- 21 Bảng 2.1 Các loại cấu hình máy phát điện gió. - 533 Bảng 4.1 Trình bày việc so sánh giữa các loại máy phát điện gió. - 555 Hình 3.5 Kết quả tính toán quá trình phát điện theo đồ thị phụ tải ở trên, ứng với máy phát điện gió 2 MW. - 666 Hình 4.2 Máy phát điện đồng bộ nam châm vính cửu nối với lưới. - Mô hình tuabin gió dùng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu. - 700 Hình 4.6 Sơ đồ các khối điều khiển máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu. - 211 Luận văn thạc sĩ vii CHƢƠNG 2 - CÁC CẤU HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ VÀ CÁC LOẠI MÁY PHÁT ĐIỆN DÙNG TRONG TUABIN GIÓ. - 288 2.3 Cấu hình máy phát điện gió. - 333 2.4 Các loại máy phát điện sử dụng trong tuabin gió. - 333 2.4.1 Máy phát điện không đồng bộ (cảm ứng. - Máy phát điện không đồng bộ roto lồng sóc (SCIG. - Máy phát điện không đồng bộ roto dây quấn (WRIG. - Máy phát điện cảm ứng OptiSlip. - Máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG. - 377 2.4.2 Các máy phát điện đồng bộ. - 38 2.4.2.1 Máy phát điện đồng bộ roto dây quấn (WRSG. - 39 2.4.2.2 Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSG. - 39 2.4.3 Các loại máy phát điện khác. - 40 2.4.3.1 Máy phát điện cao áp (HVG. - 40 2.4.3.2 Các máy phát điện từ kháng thay đổi (SRG. - 41 2.4.3.3 Máy phát điện từ trường ngang (TFG. - 53 3.3.1 Lựa chọn máy phát điện gió DFIG có công suất nhỏ hơn 2 MW. - 53 Kết luận chương CHƢƠNG 4 - MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG NAM CHÂM VĨNH CỬU Nam châm vĩnh cửu siêu mạnh Máy phát điện sử dụng nam châm siêu mạnh. - 65 4.3 Mô phỏng trang trại gió sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu trên Matlab-simulink. - Lịch sử nghiên cứu: Luận văn thạc sĩ 2 Hiện nay trên thế giới và Việt Nam chỉ có những công trình nghiên cứu về hệ thống hôn hợp gió – diesel, hệ thống tuabin gió sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu kết nối với lưới điện “công suất lớn”. - Hệ thống điện gió – diesel trên đảo Phú Quý - Trang trại gió sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu kết nối với lưới điện công suất nhỏ. - Vì thế khi xây dựng dự án điện gió cho hải đảo cần chú ý lựa chọn chủng loại và công suất đặt cho máy phát điện gió sao cho sử dụng tối ưu nguồn năng lượng gió. - Luận văn thạc sĩ 3 Mô phỏng hệ thống trang trại gió sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu kết nối với lưới điện công suất nhỏ hoạt động ổn định với các chế độ gió và tải khác nhau, do đó có thể sử dụng máy phát điện sử dụng nam châm vĩnh cửu để lắp đặt ngoài ốc đảo. - Phân tích, tổng hợp các giải pháp phụ trợ cho hệ thống điện gió – diesel trên đảo Phú Quý - Tính toán lựa chọn máy phát điện gió có công suất đặt cho máy phát điện gió sao cho sử dụng tối ưu nguồn năng lượng gió. - Xây dựng mô hình trang trại gió sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu kết nối với lưới điện công suất nhỏ và mô phỏng trên Matlab – Simulink. - Ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện hình thành ngay sau các phát minh ra điện và máy phát điện. - Vào năm 1931 tuabin điện gió ngang trục 100kW tiền thân của máy phát điện gió ngang trục hiện đại đã được sử dụng ở Yalta, ở Liên Xô. - Để tăng cường sản xuất điện, máy phát điện của một số tuabin gió có tốc độ cố định có hai bộ dây quấn: một là sử dụng ở tốc độ gió thấp (thường là 8 cực) và tốc độ gió trung bình, cao ( 4 - 6 cực). - 2.3 Cấu hình máy phát điện gió Các cấu hình tuabin gió ứng dụng phổ biến nhất được phân loại theo hai khả năng là điều khiển tốc độ và điều khiển năng lượng. - Máy phát điện trực tiếp kết nối với lưới điện. - 2.3.3 Cấu hình loại C Cấu hình này giống loại máy phát điện cảm ứng kép ( DFIG), tương ứng với giới hạn biến đổi tốc đô của tuabin gió là số vòng dây roto của máy phát điện cảm ứng (WRIG) và một phần tỉ lệ tần số chuyển đổi (khoảng 30% công suất định mức) trên mạch roto. - Máy phát điện có thể được kích thích bằng điện (dây quấn roto máy phát điện đồng bộ (WRSG) hoặc (WRIG) hoặc bằng một nam châm vĩnh cửu (máy phát điện đồng bộ dùng nam châm vĩnh cửu (PMSG). - Trong những trường hợp này máy phát điện nhiều cực truyền động trực tiếp được sử dụng với một phạm vị lớn. - 2.4 Các loại máy phát điện sử dụng trong tuabin gió Về cơ bản một tuabin gió có thể được trang bị với loại máy phát điện ba pha bất kỳ. - Sau đây khái quát một số máy phát điện có thể được dùng trong tuabin gió: Luận văn thạc sĩ 34 Máy phát điện không đồng bộ (cảm ứng. - Máy phát điện cảm ứng lồng sóc (SCIG. - Máy phát điện cảm ứng OptiSlip (OSIG) (tuabin gió hạn chế biến đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện trở roto máy phát điện. - Máy phát điện cảm ứng nguồn kép (DFIG) Máy phát điện đồng bộ. - Máy phát điện roto dây quấn (WRSG. - Máy phát điện nam châm vĩnh cửu (PMSG) Các loại máy phát điện tiềm năng khác. - Máy phát điện cao áp (HVG. - Máy phát điện từ kháng thay đổi (SRG. - Máy phát điện từ trường ngang (TFG) 2.4.1 Máy phát điện không đồng bộ (cảm ứng) Các máy phát điện phổ biến nhất được sử dụng trong các tuabin gió là máy phát điện cảm ứng. - Từ trường của máy phát điện được thành lập chỉ khi nó được kết nối với lưới điện. - Roto của máy phát điện cảm ứng có thể được thiết kế dạng lồng sóc hoặc dây quấn. - Vì vậy, máy phát điện này được sử dụng cho các tuabin gió có tốc độ không đổi. - Hệ số công suất quá thấp được bù bằng cách nối song song các tụ điện với máy phát điện. - Điều này có nghĩa rằng khi gió lớn, tuabin gió có thể tạo ra nhiều công suất tác dụng chỉ khi máy phát điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng hơn. - Stato của máy phát điện được kết nối trực tiếp với lưới điện. - 2.4.1.4 Máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG) Loại DFIG đang được phát triển mạnh. - Cả hai hoạt động bình thường và máy phát điện bị chi phối bởi các bộ biến đổi công suất và bộ điều khiển nó. - Từ trường trong các máy phát điện đồng bộ có thể được tạo ra bằng cách sử dụng nam châm vĩnh cửu hoặc với một cuộn dây thông thường. - Nếu máy phát điện đồng bộ có số cực từ phù hợp nó có thể sử dụng trực tiếp mà không cần hộp số. - Để từ hóa và tránh các vấn đề đồng bộ với tần số lưới là việc sử dụng loại máy phát điện cho phép thay đổi tốc độ hoạt động của tuabin gió. - Hai loại máy phát điện đồng bộ kinh điển thường được sử dụng trong công nghiệp tuabin gió. - Máy phát điện đồng bộ roto dây quấn (WRSG. - Khác với máy phát điện không đồng bộ, máy phát điện đồng bộ không cần thêm hệ thống bù công suất phản kháng. - Tốc độ máy phát điện đồng bộ được xác định bởi tần số và số đôi cực của roto. - Cực lồi là phổ biến hơn trong máy tốc độ chậm và có thể là phiên bản hữu ích nhất để ứng dụng cho máy phát điện gió. - HVG được sản xuất như máy phát điện đồng bộ, và như máy phát điện không đồng bộ. - HVG là máy phát điện điện áp xoay chiều cho các tuabin gió công suất trên 3 MW. - SRG là một máy phát điện đồng bộ với cấu trúc cực lồi trên stato và cả roto. - Kích từ được cung cấp bởi dòng stato giống như trong máy phát điện cảm ứng. - SRG cần có thiết bị thay đổi điện áp để hoạt động như một máy phát điện nối lưới. - Tỷ lệ phát điện Gió - Diesel là 50. - Trong một hệ thống như vậy tốc độ máy phát điện đồng bộ luôn luôn được giữ ở tốc độ đồng bộ. - Tuabin gió hiện nay sử dụng một máy phát điện nguồn kép hoặc máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu kết nối với lưới điện thông qua một chuyển đổi điện tử hai chiều. - Trong thực tế, với hơn 3 máy phát điện diesel hoạt động, hệ thống hỗn hợp là tương đối ổn định. - Máy phát điện diesel Cummins nói chung có khả năng phát công suất phản kháng tốt với hệ số công suất trong khoảng 0,8 - 0,85. - Khả năng tạo ra công suất phản kháng của máy phát điện tuabin gió ở đảo Phú Quý là có giới hạn: hệ số công suất máy phát điện rơi trong khoảng 0,98 - 1. - Điều này có nghĩa là máy phát điện gió có ít khả năng trong việc kiểm soát điện áp tại điểm kết nối. - Khi mức tăng sự thâm nhập, số lượng các máy phát điện diesel giảm dẫn đến sự sụt giảm dự trữ công suất phản kháng. - Vì vậy sự xâm nhập điện gió cũng bị hạn chế bởi năng lượng tối thiểu được tạo ra bởi máy phát điện diesel. - Mỗi máy phát điện diesel chỉ phát điện trong khoảng 165 – 420 kW. - Hạn chế về năng lƣợng gió tối thiểu: Với tốc độ gió trên 7m /s, điện gió tối thiểu được tạo ra bởi máy phát điện V80 là 500 kW. - Các giải pháp của việc sử dụng một máy phát điện diesel tải thấp là đặc biệt hữu ích cho các hệ thống hỗn hợp gió - diesel cô lập. - dz – máy phát diesel. - Vì thế khi xây dựng dự án điện gió cho hải đảo cần chú ý lựa chọn chủng loại và công suất đặt cho máy phát điện gió sao cho sử dụng tối ưu nguồn gió. - Hiện nay đã xuất hiện máy phát điện nam châm vĩnh cửu có công suất tới hàng nghìn kW. - Do có kích thước nhỏ gọn hơn máy phát điện truyền thống nên máy phát điện gió sử dụng nam châm vĩnh cửu đã được sử dụng rộng rãi trong phạm vi công suất vừa và công suất nhỏ. - Có 3 nguyên lý sử dụng máy phát điện trong tuabin gió nối lưới : Máy phát đồng bộ kích thích vĩnh cửu (PMSG). - Máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG. - có công suất đúng bằng công suất máy phát Tương đối thấp. - Khả năng tận dụng năng lượng gió của máy phát điện gió loại DFIG kém hơn so với loại SCIG & PMSG 3 Điều khiển máy phát Khá đơn giản. - Các công trình này sử dụng công cụ mô phỏng trên Matlab để tìm chế độ vận hành tối ưu của máy phát điện gió sử dụng nam châm vĩnh cửu. - Trong [3] tác giả đã thiết kế chế tạo máy phát điện gió sử dụng nam châm vĩnh cửu làm viêc với hiệu suất cao ở tốc độ gió trung binh và nhỏ. - [2] Luận văn thạc sĩ 69 Hình 4.2 Máy phát điện đồng bộ nam châm vính cửu nối với lƣới Sơ đồ cấu trúc cơ bản của tuabin gió sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu nối lưới. - Mô hình tuabin gió dùng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu Việc xây dựng mô hình trên Matlab- simulink đƣợc tiến hành nhƣ sau: Xây dựng mô hình trang trang trại gió kết nối với lưới điện công suất nhỏ tương tự như hệ thống điện trên đảo Phú Quý. - Luận văn thạc sĩ 76 Kết luận chƣơng 4 Căn cứ vào kết quả mô phỏng trang trại gió sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu ta thấy hệ thống làm việc ổn định khi tốc độ gió 5m/s < v < 12m/s, tỉ lệ điện gió và lưới (diesel) không vượt quá 2 lần. - Có thể ứng dụng máy phát điện sử dụng nam châm vĩnh cửu để lắp đặt cho lưới điện cô lập ngoài ốc đảo giống như hệ thống điện trên đảo Phú Quý nhằm tận dụng tối đa ưu điểm . - Tác giả cũng phân tích và đề cập đến xu thế mới trong máy phát điện gió là sử dụng máy phát điện đồng bộ sử dụng nam châm vĩnh cửu siêu mạnh. - Xây dựng mô hình trang trại gió sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu kết nối với lưới điện công suất nhỏ và mô phỏng trên Matlab – simulink, chứng minh hệ thống làm việc ổn định. - Có thể ứng dụng lắp đặt tuabin gió sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu cho các dự án điện cô lập tương tự như trên đảo Phú Quý. - Đây là xu thế phát triển của các máy phát điện gió trong tương lai. - Nguyễn Thế Công Đề tài NCKH cấp nhà nước Thiết kế chế tạo máy phát điện gió nam châm vĩnh cửu 15-20 kW
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt