Luận Văn điều khiển máy phát điện cảm ứng cấp nguồn từ hai phía

LỜI CẢM ƠN . i
MỤC LỤC . ii
Mục lục hình . .iv
Ký hiệu dùng trong luận văn . .vi
Tóm tắt luận văn . . viii
Chương 1: HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ. 1
1.1 Năng luợng gió. .1
1.1.1 Giới thiệu về phát điện bằng sức gió, những thuận lợi và khó khăn. .1
1.1.2 Tiềm năng về năng lượng gió ở Việt Nam. 2
1.2 Hệ thống chuyển đổi năng lượng gió. 2
1.2.1 Các thành phần của một hệ thống chuyển đổi năng lượng gió. .2
1.2.2 Các loại hệ thống chuyển đổi năng lượng gió. .3
1.2.2.1 Hệ thống turbine gió tốc độ cố định. 4
1.2.2.2 Hệ thống turbine gió tốc độ thay đổi biển đổi toàn bộ công suất. .5
1.2.2.3 Hệ thống turbine gió tốc độ thay đổi biến đổi một phần công suất. .5
1.3 Tốc độ gió và công suất của turbine. .6
1.3.1 Mật độ gió. .6
1.3.2 Hiệu suất turbine gió. 8
1.3.3 Đường cong công suất turbine gió. .1 0
Chương 2: HỆ THỐNG MÁY PHÁT DFIG. 1 4
2.1 Máy điện cảm ứng cấp nguồn từ hai phía DFIG. .1 4
2.2 Sơ đồ DFIG ở chế độ xác lập. .1 6
2.3 Sự phân bố công suất trong DFIG . .18
2.4 Điều khiển máy phát DFIG. .2 0
2.5 .Điều khiển tối ưu công suất turbine gió. .22
2.5.1 Điều khiển tối ưu TSR (Tip - Speed - Ratio). .22
2.5.2 Điều khiển bám công suất đỉnh. 2 4
Chương 3: MÔ HÌNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG DFIG. .26
3.1 Vectơ không gian và các phép biến đổi. 2 6
ii




3.1.1 Vectơ không gian. 2 6
3.1.2 Công suất trong vectơ không gian. .2 7
3.1.3 Các phép chuyển hệ tọa độ . .2 9
3.1.3.1 Chuyển đổi abc và αβ. .29
3.1.3.2 Chuyển đổi αβ và dq. .3 0
3.2 Mô hình toán học của DFIG. .31
3.2.1 Mô hình DFIG trên hệ tọa độ αβ. .3 1
3.2.2 Mô hình DFIG trên hệ tọa độ dq. .3 5
3.3 Mô hình mô phỏng DFIG trên Matlab/Simulink. .3 7
Chương 4: ĐIỀU KHIỂN DFIG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRƯỢT. .41
4.1 Điều khiển trượt. 4 1
4.1.1 Luật điều khiển. .4 1
4.1.2 Hiện tượng dao động tần số cao. .43
4.2 Điều khiển hai thành phần công suất của DFIG bằng phương pháp trượt. .4 5
4.2.1 Hai thành phần công suất DFIG trong hệ dq định hướng áp. 4 5
4.2.2 Điều khiển trượt công suất thông qua điều khiển dòng rotor. .49
4.2.2.1 Phương trình trạng thái của hệ thống DFIG. .4 9
4.2.2.2 Luật điều khiển. 5 2
Chương 5: SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ. .57
5.1 Sơ đồ mô phỏng. 5 7
5.2 Kết quả mô phỏng. 6 1
5.2.1 Kết quả mô phỏng ở chế độ danh định. 6 1
5.2.2 Kết quả khảo sát tính bền vững của luật điều khiển. .6 7
Chương 6: KẾT LUẬN. 7 2
6.1 Các vấn đề được thực hiện trong luận văn. .72
6.2 Đề nghị và các hướng phát triển của luận văn. .72
Tài Liệu Tham Khảo . .7 3
Phụ Lục . 7 5





Luận văn tìm hiểu tổng quan về các hệ thống chuyển đổi năng lượng gió. Đi sâu
tìm hiểu về mô hình toán, mô phỏng và điều khiển máy phát điện cảm ứng cấp nguồn
từ hai phía (DFIG) ứng dụng trong các hệ thống chuyển đổi năng lượng gió.
Mô hình mô phỏng của DFIG được xây dựng trong hệ tọa độ αβ.
Các phương trình toán của DFIG sử dụng trong hệ thống điều khiển được tính trên
hệ tọa độ dq định hướng theo vectơ điện áp lưới. Mục tiêu điều khiển là điều khiển độc
lập công suất tác dụng và công suất phản kháng phía stator. Việc điều khiển độc lập
hai thành phần công suất này có ý nghĩa là điều khiển độc lập công suất tác dụng để tối
ưu công suất nhận được từ gió, điều khiển độc lập công suất phản kháng để ổn định hệ
thống điện. Trên hệ tọa độ dq đinh hướng theo vectơ điện áp lưới mục tiêu điều khiển
độc lập hai thành phần công suất tương đương với điều khiển hai thành phần dòng điện
i , i phía rotor.
dr qr
Hệ thống điều khiển DFIG được thiết kế dùng phương pháp điều khiển trượt, với
những ưu điểm sau: đáp ứng nhanh, không vọt lố, bền vững trong các điều kiện làm
việc khác nhau.





᳘ꊸ᳘罠᳈