I. Giới thiệu về điều khiển máy điện gió DFIG
Điều khiển máy điện gió DFIG là một lĩnh vực quan trọng trong hệ thống điện hiện đại, đặc biệt trong bối cảnh phát triển công nghệ năng lượng tái tạo. Máy phát điện gió DFIG (Doubly-Fed Induction Generator) được sử dụng rộng rãi do khả năng hoạt động hiệu quả trong các miền làm việc khác nhau. Luận văn này tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất của DFIG thông qua việc điều khiển góc lệch cánh quạt gió (góc beta) để đạt được công suất tối đa.
1.1. Tổng quan về năng lượng gió
Năng lượng gió là một trong những nguồn năng lượng bền vững được ưa chuộng do chi phí thấp và khả năng lắp đặt ở nhiều vùng địa lý khác nhau. Theo các nghiên cứu, điện gió có giá thành thấp nhất trong các nguồn năng lượng tái tạo và có thể cạnh tranh với các nguồn năng lượng truyền thống khi tính cả chi phí môi trường và xã hội. Việt Nam, với tiềm năng gió lớn, đang dần chú trọng phát triển lĩnh vực này.
1.2. Vai trò của DFIG trong hệ thống điện gió
DFIG là loại máy phát điện gió được sử dụng phổ biến trong các tuabin gió công suất lớn (trên 1MW). Ưu điểm chính của DFIG là khả năng hoạt động ổn định khi vận tốc gió thay đổi và chỉ cần biến đổi một phần công suất thông qua biến tần. Điều này giúp tăng hiệu suất vận hành và giảm chi phí đầu tư thiết bị.
II. Cơ sở lý thuyết và mô hình hóa DFIG
Luận văn trình bày chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy điện gió DFIG, bao gồm các thành phần chính như cánh quạt, hộp số, và hệ thống điều khiển. Phương pháp mô hình hóa và phân tích dữ liệu được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất của DFIG trong các điều kiện vận tốc gió khác nhau.
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của DFIG
Máy điện gió DFIG bao gồm các thành phần chính như cánh quạt, hộp số, và hệ thống điều khiển. Cánh quạt được điều chỉnh góc beta để tối ưu hóa công suất thu được từ gió. Hộp số chuyển đổi tốc độ quay của cánh quạt thành tốc độ phù hợp với máy phát. Hệ thống điều khiển sử dụng biến tần để điều chỉnh công suất đầu ra của máy phát.
2.2. Mô hình hóa và mô phỏng DFIG
Luận văn sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để mô hình hóa và mô phỏng hoạt động của DFIG. Các kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả của phương pháp điều khiển góc beta trong việc tối ưu hóa công suất đầu ra của máy phát trong các điều kiện vận tốc gió khác nhau.
III. Ứng dụng và kết quả nghiên cứu
Luận văn đã chứng minh hiệu quả của phương pháp điều khiển góc beta trong việc tối ưu hóa công suất đầu ra của máy điện gió DFIG. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng phương pháp này giúp đạt được công suất tối đa khi vận tốc gió dưới định mức và duy trì công suất định mức khi vận tốc gió vượt quá định mức.
3.1. Kết quả mô phỏng
Các kết quả mô phỏng trên Matlab/Simulink cho thấy rằng phương pháp điều khiển góc beta giúp tối ưu hóa công suất đầu ra của DFIG trong các điều kiện vận tốc gió khác nhau. Khi vận tốc gió thay đổi từ 8 m/s lên 9 m/s, công suất đầu ra của máy phát tăng lên đáng kể. Tương tự, khi vận tốc gió giảm từ 10 m/s xuống 8 m/s, công suất đầu ra vẫn được duy trì ở mức tối ưu.
3.2. Ứng dụng thực tế
Phương pháp điều khiển góc beta có thể được áp dụng trong các trang trại gió công suất lớn để tối ưu hóa hiệu suất vận hành. Điều này không chỉ giúp tăng sản lượng điện mà còn giảm chi phí vận hành và bảo trì hệ thống.
