Luận văn thạc sĩ về thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện gió hòa lưới điện quốc gia

• Tác giả: Hoàng Văn Bình
• Người hướng dẫn: TS. Lê Chí Kiên
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Điện - Điện tử
• Đề tài: Thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện gió hòa lưới điện quốc gia
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ
• 1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Điểm mới của luận văn
• 1.5. Giá trị thực tiễn của luận văn
• 1.6. Nội dung của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về năng lượng gió
• 2.1.1. Lịch sử phát triển máy phát điện gió
• 2.1.2. Năng lượng gió thế giới
• 2.1.3. Năng lượng gió Việt Nam và tiềm năng phát triển năng lượng gió
• 2.1.3.1. Năng lượng gió Việt Nam
• 2.1.3.2. Tiềm năng phát triển năng lượng gió công suất nhỏ tại Việt Nam
• 2.2. Tổng quan về hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
• 2.2.1. Các thành phần của một hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
• 2.2.2. Các loại hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
• 2.2.2.1. Hệ thống tubin gió cố định
• 2.2.2.2. Hệ thống tubin gió tốc độ thay đổi biến đổi toàn bộ công suất
• 2.2.2.3. Hệ thống tubin gió tốc độ thay đổi biến đổi một phần công suất
• 2.3. Tổng quan về các kiểu turbine gió
• 2.3.1. Turbine gió trục đứng và trục ngang
• 2.3.2. So sánh turbine trục đứng và trục ngang
• 2.4. Tổng quan về kết nối máy phát điện gió với lưới điện phân phối
• 2.4.1. Tính cần thiết của việc kết nối máy phát điện gió vào lưới điện phân phối
• 2.4.2. Hòa đồng bộ hai máy phát
• 2.4.2.1. Hòa đồng bộ hai nguồn áp
• 2.4.2.2. Phân tích các điều kiện hòa
• 2.4.2.3. Hòa đồng bộ một nguồn dòng vào một nguồn áp
• 2.5. Hướng nghiên cứu của luận văn
• 3. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN
• 3.1. Năng lượng gió và công suất tubin
• 3.1.1. Năng lượng gió
• 3.1.2. Hiệu suất tubin gió
• 3.1.3. Đường cong hiệu suất tubin gió
• 3.2. Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSG)
• 3.3. Mạch nghịch lưu kết nối lưới điện phân phối
• 3.3.1. Phân loại bộ nghịch lưu
• 3.3.2. Phương pháp điều khiển các khóa công suất trong bộ nghịch lưu nguồn áp
• 3.3.3. Phương pháp điều khiển khóa công suất trong bộ nghịch lưu nguồn dòng
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HÓA & MÔ PHỎNG
• 4.1. Sơ đồ kết nối máy phát điện gió vào lưới điện phân phối
• 4.1.1. Khối tubin gió và máy phát
• 4.1.2. Khối lưới điện phân phối
• 4.1.3. Khối điều khiển
• 4.1.3.1. Nguyên lí hoạt động của khối MPPT
• 4.1.4. Khối DC/AC
• 4.1.5. Khối điều khiển Hysteresis (điều khiển bang-bang)
• 4.2. Kết quả mô phỏng
• 4.2.1. Kết quả mô phỏng khi vận tốc gió không thay đổi
• 4.2.2. Khi vận tốc gió đạt 5 m/s
• 4.2.3. Nhận xét và đánh giá
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Các vấn đề được thực hiện trong luận văn
• 5.2. Đề nghị và các hướng phát triển của luận văn
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện gió

Thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện gió hòa lưới điện quốc gia là một trong những vấn đề quan trọng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Năng lượng gió đang trở thành một nguồn năng lượng sạch và bền vững, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch. Bộ nghịch lưu đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng có thể hòa vào lưới điện quốc gia.

1.1. Khái niệm về bộ nghịch lưu và vai trò của nó

Bộ nghịch lưu là thiết bị chuyển đổi điện năng từ dạng DC sang AC, cho phép kết nối máy phát điện gió với lưới điện. Nó giúp điều chỉnh tần số và điện áp, đảm bảo rằng năng lượng được cung cấp ổn định và hiệu quả.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng năng lượng gió

Năng lượng gió mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu ô nhiễm, tiết kiệm chi phí năng lượng và tạo ra việc làm. Việc sử dụng bộ nghịch lưu giúp tối ưu hóa hiệu suất của máy phát điện gió, từ đó nâng cao giá trị kinh tế cho người sử dụng.

II. Thách thức trong thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện gió

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện gió cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như sự biến đổi của tốc độ gió, yêu cầu về hiệu suất và độ ổn định của lưới điện là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Biến đổi tốc độ gió và ảnh hưởng đến hiệu suất

Tốc độ gió không ổn định có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của máy phát điện gió. Bộ nghịch lưu cần phải có khả năng điều chỉnh để tối ưu hóa công suất đầu ra trong các điều kiện gió khác nhau.

2.2. Độ ổn định của lưới điện quốc gia

Khi kết nối máy phát điện gió vào lưới điện quốc gia, độ ổn định của lưới điện là rất quan trọng. Bộ nghịch lưu cần phải đảm bảo rằng điện áp và tần số luôn trong giới hạn cho phép để tránh gây ra sự cố cho lưới điện.

III. Phương pháp thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện gió

Để thiết kế bộ nghịch lưu hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp hiện đại và công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng các thuật toán điều khiển thông minh có thể giúp tối ưu hóa quá trình chuyển đổi năng lượng.

3.1. Sử dụng thuật toán điều khiển thông minh

Các thuật toán như PID, Fuzzy Logic hay Neural Networks có thể được áp dụng để điều khiển bộ nghịch lưu, giúp cải thiện hiệu suất và độ ổn định của hệ thống.

3.2. Mô phỏng và thử nghiệm

Việc mô phỏng hệ thống trước khi triển khai thực tế là rất quan trọng. Sử dụng phần mềm như Matlab có thể giúp đánh giá hiệu suất của bộ nghịch lưu trong các điều kiện khác nhau.

IV. Ứng dụng thực tiễn của bộ nghịch lưu trong máy phát điện gió

Bộ nghịch lưu không chỉ được sử dụng trong các hệ thống máy phát điện gió mà còn có thể áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau. Việc kết nối với lưới điện quốc gia giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo.

4.1. Kết nối với lưới điện phân phối

Bộ nghịch lưu cho phép máy phát điện gió hòa vào lưới điện phân phối, cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ và giảm tải cho các nguồn năng lượng truyền thống.

4.2. Tích hợp với các nguồn năng lượng tái tạo khác

Bộ nghịch lưu có thể được sử dụng để tích hợp năng lượng gió với năng lượng mặt trời, tạo ra một hệ thống năng lượng đa dạng và bền vững.

V. Kết luận và hướng phát triển trong thiết kế bộ nghịch lưu

Thiết kế bộ nghịch lưu cho máy phát điện gió hòa lưới điện quốc gia là một lĩnh vực đầy tiềm năng. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của máy phát điện gió mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường.

5.1. Tương lai của năng lượng gió tại Việt Nam

Với tiềm năng lớn về năng lượng gió, Việt Nam có thể phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này. Cần có các chính sách hỗ trợ và đầu tư để thúc đẩy việc sử dụng năng lượng gió.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong thiết kế bộ nghịch lưu, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí đầu tư cho các dự án năng lượng gió.