Sử dụng phương pháp điều khiển mô hình nội để nâng cao khả năng làm việc ổn định của máy phát điện sức gió với lưới trong trường hợp lưới đối xứng

Trong bài báo này tác giả đề cập đến vấn đề nâng cao khả năng làm việc ổn định của máy phát điện sức gió với lưới bằng phương pháp điều khiển mô hình nội. Đây là một phương pháp có nhiều ưu điểm so với các phương pháp khác. Các kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống có đáp ứng hoà đồng bộ với lưới và tính ổn định cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng phương pháp điều khiển mô hình nội để nâng cao khả năng làm việc ổn định của máy phát điện sức gió với lưới trong trường hợp lưới đối xứngĐặng Thị Loan Phượng và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ112(12)/2: 83 - 88SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH NỘI ĐỂ NÂNG CAOKHẢ NĂNG LÀM VIỆC ỔN ĐỊNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ VỚI LƯỚITRONG TRƯỜNG HỢP LƯỚI ĐỐI XỨNGĐặng Thị Loan Phượng*, Đỗ Thị Mai, Lê Thị Thu HuyềnTrường Đại học Công nghệ Thông tin & Truyền thông – ĐH Thái NguyênTÓM TẮTDo nhu cầu tăng cao về năng lượng điện trong nước hiện nay nên đòi hỏi phải đa dạng hoá cácnguồn cung cấp năng lượng, trong đó có nguồn năng lượng tái tạo từ sức gió. Với yêu cầu ngàycàng cao về chất lượng điện năng của lưới điện, yêu cầu máy phát điện phải làm việc với lưới cóđộ ổn định cao để đảm bảo không bị rã lưới, đảm bảo chất lượng điện áp, tần số. Đã có nhiềunghiên cứu về vấn đề điều khiển năng lượng ổn định trong điều kiện nối lưới; tuy nhiên các nghiêncứu còn chưa hoàn chỉnh. Trong bài báo này tác giả đề cập đến vấn đề nâng cao khả năng làm việcổn định của máy phát điện sức gió với lưới bằng phương pháp điều khiển mô hình nội. Đây là mộtphương pháp có nhiều ưu điểm so với các phương pháp khác. Các kết quả mô phỏng cho thấy hệthống có đáp ứng hoà đồng bộ với lưới và tính ổn định cao.Từ khoá: Ổn định, phương pháp IMC , máy phát điện không động bộ rô to dây quấn, điện áplưới, lưới đối xứng.ĐẶT VẤN ĐỀ*Năng lượng sạch có thể được tái tạo từ gió.Trên thế giới người ta đã chế tạo các loại tuốcbin gió với công suất lớn tới trên 7 MW. Nếudùng loại tuốc bin gió tốc độ thay đổi có bộbiến đổi nối trực tiếp giữa stator và lưới thì sẽtốn kém, đắt tiền do bộ biến đổi cũng phải cócông suất bằng công suất của toàn tuốc bin.Vì vậy các hãng chế tạo tuốc bin gió có xuhướng sử dụng máy dị bộ nguồn kép làm máyphát trong các hệ thống tuốc bin gió công suấtlớn để giảm công suất của bộ biến đổi vàgiảm giá thành. Do đó đối tượng nghiên cứutrong bài báo này là hệ thống phát điện sứcgió sử dụng máy điện không đồng bộ rô todây quấn. Để đảm bảo khả năng làm việc ổnđịnh của máy phát điện sức gió nối lưới, côngsuất vô công lớn yêu cầu bộ điều khiển phíamáy phát phải đảm bảo ổn định đối với daođộng của điện áp lưới, thay đổi của tốc độmáy phát ở chế độ máy phát ở chế độ bìnhthường và lỗi lưới và dao động của từ thôngkhi lỗi lưới.Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu việcứng dụng phương pháp mô hình nội để nângcao khả năng ổn định của hệ thống máy phát*Tel: 0944899009; Email: dangthiloanphuong468@gmail.comđiện sức gió với lưới trong trường hợp lướiđối xứng.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN NỘITrong bài báo này áp dụng phương pháp thiếtkế phi tuyến dựa trên cơ sở hàm Lyapunovvà phương pháp điều khiển theo mô hình nộiIMC( internal model control)cho máy phátđiện không đồng bộ rô to dây quấn DFIG(doubly-fed induction generator).Có rất nhiều trang trại phong năng sử dụngcác tuốc bin gió dùng máy điện không đồngbộ rô to dây quấn (DFIG). Bộ biến đổi củamạch kích từ (DFIG) bao gồm một bộ biếnđổi nguồn áp sử dụng các phần tử bán dẫnđiều khiển hoàn toàn. Bộ biến đổi ở phía máyphát đưa dòng kích từ với tần số thay đổiđược vào trong dây quấn Roto thông quavành trượt. Điều này cho phép duy trì dòngstato bằng với tần số của lưới trong khi bộbiến đổi phía lưới được cung cấp điện áp mộtchiều ổn định cho bộ biến đổi.Để đạt được các mục tiêu này, người ta đã đềxuất ra một sơ đồ điều khiển tổng thể dựa trênhệ thống DFIG. Bao gồm phần điều khiển chotuốc bin gió và phần điều khiển cho DFIG.Trong thực tế giải pháp điều khiển tỉ lệ tíchphân (PI) đã được sử dụng rộng rãi. Tuynhiên việc thiết lập các thông số cho bộ điềukhiển PI vẫn là một vấn đề đáng quan tâm.83Đặng Thị Loan Phượng và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆBộ điều khiển theo mô hình nội là một giảipháp điều khiển quá trình được đề xuất vàonăm 1982 và đã được sử dụng rộng rãi trongcông nghiệp. [1] Sử dụng IMC để chế ngự cáclỗi trong DFIG. [2] Mô tả bộ điều khiển môhình nội thích nghi mẫu - mô hình trực tiếpcho DFIG, bộ điều khiển theo mô hình nộitrên cơ sở bù sức phản điện động và hạn chếảnh hưởng của nhiễu sức phản điện độngthông qua điện trở phản hồi Ra.Bộ điều khiển theo mô hình nộiCấu trúc kinh điển của IMC được trình bàytrong hình.w( s)Gw ( s )w′( s)Gc ( s)u ( s)e( s )G p ( s) y (s )yˆ( s )Gm ( s)G f ( s) ε ( s)F ( s)Các hàm truyềnGp (s) , Gm ( s) , G c ( s ) , G f ( s ) và Gw ( s ) ,biểudiễn cho đối tượng, mô hình, bộ biến đổi,mạch lọc và tính hiệu đặt đầu vào; w(s), y(s),e(s) lần lượt là các hàm đầu vào, đầu ra vàhàm nhiễu. F(s) là hàm điều khiển của IMC.Gỉa thiết Gw ( s) = 1 khi đó theo hình 1 ta có:y (s) =Gc ( s )G p ( s )1 + G c ( s )G f ( s )[G p ( s ) − G m ( s )]w( s ) +G p ( s )[1 − G c ( s )G f ( s )G m ( s )]1 + G c ( s )G f ( s )[G p ( s ) − G m ( s )](2.1)G c ( s )G p ( s )Gc ( s ) = G p−1 ( s ) có thể thu được dưới điềukhiển ...