Trang 1
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN ------------ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK MÔ PHỎNG HỆ PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU Hà Nội - 2021
Nội dung tài liệu
Trang 2
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN ------------ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK MÔ PHỎNG HỆ PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU Sinh viên thực hiện : PHAN THÀNH LỘC Mã sinh viên : 597873 Lớp : K59 – HTĐB Bộ môn : HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN Người hướng dẫn : ThS. ĐÀO XUÂN TIẾN Hà Nội - 2021
Trang 3
LỜI CÁM ƠN Năng lượng tái tạo, năng lượng xanh đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong và ngoài nước. Những tác động của con người vào thiên nhiên làm thiên nhiên biến đổi. Thực hiện mục tiêu đó ngành năng lượng cũng đang tìm cho mình những bước tiến phát triển mới. Do đó em khảo nghiệm và nghiên cứu đề tài về sử dụng năng lượng gió. Trong quá trình nghiên cứu đề tài, em đã thu nhận và học tập được rất nhiều kinh nghiệm quý báu. Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Ths. Đào Xuân Tiến, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cho em những ý kiến, đóng góp quý báu để em có thể hoàn thành đồ án. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới quý Thầy, Cô khoa Cơ Điện đã trang bị cho em một khối lượng kiến thức rất bổ ích và quí báu trong quá trình học tập và nghiên cứu. Những kiến thức đó đã tạo nền tảng vững chắc giúp em hoàn thành tốt đồ án. Tuy em đã rất cố gắng, nhưng chắc chắn đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót cần được điều chỉnh và bổ sung. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các quý Thầy Cô để tri thức của em được hoàn thiện hơn khi ra trường. Hà Nội, ngày tháng năm 202 Sinh viên thực hiện i
Trang 4
MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ....................................................................................................... 0 MỤC LỤC.............................................................................................................ii DANH MỤC BẢNG............................................................................................ iv DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. v CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN..............................................................viii MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ .................................. 5 1.1. Sự hình thành gió ........................................................................................... 5 1.2. Sử dụng năng lượng gió để tạo ra điện .......................................................... 7 1.3. Lợi ích của năng lượng gió mang lại ............................................................. 9 1.4. Tình hình sử dụng năng lượng điện gió của một số nước trên thế giới ....... 11 1.5. Tình hình sử dụng điện gió ở Việt Nam....................................................... 13 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ ............... 15 2.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống phát điện gió ................................................. 15 2.2. Khí động học gió .......................................................................................... 16 2.3. Các loại cấu trúc của turbine gió.................................................................. 17 2.4. Các bộ phận của turbine gió......................................................................... 18 2.4.1. Cánh quạt................................................................................................... 18 2.4.2. Bộ truyền động .......................................................................................... 23 2.4.3. Máy phát.................................................................................................... 26 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ PHÁT ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK...................................................................................... 32 3.1. Mô hình hóa các phần tử của hệ phát điện gió............................................. 32 3.2. Giới thiệu về Matlab/Simulink..................................................................... 35 3.2.1. Khái quát về Matlab .................................................................................. 35 ii
Trang 5
CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP MÔ PHỎNG HỆ PHÁT ĐIỆN GIÓ VỚI MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU ..................................... 39 4.1. Mô phỏng hệ thống trong Matlab/Simulink................................................. 39 4.2. Thiết lập mô phỏng hệ thống phát điện gió ................................................. 42 4.3. Mô hình chi tiết ............................................................................................ 44 4.3.1. Khối Tuabin gió ........................................................................................ 44 4.3.2. Khối máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu .................................... 47 4.3.3. Khối chỉnh lưu........................................................................................... 48 4.3.4. Khối P&O MPPT ...................................................................................... 48 4.3.5. Mô hình mô phỏng hệ phát điện gió sử dụng MPPT................................ 50 4.4. Kết quả mô phỏng ........................................................................................ 50 4.4.1. Hệ mô phỏng khi không sử dụng MPPT................................................... 51 4.4.2. Hệ mô phỏng khi sử dụng MPPT.............................................................. 56 4.4.3. Hệ mô phỏng thay đổi tải khi sử dụng MPPT........................................... 61 CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA TUABIN PHÁT ĐIỆN GIÓ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU............ 64 5.1. THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM .................................................. 64 5.1.1. Mô hình thực nghiệm ................................................................................ 64 5.1.2. Phương pháp thu thập số liệu.................................................................... 66 5.1.3. Kết quả nhận được .................................................................................... 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 70 iii
Trang 6
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1- Bảng phân bố năng lượng điện gió một số nước trên thế giới năm 2005 [10] .......................................................................................................... 12 Bảng 4.1 Các Block thường dùng để mô phỏng trong đồ án.............................. 39 Bảng 5.1 Các thiết bị sử dụng trong mô hình .................................................... 64 Bảng 5.2 Bảng số liệu thu thập ngoài môi trường khi mô hình hoạt động ......... 67 iv
Trang 7
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sự hình thành gió trong khí quyển......................................................... 6 Hình 1.2 Turbine gió đầu tiên 12 KW................................................................... 7 Hình 1.3 Turbine đầu tiên ngoài nước Mỹ............................................................ 8 Hình 1.4 Cánh đồng phát điện gió ở Bình Thuận ................................................. 9 Hình 2.1 Cấu trúc cơ bản của hệ thống phát điện gió ......................................... 15 Hình 2.2 turbine trục ngang (trái), turbine trục dọc (phải) ................................. 17 Hình 2.3 Turbine ngược chiều gió (trái) và turbine thuận chiều gió (phải)........ 18 Hình 2.4 Lực nâng và lực kéo tác động vào cánh quạt ....................................... 19 Hình 2.5 Mô hình BEM- blade element method................................................. 19 Hình 2.6 Actuator model..................................................................................... 20 Hình 2.7 Sự khác biệt ở số lượng cánh quạt. ...................................................... 21 Hình 2.8 Cp của các loại cánh quạt khác nhau của turbine gió. ......................... 23 Hình 2.9 Cấu tạo của hộp số (Gearbox).............................................................. 25 Hình 2.10 Sơ đồ khối minh họa cho hệ thống truyền động trực tiếp; cánh quạt được nối trực tiếp vào rotor máy phát; có bộ biến đối dùng linh kiện bán dẫn để tương thích tần số phát và tải. ............................................................................. 25 Hình 2.11 – Hệ thống điện gió sử dụng động cơ lồng sóc tốc độ không đổi kết hợp với bộ khởi động mềm. ................................................................................ 27 Hình 2.12 - Máy phát lồng sóc điều chỉnh tốc độ, được trang bị bộ biến đổi điện áp AC/DC/AC. .................................................................................................... 27 Hình 2.13 - Máy phát dây quấn đồng bộ ứng dụng trong turbine gió. ............... 28 Hình 2.14 - Turbine gió sử dụng máy phát dây quấn không đồng bộ. ............... 29 Hình 2.15 - Sơ đồ nguyên lý máy phát không đồng bộ nguồn kép. ................... 29 Hình 2.16 - Turbine gió sử dụng máy phát kích từ vĩnh cửu.............................. 30 Hình 2.17 - Turbine gió dùng máy phát DC. ...................................................... 31 Hình 3.1 Mô hình mạch điện tương trong hệ tọa độ dq của PMSG. .................. 34 v
Trang 8
Hình 3.2 Công ty MatWorks............................................................................... 36 Hình 3.3 Phần mềm Matlab-Simulink ................................................................ 36 Hình 4.1 Khối Tuabin gió được mô phỏng trong Matlab ................................... 44 Hình 4.2 Mô hình của Tuabin đã được chú thích và mình họa........................... 44 Hình 4.3 Tốc độ của Tuabin(p.u) được cung cấp với tốc độ gió cơ bản tối đa là 12m/s .................................................................................................................. 46 Hình 4.4 Các thông số của khối Turbine ............................................................ 46 Hình 4.5 Cấu hình của máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu .................. 47 Hình 4.6 Tham số của máy phát điện.................................................................. 47 Hình 4.7 Khối chỉnh lưu, thông số trong khối chỉnh lưu .................................... 48 Hình 4.8 Khối mô phỏng MPPT ......................................................................... 48 Hình 4.9 Khối IO đặc trưng cho khối IO1 và IO2 trong hình 4.8 ...................... 49 Hình 4.11 Bộ chuyển đổi Boost Converter ........................................................ 49 Hình 4.12 Mô hình mô phỏng hệ thống Tuabin phát điện gió............................ 50 Hình 4.13 Hệ mô phỏng khi không sử dụng MPPT và với tốc độ gió được thay đổi ở 6m/s, 8m/s, 10m/s, 12m/s. Hệ được mô phỏng với R=2000(Ω) ............... 51 Hình 4.14 Đồ thị đặc tính tốc độ rotor(rad/s) và momen(N.m) của máy phát.... 51 Hình 4.15 Đồ thị đặc tính điện áp(V), dòng điện(A) đầu ra của máy phát......... 51 Hình 4.16 Đồ thị đặc tính điện áp(V) của tải khi qua khối IGBT ...................... 52 Hình 4.17 Đồ thị đặc tính tốc độ rotor(rad/s) và momen(N.m) của máy phát... 52 Hình 4.18 Đồ thị đặc tính điện áp(V), dòng điện(A) đầu ra của máy phát........ 53 Hình 4.19 Đồ thị đặc tính điện áp(V) của tải khi qua khối IGBT ...................... 53 Hình 4.20 Đồ thị đặc tính tốc độ rotor(rad/s) và momen(N.m) của máy phát... 54 Hình 4.21 Đồ thị đặc tính điện áp(V), dòng điện(A) đầu ra của máy phát........ 54 Hình 4.22 Đồ thị đặc tính điện áp(V) của tải khi qua khối IGBT ...................... 54 Hình 4.23 Đồ thị đặc tính tốc độ rotor(rad/s) và momen(N.m) của máy phát... 55 Hình 4.24 Đồ thị đặc tính điện áp(V), dòng điện(A) đầu ra của máy phát........ 55 Hình 4.25 Đồ thị đặc tính điện áp(V) của tải khi qua khối IGBT ..................... 56 vi
Hiển thị 8 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!