ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TPHCM
PHAÏM THÒ LEÄ DIEÃM
NGHIEÂN CÖÙU KYÕ THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN BOÄ
BIEÁN ÑOÅI COÂNG SUAÁT DUØNG TRONG
NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ
Chuyeân ngaønh : Thieát bò, Maïng vaø Nhaø maùy ñieän – K2007
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, thaùng 07 naêm 2009.
LUAÄN VAÊN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Văn Nhờ
…………….
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ……………………………………………….....................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : ………………………………………………….................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC
SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …… tháng …… năm 2009.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
TP.HCM, ngày……tháng…… năm 2009
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : PHAÏM THÒ LEÄ DIEÃM
Phái: Nöõ
Ngày sinh : 16/03/1971
Nơi sinh: Saøi Goøn
Chuyên ngành : Thiết bị, mạng và Nhà máy điện
MSHV : 01807269
I. TÊN ĐỀ TÀI : NGHIEÂN CÖÙU KYÕ THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN CAÙC BOÄ BIEÁN ÑOÅI
COÂNG SUAÁT DUØNG TRONG NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
1. Tìm hiểu heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù – caùc loaïi maùy phaùt vaø caùc
kieåu moâ hình heä thoáng naêng löôïng gioù.
2. Tìm hiểu caùc boä bieán ñoåi coâng suaát söû duïng trong heä thoáng chuyeån ñoåi naêng
löôïng gioù.
3. Tìm hieåu phöông phaùp ñieàu cheá caùc boä bieán ñoåi coâng suaát trong heä thoáng
naêng löôïng gioù ñeå cung caáp ñieän naêng ñaûm baûo chaát löôïng.
4. Tìm hieåu kyõ thuaät ñieàu khieån ñònh höôùng töïa theo tröôøng veùctô töø thoâng
stator vaø kyõ thuaät ñieàu khieån ñònh höôùng theo veùctô ñieän aùp maùy phaùt ñoàng
boä nam chaâm vónh cöûu – moâ hình cuûa heä thoáng naêng löôïng gioù vôùi maùy phaùt
ñoàng boä nam chaâm vónh cöûu vaø caùc boä bieán ñoåi coâng suaát ñöôïc ñieàu khieån
ñònh höôùng theo tröôøng veùctô töø thoâng stator vaø ñònh höôùng theo veùctô ñieän
aùp.
5. Moâ phoûng baèng phaàn meàm Matlab/simulink - Kết luận.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/02/2009
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 03/07/2009
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS. TS. NGUYỄN VĂN NHỜ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGS. TS. NGUYỄN VĂN NHỜ
CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH
TS. VŨ PHAN TÚ
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
Ngày……tháng……năm 2009
TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH
Lời cảm ơn
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, nay tôi
đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp cao học của mình. Để có thành
quả này, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ và giúp đỡ tận
tình từ Thầy Cô, gia đình, và bạn bè.
Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân
thành đến Thầy PGS.TS. Nguyeãn Vaên Nhôø, người đã tận tình
trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn đến tất cả quí Thầy Cô trường
Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã trang bị cho tôi một
lượng kiến thức rất bổ ích, đặc biệt xin chân thành cảm ơn quí
Thầy Cô Bộ môn Hệ Thống Điện & Cung Cấp Điện đã tạo điều
kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học
tập cũng như trong thời gian làm luận văn này.
Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, bạn
bè đã giúp đỡ cho tôi rất nhiều, đã tạo cho tôi niềm tin và nỗ
lực cố gắng để hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn !
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009
Học viên
Phaïm Thò Leä Dieãm
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
TOÙM TAÉT
− Ñeà taøi naøy trình baøy caùc vaán ñeà veà vieäc thöïc hieän ñieàu khieån boä bieán ñoåi coâng
suaát duøng trong heä thoáng naêng löôïng gioù. Ñoái töôïng nghieân cöùu cuûa ñeà taøi laø boä
nghòch löu phía löôùi cuûa heä thoáng maùy phaùt nam chaâm vónh cöûu. Boä nghòch löu
naøy ñöôïc ñieàu khieån baèng hai phöông phaùp: ñieàu khieån ñònh höôùng theo veùctô töø
thoâng stator vaø ñònh höôùng theo veùctô ñieän aùp keát hôïp vôùi kyõ thuaät ñieàu cheá
SPWM. Boä bieán ñoåi coâng suaát phía löôùi coù vai troø ñieàu chænh ñieän aùp DC cuõng
nhö ñieàu chænh heä soá coâng suaát ñaàu vaøo heä thoáng.
− Heä thoáng ñieàu khieån ñöôïc xaây döïng trong heä truïc toïa ñoä rotor dq0, ñònh höôùng
theo veùctô töø thoâng stator hay veùctô ñieän aùp cho pheùp coù theå ñieàu khieån ñoäc laäp
hai thaønh phaàn treân hai truïc d vaø q cuûa veùctô doøng ñieän stator ñeå ñieàu chænh ñieän
aùp nguoàn treân taûi vaø coâng suaát phaûn khaùng. Ñoái voái boä nghòch löu phía löôùi, caû
hai phöông phaùp ñieàu khieån thöïc hieän ñeå duy trì ñieän aùp nguoàn dc-link khoâng
ñoåi baát keå söï thay ñoåi thoâng soá phía maùy phaùt do aûnh höôûng toác ñoä gioù.
− Moâ phoûng ñöôïc thöïc hieän vaø keát quaû cho thaáy phöông phaùp ñieàu khieån SFOC
cho chaát löôïng khoâng toát ñoái vôùi ñieän aùp nguoàn dc treân taûi. Ñoái vôùi phöông phaùp
VOC ñieàu khieån ñeå thaønh phaàn doøng ñieän treân truïc q Iq luoân baèng 0, keát quaû moâ
phoûng cho chaát löôïng toát vôùi ñieän aùp nguoàn dc treân taûi, heä soá coâng suaát.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
1
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
MUÏC LUÏC
LÔØI CAÛM ÔN
TOÙM TAÉT
1
MUÏC LUÏC
2
Chöông 1 – MÔÛ ÑAÀU
6
1.1 Giôùi thieäu toång quan.
6
1.2 Phaïm vi nghieân cöùu ñeà taøi.
9
1.2.1 Ñoái töôïng nghieân cöùu.
9
1.2.2 Phaïm vi nghieân cöùu.
9
1.3 Phaùc thaûo noäi dung luaän vaên.
10
Chöông 2 – HEÄ THOÁNG CHUYEÅN ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ
2.1 Caùc khoái chöùc naêng cuûa heä thoáng naêng löôïng gioù.
11
11
2.1.1 Thaùp gioù.
13
2.1.2 Turbine gioù.
13
2.1.3 Maùy phaùt ñieän.
15
2.1.4 Boä phaän cô khí ñieàu chænh söï di chuyeån traùi phaûi cuûa turbine
16
2.1.5 Hoäp truyeàn ñoäng cô khí.
16
2.1.6 Boä bieán ñoåi ñieän töû coâng suaát.
17
2.1.7 Thieát bò döï tröõ nguoàn döï phoøng.
18
2.1.8 Thieát bò truyeàn taûi ñeå keát noái vôùi löôùi ñieän.
18
2.1.9 Heä thoáng ñieàu khieån giaùm saùt vaø baûo veä.
19
2.2 Caùc yeáu toá lieân quan ñeán cheá ñoä laøm vieäc cuûa heä thoáng naêng
2.2.1 Naêng löôïng gioù.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
19
19
2
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
2.2.2 Moät soá yeáu toá khí ñoäng hoïc lieân quan ñeán vieäc nhaän naêng
20
2.2.3 Naêng löôïng gioù turbine nhaän ñöôïc – hieäu suaát rotor vaø heä
22
2.3 Ñieàu khieån toác ñoä caùnh quaït rotor ñeå coâng suaát cöïc ñaïi.
25
2.3.1 Ñieàu khieån toác ñoä caùnh quaït rotor ñeå coâng suaát cöïc ñaïi.
25
2.3.2 Giôùi haïn coâng suaát phaùt ra vaø baûo veä heä thoáng turbine gioù
27
2.3.2.1 Vaän haønh coâng suaát cöïc ñaïi.
27
2.3.2.2 Giôùi haïn coâng suaát ñænh baûo veä heä thoáng turbine gioù
28
2.4 Ñöôøng cong naêng löôïng lyù töôûng cuûa turbine gioù.
30
Chöông 3 – MOÂ HÌNH TOAÙN HOÏC CAÙC LOAÏI MAÙY PHAÙT SÖÛ
32
3.1 CAÙC LOAÏI MAÙY PHAÙT SÖÛ DUÏNG TRONG HEÄ THOÁNG NAÊNG
32
3.1.1 Maùy phaùt ñieän ñoàng boä.
32
3.1.1.1 Moâ hình toaùn hoïc cuûa maùy ñieän ñoàng boä.
33
3.1.1.2 Maùy ñieän ñoàng boä nam chaâm vónh cöûu.
36
3.1.2 Maùy phaùt ñieän caûm öùng.
37
3.1.2.1 Maùy phaùt ñieän caûm öùng rotor loàng soùc.
38
3.1.2.2 Maùy phaùt ñieän caûm öùng rotor daây quaán.
39
3.1.2.3 Moâ hình toaùn hoïc maùy ñieän caûm öùng trong heä truïc
39
3.1.2.4 Moâ hình toaùn hoïc maùy ñieän caûm öùng trong heä truïc
41
3.1.3 Maùy phaùt ñieän khoâng ñoàng boä nguoàn keùp – DFIG.
43
3.1.3.1 Sô ñoà töông ñöông cuûa maùy phaùt ñieän DFIG.
44
3.1.3.2 Moâ hình toaùn hoïc maùy ñieän DFIG trong heä truïc dqo.
45
3.2. CAÙC CAÁU HÌNH HEÄ THOÁNG CHUYEÅN ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG
3.2.1 Heä thoáng turbine gioù laøm vieäc vôùi toác ñoä khoâng ñoåi.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
47
49
3
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
3.2.2 Heä thoáng turbine gioù laøm vieäc vôùi toác ñoä thay ñoåi.
51
3.2.3 Heä thoáng turbine gioù laøm vieäc vôùi toác ñoä thay ñoåi söû duïng
53
Chöông 4 – KYÕ THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN CAÙC BOÄ BIEÁN ÑOÅI COÂNG
55
4.1. VAI TROØ CUÛA CAÙC BOÄ BIEÁN ÑOÅI COÂNG SUAÁT.
55
4.2. CAÙC BOÄ BIEÁN ÑOÅI COÂNG SUAÁT SÖÛ DUÏNG TRONG HEÄ
55
4.2.1 Soft-starter.
56
4.2.2 Capacitor Banks.
57
4.2.3 Boä bieán ñoåi aùp DC/DC.
57
4.2.3.1. Boä giaûm aùp.
58
4.2.3.2. Boä taêng aùp.
59
4.2.4 Boä bieán ñoåi AC/DC.
59
4.2.4.1. Boä chænh löu maïch tia ba pha khoâng ñieàu khieån.
60
4.2.4.2. Boä chænh löu maïch tia ba pha ñieàu khieån.
61
4.2.4.3. Boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån toaøn phaàn.
62
4.2.5 Caùc boä bieán ñoåi taàn soá (AC/AC).
4.2.5.1
63
63
4.2.5.2
Boä nghòch löu nguoàn aùp (Voltage Source Inverter –
S)
Back-to-back PWM Voltage Source Inverter.
4.2.5.3
Tandem converter.
66
4.2.5.4
Boä bieán ñoåi ma traän (Matrix Converter).
68
4.2.5.5
Boä bieán ñoåi ña baäc (Multilevel Converter).
70
65
4.2.6 Thieát bò buø coâng suaát phaûn khaùng.
71
4.2.7 HDVC.
72
4.3 KYÕ THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN CAÙC BOÄ BIEÁN ÑOÅI COÂNG SUAÁT
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
74
4
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
4.3.1 Kyõ thuaät ñieàu cheá ñoä roäng xung (PWM).
76
4.3.2 Kyõ thuaät ñieàu cheá ñoä roäng xung (PWM).
76
4.3.3 Kyõ thuaät ñieàu cheá khoâng gian vector (Space Vector PWM).
77
Chöông 5 – PHAÂN TÍCH & ÖÙNG DUÏNG PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU
81
5.1. HEÄ THOÁNG TURBINE GIOÙ VÔÙI MAÙY PHAÙT ÑOÀNG BOÄ NAM
81
5.1.1 Caùc boä bieán ñoåi coâng suaát trong heä thoáng turbine gioù vôùi
83
5.1.2 Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa caùc boä bieán ñoåi coâng suaát pwm vôùi
84
5.2. PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN VECTÔ CHO CAÙC BOÄ BIEÁN
87
5.2.1 Ñieàu khieån ñònh höôùng theo vectô töø thoâng stator (stator
89
5.2.2 Ñieàu khieån ñònh höôùng theo vectô ñieän aùp (voc) cho boä bieán
94
Chöông 6 – SÔ ÑOÀ VAØ KEÁT QUAÛ MOÂ PHOÛNG.
6.1. SÔ ÑOÀ MOÂ PHOÛNG.
97
97
6.1.1 Sô ñoà moâ phoûng heä thoáng turbine gioù maùy phaùt nam chaâm
98
6.1.2 Sô ñoà moâ phoûng heä thoáng turbine gioù maùy phaùt nam chaâm
104
6.2. KEÁT QUAÛ MOÂ PHOÛNG.
111
6.2.1 Keát quaû moâ phoûng trong cheá ñoä danh ñònh heä thoáng turbine
111
6.2.2. Keát quaû moâ phoûng trong cheá ñoä danh ñònh heä thoáng turbine
117
6.3. KEÁT LUAÄN.
125
6.3.1 Caùc vaán ñeà ñaõ giaûi quyeát trong luaän vaên.
125
6.3.2 Keát luaän.
125
6.4. ÑEÀ XUAÁT HÖÔÙNG NGHIEÂN CÖÙU.
126
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
127
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
5
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
CHÖÔNG 1 – MÔÛ ÑAÀU
1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
− Năng lượng là vấn đề quan trọng sống còn đối sự tồn tại và phát triển của mọi quốc
gia trên thế giới. Hàng thế kỷ nay chúng ta phát triển dựa trên nguồn năng lượng
khoáng sản như than đá, dầu mỏ, khí đốt … và đã thu được các thành tựu to lớn về
đời sống, kinh tế, kỹ thuật. Tuy nhiên các nguồn năng lượng khoáng sản là hữu hạn
và ngày càng cạn kiệt, tình hình giá dầu ngày càng leo thang trong thời điểm hiện
nay là một minh chứng cho điều này. Do đó việc nghiên cứu phát triển các năng
lượng mới là yêu cầu cấp thiết được đề ra hiện nay và năng lượng mặt gioù là một
trong những dạng năng lượng đáng quan tâm và nghiên cứu.
− Với mục đích đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng có xét đến khía cạnh
bảo vệ môi trường và tính kinh tế, lĩnh vực biến đổi năng lượng gió đang thu hút
được rất nhiều sự quan tâm như một nguồn năng lượng mới thích hợp (Renewable
Energy), là nguồn năng lượng sơ cấp vô hạn. Hơn nữa, năng lượng gió được xem
như nguồn năng lượng sạch, không thải các loại khí gây hiệu ứng nhà kính. Mặc dù
ảnh hưởng đến cảnh quan và phát ra tiếng ồn, song nếu xét tổng thể thì tác động
của sự chuyển đổi năng lượng gió đến môi trường sinh thái hầu như không đáng kể
so với những dạng năng lượng khác [2]. Đứng trước thực tiễn nguồn năng lượng
hóa thạch (dầu mỏ, than đá) ngày dần cạn kiệt và nguồn năng lượng thủy điện cũng
có giới hạn, năng lượng gió được xem như một trong những dạng năng lượng thay
thế trong tương lai nằm trong chiến lược phát triển năng lượng của nhiều quốc gia
có tiềm năng về năng lượng gió trên thế giới.
− Ở thời điểm hiện tại, năng lượng gió chỉ chiếm một tỷ lệ 0.6% của tổng nhu cầu
năng lượng điện của thế giới. Thế nhưng, tổng công suất lắp đặt trên toàn thế giới
đã gia tăng với tốc độ bình quân hơn 28%/năm trong hơn một thập kỷ qua, lĩnh vực
biến đổi năng lượng gió đang được coi là lĩnh vực có tốc độ phát triển nhanh nhất.
Dẫn đầu nhóm các quốc gia phát triển về năng lượng gió là Đức với tỷ lệ đóng góp
của năng lượng gió chiếm hơn 5% tổng nhu cầu điện năng, Tây Ban Nha là 8% và
Đan Mạch xấp xỉ 20% {TL [6] – chöông 2}.
− Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển không ngừng về kỹ thuật và công nghệ đã góp
phần thúc đNy sự phát triển nhanh chóng của lĩnh vực biến đổi năng lượng gió, gia
tăng công suất lắp đặt trên mỗi tuabin, giảm chi phí đầu tư và do đó giảm đáng kể
giá thành trên mỗi đơn vị điện năng được tạo ra.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
6
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
− Sự biến đổi năng lượng gió được thực hiện bởi tổ hợp tuabin gió và máy phát, có
thể làm việc ở tốc độ cố định hoặc tốc độ thay đổi. Có nhiều lý do cho việc sử dụng
hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc độ thay đổi, trong đó quan trọng nhất là phạm
vi thay đổi tốc độ rộng cho phép điều khiển tối ưu công suất nhận được từ gió, giảm
ứng lực tác động lên kết cấu cơ khí khi có sự thay đổi tốc độ gió đột ngột và khả
năng điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng.
− Đối với cấu hình hệ thống biến đổi năng lượng gió trang bị máy phát đồng bộ nam
chaâm vónh cöûu, turbine gioù coù theå ñöôïc ñieàu kieån tröïc tieáp vaø coù öu ñieåm laø
khoâng caàn söû duïng hoäp soá truyeàn ñoäng.
Hình 1.1. Heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù vôùi maùy phaùt ñoàng boä nam chaâm
vónh cöûu keát noái löôùi thoâng qua boä Boost chopper. [1]
− Trong heä thoáng naêng löôïng gioù vôùi maùy phaùt ñoàng boä nam chaâm vónh cöûu nhö
treân, stator maùy phaùt döôïc noái vôùi boä chænh löu khoâng ñieàu khieån vaø boä boost
chopper vôùi vai troø ñieàu khieån moment ñieän töø. Boä bieán ñoåi coâng suaát phía löôùi
coù vai troø ñieàu chænh ñieän aùp DC cuõng nhö ñieàu chænh heä soá coâng suaát ñaàu vaøo
heä thoáng. Moät nhöôïc ñieåm cuûa caáu truùc naøy laø vieäc söû duïng boä chænh löu khoâng
ñieàu khieån laøm taêng vaø meùo daïng bieân ñoä doøng ñieän ñaàu ra cuûa maùy phaùt. Vì
vaäy, caáu truùc naøy chæ ñöôïc öùng duïng cho caùc heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng
gioù nhoû phaùt coâng suaát thaáp hôn 50kW.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
7
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
Hình 1.2. Heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù vôùi maùy phaùt ñoàng boä nam chaâm
vónh cöûu keát noái löôùi thoâng qua caùc boä bieán ñoåi coâng suaát PWM. [1]
− Trong heä thoáng naøy, boä chænh löu khoâng ñieàu khieån ñöôïc thay theá baèng boä chænh
löu PWM vaø heä thoáng noái vôùi löôùi thoâng qua boä nghòch löu PWM. Moät öu ñieåm
cuûa caáu truùc naøy laø söû duïng kyõ thuaät ñieàu khieån vectô ñoái vôùi maùy phaùt ñeå coù
theå ñaït ñöôïc ñieåm laøm vieäc toái öu sao cho toån thaát coâng suaát trong maùy phaùt vaø
caùc boä bieán ñoåi coâng suaát thaáp nhaát. Tuy nhieân, ñieàu ñoù coøn phuï thuoäc vaøo söï
thay ñoåi thoâng soá maùy phaùt theo nhieät ñoä vaø taàn soá. Nhöôïc ñieåm chính cuûa caáu
truùc heä thoáng naøy laø chi phí cuûa nam chaâm vónh cöûu laøm taêng chi phí maùy phaùt.
Ngoaøi ra coøn phaûi keå ñeán tính khöû töø cuûa vaät lieäu nam chaâm vónh cöûu vaø noù
khoâng cho pheùp ñieàu chænh heä soá coâng suaát cuûa maùy phaùt.
− Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, vôùi söï phaùt trieån trong lónh vöïc ñieän töû coâng suaát,
caùc boä bieán ñoåi khoâng ñieàu khieån, coù ñieàu khieån moät pha hay ba pha ñöôïc söû
duïng trong heä thoáng naêng löôïng gioù ngaøy caøng nhieàu. Tuy nhieân, caùc boä bieán
ñoåi coâng suaát trong heä thoáng cuõng taùc ñoäng ñeán quaù trình vaän haønh cuûa heä
thoáng, chaúng haïn söï suy giaûm heä soá coâng suaát heä thoáng, laøm taêng ñoä meùo daïng
doøng ñieän maùy phaùt vaø heä thoáng, giaûm tính oån ñònh ñaëc tính ñoäng cuûa heä thoáng.
Ñoái vôùi caùc heä thoáng hieän ñaïi, caùc boä bieán ñoåi coâng suaát back-to-back laøm vieäc
trong caû boán goùc phaàn tö ñöôïc söû duïng roäng raûi bôûi vì kyõ thuaät ñieàu cheá PWM
ñöôïc öùng duïng ñeå laøm giaûm ñoä meùo daïng do thaønh phaàn doøng ñieän hoïa taàn vaø
do ñoù laøm giaûm möùc ñoä dao ñoäng moment cuûa maùy phaùt, taêng tính oån ñònh cuûa
heä thoáng coù theå ñieàu khieån, cuõng nhö caûi thieän ñaëc tính ñoäng cuûa heä thoáng.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
8
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
− Trong baát kyø caáu truùc naøo cuûa heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù ñeàu yeâu caàu
trang bò heä thoáng ñieàu khieån ñeå giôùi haïn öùng suaát cô hoïc, chaúng haïn ñieàu chænh
stall hay pitch öùng duïng cho caùc heä thoáng naêng löôïng gioù phaùt coâng suaát töø trung
bình ñeán cao vaø ñieàu khieån furling cho caùc heä thoáng naêng löôïng gioù nhoû. Coâng
suaát phaùt ra ñöôïc toái öu bôûi söï ñieàu khieån toác ñoä quay treân truïc turbine baèng kyõ
thuaät ñieàu khieån vectô. Trong caùc heä thoáng hieän ñaïi, caùc boä bieán ñoåi coâng suaát ôû
caû hai phía maùy phaùt vaø löôùi thöôøng ñöôïc ñieàu khieån baèng phöông phaùp ñònh
höôùng theo tröôøng (Field orientation Control – FOC). Trong những năm gần đây,
kỹ thuật điều khiển FOC đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công
nghiệp, kể cả lĩnh vực truyền động điện. Sự quan tâm đối với kỹ thuật điều khiển
này vì về bản chất thì đây là phương pháp điều khiển phi tuyến, có tính ổn định và
bền vững cao đối với nhiễu hoặc do sự thay đổi tham số mô hình theo điều kiện làm
việc. Tuy nhieân, vaãn coøn moät soá maët haïn cheá caàn khaéc phuïc: laøm giaûm caùc
thoâng soá khoâng oån ñònh cuûa maùy phaùt baèng kyõ thuaät ñieàu khieån FOC, ñieàu khieån
coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng cuûa heä thoáng naêng löôïng gio ñeå hoå trôï cho
quaù trình vaän haønh cuûa heä thoáng trog tröôøng hôïp söï coá vaø dao ñoäng ñieän aùp.
1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1 Đối tượng nghiên cứu
− Tìm hieåu nguyeân lyù hoaït ñoäng, kyõ thuaät ñieàu cheá PWM keát hôïp vôùi phöông
phaùp ñieàu khieån ñònh höôùng theo töø thoâng stator (SFOC) vaø ñieàu khieån ñònh
höôùng theo ñieän aùp löôùi (VOC) öùng duïng ñeå ñieàu khieån caùc boä bieán ñoåi coâng
suaát duøng trong heä thoáng naêng löôïng gioù vôùi maùy phaùt nam chaâm vónh cöûu.
1.2.2 Phạm vi nghiên cứu
− Luận văn tập trung vào các vấn đề chính sau đây:
• Tìm hieåu caùc kyõ thuaät ñieàu cheá, phöông phaùp ñieàu khieån ñònh höôùng theo töø
thoâng stator vaø ñieän aùp löôùi.
• Xây dựng giải thuật điều khiển boä bieán ñoåi coâng suaát duøng trong heä thoáng
naêng löôïng gioù vôùi maùy phaùt nam chaâm vónh cöûu.
• Đánh giá tính ổn định và tính bền vững của hệ thống điều khiển khi có sự thay
đổi tham số mô hình.
• So sánh kết quả đạt được giöõa các phương pháp ñieàu khieån.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
9
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
1.3 PHÁC THẢO NỘI DUNG LUẬN VĂN
Nội dung của luận văn có thể được phác thảo vắn tắt bao gồm các chương như sau:
Chương 2: Tìm hiểu tổng quan về năng lượng gió, các khoái chöùc naêng vaø caùc yeáu
toá lieân quan ñeán cheá ñoä vaän haønh cuûa heä thoáng naêng löôïng gioù.
Chương 3: Moâ hình toaùn hoïc caùc loaïi maùy phaùt duøng trong heä thoáng naêng löôïng
gioù, caùc caáu hình heä thoáng naêng löôïng gioù.
Chương 4: caùc boä bieán ñoåi coâng suaát duøng trong heä thoáng naêng löôïng gioù vaø caùc
kyõ thuaät ñieàu cheá PWM.
Chương 5: Xây dựng giải thuật điều khiển boä bieán ñoåi coâng suaát phía löôùi trong heä
thoáng trubine gioù vôùi maùy phaùt nam chaâm vónh cöûu bằng phương pháp SFOC vaø
VOC.
Chương 6: Trình bày sơ đồ và kết quả mô phỏng, nhận xét kết quả và kết luận. Thảo
luận và đề xuất hướng phát triển của đề tài.
Phần mềm Matlab/Simulink 7.04 được sử dụng trong luận văn này để xây
dựng giải thuật điều khiển và mô phỏng kết quả.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
10
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
CHÖÔNG 2 - HEÄ THOÁNG CHUYEÅN ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ
− Kyõ thuaät naêng löôïng gioù döïa treân caùc thoâng soá vaät lyù nhö aùp suaát khí quyeån ñeå
phaùt ra ñieän naêng. Ñoäng naêng cuûa gioù ñöôïc hình thaønh giaùn tieáp töø naêng löôïng
maët trôøi, do coù söï thay ñoåi nhieät ñoä baát thöôøng giöõa caùc vuøng khaùc nhau treân traùi
ñaát, keát quaû cuûa söï di chuyeån moät khoái löôïng lôùn khoâng khí ñöôïc xem nhö moät
daïng naêng löôïng taùi taïo. Heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù ñöôïc phaân laøm ba
phaàn: khí ñoäng hoïc, cô vaø ñieän. Naêng löôïng gioù ñöôïc bieán ñoåi thaønh naêng löôïng
cô bôûi turbine vôùi caùc caùnh quaït. Thoâng thöôøng, heä thoáng turbine gioù bao goàm
caû hoäp truyeàn ñoäng cô khí ñeå laøm töông thích toác ñoä turbine vaø maùy phaùt, vaø heä
thoáng ñieàu khieån goùc pitch cuûa caùc caùnh quaït ñeå ñieàu chænh löôïng coâng suaát
nhaän töø naêng löôïng gioù. Maùy phaùt ñieän seõ bieán ñoåi naêng löôïng cô töø turbine
thaønh naêng löôïng ñieän. Maùy phaùt ñieän coù theå söû duïng maùy phaùt ñoàng boä hay
khoâng ñoàng boä. Nhö vaäy, quaù trình chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù thaønh naêng löôïng
ñieän ñöôïc thöïc hieän bôûi söï keát hôïp: heä thoáng turbine gioù vaø maùy phaùt ñieän. [1]
Hình 2.1. Sô ñoà chung cuûa heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù vôùi ba traïng thaùi
naêng löôïng : khí ñoäng hoïc, cô vaø ñieän. [1]
2.1. CAÙC KHOÁI CHÖÙC NAÊNG CUÛA HEÄ THOÁNG NAÊNG LÖÔÏNG GIOÙ
− Heä thoáng maùy phaùt ñieän gioù hieän nay yeâu caàu cao hôn laø coù theå ñieàu khieån rotor
cuûa trubine gioù. Ñeå ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu ñoù, heä thoáng caàn coù theâm moät soá khoái
chöùc naêng taïo thaønh moät caáu truùc heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù coù theå
ñieàu chænh coâng suaát vaø chaát löôïng ñieän naêng phaùt ra.
Hình 2.2. Caáu truùc toång theå cuûa moät moâ hình turbine gioù, goàm moâ hình khí ñoäng
hoïc, cô khí, ñieän, vaø caùc heä thoáng ñieàu khieån. [12]
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
11
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
− Caùc khoái chöùc naêng cuûa moät heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù ñieån hình nhö
sau:
∗ Thaùp gioù.
∗ Turbine gioù vôùi hai hay ba caùnh quaït.
∗ Boä phaän cô khí ñieàu chænh söï di chuyeån traùi phaûi cuûa turbine gioù.
∗ Hoäp truyeàn ñoäng cô khí.
∗ Maùy phaùt ñieän trong heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù.
∗ Caûm bieán toác ñoä vaø boä phaän ñieàu khieån.
− Caùc heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng hieän ñaïi ngaøy nay ñöôïc boå sung theâm caùc
khoái chöc naêng nhö sau :
∗ Boä bieán ñoåi ñieän töû coâng suaát.
∗ Caùc boä ñieàu khieån ñieän töû keát hôïp vôùi maùy tính.
∗ Boä döï tröõ nguoàn döï phoøng ñeå hoaøn tieän cho heä thoáng naêng löôïng gioù laøm
vieäc ñoäc laäp.
∗ Thieát bò truyeàn taûi ñeå keát noái vôùi löôùi ñieän.
Hình 2.3. Caùc khoái chöùc naêng cuûa heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù ñieån
hình. [8]
Hình 2.4. Vò trí cuûa caùc khoái chöùc naêng trong heä thoáng naêng löôïng gioù. [10]
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
12
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
− Do moment quaùn tính cuûa rotor lôùn, Vieäc thieát keá heä thoáng turbine gioù caàn phaûi
xeùt ñeán caùc cheá ñoä khôûi ñoäng, ñieàu khieån toác ñoä trong suoát thôøi gian vaän haønh,
vaø ngöøng hoaït ñoäng khi caàn thieát. Ñoái vôùi wind farm coù nhieàu heä thoáng turbine
gioù, Moãi turbine phaûi coù heä thoáng ñieàu khieån vaø baûo veä rieâng.
2.1.1. Thaùp gioù
− Thaùp gioù duøng ñeå hoå trôï cho voû maùy chöùa caùc thieát bò, caùc caùnh quaït rotor cuûa
turbine vaø beân trong chöùa caùc truïc cô khí, maùy phaùt ñieän, caùc boä phaän truyeàn
ñoäng vaø caùc boä ñieàu khieån. Ñoái vôùi turbine trung bình vaø lôùn, chieàu cao thaùp lôùn
hôn ñöôøng kính caùnh quaït. Caáu truùc cuûa thaùp gioù coù theå laø oáng baèng theùp hay
beâtoâng. Khi thieát keá caáu truùc thaùp gioù, chuùng ta caàn quan taâm ñeán caùc taàn soá
coäng höôûng cuûa rotor, voû maùy (nacelle), do caùc taàn soá dao ñoäng cuûa gioù.
2.1.2. Turbine gioù
− Turbine gioù ñöôïc chia laøm hai loaïi : rotor vaän haønh theo ruïc doïc vaø theo truïc
ngang.
Caùc daïng turbine gioù coù rotor vaän haønh theo truïc doïc : Savonius rotor,
Darrieur rotor vaø H rotor. Öu, nhöôïc ñieåm cuûa daïng naøy :
+ Caáu truùc vaø caùc söï laép raùp caùc boä phaän ñôn giaûn.
+ Maùy phaùt ñieän, hoäp soá vaø caùc boä bieán ñoåi coâng suaát coù theå ñöôïc laép ñaët
treân maët ñaát.
+ Coâng vieäc baûo döôõng ñôn giaûn hôn so vôùi rotor vaän haønh theo truïc ngang.
+ Rotor khoâng caàn ñònh höôùng theo höôùng gioù, do ñoù phuø hôïp vôùi nhöõng
vuøng coù höôùng gioù thay ñoåi nhieàu.
+ Tuy nhieân, hieäu suaát cuûa heä thoáng naêng löôïng daïng naøy khoâng cao.
+ Toác ñoä gioù gaàn maët ñaát thaáp vaø coù nhieàu yeáu toá gaây nhieãu, do ñoù deã gaây ra
taùc ñoäng khoâng toát treân caùc caùnh quaït rotor.
+ Do momen khôûi ñoäng thaáp, khi toác ñoä gioù taêng cao caàn phaûi ñieàu khieån
coâng suaát phaùt ra ñeå baûo veä cho maùy phaùt. Tuy vaäy, khoâng deã ñieàu khieån
ñoä doác rotor ñeå traùnh bôùt gioù nhö heä thoáng naêng löôïng gioù vôùi rotor vaän
haønh theo truïc ngang. [4]
Hình 2.5. Turbine gioù vôùi rotor vaän haønh theo truïc doïc. [5]
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
13
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
Caùc daïng turbine gioù coù rotor vaän haønh theo truïc ngang :
Hình 2.6. Turbine gioù vaän haønh theo truïc ngang vôùi daïng caùnh quaït ñaët tröôùc
(a) vaø sau gioù (b). [7]
+
+
+
Haàu heát caùc heä thoáng turbine gioù hieän nay söû duïng turbine coù rotor vaän
haønh theo truïc ngang. Vôùi hai daïng Upwind HAWT vaø Downwind
HAWT nhö treân, moãi daïng ñeàu coù öu vaø nhöôïc ñieåm rieâng cuûa chuùng.
Daïng Downwind HAWT coù öu ñieåm laø coù theå ñeå cho söùc gioù ñieàu
chænh söï di chuyeån sang phaûi hay traùi cuûa caùnh quaït rotor moät caùch töï
nhieân theo höôùng gioù. Tuy nhieân, do caùnh quaït rotor ñöôïc laép ñaët ôû
phía sau thaùp gioù, caùnh quaït rotor seõ bò chaén gioù bôûi thaùp. Hieäu öùng
chaén gioù coù theå laøm cho caùnh quaït bò cong khi toác ñoä gioù giaûm, vaø coù
theå laøm cho caùnh quaït khoâng chæ bò hö hoûng maø coøn laøm taêng ñoä oàn
cuûa caùnh quaït vaø giaûm coâng suaát phaùt ra.
Daïng Upwind HAWT caàn coù moät heä thoáng ñieàu khieån söï di chuyeån
sang phaûi hay traùi raát phöùc taïp ñeå giöû cho caùnh quaït rotor ôû vò trí tröïc
dieän vôùi höôùng gioù. Tuy nhieân, heä thoáng laøm vieäc raát eâm vaø phaùt ra
coâng suaát cao hôn. [7]
− Soá caùnh quaït cuûa turbine gioù : Caùc heä thoáng naêng löôïng gioù hieän ñaïi, turbine coù
hai hay ba caùnh quaït. Soá caùnh quaït cuûa turbine phuï thuoäc vaøo moät soá heä soá quan
troïng sau ñaây :
+ Heä soá coâng suaát.
+ Heä soá TSR.
+ Chi phí.
+ Troïng löôïng cuûa toaøn boä caùc thieát bò laép ñaët trong voû turbine (Nacelle).
+ Caáu truùc ñoäng löïc hoïc.
+ Thieát bò haïn cheá söï di chuyeån traùi.
− Coâng suaát turbine : Coâng suaát moät turbine gioù coù theå töø vaøi kW ñoái vôùi loaïi
turbine laøm vieäc ñoäc laäp, ñeán vaøi MW ñoái vôùi caùc heä thoáng turbine gioù keát noái
laøm vieäc cuøng vôùi löôùi ñieän. Phöông phaùp ñeå ñaùnh giaù coâng suaát ñònh möùc cuûa
turbine gioù khoâng ñöôïc thoáng nhaát treân toaøn theá giôùi. Khoù khaên phaùt sinh do
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
14
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
coâng suaát phaùt ra cuûa heä thoáng turbine gioù phuï thuoäc vaøo bình phöông ñöôøng
kính rotor, vaø laäp phöông toác ñoä gioù. Vì vaäy, vôùi rotor coù ñöôøng kính cho tröôùc,
coâng suaát seõ khaùc nhau khi toác ñoä gioù thay ñoåi. Tröôùc ñaây turbine ñöôïc thieát keá
vôùi moät giaù trò coâng suaát ñaëc bieät phaùt ra cuûa heä thoáng vaän haønh ôû baát kyø toác ñoä
gioù naøo. Thoâng soá coâng suaát ñònh möùc ñaëc tröng (Specific Rated Capacity –
SRC) ñöôïc duøng nhö moät thoâng soá töông ñoái ñeå tham khaûo khi thieát keá turbine.
Noù ñöôïc ñònh nghóa nhö sau :
â
ä í
á
ù
ù
ï
ù ñ ä
ù
ù
[2]
Coâng suaát turbine laø thoâng tin quan troïng cho bieát coâng suaát maùy phaùt, maùy bieán
aùp, thoâng soá ñöôøng daây truyeàn taûi vaø caùc thoâng soá caàn thieát khi keát noái vôùi löôùi
ñieän. Thieát keá kyõ thuaät yeâu caàu phaûi phuø hôïp vôùi turbine vaø ñaëc tính laøm vieäc
cuûa maùy phaùt, nghóa laø choïn toác ñoä ñònh möùc cuûa turbine phuø hôïp vôùi maùy
phaùt.Vieäc choïn toác ñoä ñònh möùc cuûa turbine coù theå khoù khaên do maùy phaùt vaø
hoäp soá cô khí ñöôïc saûn xuaát rieâng bieät. Neáu toác ñoä ñònh möùc ñöôïc choïn coù giaù
trò thaáp thì seõ coù moät löôïng lôùn naêng löôïng gioù khoâng ñöôïc söû duïng. Noùi caùch
khaùc, neáu toác ñoä ñònh möùc cao, hieäu suaát rotor seõ giaûm.
2.1.3. Maùy phaùt ñieän
− Moät soá heä thoáng turbine gioù laøm vieäc ñoäc laäp söû duïng maùy phaùt ñieän nam chaâm
vónh cöûu. Haàu heát caùc heä thoáng turbine gioù hieän ñaïi keát noái vôùi löôùi ñieän duøng
maùy phaùt ñoàng boä hoaëc maùy phaùt caûm öùng. Maùy phaùt ñoàng boä phöùc taïp vaø chi
phí cao hôn maùy phaùt caûm öùng, nhöng chuùng cung caáp ñieän aùp vaø taàn soá ñaït chaát
löôïng toát hôn vaø coù theå phaân phoái coâng suaát phaûn khaùng cho löôùi ñieän. Tuy
nhieân, caùc maùy phaùt naøy thöïc chaát khoâng töï khôûi ñoäng (do vieäc ñieàu khieån pitch
caùc caùnh quaït turbine), coâng suaát phaùt ra khoâng phaúng, vaø yeâu caàu ñieàu khieån
phöùc taïp hôn khi hoøa nhaäp vaøo löôùi ñieän, vì taàn soá phaùt ra (hay toác ñoä maùy phaùt)
phaûi töông thích moät caùnh chính xaùc vôùi taàn soá löôùi ñieän tröôùc khi thöïc hieän vieäc
hoøa maïng. Maùy phaùt caûm öùng coù caáu truùc ñôn giaûn, chuùng coù theå ñöôïc duøng nhö
moät ñoäng cô laøm quay turbine, chi phí thaáp hôn maùy phaùt ñoàng boä vaø coù theå keát
noái hay ngaét ra khoûi löôùi ñieän moät caùch deã daøng. Maùy phaùt caûm öùng phaùt ra
coâng suaát phaúng, tuy nhieân phaûi buø coâng suaát phaûn khaùng cho chuùng bôûi löôùi
ñieän hoaëc caùc boä bieán ñoåi coâng suaát, vaø chuùng coù theå phaùt ra ñieän aùp vaø taàn soá
khoâng oån ñònh treân löôùi ñieän. Caùc taùc haïi naøy coù theå ñöôïc giaûi quyeát nhanh
choùng vôùi chi phí thaáp baèng caùc boä bieán ñoåi coâng suaát. Vì vaäy, maùy phaùt caûm
öùng laø daïng phoå bieán trong heä thoáng chuyeån ñoåi naêng löôïng gioù.
− Moät soá daïng maùy phaùt ñieän khaùc, tuy khoâng phoå bieán, ñöôïc duøng trong heä thoáng
naêng löôïng gioù nhö maùy phaùt nam chaâm vónh cöûu. Loaïi maùy phaùt naøy saûn sinh
ra ñieän aùp vaø taàn soá xoay chieàu dao ñoäng caàn phaûi ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh tín
hieäu DC hay phaûi duøng boä bieán ñoåi coâng suaát ñeå oån ñònh ñieän aùp vaø taàn soá. Vôùi
söï hoã trôï cuûa thieát bò bieán ñoåi coâng suaát, maùy phat ñieän nam chaâm vónh cöûu coù
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
15
Luaän vaên thaïc só
CBHD. PGS.TS Nguyeãn Vaên Nhôø
hieäu suaát cao hôn maùy phaùt caûm öùng hoaëc maùy phaùt ñoàng boä. Maùy phaùt ñoàng boä
hoaëc nam chaâm vónh cöûu töï kích töø thöôøng ñöôïc ñieàu khieån tröïc tieáp, vôùi soá cöïc
ñuû ñeå rotor may phaùt coù theå quay vôùi toác ñoä baèng toác ñoä cuûa turbine gioù, tröø khi
trong heä thoáng söû duïng hoäp truyeàn ñoäng chuyeån ñoåi toác ñoä. Caùc loaïi maùy phaùt
naøy thöôøng ñöôïc keát noái vôùi löôùi ñieän thoâng qua boä bieán ñoåi coâng suaát.
− Haàu heát caùc turbine tröôùc ñaây laøm vieäc vôùi chæ moät toác ñoä coá ñònh. Ñoái vôùi
nhöõng turbine hieän ñaïi, ñaëc bieät laø nhöõng turbine lôùn, vaän haønh vôùi toác ñoä thay
ñoåi trong moät khoaûng giaù trò coá ñònh, vaø coù moät soá öu ñieåm nhö sau :
+
Hieäu suaát khí ñoäng hoïc cuûa rotor ôû toác ñoä gioù thaáp ñeán trung bình coù theå
ñöôïc hoaøn thieän baèng caùch thay ñoåi toác ñoä quay cuûa rotor ñeå giöõ cho turbine
vaän haønh vôùi thoâng soá TSR toái öu, vaø cöïc ñaïi heä soá coâng suaát. Vôùi toác ñoä gioù
cao, caùc caùnh quaït seõ ñöôïc ñieàu khieån stall hay pitch ñeå giôùi haïn coâng suaát
cöïc ñaïi phaùt ra.
+ Heä thoáng phuï taûi ñoäng coù theå ñöôïc giaûm bôùt do quaùn tính cuûa rotor khi giaûm
toác ñoä trong ñieàu kieän gioù giaät.
+ Turbine coù theå laøm vieäc vôùi caùc cheá ñoä khaùc nhau: cheá ñoä laøm vieäc ôû hieäu
suaát toái öu ñeå cöïc ñaïi coâng suaát nhaän ñöôïc khi toác ñoä gioù thaáp, vaø cheá ñoä laøm
vieäc nhaèm ñeå laøm giaûm hö hoûng heä thoáng.
2.1.4. Boä phaän cô khí ñieàu chænh söï di chuyeån traùi phaûi cuûa turbine gioù
− Caùc heä thoáng turbine gioù coù truïc rotor ñaët theo phöông ngang caàn phaûi ñöôïc ñònh
höôùng sao cho truïc rotor song song vôùi höôùng gioù ñeå coù theå phaùt ra coâng suaát
cöïc ñaïi. Caùc heä thoáng turbine nhoû thöôøng söû duïng heä thoáng ñieàu khieån thuï ñoäng,
chaúng haïn duøng chong choùng gioù ñaët phía ñuoâi turbine, trong khi caùc heä thoáng
lôùn, truïc rotor theo phöông ngang vaø caùc caùnh quaït ñaët tröôùc hoaëc sau höôùng gioù
thoåi ñeán, thöôøng keát hôïp vôùi heä thoáng chuû ñoäng ñieàu khieån söï di chuyeån traùi
phaûi cuûa rotor baèng caùch duøng caûm bieán xaùc ñònh höôùng gioù vaø ñoäng cô quay boä
phaän truyeàn ñoäng ñeå ñöa rotor vaøo vò trí coù höôùng gioù mong muoán, vaø seõ coù
thieát bò haõm ñeå hoå trôï giöõ rotor taïi vò trí toái öu.
2.1.5. Hoäp truyeàn ñoäng cô khí
− Hoäp truyeàn ñoäng cô khí laø moät thaønh phaàn quan troïng trong heä thoáng turbine
gioù. Maùy phaùt ñöôïc thieát keá quay vôùi toác ñoä raát cao, toác ñoä toái öu cuûa maùy phaùt
khoaûng 1000 ñeán 1500 voøng/phuùt, toác ñoä rotor cuûa moät turbine gioù ñieån hình
khoaûng 30 ñeán 50 voøng/phuùt. Vì vaäy, hoäp truyeàn ñoäng cô khí ñöôïc söû duïng ñeå
laøm töông thích giöõa toác ñoä rotor cuûa turbine vaø toác ñoä maùy phaùt. Tuy nhieân,
hoäp soá truyeàn ñoäng coù caùc nhöôïc ñieåm : chi phí cao laép ñaët vaø baûo trì cao, gaây
toån hao do ma saùt, gaây ñoä oàn lôùn. Ñeå traùnh caùc nhöôïc ñieåm treân, yù töôûng heä
thoáng turbine gioù khoâng söû duïng hoäp soá truyeàn ñoäng ñöôïc thieát keá.
HVTH. Phaïm Thò Leä Dieãm
16
- Xem thêm -
.PDF 
135 
2 
117 
