Đang tạo bản xem trước...
LÊ TU ẤN ANH BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI LÊ TUẤN ANH K Ỹ THU ẬT ĐI Ệ N NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO BỘ BIẾN ĐỔI PHÍA ROTOR CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ DFIG CẢI THIỆN ĐÁP ỨNG BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN 2026 Hà Nội – 2026
BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI LÊ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO BỘ BIẾN ĐỔI PHÍA ROTOR CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ DFIG CẢI THIỆN ĐÁP ỨNG BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI Ngành Kỹ thuật điện Mã số 8520201 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGÔ MẠNH TÙNG Hà Nội – 2026
i LỜI CAM ĐOAN Tôi là Lê Tuấn Anh, học viên cao học lớp Kỹ thuật điện khóa 14. Tôi xin cam đoan rằng đề án thạc sĩ với đề tài: " Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mờ cho bộ biến đổi phía Rotor của hệ thống điện gió DFIG cải thiện đáp ứng bám điểm công suất cực đại" được nêu trong tài liệu này là sản phẩm nghiên cứu độc lập được thực hiện bởi tôi dưới sự hướng dẫn chuyên môn của TS. Ngô Mạnh Tùng Toàn bộ nội dung nghiên cứu, bao gồm cả các phân tích, kết quả quan sát được và đánh giá được mô tả trong đề án này, đều là trung thực và phản ánh chính xác quá trình làm việc cũng như nỗ lực nghiên cứu của bản thân tôi. Các kết quả nghiên cứu này chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào khác trước đây. Những số liệu, dữ liệu và thông tin trong các bảng biểu được sử dụng để phân tích, nhận xét và đánh giá đều được thu thập từ các nguồn đáng tin cậy và có liệt kê đầy đủ trong phần tham khảo của đề án. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về tính chính xác, trung thực của nội dung đề án và các vấn đề liên quan theo quy định của Nhà trường và pháp luật. Hà Nội, ngày .. tháng … năm 2026 Người cam đoan
ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN............................................................................................. i MỤC LỤC ...............................................................................................ii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................. iv DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................vii LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................... 1 Chương 1. Tổng quan về hệ thống điện gió.................................................. 5 1.1. Giới thiệu về năng lượng gió và tiềm năng phát triển ở Việt Nam...... 5 1.2.khái quát về hệ điện gió......................................................................... 7 1.3.Kết luận chương................................................................................... 16 Chương 2. MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP (DFIG) ………………………………………………………………18 2.1.Khái quát về máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG)......... 18 2.2.Mô hình máy phát điện không đồng bộ nguồn kép DFIG................... 21 2.3 Kết luận chương................................................................................... 30 Chương 3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG ................... 32 3.1.Khái quát về điều khiển hệ thống ........................................................ 32 3.2.Bộ biến đổi công suất back to back ..................................................... 35 3.3.Cấu trúc phía máy phát của hệ thống điện gió DFIG.......................... 37 3.4. Cấu trúc phía lưới điện của hệ thống điện gió DFIG ......................... 39 3.5.Thiết kế Bộ điều khiển dòng điện phía máy phát................................ 40 3.6.Thiết kế bộ điều khiển PI..................................................................... 42 3.7.Thiết kế bộ điều khiển FUZZY-PI ...................................................... 49 3.8. Nhận xét so sánh PI và Fuzzy-PI........................................................ 54 3.9.Kết luận chương................................................................................... 55 Chương 4. MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ...................................... 57 4.1.Sơ đồ mô phỏng hệ thống.................................................................... 58 4.2.Kết quả mô phỏng................................................................................ 63 4.3. Kết luận............................................................................................... 72
iii KẾT LUẬN.................................................................................................... 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 76
iv DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị 𝑃 Công suất W 𝑃𝑚 Công suất cơ của tuabin gió W 𝑃𝑠 , 𝑃𝑟 Công suất stator, rotor W 𝑄 Công suất phản kháng VAR 𝑇𝑒 Mô-men điện từ N·m 𝑣 Vận tốc gió m/s 𝜌 Mật độ không khí kg/m³ 𝑅 Bán kính cánh tuabin m 𝐴 Diện tích quét của cánh m² 𝐶𝑝 Hệ số công suất tuabin - 𝜆 Hệ số tốc độ đầu cánh - 𝜆𝑜𝑝𝑡 Giá trị tối ưu của 𝜆 - 𝜔𝑚 Tốc độ góc cơ học rotor rad/s 𝜔𝑠 Tốc độ góc đồng bộ rad/s 𝐽 Mô-men quán tính kg·m² 𝐶𝑟 Hệ số ma sát N·m·s 𝑉𝑠 , 𝑉𝑟 Điện áp stator, rotor V 𝐼𝑠 ,𝐼𝑟 Dòng điện stator, rotor A 𝑖𝑑𝑟, 𝑖𝑞𝑟 Thành phần dòng rotor trục d, q A 𝑖𝑑𝑠, 𝑖𝑞𝑠 Thành phần dòng stator trục d, q A 𝜓𝑠 , 𝜓𝑟 Từ thông stator, rotor Wb 𝑅𝑠 , 𝑅𝑟 Điện trở stator, rotor Ω
v Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị 𝐿𝑠 , 𝐿𝑟 Điện cảm stator, rotor H 𝐿𝑚 Điện cảm từ hóa H 𝜎 Hệ số rò - 𝑠 Hệ số trượt - 𝑉𝑑𝑐 Điện áp DC-link V 𝑖𝑑𝑔, 𝑖𝑞𝑔 Dòng điện phía lưới trục d, q A 𝐾𝑝,𝐾𝑖 Hệ số bộ điều khiển PI - 𝑒 Sai lệch điều khiển - 𝑦̇ Đạo hàm đầu ra - Viết tắt Tiếng Anh Ý nghĩa DFIG Doubly-Fed Induction Generator Máy phát không đồng bộ nguồn kép SCIG Squirrel Cage Induction Generator Máy phát KĐB rotor lồng sóc WRIG Wound Rotor Induction Generator Máy phát KĐB rotor dây quấn PMSG Permanent Magnet Synchronous Generator Máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu RSC Rotor Side Converter Bộ biến đổi phía rotor GSC Grid Side Converter Bộ biến đổi phía lưới MPPT Maximum Power Point Tracking Bám điểm công suất cực đại PI Proportional–Integral Bộ điều khiển tỉ lệ – tích phân
vi Viết tắt Tiếng Anh Ý nghĩa Fuzzy-PI Fuzzy Proportional– Integral Bộ điều khiển mờ kết hợp PI PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung DC-link Direct Current Link Liên kết một chiều dq Direct-Quadrature Hệ tọa độ quay abc Three-phase system Hệ ba pha αβ Clarke transformation Hệ tọa độ tĩnh SFO Stator Flux Oriented Định hướng theo từ thông stator
vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các thành phần của một tuabin gió phát điện................................... 8 Hình 1.2 Tua bin gió SCIG.............................................................................. 9 Hình 1.3 Tua bin gió WRIG .......................................................................... 10 Hình 1.4:Tua bin gió DFIG ........................................................................... 11 Hình 1.5:Tua bin gió với bộ biến đổi toàn phần............................................ 11 Hình 1.6:Đồ thị mô tả quan hệ Cp theo λ của hệ tua bin gió ........................ 14 Hình 1.7:Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa 𝑃𝑚 và tốc độ gió........... 15 Hình 1.8:Đường cong biểu diễn công suất tua bin gió.................................. 16 Hình 2.1:Cấu trúc điển hình máy phát điện không đồng bộ nguồn kép........ 18 Hình 2.2:Máy phát DFIG làm việc ở chế độ dưới đồng bộ........................... 20 Hình 2.3:máy phát DFIG làm việc ở chế độ trên đồng bộ ............................ 20 Hình 2.4:Sơ đồ thay thế của máy phát DFIG ................................................ 21 Hình 2.5:Cấu hình kết nối điện áp stator, Y-Y.............................................. 24 Hình 2.6:Mạch điện tương đương RL ........................................................... 24 Hình 2.7:sơ đồ khối biểu diễn trạng thái của máy phát DFIG ...................... 29 Hình 3.1:Sơ đồ điều khiển máy phát điện DFIG........................................... 33 Hình 3.2:Cấu trúc bộ biến đổi back to back .................................................. 36 Hình 3.3:Cấu trúc điều khiển phía máy phát RSC ........................................ 42 Hình 3.4: Cấu trúc bộ điều khiển PI.............................................................. 43 Hình 3.5:Bộ điều khiển PI cho dòng điện trục d của dòng điện rotor........... 45 Hình 3.6:Bộ điều khiển PI cho dòng điện trục q của dòng điện rotor........... 47 Hình 3.7.sơ đồ bộ điều khiển fuzzy-pi .......................................................... 50 Hình 3.8.mô hình bộ điều khiển fuzzy .......................................................... 52 Hình 3.9.Quá trình mờ hóa của sai lệch đầu vào (e) và đạo hàm của giá trị thực (dy) cho bộ điều khiển PI-mờ........................................................................ 53 Hình 3.10.Đầu ra output của bộ điều khiển PI-Mờ ....................................... 53 Hình 4.1:sơ đồ mô phỏng hệ DFIG trên matlab............................................ 58 Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc của bộ điều khiển phía máy phát trong hệ DFIG.. 60 Hình 4.3.sơ đồ cấu trúc của bộ điều khiển phía lưới điện trong hệ DFIG .... 62 Hình 4.4:Đồ thị mô phỏng tốc độ gió đầu vào .............................................. 64 Hình 4.5: Đồ thị đáp ứng Idr trong hệ máy phát DFIG sử dụng bộ điều khiển PI.................................................................................................................... 65 Hình 4.6.Đồ thị đáp ứng Idr trong hệ máy phát DFIG sử dụng bộ điều khiển PI-mờ ............................................................................................................. 65 Hình 4.7: Đồ thị đáp ứng Iqr trong hệ máy phát DFIG sử dụng bộ điều khiển PI.................................................................................................................... 67
Hiển thị 9 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!