I. Giới thiệu về hiện tượng cộng hưởng dưới đồng bộ
Hiện tượng cộng hưởng dưới đồng bộ (SSR) là một vấn đề quan trọng trong hệ thống điện, đặc biệt khi có sự tham gia của các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió. SSR xảy ra khi có sự tương tác giữa các máy phát điện và các thiết bị bù dọc, dẫn đến sự mất ổn định trong hệ thống điện. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích SSR trong hệ thống điện gió sử dụng tua bin DFIG. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng SSR có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các thiết bị trong hệ thống điện, bao gồm cả các tua bin gió. Do đó, việc hiểu rõ về SSR và các phương pháp giảm thiểu là rất cần thiết.
1.1. Tác động của gió đến hiện tượng SSR
Năng lượng gió, khi được chuyển đổi thành điện năng thông qua các tua bin DFIG, có thể tạo ra các dao động trong hệ thống điện. Những dao động này có thể dẫn đến hiện tượng SSR nếu không được kiểm soát. Việc sử dụng các tụ bù dọc trên đường dây truyền tải nhằm tăng cường khả năng truyền tải công suất có thể làm gia tăng nguy cơ xảy ra SSR. Do đó, việc nghiên cứu tác động của năng lượng gió đến SSR là rất quan trọng để đảm bảo tính ổn định của hệ thống điện.
II. Phân tích hiện tượng cộng hưởng dưới đồng bộ
Phân tích hiện tượng SSR bao gồm việc xác định các yếu tố gây ra và cách thức mà chúng tương tác với nhau. Các phương pháp phân tích như quét tần số và phân tích giá trị riêng được sử dụng để đánh giá mức độ nghiêm trọng của SSR. Nghiên cứu cho thấy rằng SSR có thể xảy ra ở các cấp bù cao, đặc biệt khi có sự tham gia của các thiết bị bù dọc. Việc sử dụng các thiết bị FACTS, đặc biệt là TCSC, đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc giảm thiểu SSR. Các mô hình toán học và mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink đã cho thấy khả năng của TCSC trong việc ngăn chặn SSR.
2.1. Các phương pháp phân tích SSR
Các phương pháp phân tích SSR bao gồm phương pháp quét tần số và phương pháp phân tích giá trị riêng. Những phương pháp này giúp xác định các tần số tự nhiên của hệ thống và các điều kiện mà tại đó SSR có thể xảy ra. Kết quả từ các phương pháp này cung cấp thông tin quan trọng để thiết kế các giải pháp giảm thiểu SSR, như việc sử dụng TCSC. Việc áp dụng các phương pháp này trong nghiên cứu đã cho thấy sự cần thiết phải có các thiết bị điều khiển linh hoạt để duy trì sự ổn định của hệ thống điện.
III. Giải pháp sử dụng TCSC để giảm SSR
Thiết bị TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator) đã được đề xuất như một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu hiện tượng SSR trong hệ thống điện gió. TCSC hoạt động bằng cách điều chỉnh mức độ bù dọc trên đường dây truyền tải, từ đó giảm thiểu các dao động gây ra bởi SSR. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tích hợp TCSC vào hệ thống điện gió sử dụng DFIG có thể cải thiện đáng kể tính ổn định của hệ thống. Các mô phỏng cho thấy rằng TCSC có thể ngăn chặn SSR một cách hiệu quả, giúp bảo vệ các thiết bị trong hệ thống điện.
3.1. Nguyên lý hoạt động của TCSC
TCSC hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển dòng điện qua các thyristor, cho phép điều chỉnh mức độ bù dọc một cách linh hoạt. Điều này giúp giảm thiểu các dao động trong hệ thống điện, từ đó ngăn chặn hiện tượng SSR. Việc sử dụng TCSC không chỉ giúp cải thiện tính ổn định của hệ thống mà còn tăng cường khả năng truyền tải công suất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng TCSC có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau, làm cho nó trở thành một giải pháp lý tưởng cho các hệ thống điện gió.
