Luận văn thạc sĩ về hệ thống tuabin gió sử dụng máy phát điện không đồng bộ nguồn kép DFIG

• Tác giả: Tống Thị Hiếu
• Người hướng dẫn: PGS. Quyền Huy Ánh
• Trường học: Đại học Sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
• Đề tài: Nghiên cứu hệ thống tuabin gió DFIG: Công nghệ và ứng dụng
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• AN ABSTRACT OF A THESIS
• 1. PHẦN MỞ ĐẦU
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về hệ thống tuabin gió
• 1.2. Cấu tạo tuabin gió
• 1.3. Phạm vi hoạt động của tuabin gió
• 1.4. Các loại máy phát điện tuabin gió
• 1.5. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.6. Mục đích nghiên cứu
• 1.7. Đối tượng nghiên cứu
• 1.8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.9. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.10. Phương pháp nghiên cứu
• 1.11. Chuyển đổi giữa các hệ trục tọa độ abc↔𝛂𝛃↔dq
• 1.12. Mô hình MĐKĐB trong hệ tọa độ 𝛂𝛃
• 1.13. Hệ qui chiếu quay đồng bộ dq
• 1.14. Mối quan hệ của các đại lượng trong hệ tọa độ abc và hệ tọa độ dq
• 1.15. Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM - Pulse Width Modulation)
• 1.16. Bộ nghịch lưu 1 pha
• 1.17. Bộ nghịch lưu 3 pha
• 1.18. Bộ điều khiển PI (Proportional Integral Controller)
• 1.19. HỆ THỐNG TUABIN GIÓ – DFIG
• 1.19.1. Giới thiệu chung
• 1.19.2. Các thành phần chính của hệ thống tuabin gió - DFIG
• 1.19.3. Máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG)
• 1.19.4. Cấu tạo DFIG
• 1.19.5. Nguyên lý hoạt động của DFIG
• 1.19.6. Dòng công suất của DFIG
• 1.19.7. Mô hình DFIG
• 1.19.8. Bộ biến đổi AC/DC/AC. Bộ biến đổi phía rotor (RSC)
• 1.19.9. Bộ biến đổi phía lưới (GSC)
• 1.19.10. Hệ truyền động
• 1.19.11. Hệ thống điều khiển. Hệ thống bảo vệ
• 1.19.12. Phạm vi hoạt động. Các mô hình vận hành hệ thống
• 1.19.12.1. Mô hình 1 - Dịch chuyển điểm công suất cực đại
• 1.19.12.2. Mô hình 2 - Điều khiển góc bướm răng
• 1.19.12.3. Mô hình 3 - Điều chỉnh công suất
• 1.20. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUABIN GIÓ - DFIG
• 1.20.1. Giới thiệu chung
• 1.20.2. Hệ thống điều khiển bộ biến đổi phía rotor (RSC)
• 1.20.3. Hệ thống điều khiển bộ biến đổi phía lưới (GSC)
• 1.20.4. Bộ điều khiển góc bướm răng
• 1.21. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TUABIN GIÓ – DFIG
• 1.21.1. Giới thiệu chung
• 1.21.2. Sơ đồ mô phỏng hệ thống tuabin gió - DFIG nối với lưới
• 1.21.3. Sơ đồ mô phỏng hệ thống tuabin gió - DFIG
• 1.21.4. Sơ đồ mô phỏng tuabin gió
• 1.21.5. Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển tuabin gió - DFIG
• 1.21.6. Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển RSC
• 1.21.7. Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển GSC
• 1.21.8. Hệ thống bảo vệ tuabin gió - DFIG
• 1.21.9. Sơ đồ biến đổi dữ liệu phía tuabin gió
• 1.21.10. Sơ đồ biến đổi dữ liệu phía lưới
• 1.22. Kết quả mô phỏng
• 1.22.1. Đáp ứng của hệ thống tuabin gió - DFIG khi tốc độ gió thay đổi
• 1.22.2. Khi lưới 120 kV bị sụt áp
• 1.22.3. Khi lưới 120 kV bị vọt áp
• 1.22.4. Khi lưới 25 kV bị sự cố chạm đất một pha
• 3. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• 3.1. Hướng phát triển của đề tài trong tương lai
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

I. Tổng quan về hệ thống tuabin gió DFIG Công nghệ và ứng dụng

Hệ thống tuabin gió sử dụng máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG) đang trở thành một trong những công nghệ tiên tiến nhất trong ngành năng lượng tái tạo. Với khả năng tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tổn thất năng lượng, DFIG đã chứng minh được vai trò quan trọng trong việc phát điện từ năng lượng gió. Công nghệ này cho phép điều chỉnh công suất phản kháng và công suất tác dụng một cách linh hoạt, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện gió.

1.1. Đặc điểm nổi bật của tuabin gió DFIG

Tuabin gió DFIG có khả năng hoạt động ở nhiều tốc độ gió khác nhau, giúp tối ưu hóa sản lượng điện. Hệ thống này sử dụng bộ biến đổi AC/DC/AC, cho phép điều chỉnh công suất một cách độc lập, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

1.2. Lợi ích của công nghệ DFIG trong phát điện

Công nghệ DFIG không chỉ giúp tăng cường hiệu suất phát điện mà còn giảm thiểu chi phí bảo trì. Hệ thống này có khả năng tự điều chỉnh điện áp đầu ra, giúp duy trì ổn định cho lưới điện, đặc biệt trong các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

II. Thách thức trong việc triển khai hệ thống tuabin gió DFIG

Mặc dù công nghệ DFIG mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc triển khai hệ thống này cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như chi phí đầu tư ban đầu cao, yêu cầu về kỹ thuật và bảo trì phức tạp là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Chi phí đầu tư và bảo trì hệ thống

Chi phí đầu tư cho hệ thống tuabin gió DFIG thường cao hơn so với các loại tuabin gió khác. Điều này có thể là rào cản lớn đối với các nhà đầu tư, đặc biệt là trong các thị trường mới nổi.

2.2. Yêu cầu về kỹ thuật và đào tạo nhân lực

Việc vận hành và bảo trì hệ thống DFIG đòi hỏi kỹ thuật viên có trình độ cao. Do đó, việc đào tạo nhân lực là rất cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn.

III. Phương pháp tối ưu hóa hiệu suất tuabin gió DFIG

Để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống tuabin gió DFIG, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp nâng cao sản lượng điện mà còn giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình vận hành.

3.1. Kỹ thuật điều khiển công suất phản kháng

Kỹ thuật điều khiển công suất phản kháng giúp duy trì ổn định điện áp trong lưới điện. Bằng cách điều chỉnh công suất phản kháng, hệ thống có thể hoạt động hiệu quả hơn trong các điều kiện gió khác nhau.

3.2. Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống

Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống tuabin gió DFIG trong môi trường Matlab/Simulink giúp các kỹ sư dự đoán và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống trước khi triển khai thực tế.

IV. Ứng dụng thực tiễn của tuabin gió DFIG trong sản xuất điện

Hệ thống tuabin gió DFIG đã được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt là ở các quốc gia có tiềm năng gió lớn. Các ứng dụng này không chỉ giúp tăng cường nguồn cung điện mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

4.1. Các dự án điện gió thành công

Nhiều dự án điện gió sử dụng công nghệ DFIG đã được triển khai thành công, mang lại sản lượng điện ổn định và bền vững. Các dự án này thường được đặt tại các khu vực có tốc độ gió cao, giúp tối ưu hóa hiệu suất.

4.2. Tác động đến môi trường và kinh tế

Việc sử dụng năng lượng gió không chỉ giúp giảm thiểu khí thải carbon mà còn tạo ra nhiều cơ hội việc làm trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo. Điều này góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống tuabin gió DFIG

Hệ thống tuabin gió DFIG đang ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong ngành năng lượng tái tạo. Với những lợi ích vượt trội và khả năng ứng dụng rộng rãi, công nghệ này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ trong tương lai.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ DFIG

Công nghệ DFIG sẽ tiếp tục được cải tiến với các nghiên cứu mới về vật liệu và kỹ thuật điều khiển, giúp nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất điện từ gió.

5.2. Vai trò của chính sách hỗ trợ

Chính sách hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức quốc tế sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển công nghệ DFIG, từ đó tăng cường khả năng cạnh tranh của năng lượng gió trên thị trường.