Hình 4.17: Sơ đồ biểu diễn cấu trúc hệ thống DFIG khi khởi động.
Hình 4.17 biểu diễn mô hình đơn giản DFIG để giúp phân tích đơn giản cách thức khởi động máy phát DFIG trong Tua-bin điện gió. Có 2 thiết bị đóng cắt SW1 và SW2 với SW1 là thiết bị đóng cắt mạch Stato với lưới, SW2 là thiết bị đóng cắt phía Roto. Trong thực tế thiết bị đóng cắt cơ điện thường được sử dụng vì tổn thất công suất ít hơn so với thiết bị đóng cắt solict-state. Góc pitch của cánh quạt có thể được thay đổi trong suốt quá trình khởi động và sẽ được giữ tại vị trí tối ưu trong điều kiện hoạt động bình thường, khi tốc độ gió quá cao thì góc pitch cánh quạt được điều chỉnh tối đa để không phát ra công suất. Phương thức khởi động được thực hiện chia thành các bước:
Step1: Ban đầu trạng thái dừng:
Trong giai đoạn ban đầu với tốc độ gió thấp dưới tốc độ cắt, khi đó SW1 và SW2 mở. Cả mạch Roto và Stato không được nối với lưới. Cánh quạt Tua-bin hướng dọc theo chiều gió và không có moment nào được phát ra. Hệ thống trong trạng thái dừng.
Step 2: Gia tốc cho Tua-bin/máy phát và điện áp được tạo ra:
Khi tốc độ gió đạt trên tốc độ cắt thì góc quay cánh quạt được điều chỉnh để cung cấp moment khởi động và Tua-bin bắt đầu quay. SW2 trong mạch Roto được đóng và bộ
56
Roto được điều khiển và cung cấp dòng kích từ tới DFIG. Một điện áp cảm ứng trong Stato được kiểm tra để cho được đồng bộ với lưới. Khi đó không có công suất được tạo ra hay chuyển tới lưới.
Step 3: Đồng bộ tần số và điện áp với lưới:
Trong quá trình gia tốc tốc độ Roto, cả điện áp Stato và tần số được điều khiển đầy đủ bởi converter phía Roto. Khi gia tốc máy phát tới một tốc độ mà tốc độ đó đã được cài đặt liên quan tới tốc độ gió được đo lường; điện áp Stato, tần số, thứ tự pha được điều chỉnh để phù hợp với lưới. Khi đồng bộ đã được thực hiện, SW1 được đóng lại và hệ thống DFIG được nối tới lưới.
Step 4: Công suất phát ra và góc pitch tối ưu:
Khi DFIG được kết nối lưới, moment và công suất truyền tăng từ 0 lên giá trị cực đại liên quan tới tốc độ gió được đo lường. Khi đó góc pitch tối ưu, tại đó hiệu suất năng lượng gió được chuyển hóa là cao nhất.
Quá trình khởi động đã được thực hiện.