Ứng dụng các bộ biến đổi điện tử công suất trong điều khiển nối lưới cho Tuabin gió

Bài báo đã đưa ra được kết quả mô phỏng điều khiển nối lưới cho tuabin gió sử dụng các bộ biến đổi điện tử công suất. Ở đây sử dụng giải thuật hệ bám điểm công suất cực đại nhằm đảm bảo rằng tuabin gió sẽ luôn luôn làm việc ở điểm cực đại khi tải thay đổi.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng các bộ biến đổi điện tử công suất trong điều khiển nối lưới cho Tuabin gió24Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ 1 (2017) 24-32Ứng dụng các bộ biến đổi điện tử công suất trong điều khiểnnối lưới cho Tuabin gióLê Kim Anh *Khoa Điện - Điện tử, Trường Cao Đẳng Công nghiệp Tuy Hòa, Phú Yên, Việt NamTHÔNG TIN BÀI BÁOTÓM TẮTQuá trình:Nhận bài 06/9/2016Chấp nhận 01/12/2016Đăng online 28/02/2017Nghiên cứu sử dụng và khai thác hiệu quả nguồn năng lượng gió để phátđiện có ý nghĩa thiết thực đến việc giảm biến đổi khí hậu và giảm sự phụthuộc vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch có nguy cơ cạn kiệt, gây ô nhiễmmôi trường. Nối lưới tuabin gió sử dụng các bộ biến đổi điện tử công suấtcó những ưu điểm như: khả năng truyền năng lượng theo cả 2 hướng, kếthợp với mạch lọc sẽ giảm sóng hài qua lưới và loại trừ các sóng hài bậccao, điều này có ý nghĩa lớn đến việc cải thiện chất lượng điện năng. Bàibáo đã đưa ra được kết quả mô phỏng điều khiển nối lưới cho tuabin giósử dụng các bộ biến đổi điện tử công suất. Ở đây sử dụng giải thuật hệ bámđiểm công suất cực đại nhằm đảm bảo rằng tuabin gió sẽ luôn luôn làmviệc ở điểm cực đại khi tải thay đổi.Từ khóa:Năng lượng tái tạoVOCDPCVFVOCVFDPC© 2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm.1. Mở đầuNgày nay, cùng với sự phát mạnh mẽ của thếgiới, nhu cầu sử dụng năng lượng của con ngườingày càng tăng. Nguồn năng lượng tái tạo nóichung, nguồn năng lượng gió nói riêng là dạngnguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môitrường, đồng thời tiềm năng về trữ lượng năng gióở nước ta rất lớn. Tuy nhiên, để khai thác, sử dụngnguồn năng lượng gió sao cho hiệu quả, giảm phátthải các chất gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt làkhí (CO2) đang là mục tiêu nghiên cứu của nhiềuquốc gia. Bộ chỉnh lưu (AC/DC) phía máy phátđiện dùng điều chỉnh hòa đồng bộ cho máy phátđiện cũng như tách máy phát điện ra khỏi lưới khi_____________________*Tácgiả liên hệE-mail: tdhlekimanh@gmail.comcần thiết. Bộ nghịch lưu (DC/AC) phía lưới nhằmgiữ ổn định điện áp mạch một chiều trung gian,đồng thời đưa ra điện áp (AC) nối lưới. Các bộ biếnđổi điện tử công suất giữ vai trò rất quan trọngtrong các hệ thống điều khiển năng lượng tái tạo(Renewable Energy sources - RES). Hệ thống điềukhiển nối lưới cho tuabin gió sử dụng các bộ biếnđổi điện tử công suất, nhằm hướng đến phát triểnlưới điện thông minh và điều khiển linh hoạt cácnguồn năng lượng tái tạo.2. Các bộ biến đổi điện tử công suấtHệ thống điều khiển nối lưới các nguồn điệnphân tán (Distributed Energy Resources - DER)nói chung và tuabin gió với pin nhiên liệu nóiriêng. Theo (Onar, Uzunoglu, Alam, 2006) tuabingió sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châmvĩnh cửu (Permanent magnetic synchronousLê Kim Anh /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(1), 24-32generator - PMSG) bao gồm các thành phần cơbản, như Hình 1. Các bộ biến đổi điện tử công suấtthực hiện nhiệm vụ như sau: Tuabin gió qua máyphát điện cho ra điện áp (AC), qua bộ chỉnh lưu(AC/DC) đưa ra điện áp một chiều (DC). Tất cả cácđiện áp một chiều (DC) này qua bộ nghịch lưu(DC/AC) đưa ra điện áp (AC) nối lưới.2.1. Bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu25khiển các thành phần công suất phát vào lưới từtuabin gió thì hiện nay có nhiều phương pháp đểđiều khiển cho bộ chỉnh lưu PWM như phươngpháp: VOC, DPC, VFVOC, VFDPC.Dựa vào sơ đồ Hình 2, ta xây dựng biểu thứcđiện áp của bộ chỉnh lưu PWM như sau:dia Ri adtdiL b  Ri bdtdicL Ri cdtdu dcC iddtL ea  ( S a u dc  u N 0 ) eb  ( S b u dc  u N 0 )(1) ec  ( S c u dc  u N 0 )i LBiểu thức (1) chuyển sang hệ tọa độ dq đượcviết lại như sau:did ed  Ri d  S d udc  LiqdtdiL q  eq  Ri q  S q udc  Liddt3S qdudc3S dCid iq  iLdt22LHình 1. Sơ đồ điều khiển tuabin gió nối lưới.Việc nghiên cứu các bộ chỉnh lưu (AC/DC) vàbộ nghịch lưu (DC/AC) điều chế theo phươngpháp độ rộng xung (Pulse Width Modulation PWM) hoặc điều chế theo vectơ không gian (SpaceVector Modulation) được nhiều nhà khoa họcquan tâm nghiên cứu trong những năm gần đâyvới những ưu điểm vượt trội như: khả năngtruyền năng lượng theo cả 2 hướng, với góc điềukhiển thay đổi được (góc điện), dung lượng sónghài thấp..v.v.2.1.2. Mô hình toán học cho bộ nghịch lưuTheo (Nguyễn Văn Nhờ, 2015) bộ nghịch lưudùng để biến đổi điện áp một chiều thành điện ápxoay chiều ba pha có thể thay đổi được tần số nhờviệc thay đổi qui luật đóng cắt của các van, nhưHình 3.2.1.1. Mô hình toán học cho bộ chỉnh lưuSơ đồ bộ chỉnh lưu điều chế theo phươngpháp độ rộng xung (PWM), như Hình 2. Theo (Bai,Wang, Xing, 2007) để đạt được mục tiêu là điềuHình 2. Sơ đồ dòng điện và điện áp của bộ chỉnhlưu.(2)Hình 3. Sơ đồ bộ nghịch lưu.26Lê Kim Anh /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(1), 24-322.2. Cấu trúc điều khiển cho bộ chỉnh lưu vànghịch lưuTheo (Yang, et al, 1999) giá trị đầu ra của điệnáp qua bộ ...