Để nghiên cứu phân bố công suất của hệ thống DFIG, công suất biểu kiến cấp cho DFIG thông qua mạch stator và rotor được xác định như sau:
Công suất biểu kiến cuộn stator Ss và rotor Sr được tính như sau:
VE 3DEFET 3BE|FE|,) G3EHIE|FE|,) G3EL6FET (2.7)
VA 3DAFET 3BA|FA|,) G3KEHIA|FA|,) G3EL6FAT (2.8) Kết hợp với các phương trình ở trên ta có thể viết lại như sau:
VE 3BE|FE|,) G3EHIE|FE|,) G3E|L6|,
H6 ) 3B6|FJ6|,+ G3EL6FAT (2.9)
VA 3BA|FA|,) G3KEHIA|FA|,) G3EL6FAT (2.10) Giả thuyết bỏ qua tổn hao đồng trong mạch stator, rotor và tổn hao từ trễ, công suất tác dụng của stator và rotor được tính gần đúng như sau:
ME BSVEU 3BE|FE|,) 3B6|FJ6|,) 3EFWSL6FATU > 3EFWSL6FATU (2.11)
MA BSVAU 3BA|FA|,+ 3KEFWSL6FATU > +3KEFWSL6FATU (2.12) Từ giả thuyết trên, công suất cơđược xác định bằng tổng công suất tác dụng của cuộn stator và rotor:
M6QN 3EFWSL6FATU + 3KEFWSL6FATU 3AFWSL6FATU (2.13) Suy ra:
ME 1 + K M1 6QN , MA +1 + K MK 6QN (2.14)
Từđây ta rút ra nhận xét, sự phân bố công suất tác dụng giữa các cuộn dây stator và rotor của máy phát DFIG phụ thuộc vào hệ số trượt. Công suất qua mạch rotor (qua bộ biến đổi công suất) ngược dấu và xấp xỉ bằng công suất cuộn stator nhân với hệ số trượt, còn được gọi là công suất trượt.
Chương 2:Hệ thống máy phát DFIG. GVHD: PGS.TS Dương Hoài Nghĩa
SVTH: Nguyễn Lê Huy Bằng Trang19
Ta có sơđồ phân bố công suất như hình 2.5.
Hình 2.5: Sự phân bố công suất (bỏ qua tổn thất) của DFIG
Tùy thuộc vào điều kiện vận hành của hệ thống, công suất qua mạch rotor có thểđi theo hai chiều: từ lưới qua bộ biến đổi công suất đến rotor, Pr < 0, ở chếđộ dưới đồng bộ và ngược lại từ mạch rotor qua bộ biến đổi công suất đến lưới, Pr > 0, ở chếđộ trên đồng bộ. Trong cả hai trường hợp trên, mạch stator đều phát công suất về lưới, Ps > 0.
Như vậy, khi hệ thống biến đổi năng lượng gió cho phép vận hành trong phạm vi thay đổi tốc độ ∆ω = ±30% quanh tốc độđồng bộ, ứng với hệ số trượt thay đổi trong phạm vi s = ± 0.3, thì công suất định mức của bộ biến đổi công suất chỉ cần được thiết kế bằng 20% - 30% so công suất định mức của máy phát. Định mức của bộ biến đổi công suất có quan hệ với phạm vi thay đổi tốc độđược chọn, chi phí cho bộ biến đổi công suất vì thế tăng hay giảm phụ thuộc vào phạm vi tốc độ cho phép tăng hay giảm. Thí dụ về sự phụ thuộc của công suất mạch stator và rotor vào hệ số trượt cho trong bảng sau:
Hệ số trượt s% Tốc độ rotor ωr, p.u Công suất rotor , Pr Công suất stator, Ps
0.3 0.7 -0.43Pm 1.43 Pm
0 1.0 0 Pm
-0.3 1.3 0.23Pm 0.77 Pm
Chương 2:Hệ thống máy phát DFIG. GVHD: PGS.TS Dương Hoài Nghĩa
SVTH: Nguyễn Lê Huy Bằng Trang20