỡ khi Ra= 0,5 thỡ điều khiển giảm ảnh hƣởng của nhiễu sức giảm điện động, mụ men chỉ dao động nhỏ khụng đỏng kể và bỏm tốt theo giỏ trị đặt, điều này khẳng định khả năng tỏch kờnh tốt giữa hai thành phần dũng rotor ird và irq , là cỏc thành phần tạo mụ men và cụng suất vụ cụng

B. Cụng suất:

a) Ra=0 b) Ra=0,5

Từ kết quả mụ phỏng ở hỡnh 4.6, ta thấy tớnh phõn ly thành phần cụng suất vụ cụng đƣợc đảm trong cả hai trƣờng hợp Ra= 0 và Ra=0,5 ,tuy nhiờn khi Ra= 0,5 độ quỏ điều chỉnh tốt, khử sai lệch tĩnh tốt hơn, dao động ớt và nhanh chúng bỏm theo giỏ trị đặt.

C. Thành phần dũng điện rụ to Ird, Irq

a) Ra=0 b) Ra=0,5 Hỡnh 4.7 Dũng điện Ird a) Ra=0 b) Ra=0,5 Hỡnh 4.8 Dũng điện Irq

0700 var và từ 700 Var về 400 Var ở trƣờng hợp Ra=0,5 dũng điện Ird và Irq đều bỏm lƣới tốt hơn so với trƣờng hợp Ra=0,5 .

4.2.2 Kết quả mụ phỏng ở chế độ lỗi lƣới ngắn mạch ba pha đỗi xứng .

Hỡnh 4.9 Điện ỏp ngắn mạch ba pha đối xứng.

Qua mụ phỏng điện ỏp sập lƣới ta thấy, thời gian sập lƣới là 1,5 giõy. Tại thời điểm 1 giõy điện ỏp bắt đầu bị sập lƣới từ 330V xuống 220V, đến thời điểm 1,5 giõy điện ỏp sập lƣới đƣợc phục hồi điện ỏp khi đú là 330V. Nhƣ vậy điện ỏp sập lƣới là 33,33%.

4.2.2.1. Chất lƣợng của hệ thống điều chỉnh ở tốc độ dƣới đồng bộ 10% (n=1350v/ph). Mụ men từ 0 Nm về -10 Nm,sau đú về 0Nm cuối cựng về- 10Nm. Q nhảy từ 0 lờn 500 Var, từ 500Var lờn 1000 Var sau đú về 0 Var.

A. Mụ men:

Qua kết quả mụ phỏng hệ thống điều chỉnh ở tốc độ dƣới đồng bộ n=1350v/ph, ta thấy tại thời điểm cỏc bƣớc nhảy của mụ men ( tại thời điểm t=0,7s mụ men từ 0 Nm về -10 Nm, tại thời điểm t=1s mụ men -10Nm về 0Nm, tại thời điểm t=1,5s mụ men từ 0 Nm về -10Nm) cả hai trƣờng hợp Ra=0 và Ra=0,5 khi lỗi lƣới: độ quỏ điều chỉnh nhỏ, dao động ớt và nhanh chúng bỏm theo giỏ trị đặt. Kết quả mụ phỏng khẳng định tớnh bền vững của khõu điều chỉnh khi lỗi lƣới. Đặc biệt trƣờng hợp Ra=0,5 , dao động ớt hơn và độ bỏm theo giỏ trị đặt cao hơn, điều đú đó chứng minh tớnh đỳng đắn của lý thuyết ta đó phõn tớch ở chƣơng 3. B. Cụng suất:

a) Ra=0 b) Ra=0,5

Hỡnh 4.11 Cụng suất vụ cụng của mỏy phỏt

Tƣơng tự nhƣ mụ men với cụng suất vụ Q nhảy từ 0 lờn 500 Var tại thời điểm t= 0,7s, từ 500Var lờn 1000 Var tại thời điểm t= 1s, từ 1000 Var xuống 500Var tại thời điểm t= 1,5s, để phỏt cụng suất vụ cụng lờn lƣới nhằm hỗ trợ lƣới về điện ỏp, nghĩa là kết quả đó khẳng định khi lỗi lƣới mỏy phỏt đó bỏm lƣới và làm việc tốt ở chế độ bự cụng suất vụ cụng lờn lƣới để hỗ trợ lƣới khụi phục điện ỏp trong cả hai trƣờng hợp Ra=0 và Ra=0,5 . Đặc biệt hơn ở trƣờng hợp Ra=0,5 thỡ khả năng bỏm giỏ trị đặt cao hơn.

C. Thành phần dũng điện rụ to Ird, Irq: a) Ra=0 b) Ra=0,5 Hỡnh 4.12 Dũng điện Irq a) Ra=0 b) Ra=0,5 Hỡnh 4.13 Dũng điện Ird

Cả hai kết quả mụ phỏng ở hỡnh 4.12 và hỡnh 4.13 đều khẳng định giỏ trị thực của dũng rotor đó bỏm tốt theo giỏ trị đặt, tại thời điểm cú bƣớc nhảy của cụng suất vụ cụng Q nhảy từ 0 lờn 500 Var tại thời điểm t= 0,7s, từ 500Var lờn 1000 Var tại thời điểm t= 1s, từ 1000 Var xuống 500Var tại thời điểm t= 1,5s, thành phần dũng tạo cụng suất Q giảm tƣơng ứng, trong khi đú thành phần tạo mụ men ird vẫn khụng bị dao động và khụng đổi, điều này khẳng định tớnh cỏch kờnh tốt giữa hai thành phần dũng điện rotor ird và irq.

Trong thời gian t=0,5s đến 2s trƣờng hơp Ra=0 độ bỏm lƣới theo giỏ trị đặt khụng tốt bằng trƣờng hợp Ra=0,5 , điều đú đó khẳng định sự khử sai lệch tĩnh tốt trong trƣờng hợp Ra=0,5.

4.2.2.2. Chất lƣợng của hệ thống điều chỉnh ở tốc độ trờn đồng bộ 10% (n=1650v/ph). Mụ men từ 0 Nm về -10 Nm,sau đú về 0Nm cuối cựng về- 10Nm. Q nhảy từ 0 lờn 500 Var, từ 500Var lờn 1000 Var sau đú về 0 Var.

A. Mụ men:

a) Ra=0 b) Ra=0,5

Hỡnh 4.14 Mụ men của mỏy phỏt.

Chất lƣợng của hệ thống điều chỉnh ở tốc độ trờn đồng bộ n=1650v/ph, ta thấy tại thời điểm cỏc bƣớc nhảy của mụ men ( t=0,7s mụ men từ 0 Nm về -10 Nm,t=1s mụ men -10Nm về 0Nm, t=1,5s mụ men từ 0 Nm về -10Nm) cả hai trƣờng hợp Ra=0 và Ra=0,5 khi lỗi lƣới: độ quỏ điều chỉnh nhỏ, dao động ớt và nhanh chúng bỏm theo giỏ trị đặt. Kết quả mụ phỏng khẳng định tớnh bền vững của khõu điều chỉnh khi lỗi lƣới. Đặc biệt trƣờng hợp Ra=0,5 , dao động ớt hơn và độ bỏm theo giỏ trị đặt cao hơn, điều đú đó chứng minh tớnh đỳng đắn của lý thuyết ta đó phõn tớch ở chƣơng 3.

B. Cụng suất:

C. Thành phần dũng điện rụ to Ird, Irq:

a) Ra=0 b) Ra=0,5 Hỡnh 4.16 Dũng điện Irq a) Ra=0 b) Ra=0,5 Hỡnh 4.17 Dũng điện Ird

Cả hai kết quả mụ phỏng ở hỡnh 4.16 và hỡnh 4.17 đều khẳng định giỏ trị thực của dũng rotor đó bỏm tốt theo giỏ trị đặt, tại thời điểm cú bƣớc nhảy của cụng suất vụ cụng Q nhảy từ 0 lờn 500 Var tại thời điểm t= 0,7s, từ 500Var lờn 1000 Var tại thời điểm t= 1s, từ 1000 Var xuống 500Var tại thời điểm t= 1,5s, thành phần dũng tạo cụng suất Q giảm tƣơng ứng, trong khi đú thành phần tạo mụ men ird vẫn khụng bị dao động và khụng đổi, điều này khẳng định tớnh cỏch kờnh tốt giữa hai thành phần dũng điện rotor ird và irq.

4.3 Kết luận

Qua cỏc kết quả mụ phỏng ta thấy với sự tham gia của bộ điều khiển dũng theo phƣơng phỏp mụ hỡnh nội DFIG, kết hợp với mạch điều khiển mụ men và cụng suất vụ cụng trong cả hai trƣờng hợp là mỏy phỏt điện sức giú làm việc ở chế độ bỡnh thƣờng và chế độ ngắn mạch, cỏc thành phần mụ men, cụng suất vụ cụng và dũng điện ird và irq đó bỏm tốt giỏ trị đặt của chỳng. Đặc biệt khi mụ phỏng với trƣờng hợp Ra=0,5 khả năng bỏm lƣới tốt hơn, độ sai lệch tĩnh nhỏ hơn trƣờng hợp Ra=0.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Cao Xuõn Tuyển; Nguyễn Phựng Quang (2005), Cỏc thuật toỏn phi tuyến trờn cơ sở kỹ thuật Backstepping điều khiển mỏy điện dị bộ nguồn kộp trong hệ thống phỏt điện chạy sức giú. The 6th Vietnam Conference on Automation (6th VICA), Proc.,545 – 550.

[2] Cao Xuõn Tuyển; Nguyễn Phựng Quang (2007), “Vấn đề khử sai lệch tĩnh và cỏc kết quả thực nghiệm về ỏp dụng cỏc thuật toỏn phi tuyến trờn cơ sở kỹ thuật Backstepping điều khiển mỏy điện dị bộ nguồn kộp trong hệ thống phỏt điện chạy sức giú”, Tạp chớ khoa học [3] Cao Xuõn Tuyển (2008), "Tổng hợp cỏc thuật toỏn phi tuyến trờn cơ sở phương phỏp Backstepping để điều khiển mỏy điện dị bộ nguồn kộp trong hệ thống mỏy phỏt điện sức giú", Luận ỏn tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Bỏch khoa Hà nội và cụng nghệ cỏc trƣờng đại học kỹ thuật, (59),39-44.

[4] Nguyễn Doón Phƣớc, Phan Xuõn Minh, Hỏn Thành Trung(2003), Lý thuyết điều khiển phi tuyến, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[5] Nguyễn Doón Phƣớc(2002), Lý thuyết điều khiển tuyến tớnh, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[6] Nguyễn Phựng Quang(1998), Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha (tỏi bản lần thứ 1), Nhà xuất bản Giỏo dục, Hà Nội.

[7] Nguyễn Phựng Quang(1998), “Mỏy điện dị bộ nguồn kộp dựng làm mỏy phỏt trong hệ thống phỏt điện chạy sức giú: Cỏc thuật toỏn điều chỉnh bảo đảm phõn ly giữa mụmen và hệ số cụng suất”, Tuyển tập VICA 3, 413-437.

[8] Nguyễn Phựng Quang(2004), MATLAB & SIMULINK dành cho kỹ sư điều khiển tự động., Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[9] Nguyễn Phựng Quang, Andreas Dittrich(2002), Truyền động điện thụng minh, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

PHỤ LỤC A. Sơ đồ mụ phỏng toàn hệ thống.

Hỡnh 1 Sơ đồ mụ phỏng toàn hệ thống

C. Khối State feedback1

Hỡnh 3 Khối State feedback1

D. Sơ đồ mụ phỏng tổng hợp 2 thành phần dũng điện d và q

E. Thành phần điều khiển trục d

Hỡnh 5 Sơ đồ mụ phỏng thành phần điều khiển trục d

F.Thành phần điều khiển trục q.

G. Sơ đồ mụ phỏng khối DFIM System

Kí HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ĐKĐBRTDQ Mỏy điện khụng đồng bộ rụ to dõy quấn NLPL Điều khiển nghịch lƣu phớa lƣới

NLMP Điều khiển nghịch lƣu phớa mỏy phỏt ĐCVTKG điều chế vector khụng gian

Q cụng suất vụ cụng

, , ,

rd rq sd sq

i i i i cỏc thành phần dũng rotor, stator thuộc hệ tọa độ

ird Thành phần dũng điện trờn trục q

THĐAL. Hệ thống phớa lƣới điện trờn hệ tọa độ DFIG Phƣơng phỏp điều khiển nội

PI Khõu tỉ lệ tớch phõn

IMC Giải phỏp để chế ngự cỏc lỗi trong DFIG

BĐK Bộ điều khiển M Mụ men động cơ s f tần số mạch điện stator , , r s N

i i i vector dũng rotor, dũng stator, dũng ra phớa lƣới

của CL

, ,

r s N

u u u vector điện ỏp rotor, điện ỏp stator, điện ỏp lƣới

Nd Nq

u u thành phần điện ỏp lƣới thuộc hệ tọa độ dq

, , ,

rd rq sd sq

u u u u thành phần điện ỏp rotor, stator thuộc hệ tọa độ

dq s m s L L L điện cảm stator 2 1 m r s L L L    hệ số tản tổng s s s L T R

 hằng số thời gian stator

r r r L T R 

hằng số thời gian rotor

r s

R R điện trở rotor và stator

m mụmen mỏy phỏt

L điện cảm tản phớa rotor

L điện cảm tản phớa stator

r m r

L L L điện cảm rotor

r s

  vector từ thụng rotor, stator

sd sq

  cỏc thành phần từ thụng stator thuộc hệ tọa độ dq

, r, s, N

    gúc rotor, gúc pha mạch điện rotor, stator, lƣới

điện

DANH MỤC CÁC HèNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hỡnh 1.1 Tuốc bin giú với tốc độ cố định 5 Hỡnh 1.2 Tuốc bin giú với tốc độ thay đổi cú bộ biến

đổi nối trực tiếp giữa stator và lƣới 6 Hỡnh 1.3 Tuốc bin giú tốc độ thay đổi sử dụng

MĐKĐBRTDQ 6

Hỡnh 1.4 Hệ thống PĐSG dựa trờn MĐKĐBRTDQ

sử dụng crowbar 7

Hỡnh 1.5 Hệ thống PĐSG dựa trờn MĐKĐBRTDQ

sử dụng stator switch 8

Hỡnh 1.6 Cỏc đƣờng cong sử dụng trong chiến lƣợc

điều khiển tuốc bin 9

Hỡnh 2.1 Sơ đồ cấu trỳc hệ thống phỏt điện chạy sức

giú sử dụng MĐKĐBRTDQ 12

Hỡnh 2.2

Biểu diễn cỏc vector dũng stator, điện ỏp stator, từ thụng stator trờn hệ trục toạ độ

và d,q 14 Hỡnh 2.3 Mụ hỡnh trạng thỏi của MĐKĐBRTDQ 18 Hỡnh 2.4 Mụ hỡnh trạng thỏi của MĐKĐBRTDQ thể hiện bằng ma trận con 20 Hỡnh 2.5 Mụ hỡnh dũng rotor 20

Hỡnh 2.6 Đặc điểm phi tuyến của mụ hỡnh dũng rotor của MĐKĐBRTDQ trờn hệ tọa độ dq 22 Hỡnh 2.7 Đồ thị vector dũng, ỏp, từ thụng của

MĐKĐBRTDQ 24

Hỡnh 2.8 Sơ đồ nguyờn lý phớa lƣới 25

Hỡnh 2.10&2.11 Sơ đồ thay thế 26

Hỡnh 2.11 Sơ đồ tối giản mạch điện phớa lƣới 27 Hỡnh 2.12 Mụ hỡnh giỏn đoạn phớa lƣới 28 Hỡnh 2.13 Biểu diễn vộc tơ khụng gian dũng điện phớa

lƣới trờn hệ toạ độ dq 29

Hỡnh 2.14

Sơ đồ cấu trỳc điều khiển phớa mỏy phỏt và phớa lƣới hệ thống PĐSG sử dụng

MĐKĐBRTDQ

Hỡnh 3.2 Bộ điều khiển nõng cấp dựa trờn nguyờn tắc

IMC 36

Hỡnh 3.3 Bộ điều khiển dũng điện trục d và trục q

dựa trờn IMC 41

Hỡnh 3.4 Sơ đồ cấu trỳc khõu điều chỉnh dũng phớa