B GIO DC V O TO I HC THI NGUYấN X W - NG DANH HONG CI THIN CHT LNG IU KHIN MY PHT KHễNG NG B NGUN KẫP DNG TRONG H THNG PHT IN CHY SC GIể BNG PHNG PHP IU KHIN PHI TUYN LUN N TIN S K THUT THI NGUYấN 2012 B GIO DC V O TO I HC THI NGUYấN X W - NG DANH HONG CI THIN CHT LNG IU KHIN MY PHT KHễNG NG B NGUN KẫP DNG TRONG H THNG PHT IN CHY SC GIể BNG PHNG PHP IU KHIN PHI TUYN Chuyờn ngnh: T ng hoỏ Mó s: 62.52.60.01 LUN N TIN S K THUT Ngi hng dn khoa hc GS.TSKH Nguyn Phựng Quang THI NGUYấN 2012 i LI CAM OAN Tỏc gi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tỏc gi Ngoi cỏc ti liu tham kho ó c trớch dn, cỏc s liu v kt qu mụ phng Offline, thi gian thc c thc hin di s hng dn ca GS TSKH Nguyn Phựng Quang l trung thc Tỏc gi ng Danh Hong ii LI CM N Li u tiờn tỏc gi xin chõn thnh cm n ti cỏc thy giỏo, cụ giỏo Khoa sau i hc, Khoa in trng i hc K thut Cụng nghip cựng cỏc thy giỏo, cụ giỏo, cỏc anh ch ti Trung tõm cụng ngh cao i hc Bỏch Khoa H Ni ó giỳp v úng gúp nhiu ý kin quan trng cho tỏc gi tỏc gi cú th hon thnh bn lun ỏn ca mỡnh c bit tỏc gi xin chõn thnh cm n thy giỏo GS TSKH Nguyn Phựng Quang - i hc Bỏch Khoa H Ni ó tn tỡnh hng dn v khớch l tỏc gi hon thnh bn lun ỏn ny Qua õy tỏc gi cng xin chõn thnh cm n cỏc thy giỏo ban giỏm hiu trng i hc K thut Cụng nghip ó to iu kin v cú nhng khớch l, ng viờn kp thi tỏc gi hon thnh bn lun ỏn Tỏc gi xin gi li cm n sõu sc n thy giỏo PGS TS Nguyn Nh Hin - Trng i hc K thut Cụng nghip ó tn tỡnh giỳp , to mi iu kin tỏc gi thc hin thnh cụng bn lun ỏn ny iii MC LC Trang Li cam oan i Li cm n ii Mc lc iii Danh mc cỏc ký hiu v cỏc ch vit tt vii Danh mc cỏc bng biu xi Danh mc cỏc hỡnh v v th xii M u Chng Tng quan 1.1 Khỏi quỏt v h thng nng lng giú v i tng nghiờn cu 1.2 Cỏc thnh phn iu khin ca h thng phỏt in sc giú s dng MKBNK 1.2.1 iu khin turbine 10 1.2.2 iu khin Crowbar hoc Stator switch 12 1.2.3 iu khin phớa li v phớa mỏy phỏt 13 1.3 Cu trỳc iu khin h thng mỏy phỏt in chy sc giú s dng 13 MKBNK 1.4 Tng quan cỏc ó c gii quyt, cỏc tn ti v Gii 15 phỏp iu khin 1.4.1 Cỏc ó c gii quyt 15 1.4.2 Cỏc cũn tn ti 15 1.4.3 Gii phỏp iu khin 16 Chng Phng phỏp iu khin ta theo th ng 2.1 Nguyờn lý iu khin ta theo th ng 17 17 iv 2.2 H Euler - Lagrange 18 2.3 Phng trỡnh Euler-Lagrange 19 2.4 Cỏc c tớnh ca h Euler-Lagrange 21 2.4.1 c im th ng ca h Euler-Lagrange 21 2.4.2 Kh nng phõn tớch h Euler-Lagrange thnh cỏc h th ng 23 2.4.3 c im bo ton h Euler-Lagrange ni cỏc h vi 25 2.4.4 c im th ng ca h kớn 26 2.4.5 Mt s gi thit v nh ngha khỏc 27 2.5 c tớnh n nh ca h Euler-Lagrange 28 2.5.1 H suy gim ton phn 28 2.5.2 H suy gim riờng 29 2.6 Kt lun chng Chng Mụ hỡnh h thng iu khin mỏy phỏt in sc giú 3.1 Mụ hỡnh toỏn hc phớa mỏy phỏt v phớa li 29 30 30 3.1.1 Biu din vect khụng gian cỏc i lng pha 30 3.1.2 Mụ hỡnh trng thỏi liờn tc phớa mỏy phỏt 31 3.1.3 Cỏc bin iu khin cụng sut tỏc dng v phn khỏng phớa 36 mỏy phỏt 3.1.4 Mụ hỡnh trng thỏi liờn tc phớa li 38 3.1.5 Mụ hỡnh giỏn on phớa li 40 3.1.6 Cỏc bin iu khin phớa li 41 3.2 Kh nng ng dng phng phỏp passivity - based cho mỏy phỏt 44 khụng ng b pha ngun kộp 3.2.1 Phng trỡnh Euler-Lagrange ca ng hc mỏy phỏt 44 3.2.2 c im th ng ca mỏy phỏt 46 v 3.3 Kt lun chng Chng Cu trỳc iu khin h thng mỏy phỏt in sc giú theo 47 48 phng phỏp passivity - based 4.1 Xõy dng cu trỳc iu khin phớa mỏy phỏt 48 4.2 Tng hp b iu chnh dũng rotor ta theo h th ng Euler- 55 Lagrange 4.2.1 Tng hp b iu chnh thnh phn ird 55 4.2.2 Tng hp b iu chnh thnh phn irq 56 4.3 Tng hp b iu chnh dũng rotor kt hp ta theo h th ng 58 Euler-Lagrange v Hamilton kh sai lch tnh 4.3.1 H Hamilton 58 4.3.2 Tng hp b iu chnh dũng rotor kt hp 59 4.4 Khc phc nh hng vựng gii hn in ỏp v b x lý tớn hiu s 62 n cht lng iu khin 4.4.1 Khc phc vựng gii hn in ỏp 62 4.4.2 Khc phc hin tng tr b x lý tớn hiu s 65 4.5 Tng hp b iu chnh dũng cú k n cỏc yu t nh hng 66 4.6 So sỏnh cu trỳc b iu chnh dũng PBC vi b iu chnh dũng 68 tuyn tớnh 4.7 Cỏc b iu chnh s cho cỏc mch vũng iu khin ngoi 69 4.8 Tớnh toỏn giỏ tr thc v giỏ tr t 70 4.9 Ho ng b mỏy phỏt lờn li 71 4.10 Gii phỏp iu khin li li 73 4.11 Tng hp b iu chnh dũng phớa li 77 4.12 Kt lun chng 78 Chng Kt qu mụ phng 5.1 Kt qu mụ phng Offline 80 80 vi 5.1.1 S mụ phng h thng mỏy phỏt in sc giú 80 5.1.2 Cht lng ca h thng iu khin 83 5.1.3 So sỏnh tớnh bn vng ca h thng gia hai phng phỏp 89 iu khin PBC v iu khin tuyn tớnh 5.2 Kt qu mụ phng thi gian thc (Hardware - in - the - loop) 5.2.1 Gii thiu v Board iu khin R&D DS1104 ca hóng 92 92 dSPACE 5.2.2 Thit lp mụ trng lm vic mụ phng thi gian thc 92 5.2.3 Xõy dng cu trỳc mụ phng thi gian thc 93 5.2.4 Tng hp cỏc kt qu mụ phng 95 5.3 Kt lun chng 99 Kt lun v kin ngh 101 Danh mc cỏc cụng trỡnh ó cụng b ca lun ỏn 103 Ti liu tham kho 104 Ph lc 110 vii DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT Cỏc ký hiu: STT Ký hiu Din gii ni dung y fs Tn s mch in stator fr Tn s mch in rotor iN, is, ir Vộct dũng in phớa li, stator, rotor mỏy phỏt ird, irq, isd, isq Cỏc thnh phn dũng in rotor, stator h to dq iNd, iNq Cỏc thnh phn dũng li h to dq is, is Cỏc thnh phn dũng stator h to uN, us, ur Vộct in ỏp phớa li, stator, rotor mỏy phỏt urd, urq, usd, usq Cỏc thnh phn in ỏp rotor, stator h to dq Vộc t in ỏp iu khin rotor u ca b iu chnh urPBC 10 urdPBC, urqPBC 11 uNd, uNq Cỏc thnh phn in ỏp li h to dq 12 J Mụ men quỏn tớnh 13 Lm in cm h cm gia stator v rotor 14 Ls =Lm+Ls in cm stator 15 Lr =Lm+Lr in cm rotor 16 Ls in cm tn phớa stator 17 Lr in cm tn phớa rotor 18 mG Mụ men in t mỏy phỏt dũng PBC Cỏc thnh phn in ỏp rotor u ca b iu chnh ta theo th ng h to dq viii 19 mW Mụ men mỏy phỏt (do sc giú to ra) 20 Rs, Rr in tr stator, rotor 21 22 23 Ls Rs L Tr = r Rr L = m Lr Ls Ts = Hng s thi gian stator Hng s thi gian rotor H s tn tng 24 s, r Vộc t t thụng stator, rotor 25 sd, sq Cỏc thnh phn t thụng stator h to dq 26 rd, rq Cỏc thnh phn t thụng rotor h to dq 27 Vn tc gúc c hc ca rotor 28 N, s, r Vn tc gúc ca mch li, stator, rotor 29 zp S ụi cc t 30 uDC in ỏp mt chiu trung gian 31 Gúc rotor 32 N, s, r Gúc mch in li, stator, rotor 33 A Ma trn h thng 34 B Ma trn cu trỳc h thng 35 V Ma trn quỏn tớnh 36 LL Ma trn quỏn tớnh in t 37 C Ma trn iu kin 38 D Ma trn suy gim 39 R Ma trn in tr 40 L Hm Lagrange 41 Le, Lm Hm Lagrange phn in, c 42 Q Lc tỏc ng lờn h thng 43 Qe, Qm Lc tỏc ng u vo phn in, c 100 - Kt qu mụ phng cho thy cht lng ca h thng iu khin cỏc ch lm vic bỡnh thng, li li ó gii quyt c tớnh phi tuyn ca mỏy phỏt v b bin i vi b iu chnh dũng phi tuyn PBC - Cỏc kt qu mụ phng cho thy vi cu trỳc iu khin phi tuyn theo phng phỏp PBC cú cht lng tt nh ó phõn tớch chng - Vi kt qu mụ phng Offline sp in ỏp li 10% n 50% cho thy phng phỏp iu khin phi tuyn ó ci thin c cht lng ca h thng iu khin so vi phng phỏp iu khin tuyn tớnh (mt iu khin) - ó kim chng bng h thng mụ phng thi gian thc v ó cho nhng kt qu ỏng tin cy, iu ny ó chng t c cht lng ca b iu chnh dũng rotor phớa mỏy phỏt theo phng phỏp ta theo th ng c m bo 101 KT LUN V KIN NGH Kt lun: Lun ỏn l cụng trỡnh khoa hc u tiờn xut vic ỏp dng phng phỏp iu khin phi tuyn ta theo th ng (Passivity - Based) cho h thng mỏy phỏt in sc giú s dng MKBNK cỏc ch lm vic bỡnh thng vi ti i xng v ch xy s c li (i xng) li sp mt phn in ỏp, õy chớnh l úng gúp mi th nht ca lun ỏn Khi ỏp dng phng phỏp iu khin phi tuyn Passivity - Based, ngoi vic ó gii quyt c cỏc m cỏc phng phỏp tuyn tớnh ó cp nh dao ng in ỏp li, dao ng t thụng li li, lun ỏn cũn ci thin c cht lng dao ng tc mỏy phỏt, dao ng tn s gúc mch rotor li li (i xng) õy cng chớnh l úng gúp mi th ca lun ỏn so vi cỏc phng phỏp iu khin tuyn tớnh thụng thng nhm tng kh nng ng dng phng phỏp iu khin ny vo thc tin úng gúp mi th ca lun ỏn l vi kt qu mụ phng li li sp ỏp t 10% n 50%, b iu khin thc hin gim mụ men t v 0Nm, v gi phỏt cụng sut phn khỏng Q lờn li thụng qua giỏ tr dũng thnh phn irq v cos (c th hin trờn cỏc hỡnh t 5.22 n 5.27 v t hỡnh 5.37 n 5.39) ó chng t rng vi b iu chnh dũng s dng phng phỏp ta theo th ng vi thut toỏn thit k ta theo h EL v Hamilton thỡ cht lng lm vic c m bo nh: Lỳc ú cỏc thnh phn dũng in rotor bỏm giỏ tr t ca chỳng vi biờn dao ng nh hn dũng nh mc rotor v n nh c bit vi kt qu mụ phng sp li 50% t cỏc hỡnh 5.27, 5.28 v 5.39 vi b iu chnh dũng Passivity - Based ó chng t c cht lng iu khin MPKBNK h thng mỏy phỏt in sc giú ó c ci thin so vi phng phỏp iu khin tuyn tớnh (mt iu khin) Lun ỏn ó gúp phn lm sỏng t c bn cht ca phng phỏp iu khin phi tuyn ta theo th ng (passivity - based) ỏp dng tng hp b iu chnh dũng MPKBNK h thng mỏy phỏt in sc giú ú l: Kim tra tớnh th ng ca i tng mỏy phỏt in khụng ng b pha ngun kộp t ú ỏp dng tng hp b iu chnh dũng mỏy phỏt bng phng phỏp ta theo th ng trờn c s h th ng EL v Hamilton ci thin cht lng tnh v ng ca h thng cú kim chng bng mụ phng offline v mụ phng thi gian thc 102 Kin ngh: Vi nhng kt qu t c, bn lun ỏn ó gii quyt c v mt lý thuyt cỏc trng hp ti i xng v s c sp (i xng) mt phn in ỏp li T õy tỏc gi xut hng nghiờn cu tip theo l nghiờn cu nh hng ca ti khụng i xng ti cht lng iu khin mỏy phỏt in sc giú s dng MKBNK v kh nng bỏm li ca mỏy phỏt cỏc trng hp li li khụng i xng s dng phng phỏp iu khin phi tuyn Passivity - Based 103 DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N ng Danh Hong (2008), Nghiờn cu ci thin cht lng h thng iu khin mỏy phỏt in khụng ng b ngun kộp bng phng phỏp iu khin phi tuyn Bỏo cỏo tng kt ti NCKH cp b, Mó s B2008-TN02-06 ng Danh Hong, Nguyn Phựng Quang (2010), "Thit k b iu khin da trờn th ng "Passivity - based" iu khin mỏy phỏt in khụng ng b ngun kộp", Tp KH & CN cỏc trng i hc k thut, Nxb Bỏch Khoa H Ni, (76), tr 12-17 ng Danh Hong (2010), "Ho ng b mỏy phỏt in lờn li bng phng phỏp iu khin passivitybased", Tp KH & CN i hc Thỏi Nguyờn, Nxb H Thỏi Nguyờn, 64(2), tr 70-74 Nguyn Th Mai Hng, ng Danh Hong, Nguyn Phựng Quang (2010), "Nõng cao kh nng khc phc li li khụng i xng ca h thng phỏt in chy bng sc giú", Hi ngh ton quc ln th v C in t - VCM - 2010, tr 315 - 320 ng Danh Hong, Phm Ngc Phỳ (2010), "Thit k b iu khin passivity - based iu khin h truyn ng s dng ng c khụng ng b rụ to lng súc", Tp KH & CN i hc Thỏi Nguyờn, Nxb H Thỏi Nguyờn, 73(11), tr 84-87 ng Danh Hong, Nguyn Phựng Quang (2011), "Thit k b iu khin kt hp phng phỏp ta theo th ng Euler-Lagrange v Hamilton iu khin mỏy phỏt in khụng ng b ngun kộp", Hi ngh ton quc v iu khin v t ng hoỏ ln th nht - VCCA - 2011, tr 352-358 ng Danh Hong, Nguyn Phựng Quang (2012) iu khin phi tuyn h thng phỏt in chy sc giú s dng mỏy phỏt khụng ng b ngun kộp trờn c s h th ng Euler - Lagrange v Hamilton Tp tin hc v iu khin hc, 28, s 1, 9-19 104 TI LIU THAM KHO Ting Vit [1] Phm Lờ Chi, Nguyn Quang Tun, Nguyn Phựng Quang (2005), "Cu trỳc tỏch kờnh trc tip iu khin h thng mỏy phỏt in khụng ng b ngun kộp", Chuyờn san K thut iu khin t ng, (6), tr 28 - 35 [2] Nguyn Hong Hi (2009), Nghiờn cu c tớnh phng ca mỏy phỏt khụng ng b ngun kộp (Rotor dõy qun) v xut cu trỳc iu khin trờn c s nguyờn lý h phng, Khoỏ lun tt nghip K49, i Hc Bỏch Khoa H Ni [3] Li Khc Lói, Nguyn Vn Hunh (2009), "Mt phng phỏp iu khin tc turbin giú trc ng", Tp Khoa hc Cụng ngh - i hc Thỏi Nguyờn, (11) tr 45-49 [4] Phựng Ngc Lõn (2001), Tng hp h thng iu khin thit b phỏt in chy sc giú dựng mỏy in d b ngun kộp, kim chng nguyờn lý qua mụ phng trờn nn Matlab & Simulink, Lun thc s, HBK H Ni [5] Triu c Long (2004), Phõn tớch c im th ng ca ng c khụng ng b-rotor lng súc, kim tra trin vng thit k iu khin trờn c s kt qu phõn tớch thu c (passivity-based controller design, Lun thc s, HBK H Ni [6] Nguyn Doón Phc (2002), Lý thuyt iu khin tuyn tớnh, Nxb Khoa hc v K Thut, H Ni [7] Nguyn Doón Phc, Phan Xuõn Minh, Hỏn Thnh Trung (2003), Lý thuyt iu khin phi tuyn, Nxb Khoa hc v K Thut, H Ni [8] Nguyn Doón Phc (2005), "Kho sỏt mi liờn quan gia cỏc khỏi nim cựng tờn thuc lý thuyt iu khin tuyn tớnh v phi tuyn", Chuyờn san K thut iu khin t ng, (6), tr 56 - 60 [9] Nguyn Doón Phc, Nguyn Tin Hiu (2005), "Tng quan v phng phỏp iu khin ta theo th ng v mt s kt qu nghiờn cu m rng", Chuyờn san K thut iu khin t ng, (12), tr 10 - 21 105 [10] Nguyn Phựng Quang (2004), Matlab & Simulink dnh cho k s iu khin t ng, Nxb Khoa hc v K Thut, H Ni [11] Nguyn Phựng Quang (1998), "Mỏy in d b ngun kộp dựng lm mỏy phỏt h thng phỏt in sc giú: Cỏc thut toỏn iu chnh bo m phõn ly gia mụ men v h s cụng sut", Tuyn VICA 3, tr 413-437 [12] Nguyn Phựng Quang (1996) iu khin t ng truyn ng in xoay chiu ba pha NXB Giỏo dc, H Ni [13] Nguyn Phựng Quang, Andreas Dittrich (2002), Truyn ng in thụng minh, Nxb Khoa hc v K Thut, H Ni [14] Cao Xuõn Tuyn, Nguyn Phựng Quang (2005), "Cỏc thut toỏn phi tuyn trờn c s phng phỏp backstepping iu khin mỏy in d b ngun kộp h thng mỏy phỏt in sc giú", The 6th Vietnam Conference on Automation (6th VICA), Proc., tr 545 - 550 [15] Cao Xuõn Tuyn (2008), Tng hp cỏc thut toỏn phi tuyn trờn c s phng phỏp backstepping iu khin mỏy in d b ngun kộp h thng mỏy phỏt in sc giú, Lun ỏn tin s k thut, i hc Bỏch khoa H Ni [16] Cao Xuõn Tuyn, Nguyn Phựng Quang (2007), "Vn kh sai lch tnh v kt qu thc nghim v ỏp dng cỏc thut toỏn phi tuyn trờn c s k thut Backstepping iu khin mỏy in d b ngun kộp h thng mỏy phỏt in sc giú", Tp KHCN cỏc trng i hc k thut, (59), tr 39 - 44 [17] Cao Xuõn Tuyn, Nguyn Phựng Quang (2007), "iu khin mỏy in d b ngun kộp h thng mỏy phỏt in sc giú vi b iu khin thớch nghi bn vng trờn c s k thut Backstepping", Tp KHCN i hc Thỏi Nguyờn, (s 3), tr 115 - 120 Ting Anh [18] Allmeling J H., Hammer W P, Plecs - Piece - wise linear Electrical circuit simulation for simulink 106 [19] Anene E C, Aliyu U O, Levine J And Venayagamoorthy (2005), "Flatnessbased feedback linearization of a synchronous machine model with static excitation and fast turbine valving", IEEE trans, On Power Systems 14 [20] Arnau D`oria-Cerezo (2006), Modeling, simulation and control of a doublyfed induction machine controlled by a back-to-back converter PhD Thesis [21] Balas L Y., Fingersh M.J; Johnson L J., Pao K E (2006), "Control of variable-speed wind turbines: standard and adaptive techniques for maximizing energy capture", IEEE Control Systems Magazine, June 2006, 26, pp 70-81 [22] Bao Jie., and Lee Peter L 2008), Process Control The Passive Systems Approach [23] Bianchi F F., De Battista H., and Mantz R J (2006), Wind Turbine Control Systems: Principles, modelling and Gain Scheduling Design Springer, July 2006 [24] Boukhezzar H and Siguerdidjane H (2009), "Nonlinear control with wind estimation of a dfig variable speed wind turbine for power capture optimization", Energy Conversion and Management, 50, pp 885-892 [25] Datta R., and Ranganathan V.T (2003), "A method of tracking the peak power points for a variable speed wind energy conversion system", IEEE transactions on energy conversion, 18, pp 163-168 [26] Delaleau Emmanuel., Louis Jean-Paul., Ortega Romeo (2001), "Modeling and control of induction motors", Int J Appl Math Comput Sci., Vol.11, No.1, 105 [27] Fiess M., Levine J., Martin P., And Rouchon P (1995), "Flatness and defect of nonlinear systems: Introductory theory and applications", Int.J of Control 61 (1995), pp 1327 - 1361 [28] Hansen Morten H., Hansen Anca., Larsen Torben J., Stig ỉye., Poul Sứrensen., and Peter uglsang (2005), Control design for a pitchregulated, variable speed wind turbine, CRC [29] Heier S (1998), "Grid integration of win energy conversion systems" John 107 Wiley & Sons [30] Iov F., Blaabbjerg F., and Hansen A D (2003), "Analysis of a variable-speed wind energy coversion scheme with doubly-fed induction generator" International Journal of Electronics, 90, pp 779-794 [31] Koutroulis E., and Kalaitzakis K (2006), "Design of maximum power tracking system for wind-energy-conversion application" IEEE transactions on Industrial Electronics, 43, pp 486-494 [32] Phung Ngoc Lan (2006), Linear and nonlinear control approach of doubly fed induction generator in wind power generation PhD thesis, TUDresden [33] Levent U G, Simaan M A and Brice C W (1997), "Passivity Based Control of Saturated Induction Motors", 1997, IEEE [34] Levent U G, Simaan M A and Brice C W (1997), "A Passivity Based for High-Performance Motion Control of Induction Motors", June 1997, IEEE [35] Levent U G, Simaan M A and Brice C W (1997), "A passivity-based controller for high -performance motion control of induction motors", In Proceedings of the IEEE Power Electronics Specialists Conference, June, St Louis, Missour, pp 1480-1485 [36] Levent U G, Simaan M A and Brice C W (1997), "A Comparison of Passivity-Based and Input-Output Linearization Controllers forInduction Motors", Proceedings of IEEE Emerging Technologies and Factory Automation Conference (ETFA97), Los Angeles, CA, pp 60-63 [37] Lin-Goei Shiau., Jong-Lick Lin., Ying-Jyh Yeh (2001), "Passivity based control for induction motor drives with voltage-fed and current-fed inverters", Electric Power Systems Research 59, pp 111 [38] Liserre M (2006), "Passivity-based control of single-phase multilevel grid connected active rectifiers", Bulletin of polish academy of scienecs technical cienecs, Vol 54, No 3, 2006 [39] Lopez J., Sanchis P., Roboam X., Marroyo L (2006), "Dynamic behavior of the doubly fed induction generator during three - phase voltage dips", 108 IEEE transaction on energy conversion [40] Lorenzo Sciavicco., Bruno Siciliano (1996), Modelling and control of robot manipulators, University of Naples, Italy [41] Molenaar D P (2003), Cost-effective Design Operation of Variable Speed Wind turbines, PhD thesis, Delt University Press, 2003 [42] Morren J., and H de Haan S W (2005), "Ridethrough of wind turbines with doubly-fed induction generator during a voltage dip", IEEE Transactions on energy conversion, 20, pp 435441 [43] Muljadi C P., Butterfied E (2001), "Pitch-controlled variable-speed wind turbine generation", IEEE transactions on Industrial Applications, Jan/Fed 2001, 37, pp 240-246 [44] Nilsson Tomas., Perez Miguel (2003), Introduction to Passivity-based Control of Euler-Lagrange Systems [45] Ortega R., Schaft A van der., Maschke B., and Escobar G (2002), Interconnection and damping assignment passivitybased control of port controlled hamiltonian systems, AUTOMATICA [46] Ortega R., Loria A., Nicklasson P.J., Sira Ramớrez H (2003), Passivity based Control of Euler - Lagrange Systems: Mechanical Electrical and Electromechanical Applications May, 2003 [47] Ortega R., Espinosa G., Perez (2001), Passivity - based control with simultaneous energy - shaping and damping injection: the induction motor case study [48] Ostolaza J X., Tapia A G., and Saenz J R (2005), "Modeling and control of a wind turbine driven double fed induction generator", IEEE Transactions on energy conversion, , June 2005, 18, pp 194204 [49] Patel M R (1999), Wind and Solar Power Systems CRC Press, 1999 [50] Petersson A (2005), Analysis Modeling and Control of Doubly - Fed Induction generator for wind turbines P.h.D thesis, Chalmers University of Technology, Gửteborg, Sweden 109 [51] Nguyen Phung Quang, Dittrich A (2008), Vector Control of Three - Phase AC Machines - System Development in the Practice, Springer Heidelberg Berlin [52] Nguyen Phung Quang, Dittrich A., Phung Ngoc Lan (2005), "Doubly Fed Induction Machine as Generator Wind Power Plant: Nonlinear Control Algorithms with Direct Decoupling", Intern Conf CD Proc Of 11th European Conf On Power Electronics and Application, EPE, Dresen, Germany [53] Nguyen Phung Quang, Dittrich A., Thieme A (1997), "Doubly - Fed Induction Machine as Generato:r Control Algorithms with Decoupling of Torque and Power Factor", Electrical Engineering/Archiv fỹr Elektrotechnik, pp 325 - 335 [54] Seman S., Niiranen J., kanerva S., Arkkio A (2005), Analysis of 1.7 MVA Doubly fed wind-power Induction generator during Power systems Disturbances [55] Shen B., Mwinyiwiwa B., and Zhang B.-T Ooi Y (2009), "Sensorless maximum power point tracking of wind by dfig using rotor position phase lock loop (pll)" IEEE transactions on Industrial Electronics, 24, pp 942-951 110 PH LC Kt qu mụ phng Offline cho h thng phỏt in sc giú s dng mỏy phỏt cụng sut 1,5MW Cỏc tham s dựng cho mụ phng kim tra tớnh ỳng n ca thut toỏn iu khin ta theo th ng, mt ln na, ta i mụ phng Offline vi tham s ca mỏy phỏt cú cụng sut ln (1,5 MW) Bng 6.1 Thụng s ca MKBNK dựng lm mỏy phỏt in sc giú mụ phng Offline Cụng sut nh mc: Pm = 1,5 MW in tr rotor: Rr = 0.992 m in ỏp nh mc stator: Um = 575V (in in cm tn stator: Ls = 89.98 H ỏp dõy) Tn s: f = 50 Hz in cm tn rotor: Lr = 82.09 H S ụi cc: zp = in cm h cm: Lm = 0.00153 H Tc nh mc: nm = 1450 V/ph Mụ men quỏn tớnh: J= 5Kgm2 in tr stator: Rs = 0.0014 Bng 6.2 Tham s phớa li in cm ca cun lc: LD = H in tr ca cun lc: RD = 0.001 in dung mch mt chiu trung gian: CDC = 38mF Kt qu mụ phng Offline - Kim tra vic thc hin ho ng b mỏy phỏt lờn li: Hỡnh 6.1: ỏp ng dũng in ird v irq theo giỏ tr t 111 H thng cú th thc hin ho ng b sau 0,17s v sau ó ho ng b in ỏp stator m bo luụn trựng vi in ỏp li (hỡnh 6.2ab) Dien ap luoi va stator 600 400 400 200 200 uN,S(V) uN,S(V) Dien ap luoi va stator 600 0 -200 -200 -400 -400 -600 0.05 0.1 0.15 t(s) 0.2 0.25 0.3 -600 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 t(s) 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 b) a) Hỡnh 6.2: a) ỏp ng in ỏp pha stator mỏy phỏt v li b) ỏp ng in ỏp li v stator sau ó ho ng b cỏc ch lm vic ca mỏy phỏt in sc giú, h thng iu khin thc hin iu chnh cỏc ỏp ng mụ men m, cos, dũng rotor ird v irq luụn bỏm theo cỏc giỏ tr t m*, cos*, ird* v irq* (c th hin t hỡnh 6.3 n hỡnh 6.12) - Kt qu mụ phng ca h thng iu khin h thng mỏy phỏt in sc giú lm vic trờn v di ng b (sau ho ng b): Kt qu mụ phng tc di ng b (n = 1350 v/ph); m = -3000Nm, cos nhy bc t 0.9 lờn sau ú nhy v 0.7: Hỡnh 6.3: ỏp ng mụ men, cos ca mỏy phỏt theo giỏ tr t 112 Hỡnh 6.4: ỏp ng dũng ird v irq theo giỏ tr t Kt qu mụ phng tc di ng b (n = 1350 v/ph); mụ men nhy t m = -2000Nm lờn -3000Nm, cos = 0.8: Hỡnh 6.5: ỏp ng mụ men, cos ca mỏy phỏt theo giỏ tr t Hỡnh 6.6: ỏp ng dũng ird v irq theo giỏ tr t 113 Kt qu mụ phng tc trờn ng b (n = 1650 v/ph); m = -3000Nm, cos nhy bc t 0.9 lờn sau ú nhy v 0.7: Hỡnh 6.7: ỏp ng mụ men, cos ca mỏy phỏt theo giỏ tr t Hỡnh 6.8: ỏp ng dũng ird v irq theo giỏ tr t Kt qu mụ phng tc trờn ng b (n = 1650 v/ph); mụ men nhy t m = -2000Nm lờn -3000Nm, cos = 0.8: Hỡnh 6.9: ỏp ng mụ men, cos ca mỏy phỏt theo giỏ tr t 114 Hỡnh 6.10: ỏp ng dũng ird v irq theo giỏ tr t - Kt qu mụ phng ca h thng tc nh mc n = 1450v/ph: Hỡnh 6.11: ỏp ng mụ men v cos thay i theo giỏ tr t Hỡnh 6.12: ỏp ng dũng ird v irq thay i giỏ tr [...]... điều chỉnh dòng rotor máy phát không đồng bộ 3 pha nguồn kép (MPKĐBNK) trong hệ thống máy phát điện sức gió bằng phương pháp điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động (passivity - based), để cải thiện chất lượng điều khiển hệ thống so với phương pháp điều khiển tuyến tính Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Máy điện không đồng bộ 3 pha nguồn kép: Thực chất là máy điện không đồng bộ 3 pha có rotor dây quấn (MĐKĐBNK)... chiều 1 pha Máy phát xoay chiều 3 pha Máy phát đồng bộ kích thích vĩnh cửu (hình 1.3) Máy phát không đồng bộ Máy phát không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc (hình 1.3) Máy phát không đồng bộ 3 pha nguồn kép (hình 1.4) Hình 1.2: Các cấu trúc của hệ thống phát điện sức gió trong thực tiễn Cấu trúc hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng máy phát đồng bộ 3 pha kích thích vĩnh cửu và không đồng bộ 3 pha rotor... hình 1.3 Hộp số MF ≈ = = ≈ Hình 1.3: Máy phát đồng bộ 3 pha kích thích vĩnh cửu hoặc không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc 7 Cấu trúc hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng máy phát không đồng bộ 3 pha nguồn kép như hình 1.4 Hộp số MF = ≈ = ≈ Hình 1.4: Máy phát không đồng bộ 3 pha nguồn kép Hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng máy điện không đồng bộ 3 pha nguồn kép (MĐKĐBNK) đang được nhiều nhà khoa... nhau Các cấu trúc của hệ thống phát điện sức gió trong thực tiễn 6 Máy phát đồng bộ 3 pha kích thích vĩnh cửu hoặc không đồng 6 bộ 3 pha rotor lồng sóc Máy phát không đồng bộ 3 pha nguồn kép 7 Phạm vi hoạt động của MĐKĐBNK và dòng chảy năng lượng 8 ở chế độ MP 1.6 Các phương pháp điều khiển máy phát MĐKĐBNK 8 1.7 Hệ thống phát điện sức gió sử dụng crowbar 9 1.8 Hệ thống phát điện sức gió sử dụng stator... hệ thống Vì vậy, việc bám lưới khi xảy các sự cố thông thường là một đòi hỏi cấp thiết cho hệ thống máy phát điện chạy bằng sức gió Các phương pháp điều khiển tuyến tính chưa giải quyết được một cách triệt để ở chế độ vận hành phi tuyến với các yêu cầu chất lượng, bám lưới của máy phát điện chạy sức gió Máy điện không đồng bộ 3 pha nguồn kép được ứng dụng làm máy phát trong các hệ thống phát điện chạy. .. (sức gió) ở Việt Nam Chính vì vậy tác giả chọn đề tài "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" trong luận án, tác giả đi nghiên cứu 2 thuật toán điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động (Passivity - Based) để giải quyết các vấn đề trên Mục đích nghiên cứu Tổng hợp bộ điều chỉnh dòng rotor máy phát. .. 1.4.3 Giải pháp điều khiển Từ những tồn tại của phương pháp điều khiển tuyến tính đã được phân tích ở trên, giải pháp được đề xuất là sử dụng phương pháp điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động cho hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng MĐKĐBNK nhằm cải thiện chất lượng điều khiển so với phương pháp điều khiển tuyến tính (nội dung của phương pháp sẽ được trình bày trong chương 2) Với phương pháp này,... máy phát điện sức gió sử dụng MĐKĐBNK thông qua việc áp dụng giải pháp điều khiển phù hợp cho bộ điều khiển nghịch lưu phía máy phát, nên luận án tập trung vào những vấn đề liên quan đến điều khiển NLMP 1.3 Cấu trúc điều khiển hệ thống máy phát điện chạy sức gió sử dụng MĐKĐBNK Ta có sơ đồ cấu trúc tổng quát hệ thống máy phát điện chạy sức gió sử dụng máy điện không đồng bộ ba pha nguồn kép [11, 51]:... Các phương pháp điều khiển máy phát MĐKĐBNK 9 Từ hình 1.6, cho thấy phương pháp điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động (passivity - based), là mục tiêu áp dụng để điều khiển MĐKĐBNK trong hệ thống máy phát điện sức gió Vì vậy việc lựa chọn phương pháp điều khiển này hứa hẹn những kết quả mong đợi cũng như nhằm đa dạng hoá các phương pháp điều khiển hệ thống, tăng khả năng lựa chọn phương pháp điều khiển. .. đã có nhiều nghiên cứu đưa ra các phương pháp điều khiển hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng MĐKĐBNK với các phương pháp điều khiển tuyến tính, phi tuyến, được thể hiện như sơ đồ hình 1.6 8 Trên đồng bộ Chế độ máy phát 0>s>-∞ -1 n ns Trên đồng bộ Chế độ động cơ 0>s>-∞ 0 Dưới đồng bộ Chế độ máy phát 1>s>0 Dưới đồng bộ Chế độ động cơ 1>s>0 0 1 m a) S Lưới điện Lưới điện Rotor Rotor Stator Stator b)