Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Xây dựng giải thuật tìm điểm công suất cực đại cho hệ thống tuabin gió

• Tác giả: Ngô Tiến Huy
• Người hướng dẫn: PGS.TS Huỳnh Châu Duy
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Giải Thuật Tối Ưu Tìm Điểm Công Suất Cực Đại Cho Tuabin Gió
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀ I
• 1.1. Tính cấ p thiế t của luận văn
• 1.2. Nhiê ̣m vu ̣ và mu ̣c tiêu của luận văn
• 1.3. Giới ha ̣n và pha ̣m vi nghiên cứu của luận văn
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Kế t quả dư ̣ kiế n
• 1.6. Nội dung luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
• 3.1. Sự hình thành gió, cấu tạo và hoạt động của tuabin gió
• 3.2. Năng lượng gió. Sự phân bố vận tốc gió
• 3.3. Sự chuyển đổi năng lượng gió và hiệu suất rotor
• 3.4. Đường cong công suất tuabin gió
• 3.5. Cấu tạo của tuabin gió
• 3.6. Bộ chỉnh lưu và nghịch lưu
• 3.7. Điều chỉnh tốc độ tuabin gió
• 3.8. Các loại hệ thống máy phát điện tuabin gió
• 3.9. Hòa đồng bộ máy phát điện tuabin gió vào lưới điện
• 3.10. Bộ khởi động mềm sử dụng thyristor
• 3.11. Bộ khởi động sử dụng tụ điện
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU VỀ MÁY PHÁT
• 4.1. Tuabin gió tốc độ cố định với máy phát điện không đồng bộ. Tuabin gió tốc độ thay đổi với máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc
• 4.2. Mô tả toán học của máy phát điện không đồng bộ
• 4.3. Mô hình toán học máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu
• 5. CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MPPT CHO PMSG
• 5.1. Phương pháp điều khiển MPPT cho PMSG dựa trên WECS
• 5.2. So sánh phương pháp P&O và phương pháp leo đồi
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM CỦA ĐỀ TÀI
• 6.1. Giải thuật leo đồi tìm điểm công suất cực đại
• 6.2. Mô hình thí nghiệm
• 6.3. Mô hình thiết kế
• 6.4. Kết quả thực tế về dò MPPT
• 6.5. Kết quả thu được
• 6.6. Kết quả thu được khi ở chế độ dò tìm ở chế độ tự động
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN
• 7.1. Nhận xét từ kết quả thực nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về tuabin gió

Tuabin gió là thiết bị chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi động năng của gió thành cơ năng, sau đó chuyển đổi thành điện năng thông qua máy phát điện. Công suất cực đại của tuabin gió phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ gió, thiết kế cánh quạt và hiệu suất của máy phát điện. Việc tối ưu hóa công suất là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống. Theo nghiên cứu, hiệu suất tuabin có thể đạt đến 45% trong điều kiện lý tưởng. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của năng lượng tái tạo từ gió, đặc biệt trong bối cảnh nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt.

II. Giải thuật tối ưu hóa công suất

Giải thuật tối ưu hóa công suất cho tuabin gió thường được gọi là MPPT (Maximum Power Point Tracking). Giải thuật này giúp xác định điểm công suất tối ưu mà tuabin có thể đạt được tại từng thời điểm. Có nhiều phương pháp MPPT khác nhau, trong đó phổ biến nhất là phương pháp P&O (Perturb and Observe) và phương pháp leo đồi. Phương pháp P&O hoạt động bằng cách thay đổi tải và quan sát sự thay đổi công suất, từ đó điều chỉnh để đạt được công suất cực đại. Việc áp dụng giải thuật này không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển đổi.

III. Phân tích hiệu suất và ứng dụng thực tiễn

Phân tích hiệu suất của tuabin gió là một phần quan trọng trong việc tối ưu hóa năng lượng gió. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng giải thuật MPPT có thể tăng hiệu suất lên đến 20% so với các phương pháp truyền thống. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao khả năng cạnh tranh của năng lượng gió so với các nguồn năng lượng khác. Hệ thống năng lượng gió có thể được ứng dụng rộng rãi trong các khu vực nông thôn, nơi mà lưới điện chưa phát triển. Việc sử dụng tuabin gió trong các dự án năng lượng tái tạo không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn tạo ra nguồn thu nhập ổn định cho người dân.

IV. Kết luận và triển vọng

Việc phát triển và ứng dụng giải thuật tối ưu hóa công suất cho tuabin gió là một bước tiến quan trọng trong việc khai thác năng lượng tái tạo. Với sự gia tăng nhu cầu về năng lượng sạch, các giải pháp công nghệ như MPPT sẽ ngày càng trở nên cần thiết. Tương lai của năng lượng gió hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là trong bối cảnh các quốc gia đang tìm kiếm giải pháp bền vững cho vấn đề năng lượng. Đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ tuabin gió sẽ không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.