Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn Điều khiển máy điện gió không đồng bộ nguồn kép Bộ phận khí động lực được điều ề khiển bởi tốc độ gió, cung cấp moment đầu ... Bộ phận điện là...
HUTECH B B G G I I Á Á O O D D C C V V À À À À O O T T O O T T R R N N G G I I H H C C K K T T H H U U T T C C Ô Ô N N G G N N G G H H T T P P . . H H C C M M NGUYN THANH HI NGUYN THANH HI IU KHIN MÁY IN GIÓ KHÔNG IU KHIN MÁY IN GIÓ KHÔNG NG B NGUN KÉP NG B NGUN KÉP ( ( D D o o u u b b l l y y F F e e d d I I n n d d u u c c t t i i o o n n G G e e n n e e r r a a t t o o r r - - D D F F I I G G ) ) L L U U N N V V N N T T H H C C S S Chuyên ngành :THIT B, MNG Chuyên ngành :THIT B, MNG VÀ NHÀ MÁY IN VÀ NHÀ MÁY IN M M ã ã s s n n g g à à n n h h : : 6 6 0 0 5 5 2 2 5 5 0 0 T T S S . . P P H H M M Ì Ì N N H H T T R R C C HUTECH TRUNG ÐH K THUT CÔNG NGH TP. HCM PHÒNG QLKH - ÐTSÐH CNG HÒA XÃ HI CH NGHIA VIT NAM Ðc lp - T do - Hnh phúc TP. HCM, ngày14 tháng 03 nm 2012 NHIM V LUN VN THC S H tên hc viên: NGUYN THANH HI Gii tính: NAM. Ngày, tháng, nm sinh: 27.07.1978 Ni sinh: TP.HCM Chuyên ngành: THIT B, MNG& NHÀ MÁY IN MSHV: 1081031005 I- TÊN Ð TÀI: IU KHIN MÁY PHÁT IN GIÓ KHÔNG NG B NGUN KÉP. (DOUBLY-FED INDUCTION GENERATOR WIND TURBINE - DFIG) II- NHIM V VÀ NI DUNG: - Xây dng mô hình ca turbine gió và máy phát đin không đng b ngun kép. - Mô phng điu khin SFOC đc lp P và Q ca máy DFIG 2.3MW khi ngun đi xng - Mô phng điu khin SFOC đc lp P và Q ca máy DFIG 2.3MW khi ngun mt đi xng - So Sánh các kt qu mô phng gia các mô phng III- NGÀY GIAO NHIM V: 15/09/2011 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V: 15/ 03/2012 V- CÁN B HUNG DN: TS. PHM ÌNH TRC CÁN B HUNG DN KHOA QUN LÝ CHUYÊN NGÀNH (H tên và ch ký) (H tên và ch ký) HUTECH LI CAM ÐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu, kt qu nêu trong lun vn là trung thc và cha tng đuc ai công b trong bt k công trình nào khác, theo tôi đc bit. Tôi xin cam đoan rng mi s giúp đ cho vic thc hin lun vn này đã đuc cm n và các thông tin trích dn trong lun vn đã đuc ch rõ ngun gc. Hc viên thc hin lun vn Nguyn Thanh Hi HUTECH LI CÁM N u tiên, Xin trân thành cám n Thy TS. PHM ÌNH TRC, Ngi đã tng bc giúp đ em hòan thành lun vn này. Xin Cám n các Thy Cô đã cho em nhng nn tn kin thc – tri thc qúi báo Xin Cám n các anh ch đi trc : Võ Xuân Hi, Nguyn c Trí, Phm Trung Hiu, Tôn Long i v.v… đã có nhng công trình hu ích. Xin Cám n bn Tôn Long i đã cung cp t liu đ hoàn thành chng 7 Xin Cám n trng H K Thut Côn g Ngh; Khoa in- in T; Phòng Qun Lý Sau i Hc, Tp th anh chi em lp 10SM; đã to c hi cho em thc hin Lun Vn này Cui cùng, Xin đc cám n Ba M, Ngi đã nuôi con khôn ln, cho con đ ngh lc và trí khôn Hc viên thc hin Nguyn Thanh Hi HUTECH vii DANH MUC KÝ HIU – VIT TT dq + /dq - : Trc ta dq đ th t Thun / Nghch I dqr + / I dqr + + : dòng rotor thành phn thun trc / sau b lc notch I dqr - /I dqr - - : dòng rotor thành phn thun trc / sau b lc notch SEQ : Sequence Compents b thành phn th t thun nghch DFIG : Máy in Gió Không ng B Ngun Kép DFIG_SFOC : DFIG điu khin bng phng pháp đnh hng t thông stator DFIG_SFOC+ SEQ : DFIG_SFOC có thêm b SEQ DFIG_DPC : DFIG điu khin bng phng pháp trc tip công sut HUTECH viii DANH MC HÌNH Hình 1.1: Tuabin gió MOD OA (Công ty đin Hawaiian) Trang 9 Hình 1.2: Kh nng lp đt nng (MW) nhng vùng khác nhau 11 Hình 1.3: Kích c và công sut đnh mc máy phát đin gió 12 Hình 1.4: Bn đ tim nng đin gió Vit Nam. Tc đ trung bình nm ti đ cao 65m. 13 Hình 1.5: Gió mnh vào tháng 12 đn tháng 2 nm sau là s b sung hu ích cho các tháng thiu nc ca các thy đin. 15 Hình 1.6: 5 t máy 1.5MW đu tiên ca nhà máy đin gió Tuy Phong 16 Hình 1.7: L khi công d án đin gió Bc Liêu 17 Hình 1.8: L Khánh thành nhà máy sn xut máy phát đin gió 19 Hình 2.1: Chi tit bung cha ca h thng phát đin gió 22 Hình 2.2: Thng k các Phng pháp điu khin tc đ trong tuabin va và nh 24 Hình 2.3: H thng tuabin gió c bn s dng máy đng b. 25 Hình 2.4: Máy phát cm ng t kích t 26 Hình 2.5: Mch tng đng ca máy đin cm ng kt ni vi li đin. 27 Hình 2.6: S đ h thng vi máy phát đin cm ng rotor lng sóc. 27 Hình 2.7:S đ nguyên lý ca máy phát DFIG 28 Hình 2.8: Hng công sut DFIG tng ng vi tc đ đng b w o 29 Hình 2.9: S đ các khi chc nng trong h thng nng lng gió 30 Hình 2.10: Cu trúc chung h thng tuabin gió làm vic tc đ không đi. 31 Hình 2.11: im làm vic ca h thng tuabin gió. 32 Hình 2.12 H thng tuabin gió làm vic vi tc đ không đi. 33 Hình 2.13: Cu trúc chung ca h thng tuabin gió làm vic vi tc đ thay đi s dng máy phát đng b. 33 Hình 2.14: H thng tuabin gió làm vic vi tc đ th ay đi trang b HUTECH ix máy phát đng b (không dùng hp s truyn đng). 34 Hình 2.15: H thng tuabin gió làm vic vi tc đ thay đi vi máy phát đng b. 35 Hình 2.16: Cu trúc ca h thng làm vic vi tc đ thay đi s dng DFIG 35 Hình 3.1: Nguyên lý vector không gian 39 Hình 3.2: Mi liên h gia trc ta đ ,.abc 42 Hình 3.3: Mi liên h gia trc ta đ abc và dq 43 Hình 3.4: Mi liên h gia trc ta đ và dq 44 Hình 3.5: Cu hình kt ni stator và rotor, Y-Y. 45 Hình 3.6: S đ tng đng RL ca Stator và Rotor. 45 Hình 3.7: Mch đin tng đng mô hình đng DFIG trong h trc . 46 Hình 3.8: S đ tng đng đng c không đng b trong h trc quay dq. 48 Hình 4.1: Mô hình b converter cu 3 pha phía li 51 Hình 4.2: S đ khi điu khin RSC 53 Hình 4.8: Mô hình điu khin DFIG 55 Hình 4.9: Vector đnh hng t thông vi thành phn th t thun- nghch 55 Hình 4.10: S đ mô hình điu khin DFIG_ FOC có SEQ 56 Hình 5.1: S đ tng th ca h thng DFIG. 58 Hình 5.2: Khi bin điabc/dq và dq/abc. 59 H ình 5.3: Khi mô phng mô hình máy DFIG trong trc ta đ dq. 60 Hình 5.4:Khi mô phng máy phát đin gió DFIG. 60 Hình 5.5: Mô hình mô phng h thng DFIG bng Matlab Simulink. 61 Hình 5.6: Mô hình mô phng b điu khin Converter. 62 Hình 5.7: Mô hình mô phng Grid -Side converter. 62 HUTECH x Hình 5.8: DC – link. 63 Hình 5.9: Mô hình mô phng Rotor – Side converter 63 Hình 5.10: Khi mô phng b nghch lu. 64 Hình 5.11: Vn tc gió; Vn tc rotor nr, dòng đin i dr và i qr . 65 Hình 5.12: Công sut tác dng, công sut phn kháng và t thông . 66 Hình 5.13: Dòng đin stator DFIG_SFOC 66 Hình 5.14: Dòng đin rotor DFIG_SFOC 66 Hình 5.15 : Rotor Converter Control khâu hiu chnh PI vi b SEQ 67 Hình 5.16: B thành phn th t thun nghch - Sequence Compents. 67 Hình 5.17: Dòng đin stator- Sequence Compents 68 Hình 5.18: Dòng đin rotor vi b Sequence Compents 68 Hình 5.19: Vn tc gió (SEQ) 69 Hình 5.20: Vn tc rotor (SEQ) 69 Hình 5.21:công sut tác dng (SEQ) 69 Hình 5.22: công sut phn kháng vi SEQ 69 Hình 6.1: in áp V s_abc khi t = 35s, đin áp pha A gim 10% 72 Hình 6.2: Dòng in rotor I r_abc khi t = 35s, đin áp pha A gim 10% 72 Hình 6.3: Công sut tác dng thc và lnh khi t = 35s, đin áp pha A gim 10% 73 Hình 6.4: Công sut phn kháng thc và lnh khi t = 35s, đin áp pha A gim 10%74 Hình 6.5: Monment Te khi t = 35s, đin áp pha A gim 10% 75 Hình 6.6: in áp V s_abc khi t = 35s, đin áp pha A gim 20% 76 Hình 6.7: Dòng đin rotor I r_abc khi t = 35s, đin áp pha A gim 20% 77 Hình 6.8: Công sut tác dng thc và lnh khi t = 35s, đin áp pha A gim 20% 77 HUTECH xi Hình 6.9:Công sut phn kháng thc và lnh khi t= 35s, đin áp pha A gim 20% 78 Hình 6.10: Moment Te khi t = 35s, đin áp pha A gim 20% 78 Hình 6.11: in áp V s_abc , khi t =35 giây đin áp pha A gim 30% 79 Hình 6.12: Dòng in rotor I r_abc , khi t =35 giây đin áp pha A gim 30% 79 Hình 6.13: Công sut tác dng thc P s và lnh P sref , khi t =35s đin áp pha A gim 30% 80 Hình 6.14: Công sut phn kháng thc Q s và lnh Q sref , khi t =35s đin áp pha A gim 30% 80 Hình 6.15: Monment Te khi t =35 giây đin áp pha A gim 30% 80 Hình 7.1: iu khin trc tip moment và t thông ca đng c không đng b. 83 Hình 7.2 :V trí ca các sector khi t thông stator quay quanh trc . 83 Hình 7.3: Các vector đin áp khi thay đi t thông và moment trong các sector 84 Hình 7.4: S đ tng quát s dng DPC cho h thng DFIG. 85 Hình 7.5: Mô hình mô phng máy đin gió DFIG_DPC 87 Hình 7.7 : Mô hình mô phng Rotor Side Converter 88 Hình 7.8: Khi la chn sector 88 Hình 7.9: Mô hình điu khin DFIG _FOC 89 Hình 7.10: Dòng in rotor khi điu khin DFIG_ DPC & FOC 90 Hình 7.11: Dòng in rotor khi điu khin DFIG_DPC & FOC (Thi gian t 7 đn 10 giây ) 90 Hình 7.12: Dòng in stator khi điu khin DFIG_DPC & FOC 90 Hình 7.13: Dòng in stator khi điu khin DFIG _DPC & FOC; ( Thi g ian t 8.9 đn 9.1 giây ) 91 Hình 7.14: Monment khi điu khin DFIG _DPC & FOC 91 Hình 7.15: Công sut tác dng lnh & thc khi điu khin DFIG_DPC & FOC 91 HUTECH xii Hình 7.16: in áp DC khi điu khin DFIG_DPC & FOC 92 Hình 7.17: in áp Stator 93 Hình 7.18:Dòng in Rotor DFIG _DPC; FOC 93 Hình 7.19: Công sut tác dng lnh & thc khi điu khin DFIG_DPC & FOC 94 Hình 7.20: Công sut phn kháng lnh & thc khi điu khin DFIG_DPC& FOC 94 Hình 7.21: in áp Stator (Mt đi xng 10% pha A) 95 Hình 7.22:Dòng đin Rotor khi điu khin DFIG_DPC & FOC (Mt đi xng10% pha a) 96 Hình 7.23: Công sut tác dng lnh & thc khi điu khin DFIG_DPC & FOC 96 Hình 7.24: Công sut phn kháng lnh& thc k hi điu khin DFIG_DPC& FOC 97 Hình 7.25: in áp DC; 97 Hình 7.26. in áp Stator (Mt đi xng 20% pha A) 98 Hình 7.27: Dòng đin rotor: điu khin DFIG_ DPC & FOC 98 Hình 7.28: Dòng đin rotor: điu khin DFIG_ DPC & FOC 98 (thi gian t 5 đn 10 giây) Hình 7.29: Công sut Ps: điu khin DFIG_ DPC & FOC 99 Hình 7.30: Công sut Qs: điu khin DFIG_ DPC & FOC 99 Hình 7.31: in áp DC: điu khin DFIG_ DPC & FOC 100 [...]... 23 Các L ai Máy Phát Trong H Th ng N ng L ng Gió 24 2.3.1 2.3.2 Máy Phát i n C m ng 2.3.3 Máy Phát i n C m ng Rotor L ng Sóc 27 2.3.4 Máy Phát i n C m ng Rotor Dây Qu n 28 2.3.5 ng B 24 Máy Phát i n Không 28 C H 25 ng B Ngu n Kép (DFIG) H U TE 2.4 Máy Phát i n Các C u Hình H Th ng Chuy n i N ng L ng Gió 2.4.1 Không 2.4.2 H Th ng Tuabin Gió Làm Vi c V i T c Thay 2.4.3 Ch H Th ng Tuabin Gió Làm Vi c... 2.4.3 Ch H Th ng Tuabin Gió Làm Vi c V i T c 29 i H Th ng Máy Phát i n Gió – DFIG i 31 33 35 ng 3: Mô Hình Toán H c i u Khi n Máy i n Gió Không ng B Ngu n Kép –DFIG 37 3.1 Gi i thi u 38 3.2 Vector Không Gian Và Các Phép Bi n 3.3 Bi u Di n Công Su t Theo Vector Không Gian 40 3.4 M i Liên H Gi a Các H Tr c abc, dq Và 42 3.5 Mô Hình Toán Máy Phát i n Gió DFIG 44 i 39 v 3.5.1 Mô Hình Toán H c DFIG Trong H... n kép (Doubly Fed Induction Generator – DFIG) là phù h p nh t trong th i i m hi n t i gi m t c ng c không i i n thông qua các i t ng DFIG ph c t p h n ng b thông th ng Vì v y m c tiêu c a tài này là: “ i u khi n máy i n gió không ng b ngu n kép – DFIG” 0.3 Ph m vi nghiên c u 0.3.1 it ng nghiên c u Tìm hi u nguyên lý ho t phát không ng, mô hình hóa và xây d ng gi i thu t i u khi n máy ng b ngu n kép. .. tri n tuabin gió giai o n t n m 1985 n 2003 ã n nay, Tuabin gió th a ra m u u tiên lo i máy công su t 5MW NEC Micon ng m i l n nh t có công su t 4,5MW Enercon ng b a c c i u khi n tuabin tr c ti p v i a ra s n ph m máy i n ngu n kép i u khi n tuabin v i h p s công su t 4,2MW C hai i u khi n (góc pitch) c góc quay cánh qu t gió 1.2 Tài nguyên n ng l nh m c máy phát i n gió trên th tr ng gió N m trong... NG QUAN V N NG L NG GIÓ 1.1.1 L ch s phát tri n n ng l ng gió ( Khái quát l ch s phát tri n n ng l ng gió t th i trung c C H 1.1 ng Gió 1.1.2 Tình hình hi n t i và tri n v ng t n ngày nay ) ng lai i n) H U TE (Khái quát tình hình phát tri n khoa h c k thu t và tri n v ng t 1.2 TÀI NGUYÊN N NG L 1.2.1 Ti m n ng n ng l ( Ti m n ng n ng l ng gió NG GIÓ ng lai c a Phong VI T NAM ng gió Vi t Nam Vi t Nam... v i nh ng cánh qu t b ng kim K nguyên c a máy phát i n dùng s c gió b t Tuabin gió hi n n vài mét, ng khá t t Kho ng 6 tri u cái nh v y ã H U TE cs cg i ng gió vào kho ng gi a nh ng n m C H trong thi t k này c cho r ng là m t trong ng gió Tuabin gió nhi u cánh ( i M ) xu t hi n trong l ch s n ng l 1800 Roto t c, c thi t k u vào c n nh ng n m 1900 c bi t cho máy phát i n c xây i an M ch trong n m 1890... n ng l ng lai, công ngh ph i ngày càng hoàn thi n, n ng su t chuy n ng i gió thành i n ngày càng cao 0.2 Gi i thi u S bi n i n ng l tài ng gió th c t , v n t c gió luôn bi n i c th c hi n b i t h p tuabin gió và máy phát Trong i nên h th ng bi n c s d ng r ng rãi Ph m vi thay công su t nh n c t gió, gi m l c tác it c i n ng l ng gió t c thay r ng cho phép i u khi n t i u ng lên k t c u c khí và t ng... n V ng T Tài Nguyên N ng L 5 ng Gió L ch S Phát Tri n N ng L 1.2.2 3 3 ng 1: T ng Quan V N ng L 1.2.1 2 Ph m Vi Nghiên C u 1.1.1 1.2 2 ng Nghiên C u H U TE 0.3.1 u C H Ch ng Gió Ti m N ng N ng L Các D Án ang ng Gió 6 ng Lai 10 Vi t Nam 12 ng Gió Vi t Nam 12 u T Vào Vi t Nam 16 Ch ng 2: H Th ng Chuy n i N ng L ng Gió 20 2.1 Gi i thi u 21 2.2 C u T o H Th ng Phát i n Gió 21 iv 2.2.1 22 2.2.2 Cánh Qu... KHI N DFIG u t vào Vi t Nam) 1.1 T ng quan v n ng l ng gió 1.1.1 L ch s phát tri n n ng l N l c c a con ng ng gió i trong vi c khai thác n ng l ng gió ã có t th i c khi h s d ng thuy n và tàu di chuy n b ng s c gió Sau ó, n ng l v con ng i làm ho t ng c i xay h t và b m n nh ng d ng c thô s và n ng n i, ng gió ph c c Trong su t s bi n it n nh ng máy ph c t p và hi u qu , k thu t ã tr i qua nhi u th... i v i h th ng bi n máy i n không i n ng l ng gió làm vi c i n t công su t ch bi n i m t t l 20 - 30% c a t ng công su t phát, ngh a là c t n hao trong linh ki n i n t công su t so v i c u hình ph i bi n ng th i gi m c chi phí ng gió s d ng máy phát c l p gi a công su t tác d ng và công su t ph n kháng công su t c ng nh n nh i n áp l ng i n n ng và s i u này có ý ngh a quan ng gió k t n i v i l H U . HI NGUYN THANH HI IU KHIN MÁY IN GIÓ KHÔNG IU KHIN MÁY IN GIÓ KHÔNG NG B NGUN KÉP NG B NGUN KÉP ( ( D D o o u u b b l l y y . t máy 1.5MW đu tiên ca nhà máy đin gió Tuy Phong 16 Hình 1.7: L khi công d án đin gió Bc Liêu 17 Hình 1.8: L Khánh thành nhà máy sn xut máy