Thạc Sĩ Nghiên cứu điều khiển điện áp máy phát điện kiểu đóng cắt từ kháng sử dụng năng lượng gió dựa trên đ

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT ĐIỆN KIỂU ĐÓNG CẮT TỪ KHÁNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ DỰA TRÊN ĐIỀU KHIỂN MỜ
Năng lượng là một trong những nhu cầu thiết yếu để phát triển và tồn tại của con người và là một yếu tố đầu vào không thể thiếu được của hoạt động kinh tế. Trong hai thế kỷ trước, nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên . đóng vai trò rất lớn trong quá trình phát triển của xã hội loài người. Tuy nhiên, nguồn năng lượng này ngày càng cạn kiệt. Bên cạnh đó, mức sống của người dân càng cao, trình độ sản xuất của nền kinh tế ngày càng hiện đại thì nhu cầu về năng lượng cũng ngày càng lớn. Việc thỏa mãn nhu cầu này thực sự là một thách thức đối với hầu hết mọi quốc gia, trong đó có cả Việt Nam. Vì vậy, việc khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng mới là hết sức cần thiết.
Năng lượng gió là một dạng năng lượng sạch, có khả năng tái sinh. Hiện nay, trên thế giới, việc phát triển Phong điện đang là một xu thế lớn, thể hiện ở mức tăng trưởng cao so với các nguồn năng lượng khác. Thuận lợi lớn nhất của Việt Nam khi phát triển điện gió là nước ta có tiềm năng năng lượng gió tương đối lớn. Theo kết quả điều tra, đánh giá của Ngân hàng thế giới, Việt Nam có tới 8,6% diện tích lãnh thổ được đánh giá là tốt và rất tốt để xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn, tập trung và có tới 41% diện tích nông thôn có thể phát triển trạm điện gió cỡ nhỏ.
Máy phát điện kiểu đóng cắt từ kháng có nhiều ưu điểm nổi bật như: kết cấu đơn giản, chắc chắn; tổn thất chủ yếu xuất hiện ở phía stator, do đó dễ làm mát; chịu quá tải ngắn hạn rất tốt và đặc biệt là nó có giá thành thấp nên đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong thực tế nói chung và trong hệ thống phát điện gió nói riêng. Tuy nhiên máy phát kiểu đóng cắt từ kháng là loại máy có tính chất phi tuyến tính lớn, việc xác định chính xác mô hình toán của nó là không thể, do đó nếu chỉ dùng phương pháp điều khiển PID thông thường thì rất khó đạt được mong muốn.
Điều khiển mờ là một dạng của điều khiển thông minh, với ưu điểm nổi bật là có thể tổng hợp được bộ điều khiển mà không cần biết trước một cách chính xác đặc tính của đối tượng, nên việc sử dụng phương pháp điều khiển mờ để điều khiển điện áp phát của hệ thống phát điện gió sử dụng máy phát kiểu đóng cắt từ kháng có thể là một giải pháp hữu hiệu.
Xuất phát từ thực tế trên tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển điện áp máy phát điện kiểu đóng cắt từ kháng sử dụng năng lượng gió dựa trên điều khiển mờ”
MỤC LỤC
Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục hình vi
Danh mục bảng ix
PHẦN MỞ ĐẦU 1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Mục đích của đề tài 2
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
4 Phương pháp nghiên cứu 2
5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2
6 Cấu trúc của luận văn 3
Chương 1: NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 4
1.1 Đặc điểm của năng lượng gió 4
1.2 Hiện trạng sử dụng năng lượng gió phát điện trên thế giới[SUP][2-Error! Reference source not found.][/SUP] 4
1.3 Hiện trạng và tiềm năng sử dụng năng lượng gió để phát điện ở Việt Nam 8
1.3.1 Nhu cầu năng lượng ở Việt Nam 8
1.3.2 Tiềm năng điện gió của Việt Nam[SUP][1,6,7][/SUP] 9
1.3.3 Thuận lợi và khó khăn khi phát triển điện gió ở Việt Nam[SUP][1,8][/SUP] 9
1.4 Nghiên cứu hiện trạng hệ thống phát điện sử dụng năng lượng gió[SUP][4,9-12][/SUP] 10
1.4.1 Máy phát điện không đồng bộ kiểu lồng sóc 11
1.4.2 Máy phát điện không đồng bộ kiểu dây quấn 12
1.4.3 Máy phát điện không đồng bộ kích từ kép 13
1.4.4 Máy phát điện đồng bộ tự kích 15
1.4.5 Máy phát điện đồng bộ từ trường vĩnh cửu 16
Chương 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY PHÁT SRG 18
2.1 Tổng quan về máy điện kiểu đóng cắt từ kháng[SUP][4,13-17][/SUP] 18
2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát SRG[SUP][4, 13-16][/SUP] 19
2.2.1 Cấu tạo 19
2.2.2 Nguyên lý làm việc của máy phát SRG 20
2.2.3 Phương pháp điều khiển máy phát SRG 22
2.1.4 Ưu điểm và ứng dụng của máy phát SRG 23
2.3 Nguyên lý hoạt động và kết cấu của hệ thống phát điện gió sử dụng máy phát SRG[SUP][4,13,18-19][/SUP] 24
2.3.1 Bộ biến đổi công suất 25
2.3.2 Bộ điều khiển 28
2.3.3 Bộ cảm biến dòng điện và bộ cảm biến vị trí 28
Chương 3: DỰA VÀO PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK THIẾT LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY PHÁT SRG 29
3.1 Giới thiệu phần mềm Matlab/Simulink 29
3.2 Thiết lập mô hình mô phỏng tốc độ gió[SUP][4,13][/SUP] 30
3.3 Thiết lập mô hình mô phỏng Tuabin gió[SUP][4,13][/SUP] 34
3.3.1 Kết cấu của tuabin gió 34
3.3.2 Nguyên lý thu nhận phong năng của tuabin gió (cách xác định công suấtcủa tuabin gió) 35
3.3.3 Mô hình mô phỏng tuabin gió 39
3.4 Thiết lập mô hình mô phỏng máy phát SRG[SUP][4,13][/SUP] 40
3.4.1 Phân tích mô hình toán học tuyến tính của SRG 40
3.4.2 Mô hình mô phỏng SRG 43
3.5 Thiết lập mô hình mô phỏng hệ thống phát điện gió mạch hở sử dụng máy phát SRG[SUP][16,20][/SUP] 48
Chương 4: DỰA VÀO ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP PHÁT HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY PHÁT SRG 49
4.1 Giới thiệu về điều khiển mờ[SUP][21,22][/SUP] 49
4.1.1 Đặc điểm của điều khiển mờ 49
4.1.2 Cấu trúc bộ điều khiển mờ 50
4.1.3 Bộ điều khiển mờ động 56
4.1.4 Các bước tổng hợp bộ điều khiển mờ 58
4.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ điều khiển điện áp phát hệ thống phát điện gió sử dụng máy phát SRG[SUP][4,13,21-22][/SUP] 59
4.2.1 Định nghĩa tập mờ 59
4.2.2 Xây dựng các luật điều khiển “Nếu Thì” 60
4.2.3 Chọn luật hợp thành 63
4.2.4 Giải mờ 63
4.3 Kết quả mô phỏng 63
4.3.1 Kết quả mô phỏng tốc độ gió 63
4.3.2 Kết quả mô phỏng hệ thống máy phát SRG mạch hở 64
4.3.3 Kết quả mô phỏng điện áp phát của hệ thống phát điện gió ở tốc độ gió khác nhau 65
PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 69
1 Kết luận 69
2 Đề nghị 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70