Mục tiêu của điều khiển máy phát DFIG bao gồm: điều khiển công suất tác dụng bám các điểm vận hành tối ưu của turbine nhằm tối ưu công suất thực nhận được từ gió hoặc để hạn chế công suất đầu vào, tránh quá tải cho máy phát khi tốc độ gió lớn và điều khiển công suất phản kháng trao đổi giữa máy phát DIFG và lưới điện nhắm nâng cao chất lượng phát điện, góp phần ổn định hệ thống điện. Mỗi một hệ thống turbine gió điều có chứa những hệ thống phụ (điện, cơ khí, và khí động học ) với các hằng số thời gian đáp ứng khác nhau, thời hằng của hệ thống điện thường nhỏ hơn rất nhiều so với thời hằng của các hệ thống cơ. Sự khác nhau về thời hằng càng rõ ràng khi điều chỉnh tốc độ do đó hệ thống điện càng phức tạp thì yêu cầu của hệ thống điều khiển cũng phức tạp theo. Hình 2.6 trình bày sơđồđiều khiển tổng thể của hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc độ thay đổi trang bị máy phát không đồng bộ cấp nguồn từ hai phía DFIG, trong đó có thể phân biệt hai kênh điều khiển như sau:
• Điều khiển máy phát DFIG (điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng)
• Điều khiển tuabin gió
Kênh điều khiển máy phát DFIG bao gồm điều khiển bộ biến đổi công suất phía rotor RSC và điều khiển bộ biến đổi công suất phía lưới GSC.
Kênh điều khiển tuabin gió với đáp ứng động chậm hơn, bao gồm điều khiển tốc độ và điều khiển công suất đầu vào, giám sát luôn cả bộ phận chấp hành góc pitch (pitch angle actuator) của tuabin gió và giá trị setpoint cho công suất tác dụng của kênh điều khiển DFIG. Vì thế, nó cung cấp tín hiệu điều khiển βref trực tiếp cho bộ chấp hành góc pitch và tín hiệu điều khiển công suất tác dụng MEAQY cho kênh điều khiển DFIG.
Chương 2:Hệ thống máy phát DFIG. GVHD: PGS.TS Dương Hoài Nghĩa
SVTH: Nguyễn Lê Huy Bằng Trang21
Hình 2.6: Sơ đồđiều khiển tổng thể turbine gió tốc độ thay đổi DFIG
Hệ thống điều khiển tổng thể như hình 2.6 đòi hỏi thông tin các tín hiệu đo lường: công suất tác dụng ME6Q7 và công suất phản kháng ZE6Q7 (tại điểm M đầu cực stator hoặc trên lưới điện), điện áp [06Q7 trên DC-link, dòng điện qua bộ lọc \Y6Q7 (tại điểm N), tốc độ máy phát A6Q7 và dòng điện rotor \A6Q7.
Kênh điều khiển máy phát có ba tín hiệu vào điều khiển như sau:
• Giá trị điều khiển công suất tác dụng, ME6Q7 thông tin này được cung cấp bởi kênh điều khiển tuabin gió.
• Giá trị điều khiển công suất phản kháng ZE6Q7 giá trị này có thểđược gán bởi người vận hành. Chẳng hạn, trong trường hợp lưới yếu có thể yêu cầu DFIG phát công suất kháng để hỗ trợđiện áp lưới.
• Giá trị điều khiển điện áp DC-link [0AQY được quyết định bởi kích cỡ của bộ converter, tỷ sốđiện áp stator - rotor và chỉ sốđiều chế của bộ biến đổi công suất.
Kênh điều khiển turbine tạo ra hai tín hiệu điều khiển:
• Giá trị điều khiển công suất tác dụng MEAQY là tín hiệu đặt (setpoint) cho kênh điều khiển DFIG, được tạo ra dựa trên thông tin là vận tốc đo lường của máy
Chương 2:Hệ thống máy phát DFIG. GVHD: PGS.TS Dương Hoài Nghĩa
SVTH: Nguyễn Lê Huy Bằng Trang22
phát A6Q7 và công suất đo lường ME6Q7 tại điểm M. Ví dụ, khi tốc độ gió thấp hơn tốc độ gió định mức, kênh điều khiển tuabin sẽ tạo ra tín hiệu điều khiển bằng cách hiệu chỉnh vận tốc máy phát để tuabin nhận được công suất tối đa từ gió.
• Giá trị điều khiển βrefđược đưa trực tiếp đến cánh quạt tuabin, bộ chấp hành góc pitch sẽ thực thi như một phần của bộđiều khiển công suất. Giá trị này được tạo ra dựa trên thông tin công suất đo lường ME6Q7 và công suất định mức mong muốn M]AQY (thường là giá trị danh định của tuabin được cho bởi nhà chế tạo).
Khi tốc độ gió thấp hơn giá trịđịnh mức, công suất đầu ra chưa đạt đến giới hạn
M]AQY ,kênh điều khiển tuabin sẽ giữ góc pitch trị số tối ưu và tạo ra giá trịđiều khiển
MEAQY cho kênh điều khiển DFIG nhằm đạt công suất tối đa, sau đó kênh điều khiển DFIG sẽđiều chỉnh tốc độ quay của máy phát để giữ cho công suất đầu ra theo giá trị điều khiển được cung cấp bởi kênh điều khiển tuabin.
Trong trường hợp tốc độ gió lớn hơn giá trị định mức, kênh điều khiển tuabin sẽ ra lệnh cho khâu chấp hành góc pitch hiệu chỉnh giá trị β để lượt bớt công suất và ra lệnh cho kênh điều khiển DFIG hiệu chỉnh giá trịđiều khiển MEAQY bằng giá trị định mức M]AQY ,kênh điều khiển DFIG do đó phải hiệu chỉnh tốc độ máy phát về một phạm vi được định trước.