HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ
3.3.2) Phân loại tuabine gió
Tuabine gió thường có các loại sau:
Đối với loại tuabine có tốc độ không đổi, máy phát điện là máy phát điện không đồng bộ phát điện trực tiếp lên lưới, tốc độ quyết định bởi hộp số và số đôi cực của máy phát. Điện áp, dòng điện sinh ra qua bộ lọc, qua máy biến áp trước khi được phát lên lưới (Hình 3.3)
Hình 3.3: Tuabine gió tốc độ không đổi với máy phát điện không đồng bộ
Hệ thống điện gió có tần số cố định với tần số lưới và không điều khiển được, hệ thống này được nhiều nhà chế tạo Đan Mạch sản xuất vào những năm 1980-1990. Do không điều khiển được lên khi tốc độ gió thay đổi thì công suất của hệ thống điện gió thay đổi khi kết nối với lưới có thể làm ảnh hưởng tới chất lượng điện năng của hệ thống lưới
b) Tuabine gió tốc độ thay đổi
Hệ thống gồm tuabine gió kết nối với lưới thông qua bộ điều khiển công suất nối với stator của máy phát (Hình 3.4), máy phát có thể là máy phát không đồng bộ rotor lồng sốc hoặc là máy phát đồng bộ Hộp số KĐ mềm IG Máy biến áp Tụ lọc SG Máy biến áp
Hình 3.4: Tuabine gió có tốc độ thay đổi với máy phát đồng bộ
Ưu điểm của tuabine này là có khả năng điều khiển công suất của tuabine, dòng điện, điện áp đầu ra ổn định hơn so với tuabine có tốc độ cố định. Do vậy chất lượng điện năng tốt hơn. Đối với máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu có khi không cần hộp số khi được chế tạo số đôi cực thích hợp.
c) Tuabine gió có tốc độ thay đổi sử dụng máy phát điện không đồng bộ nguồn kép
Hệ thống gồm tuabine gió với máy phát điện không đồng bộ nguồn kép. Máy phát điện là loại rotor dây quấn, stator nối trực tiếp với lưới, rotor nối với lưới thông qua bộ biến đổi công suất (Hình 3.5)
Hình 3.5: Tuabine gió tốc độ thay đổi với máy phát điện không đồng nguồn kép
Với máy phát điện nguồn kép rotor và stator đều có thể phát công suất. Khi máy ở chế độ phát công suất thì tổng công suất phát lên lưới gồm công suất của rotor và stator (Hình 3.6), công suất cơ nhận từ năng lượng gió,
a) ω <ω0 DFIG Hộp số Pcơ Protor Pstator DFIG
b) ω >ω0
Hình 3.6: Hướng công suất của máy phát điện không đồng bộ nguồn kép Tổng công suất phát lên lưới của máy phát không đồng bộ nguồn kép sẽ là:
rotor stator
total P P
P = +
(3.9)
Theo hình 3.6, chế độ làm việc của máy phát phụ thuộc vào điều kiện vận hành tốc độ của máy phát dưới tốc độ đồng bộ hay trên tốc độ đồng bộ tương ứng với công suất rotor sẽ nhận hay phát công suất từ lưới
Ta có công suất của rotor tỉ lệ với độ trượt
Protor = -s.Pstator (3.10)
Và hệ số trượt s được xác định như sau:
stator rotor stator s ω ω ω − = (3.11)
Trong đó ωstator, ωrotortốc độ của stator và rotor
Trường hợp 1: máy phát vận hành dưới tốc độ đồng bộ s >0 Protor <0 : rotor tiêu thụ công suất từ lưới Trường hợp 2: máy phát vận hành trên tốc độ đồng bộ
s<0 Protor > 0 : rotor phát công suất lên lưới