Luận văn Nghiên cứu điều khiển bộ chỉnh lưu điện áp rotor trong máy phát điện gió (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu điều khiển bộ chỉnh lưu điện áp rotor trong máy phát điện gió (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ ÐÌNH CUỜNG NGHIÊN CỨU ÐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU ÐIỆN ÁP ROTOR TRONG MÁY PHÁT ÐIỆN GIÓ NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN – 60520202 S K C0 0 4 9 5 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ ĐÌNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU ĐIỆN ÁP ROTOR TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/ 2016
3. TR ƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 11 năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và Tên học viên: Vũ Đình Cường Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10-12-1991 Nơi sinh: TPHCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 1480605 Khóa: 2014B-2016 Mã ngành: 60520202 I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU ĐIỆN ÁP ROTOR TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ. II. NHIỆM VỤ: • Tìm hiểu các loại máy phát điện gió. • Tìm hiểu máy phát điện không đồng bộ nguồn đôi DFIG (Doubly-Fed Induction Generator). • Dùng phần mềm Matlab để xây dựng và mô phỏng các thông số của hệ thống. • Thiết kế bộ PID mờ thay thế bộ PI để điều khiển bộ biến đổi phía rotor của máy phát điện DFIG. i
4. III. NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: IV. NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI: V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM KHOA BỘ MÔN QUẢN LÝ Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội đồng chuyên ngành thông qua. Ngày 23 tháng 11 năm 2016 Phòng Đào tạo sau Đại học Khoa Điện - Điện Tử ii
5. CÔNG TRÌNH ĐÃ HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Cán bộ chấm nhận xét 1: Cán bộ chấm nhận xét 2: Luận văn được bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Ngày 23 tháng 11 năm 2016 iii
6. LỜI CẢM ƠN Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, em kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: ü TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN và các thầy đã tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên em trong suốt quá trình thực hiện. ü Quý thầy, cô giáo đã tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn em và các thành viên trong lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Điện 2014B trong toàn bộ khoá học. ü Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Điện - Điện Tử, phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ em thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. ü Kính gửi lời cảm tạ tới BGH Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho cho các học viên tại trường được học tập và nghiên cứu. Kính chúc Quý thầy, cô thật nhiều sức khỏe. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 11 năm 2016 Học viên Vũ Đình Cường iv
7. TÓM TẮT Đề tài “NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU ĐIỆN ÁP ROTOR TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ DFIG” được tiến hành trong khoảng thời gian 1 năm tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM. Sau thời gian nghiên cứu đề tài được triển khai và tập trung giải quyết các vấn đề sau: • Tìm hiểu các loại máy phát điện gió. • Tìm hiểu máy phát điện không đồng bộ nguồn đôi DFIG (Doubly-Fed Induction Generator). • Tìm hiểu về Logic mờ. • Dùng phần mềm Matlab để xây dựng và mô phỏng các thông số của hệ thống. • Thiết kế bộ PID mờ thay thế bộ PI để điều khiển bộ biến đổi phía rotor (RSC) của máy phát điện gió DFIG. Người thực hiện Vũ Đình Cường v
8. ABSTRACT The thesis name is “DESIGN A CONTROLLER FOR RECTIFIER AT ROTOR SIDE CONVERTER IN A WIND DFIG GENERATOR” has been done for a year at Ho Chi Minh University of Technology and Education. The thesis’s content is focused on: • Studing the wind generator. • Studing the DFIG (Doubly-Fed Induction Generator). • Studing Fuzzy logic controller. • Using Matlab software for building and simulating the parameters of the system. • Design a fuzzy-PID controller to replace the conventional PI controller to control the rotor side converter (RSC) in the wind DFIG generator. Author Vũ Đình Cường vi
9. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 11 năm 2016 Học viên (Ký tên và ghi rõ họ tên) Vũ Đình Cường vii
10. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Vũ Đình Cường Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/12/1991 Nơi sinh: TPHCM Quê quán: Nam Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số 12, Đường Số 3, Kp4, P. Bình Chiểu, Q. Thủ Đức, Tphcm E-mail: vudinhcuong1012@gmail.com SĐT: 0902462406 II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học phổ thông: Hệ đào tạo: chính qui Nơi học (trường, thành phố): THPT Tam Phú 2. Đại học: Hệ đào tạo: Liên thông chính quy. Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Công Nghiệp TPHCM Ngành học: Kỹ Thuật Điện. Tên đồ án tốt nghiệp: Xây Dựng Mô Hình Mô Phỏng Chỉnh Lưu Cầu 3 Pha. Người hướng dẫn: Ths. Châu Văn Bảo. viii
11. MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi LỜI CAM ĐOAN vii LÝ LỊCH KHOA HỌC viii MỤC LỤC ix DANH SÁCH KÍ HIỆU xi DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NĂNG LƯỢNG GIÓ. 1 1.1. Tình hình cung- cầu điện năng ở việt nam. 1 1.2. Tiềm năng của năng lượng gió ở Việt Nam. 1 1.3. Lợi ích của việc lắp đặt tuabin gió. 2 1.4. Mặt hạn chế khi sử dụng năng lượng gió. 2 1.5. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu. 3 1.6. Phạm vi nghiên cứu. 3 1.7. Phương pháp nghiên cứu. 3 1.8. Kết quả nghiên cứu trong nước và ngoài nước về máy phát điện gió. 3 1.9. Bố cục luận văn. 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1. Cấu tạo hệ thống máy phát điện gió. 6 2.2. Mô hình điều khiển của turbine gió nguồn kép DFIG. 7 2.3. Phương pháp điều khiển và các mô hình hệ thống turbine gió. 9 2.3.1. Phương pháp điều khiển hệ thống turbine gió cố định. 9 2.3.2.Phương pháp điều khiển turbine gió thay đổi tốc độ. 10 2.4. Turbine gió máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG). 11 2.5. Giới Thiệu Bộ Điều Khiển Mờ. 13 2.5.1. Cấu Trúc Điều Khiển Mờ. 13 2.5.2. Phân loại bộ điều khiển mờ. 14 2.5.3. Các Bước Tổng Hợp Bộ Điều Khiển Mờ. 14 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TOÁN MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP (DFIG). 16 3.1. Mô hình khối turbine gió. 16 3.2. Biểu diễn các đại lượng pha sang đại lượng vector trong không gian. 17 3.3. Quan hệ giữa trục toạ độ tĩnh α-β trục hệ toạ độ quay d-q 19 3.4. Mô hình toán của máy phát điện (DFIG) trong hệ trục tọa độ tĩnh α-β 20 ix
12. 3.5. Mô hình toán của máy phát điện (DFIG) trong hệ trục tọa độ quay d-q. 22 3.6. Mô hình chuyển đổi. 25 3.6.1.Hệ thống điều khiển bộ biến đổi RSC. 26 3.6.2. Hệ thống điều khiển bộ biến đổi phía lưới (GSC). 31 3.7. Mạch liên kết DC. 32 3.8. Các đại lượng cơ bản. 32 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ PID MỜ ĐIỀU KHIỂN RSC TRONG MÁY PHÁT DFIG. 34 4.1.Giới Thiệu Bộ PID Kinh Điển. 34 4.2.Trình tự thiết kế bộ điều khiển PID mờ: 35 4.3. So sánh kết quả mô phỏng 41 CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG DÙNG PID MỜ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP (DFIG) 43 5.1. Mô hình điều khiển máy phát điện nguồn kép DFIG. 43 5.1.1. Mô hình mô phỏng khối Wind turbine 45 5.1.2. Sơ đồ tổ máy phát và bộ chuyển đổi công suất. 46 5.1.3. Mô hình mô phỏng khối điều khiển Wind DFIG-Grid và Wind DFIG – Rotor. 47 5.1.4. Mô hình mô phỏng khối điều khiển bộ converter phía lưới. 47 5.1.5. Mô hình mô phỏng khối điều khiển converter phía rotor. 48 5.2. Trình tự mô phỏng . 49 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53 6.1. Kết luận. 53 6.2. Hạn chế. 53 6.3. Hướng phát triển của đề tài. 53 x
13. DANH SÁCH KÍ HIỆU KÍ HIỆU CHÚ GIẢI � Mật độ không khí (kg/m3 ) R Bán kính cánh quạt (m) V Vận tốc gió (m/s) ��(�, �) Hiệu suất cánh quạt Pm Công suất turbine Tm Moment cơ trục turbine Te Moment điện từ máy phát(N.m) �!" Vận tốc góc cơ máy phát [mach.rad/s] �! Vận tốc góc điện của rotor (rad/s) �! Vận tốc góc đồng bộ (elec.rad/s) Va Điện áp pha a (v) Vb Điện áp pha b (v) Vc Điện áp pha c (v) �! Điện áp trục � hệ quy chiếu �� �! Điện áp trục � hệ quy chiếu �� �! Điện áp trục d hệ quy chiếu dq �! Điện áp trục q hệ quy chiếu dq �!" Dòng điện rotor trục d hệ quy chiếu dq �!" Dòng điện rotor trục q hệ quy chiếu dq �!" Dòng điện stator trục d hệ quy chiếu dq xi
14. �!" Dòng điện stator trục q hệ quy chiếu dq �!" Dòng điện rotor trục � hệ quy chiếu �� �!" Dòng điện rotor trục � hệ quy chiếu �� �!" Dòng điện stator trục � hệ quy chiếu �� �!" Dòng điện stator trục � hệ quy chiếu �� �! Điện trở stator (Ω) �! Điện cảm dây quấn rotor quy về phía stator (H) �! Điện cảm dây quấn stator (H) �! Điện cảm từ hoá (H) �!/�! Tỷ số vòng dây quấn �! Điện trở stator nối lưới (Ω) �! Điện cảm rò stator nối lưới (H) �! Góc vị trí stator ( elec.rad) �!"�!"�!" Từ thông stator (Wb) �!"�!"�!" Từ thông rotor (Wb) �!" Từ thông rotor trục d hệ quy chiếu dq (Wb) �!" Từ thông stator trục d hệ quy chiếu dq (Wb) �!" Từ thông rotor trục q hệ quy chiếu dq (Wb) �!" Từ thông stator trục q hệ quy chiếu dq (Wb) �!" Điện áp một chiều trung gian của bộ converter (V) �!" Điện dung trung gian của bộ converter (H) �! Công suất tác dụng đầu cực stator (W) �! Công suất phản kháng đầu cực stator (VAR) xii
15. �! Công suất định mức (W) �! Tần số định mức (Hz) �! Điện áp định mức (V) �! Điện áp lưới (V) �!"# Điện áp lưới phân phối (V) Cos� Hệ số công suất H(s) Hệ số quán tính (kg.m2 ) F Hệ số ma sát (N.m.s) � Số cực đôi từ � Tip –speed- ratio � Góc pitch (deg) Chỉ số trên e,s Hệ trục toạ độ quay đồng bộ dq và hệ trục �� Ref,* Giá trị điều khiển hoặc giá trị đặt Mea Giá trị đo lường xiii
16. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1. Cấu tạo turbine gió trục ngang. Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống điều khiển máy phát nguồn kép DFIG. 7 Hình 2.3. Tuabin gió tốc độ cố định với máy phát không đồng bộ IG. 10 Hình 2.4. Mô hình máy phát không đồng bộ điều khiển điện trở rotor. 11 Hình 2.5. Mô hình động cơ không đồng bộ DFIG. 11 Hình 2.6.Chiều của dòng năng lượng qua máy phát DFIG ở 2 chế độ. 12 Hình 2.7. Các khối chức năng của bộ điều khiển mờ cơ bản. 13 Hình 3.1. Nguyên lý vector trong không gian. 17 Hình 3.2. Mối quan hệ giữa trục tọa độ tĩnh α − β và 19 hệ trục quay d-q. Hình 3.3. Mạch tương đương máy phát điện DFIG trong 24 hệ toạ độ quay d-q. Hình 3.4. Cấu trúc bộ chuyển đổi nguồn áp back-to-back. 25 Hình 3.5. Đường đặc tính công suất của tuabin gió- DFIG. 27 Hình 3.6. Sơ đồ khối bộ điều khiển RSC. 27 Hình 3.7. Đặc tính V-I của turbine. 29 Hình 3.8. Bộ điều khiển dòng điện. 30 Hình 3.9. Sơ đồ mạch tương đương của bộ lọc RL 31 Hình 4.1. Cấu trúc bộ điều khiển PID kinh điển. 34 Hình 4.2. Bộ chỉnh định mờ tham số PID. 35 Hình 4.3.Tập mờ ngõ vào của bộ K! mờ. 36 Hình 4.4.Tập mờ ngõ vào của bộ K! mờ. 37 xiv
17. Hình 4.5.Tập mờ ngõ vào của bộ K! mờ. 37 Hình 4.6.Tập mờ ngõ ra của bộ K! mờ. 38 Hình 4.7.Tập mờ ngõ ra của bộ K! mờ. 38 Hình 4.8.Tập mờ ngõ ra của bộ K! mờ. 39 Hình 4.9.Quy luật thay đổi K!. 40 Hình 4.10. Quy luật thay đổi K!. 40 Hình 4.11. Quy luật thay đổi K!. 40 Hình 4.12. Sơ đồ điều khiển PI thông thường của khối Vdq_ctrl_rotor_converter. 41 Hình 4.13. Sơ đồ điều khiển PID mờ của khối Vdq_ctrl_rotor_converter. 41 Hình 4.14 . Điện áp V_qr. 42 Hình 5.1. Sơ đồ tổ máy phát điện turbine gió công suất 43 100MW sử dụng máy phát điện DFIG kết nối lưới điện. Hình 5.2. Mô hình của máy phát đồng bộ SG. 44 Hình 5.3. Hệ thống nhiều máy với trở kháng không đổi. 45 Hình 5.4. Mô hình mô phỏng khối Wind turbine. 46 Hình 5.5. Sơ đồ máy phát điện DFIG và bộ chuyển đổi công suất. 46 Hình 5.6. Mô hình khối điều khiển 47 Wind DFIG-Grid và Wind DFIG-Rotor. Hình 5.7. Mô hình khối điều khiển bộ converter phía lưới. 48 Hình 5.8. Mô hình khối điều khiển converter phía rotor. 48 Hình 5.9 a_b_c lần lượt là công suất tác dụng 50 của các máy SG1, SG2, SG3. xv
18. Hình 5.9 d_e_f lần lượt là công suất phản kháng 51 của các máy SG1, SG2, SG3. Hình 5.10. Sơ đồ tính µ 52 xvi
19. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NĂNG LƯỢNG GIÓ. 1.1. Tình hình cung- cầu điện năng ở việt nam. Tốc độ tăng trưởng trung bình của sản lượng điện ở Việt Nam trong 20 năm trở lại đây đạt mức rất cao, khoảng 12-13% /năm - tức là gần gấp đôi tốc độ tăng trưởng GDP của nền kinh tế. Chiến lược công nghiệp hóa và duy trì tốc độ tăng trưởng cao để nước mạnh và tránh nguy cơ tụt hậu sẽ còn tiếp tục đặt lên vai ngành điện nhiều trọng trách và thách thức to lớn trong những thập niên tới. Để hoàn thành được những trọng trách này, ngành điện phải có khả năng dự báo nhu cầu về điện năng của nền kinh tế, trên cơ sở đó hoạch định và phát triển năng lực cung ứng của mình. Việc ước lượng nhu cầu về điện không hề đơn giản, bởi vì nhu cầu về điện là nhu cầu dẫn xuất. Chẳng hạn như nhu cầu về điện sinh hoạt tăng cao trong mùa hè là do các hộ gia đình có nhu cầu điều hòa không khí, đá và nước mát. Tương tự như vậy, các công ty sản xuất cần điện là do điện có thể được kết hợp với các yếu tố đầu vào khác (như lao động, nguyên vật liệu ) để sản xuất ra các sản phẩm cuối cùng. Nói cách khác, chúng ta không thể ước lượng nhu cầu về điện một cách trực tiếp mà phải thực hiện một cách gián tiếp thông qua việc ước lượng nhu cầu của các sản phẩm cuối cùng. Nhu cầu này lại phụ thuộc vào nhiều biến số kinh tế và xã hội khác. Bảng 1 dưới đây cung cấp dữ liệu lịch sử của một số biến số ảnh hưởng tới nhu cầu về điện ở Việt Nam trong những năm qua. Theo dự báo của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam, nếu tốc độ tăng trưởng GDP trung bình tiếp tục được duy trì ở mức 7,1%/năm thì nhu cầu điện sản xuất của Việt Nam vào năm 2020 sẽ là khoảng 200.000 GWh, vào năm 2030 là 327.000 GWh. Trong khi đó, ngay cả khi huy động tối đa các nguồn điện truyền thống thì sản lượng điện nội địa của chúng ta cũng chỉ đạt mức tương ứng là 165.000 GWh (năm 2020) và 208.000 GWh (năm 2030). Điều này có nghĩa là nền kinh tế sẽ bị thiếu hụt điện một cách nghiêm trọng, và tỷ lệ thiếu hụt có thể lên tới 20-30% mỗi năm. Nếu dự báo này của Tổng Công ty Điện lực trở thành hiện thực thì hoặc là chúng ta phải nhập khẩu điện với giá đắt gấp 2-3 lần so với giá sản xuất trong nước, hoặc là hoạt động sản xuất của nền kinh tế sẽ rơi vào đình trệ, còn đời sống của người dân sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Đứng trước thách thức thiếu hụt điện năng, chúng ta cần tìm ra các nguồn năng lượng mới để bổ sung vào nguồn điện quốc gia. Trong đó, năng lượng điện từ gió được xem là một trong những nguồn điện có trữ lượng lớn và phù hợp với xu hướng phát triển bền vững hiện nay. 1.2. Tiềm năng của năng lượng gió ở Việt Nam. Trong chương trình đánh giá năng lượng cho châu Á, Ngân hàng thế giới có đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á trong đó có 1
20. Việt Nam. Theo tính toán của nghiên cứu này, trong bốn nước được khảo sát thì Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất và hơn hẳn các quốc gia lân cận là Thái Lan, Lào, Campuchia. Trong khi Việt Nam có tới 8,6% diện tích lãnh thổ được đánh giá có tiềm năng từ “tốt” đến “rất tốt” để xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn thì diện tích này ở Thái Lan là 0,2%, ở Lào là 2,9%, và ở Campuchia là 0,2%. Tổng điện năng điện gió của Việt Nam là 513.600 MW tức là bằng hơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La và hơn 10 lần tổng dự báo ngành điện vào năm 2020. Nếu xét tiêu chuẩn để xây dựng các trạm điện gió cỡ nhỏ phục vụ cho phát triển kinh tế ở những vùng khó khăn thì Việt Nam có đến 41% diện tích nông thôn có thể phát triển điện gió loại nhỏ. Nếu so sánh con số này với nước láng giềng thì Campuchia có 6%, Lào có 13% và Thái Lan có 9% diện tích nông thôn có thể phát triển điện gió loại nhỏ. [1] 1.3. Lợi ích của việc lắp đặt tuabin gió. Đánh giá đúng mực về năng lượng gió, chúng ta có thể rút ra được mấy ưu điểm sau của năng lượng gió mà các nguồn năng lượng khác khó có được: - Tận dụng được các đồi trọc để xây các tuabin gió. - Ảnh hưởng đến đất canh tác không đáng kể. - Ảnh hưởng của thiên nhiên nơi đặt các tuabin gió không đáng kể nếu so sánh với nhà máy thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân - Là nguồn năng lượng sạch và vô tận đối với thiên nhiên. Điều đó là điều tiên quyết đem lại lợi thế của năng lượng gió so với các nguồn năng lượng hóa thạch vốn có hạn và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.Với việc công nghệ ngày càng tiến bộ, và việc sử dụng năng lượng gió ngày càng phổ biến hơn thì giá thành của năng lượng gió ngày càng rẻ cộng với xu hướng ngày càng tăng lên của các nguồn năng lượng hóa thạch phổ biến thì đây cũng là một lợi ích to lớn của năng lượng gió [2][22]. 1.4. Mặt hạn chế khi sử dụng năng lượng gió. - Phụ thuộc hoàn toàn vào thiên nhiên, nên việc khảo sát từng vùng, lắp những bản đồ gió chi tiết là một điều cực kì quan trọng để đem lại hiệu quả cho năng lượng gió. - Có thể thay đổi dòng không khí làm ảnh hưởng đến các loài chim cư trú. - Thay đổi hoặc làm phá vỡ cảnh quan của vùng lắp đặt diện gió. - Tiếng ồn có thể làm ảnh hưởng đến các loài động vật hoặc con người sống gần nơi đặt các trạm năng lượng gió. 2
21. - Có thể ảnh hưởng dến các trạm thu phát sóng điện thoại, truyền hình. Đó là những mặt hạn chế của năng lượng gió, nhưng cơ bản thì các hạn chế này rất nhỏ so với các hạn chế của các nguồn năng lượng hóa thạch. 1.5. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu. - Nghiên cứu mô hình toán học các thành phần điều khiển máy phát điện không đồng bộ nguồn kép DFIG. - Xây dựng mô hình trên lưới điện chuẩn IEEE 9 bus, dùng phần mềm Matlab để mô phỏng các thông số của hệ thống. - Quá trình biến đổi năng lượng gió, sử dụng bộ PID mờ thay thế bộ PI để điều khiển bộ RSC trong máy phát điện gió DFIG. - Tổng hợp, nhận xét, đánh giá kết quả mô phỏng. 1.6. Phạm vi nghiên cứu. - Phạm vi nghiên cứu xoay quanh vấn đề điều khiển cân bằng công suất P và Q. - Xây dựng mô hình điều khiển máy phát điện không đồng bộ nguồn kép kết nối lưới điện. Qua đó nhận xét, đánh giá các kết quả mô phỏng khi sử dụng hệ mờ để điều khiển hệ thống máy phát không đồng bộ nguồn kép DFIG bằng phần mềm Matlab/Simulink. 1.7. Phương pháp nghiên cứu. - Sử dụng các phương pháp toán học hiện đại như giải thuật logic mờ để điều khiển tối ưu hệ thống. - Sử dụng phương pháp mô hình hoá để kiểm tra và so sánh các kết quả của hệ thống trước và sau khi sử dụng giải thuật. 1.8. Kết quả nghiên cứu trong nước và ngoài nước về máy phát điện gió. 1.8.1. Kết quả nghiên cứu trong nước. Máy phát điện gió là một phần rất quan trọng trong hệ thống điện gió, do đó việc nghiên cứu các đặc tính của máy phát này là điều quan trọng. Cho đến nay có rất nhiều các công trình của các tác giả trong nước đã nghiên cứu về những loại máy phát này. Trong đó loại máy phát điện gió nguồn đôi (DFIG) chiếm phần lớn vì những ưu điểm mang lại của nó. Có thể kể đến các công trình sau: [1] Đặng Danh Hoành, Cải thiện chất lượng điều khiển máy phát không đồng bộ nguồn kép dùng trong hệ thống phát điện chạy sức gió bằng phương pháp điều khiển phi tuyến, Luận văn tiến sỹ, ĐH Bách khoa Hà Nội, 2011. Trong bài luận văn này tác giả đã tổng hợp điều chỉnh dòng rotor máy phát không đồng bộ ba pha nguồn kép trong hệ thống máy phát điện sức gió bằng phương 3
22. S K L 0 0 2 1 5 4