Chương 1: Tổng Quan được vấn đề bám lưới, cung cấp công suất vô công hỗ trợ lưới trụ vững qua giai đoạn sự cố, đồng thời bộ điều khiển đã làm việc tốt ở tốc độ trên và dưới đồng bộ. Theo [7], đã nghiên cứu cải thiện chất lượng hệ thống điều khiển máy phát điện không đồng bộ nguồn kép bằng phương pháp điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động (passivity - based), áp dụng để tổng hợp bộ điều chỉnh dòng cho DFIG trong hệ thống máy phát điện sức gió đó là: Kiểm tra tính thụ động của đối tượng máy phát điện không đồng bộ 3 pha nguồn kép từ đó áp dụng tổng hợp bộ điều chỉnh dòng máy phát bằng phương pháp tựa theo thụ động trên cơ sở hệ thụ động EL và Hamilton để cải thiện chất lượng tĩnh và động của hệ thống có kiểm chứng bằng mô phỏng offline và mô phỏng thời gian thực. Cơ sở của kỹ thuật điều khiển véctơ DFIM trong các hệ truyền động điện dựa trên nguyên lý định hướng trường FOC (Field Oriented Control) có thể được tìm thấy trong tài liệu [5]. Theo kỹ thuật này, hệ trục tọa độ quay thường được định hướng tựa theo một véctơ chuẩn, có thể là từ thông rotor, từ thông stator hoặc từ thông khe hở không khí.
Kỹ thuật này dựa trên phương pháp phân tích tính phi tuyến để cho sự phân lập tối ưu giữa sơ đồ điều khiển từ thông và điều khiển mômen bởi các thành phần dòng stator. Việc điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng của DFIG theo phương pháp điều khiển trượt (SMC), và MPPT cho tuabin gió có tốc độ gió thay đổi, được Youcef Bekakra, Djilani Ben attous đề xuất trong [2]. Các tác giả đã sử dụng các thuật toán điều khiển đã được đề xuất cho đối tượng DFIG có stator được nối trực tiếp với lưới điện, và rotor được nối với lưới điện thông qua bộ chuyển đổi PWM. Để có được công suất biến đổi lớn nhất, các bộ biến đổi của rotor được điều khiển theo từ trường của stator.
Ứng dụng điều khiển mô hình nội để điều khiển dòng công suất cho máy phát điện gió nguồn kép được nghiên cứu trong [3]. Điều này có nghĩa là việc điều khiển bên trong vòng lặp của dòng điện rotor và tốc độ quay được điều khiển dựa trên GVHD: PGS.TS Dương Hoài Nghĩa 9 HVTH: Lê Duy Khánh Luan van Luận Văn Thạc Sĩ Chương 1: Tổng Quan nguyên tắc điều khiển mô hình nội. Một mô hình DFIG có công suất 850kW được kết nối với lưới điện, trong điều kiện có tốc độ quay thay đổi và điện áp ba pha bị gây nhiễu. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng mô hình được đề xuất có hiệu quả điều chỉnh tốc độ quay các đáp ứng động trong các điều kiện làm việc khác nhau.
Theo [16] các tác giả Abdellah Boualouch, Abdellatif Frigui, Tamou Nasser, Ahmed Essadki, Ali Boukhriss đã đưa ra hai giải thuật điều khiển khác nhau và so sánh, với mục tiêu điều khiển dòng công suất trao đổi giữa stator DFIG với lưới điện bằng cách điều khiển độc lập mômen (hoặc công suất tác dụng) và công suất phản kháng. Mô hình toán học DFIG trước đó được xây dựng trong hệ trục tham chiếu đồng bộ định hướng theo véctơ điện áp lưới, tiếp đến luật điều khiển được thiết lập sử dụng lần lượt hai phương pháp; phương pháp thứ nhất sử dụng bộ điều khiển PI truyền thống và phương pháp thứ hai là điều khiển RST dựa trên lý thuyết gán cực. Chất lượng điều khiển được so sánh ở các mặt như bám giá trị đặt, đáp ứng đối với sự thay đổi tốc độ, độ nhạy đối với nhiễu và tính bền vững của luật điều khiển khi có sự thay đổi các tham số mô hình máy điện. Kết quả cho thấy cả hai giải thuật đều cho chất lượng điều khiển như nhau khi làm việc ở điều kiện lý tưởng; không nhiễu và không có sai số mô hình.
Tuy nhiên, giải thuật điều khiển RST hiệu quả hơn khi có sự biến đổi tốc độ đột ngột (mô phỏng theo thực trạng thường xảy ra trong các hệ thống biến đổi năng lượng gió) và tính bền vững cao hơn khi có sự thay đổi tham số mô hình DFIG, điện trở dây quấn rotor được giả thiết thay đổi trong bài báo này. Theo [17] các tác giả Phùng Ngọc Lan, Nguyễn Phùng Quang và P. Buechner đề xuất giải thuật điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng DFIG thông qua sự hiệu chỉnh hai thành phần của véctơ dòng rotor bằng phương pháp điều khiển phi tuyến nhằm đảm bảo bản chất phi tuyến của hệ thống DFIG. Đối tượng DFIG được mô hình hóa như một hệ thống biến thiên theo thời gian (Time – variant) bằng kỹ thuật tuyến tính hóa chính xác (Exact linearization), tiếp đến vòng điều khiển dòng điện rotor được thực hiện bởi bộ điều chỉnh P hoặc PD.
Bài báo kết GVHD: PGS.TS Dương Hoài Nghĩa 10 HVTH: Lê Duy Khánh Luan van Luận Văn Thạc Sĩ Chương 1: Tổng Quan luận, kỹ thuật tuyến tính hóa chính xác cho chất lượng điều khiển vượt trội hơn so với kỹ thuật tuyến tính hóa thông thường, đặc biệt khi có sụt áp lưới sự dao động của hai thành phần của véctơ dòng rotor nhanh chóng bị triệt tiêu. Scherpen đề xuất phương pháp điều khiển LPV miền thời gian rời rạc (Discrete – time Linear Parameter Varying), hệ thống DFIG định hướng theo véctơ điện áp lưới, mục tiêu điều khiển độc lập công suất tác dụng và phản kháng thông qua việc hiệu chỉnh hai thành phần của véctơ dòng điện rotor. Trước hết, vòng điều khiển dòng điện LPV được xây dựng trong miền thời gian liên tục và xem tốc độ rotor như một thông số biến thiên theo thời gian, sau đó được thay thế bởi một bộ điều khiển trong miền thời gian rời rạc tương đương. Qua khảo sát, kết quả cho thấy rằng bộ điều khiển dòng điện LPV miền thời gian rời rạc chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi phương pháp rời rạc hóa và chu kỳ lấy mẫu, song phương pháp này cũng có ưu điểm là băng thông của hệ thống điều khiển vòng kín trong miền thời gian liên tục được xác định trước.
Kết quả thực nghiệm cho thấy cho chất lượng điều khiển bám rất tốt theo giá trị đặt và bền vững khi có sự hiện diện của nhiễu đo lường. Tonielli trình bày giải thuật điều khiển độc lập hai thành phần của véctơ dòng stator, tương ứng với công suất tác dụng và công suất phản kháng trao đổi giữa stator DFIG và lưới điện bằng kỹ thuật hồi tiếp ngõ ra phi tuyến (Nonlinear output feedback). Thủ thuật thiết kế được tiến hành theo hai bước, vòng điều khiển từ thông được thiết kế trước nhằm mục đích hiệu chỉnh mức từ thông, sau đó vòng điều khiển dòng điện được thiết lập. Bài báo kết luận, giải thuật điều khiển có tính bền vững cao và đảm bảo tính ổn định toàn cục của hệ thống khi có sự thay đổi tham số điện trở, điện cảm DFIG và sai số đo lường vị trí trục.
Dù vậy, giải thuật này vẫn còn tồn tại một hạn chế là kết quả chỉ đạt được dựa trên sự giả thiết các giá trị điều khiển cho hai thành phần của véctơ dòng stator là hằng số hoặc biến thiên theo hàm dốc. Bài báo chưa đề cập đến chất lượng của hệ thống điều khiển khi tín hiệu đặt có sự thay đổi nấc.TS Dương Hoài Nghĩa 11 HVTH: Lê Duy Khánh Luan van Luận Văn Thạc Sĩ Chương 1: Tổng Quan 1. Tính cần thiết của đề tài Trên cơ sở tìm hiểu các mô hình hệ thống biến đổi năng lượng gió được trình bày ở phần một. Sự biến đổi năng lượng gió được thực hiện bởi tổ hợp tuabin gió và máy phát, có thể làm việc ở tốc độ cố định hoặc tốc độ thay đổi.
Có nhiều lý do cho việc sử dụng hệ thống biến đổi năng lượng gió tốc độ thay đổi, trong đó quan trọng nhất là phạm vi thay đổi tốc độ rộng cho phép điều khiển tối ưu công suất nhận được từ gió, giảm ứng lực tác động lên kết cấu cơ khí khi có sự thay đổi tốc độ gió đột ngột và khả năng điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng. Với các ưu điểm khi sử dụng máy phát không đồng bộ nguồn kép cho hệ thống biến đổi năng lượng gió. Do đó, đề tài “Mô phỏng phương pháp điều khiển mô hình nội điều khiển máy phát điện gió nguồn kép (DFIG)” được đề ra và nghiên cứu giải pháp điều khiển. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp điều khiển mô hình nội (Internal Model Control) cho máy phát không đồng bộ nguồn kép DFIG (Doubly-Fed Induction Generator) để điều khiển độc lập hai thành phần công suất phía stator.
Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài Tổng quan về các phương pháp điều khiển máy phát điện không đồng bộ nguồn kép Xây dựng mô hình toán học của DFIG trong hệ trục toạ độ tĩnh αβ và hệ trục toạ độ quay đồng bộ dq Xây dựng giải thuật điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng trao đổi giữa stator DFIG và lưới điện bằng phương pháp điều khiển mô hình nội.TS Dương Hoài Nghĩa 12 HVTH: Lê Duy Khánh Luan van Luận Văn Thạc Sĩ Chương 1: Tổng Quan Mô phỏng phương pháp điều khiển mô hình nội để điều khiển DFIG bằng phần mềm kỹ thuật Matlab/Simulink. Đánh giá tính ổn định và tính bền vững của hệ thống điều khiển khi có sự thay đổi tham số mô hình. Bố cục của luận văn Nội dung của luận văn bao gồm các chương như sau: Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Hệ thống máy phát điện gió sử dụng DFIG Chương 3: Mô hình toán học của máy phát điện gió nguồn kép DFIG Chương 4: Điều khiển máy phát điện gió DFIG.
Chương 5: Sơ đồ và kết quả mô phỏng. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài.TS Dương Hoài Nghĩa 13 HVTH: Lê Duy Khánh Luan van Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: HỆ THỐNG MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG DFIG Chương này trình bày sơ lược về các phương pháp điều khiển máy phát điện gió nguồn kép. Trình bày khái quát về hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng máy phát điện không đồng bộ nguồn kép. Tổng quan về các phương pháp điều khiển máy phát không đồng bộ nguồn kép Điều khiển hệ thống biến đổi năng lượng gió sử dụng máy phát không đồng bộ nguồn kép gồm có hai phần là điều khiển tuabin gió và điều khiển máy phát không đồng bộ nguồn kép.
Tuy nhiên, đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu phần điều khiển máy phát không đồng bộ nguồn kép. Máy phát điện sức gió được sử dụng là máy điện không đồng bộ rotor dây quấn.