Tiếpđó, luận văn cũng trình bay lý thuyết tông quan hệ thống chuyển dồi năng lượng gió,các loại mô hình turbine gió, sự chuyển đổi hệ qui chiếu trong điều khiến định hướngtừ thong, xây d
YN QAR YD
a + hạ t )
Với Ly, Ly, là điện cảm rò dây quan stator va rotor.
Hình 3.6: Mạch tương đương máy điện DFIG qui đổi về phía stator 3.3.2 Mô hình toán DFIG trong hệ qui chiếu quay
Phương trình máy điện được biểu diễn bằng vectơ không gian trong hệ qui chiếu quay đồng bộ được mô tả bằng các phương trình sau: at
Trong phương trình nay tất cả thông số được đưa vẻ phía stator, phương trình cũng có thể được viết trong hệ qui chiếu cố định trên trục stator khi œ, =0 Dựa vào phương trình này, mạch tương đương của máy điện như hình 3.7
Hình 3.7 Mạch tương đương của máy điện DFIG trong hệ qui chiếu quay Trong đó vận tốc góc điện cua rotor, œ; là:
Với p là số đôi cực và œ„ là vận tốc góc cơ trục rotor may phat (rad/s).
Chiếu phương trình (3.25) đến (3.28) lên hệ tọa độ quay dq ta được các phương trình sau:
Phương trình điện ap stator: f Vas — R, Las 7 OO, Was + —d at (3.36) v =Ri +a +———dy
Phương trình điện áp rotor:
Var = k, Lay, — (, có O, Wor + an d (3.37)
Wo = Ly ig, + Ly digg
Phương trình moment điện từ :
T — PAW a, Las 7 Was das) = — p ¿ (Wat qs —W las)3 2 2 mm pL, (i j,.4 gs! qr da; )3
Phương trình vận tốc rotor: do, dt Công suất tac dụng va công suất phản kháng cực stator: oA, —T, )
Công suất tac dung va công suất phản kháng cực rotor: r
PHƯƠNG PHAP DIEU KHIỂN MAY PHÁT ĐIỆN GIÓ DFIG
Chương nảy trình bày sơ lược các phương pháp điều khiến DFIG hiện nay Trong đó trình bày kỹ phương pháp định hướng tu thông stator (Stattor Field Orientation Control-
4.1 Cac phwong phap diéu khién DFIG
4.1.1 Phương pháp định hướng vector từ thong
Phương pháp điều khiến định hướng vector từ thông trong máy điện không đồng bộ dựa trên nguyên lý của điều khiển máy điện một chiều DC kích từ độc lập như hình 4.1.
Từ thông kích từ (Ig)
Hình 4.1 Hướng từ thông kích từ và dòng phân ứng trong máy điện DC
Phương trình moment trong máy điện DC:
Từ (4.1) ta thay rang, khi vecto từ thong từ trường và vector dòng phan ứng vuông góc với nhau, phương trình moment trở thành:
Phương trình (4.2), cho thay từ thong từ trường trong máy điện một chiều được điều khiển độc lập với dòng phan ứng.
Tương tự cho máy điện AC, phương trình từ thông có dang [4]: cosở, (4.3)
Với 9, là góc hop bởi vector từ thong stator và vector từ thông rotor như hình 4.2 ự 4
Hình 4.2 Gian đồ quan hệ từ thong trong máy điện KDB AC.
Sử dụng mạch tương đương của máy điện không đồng bộ rút gọn như hình 4.3b, ta có các phương trình sau:
(b) Hình 4.3: Mạch tương đương của máy điện KĐB AC (a) và mạch rút gọn (b)
Phương trình công suất cơ, moment, từ thông máy điện như sau:
Phuong trình (4.8), cho thay từ moment trong may điện AC được điều khién độc lập với dòng phan ứng i, nhu máy điện DC.
Dé thực hiện được phương pháp điều khiến như ở (4.8), ta cần chuyển đổi hệ qui chiếu từ hệ qui chiếu abc với các vector điện áp và dòng điện lệch nhau một góc 120° sang hé qui chiếu quay dgo quay đồng bộ với tốc độ , như nêu ở chương 3 Có nhiều lựa chọn cho hệ qui chiếu quay Hệ qui chiếu định hướng áp dụng cho điều khiển vector thông thường của máy điện KDB như định hướng từ thông rotor, định hướng từ thông từ hóa hay điều khiển định hướng điện áp stator cũng được dùng phố biến trong các bộ điều khiên vector.
4.1.2 Phương pháp điều khiến công suất trực tiếp DPC (Direct power control) [22]
Phương pháp nay dựa trên vòng lặp điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng tức thời băng cách điều chế điện áp rotor theo sai số công suất tac dụng (hay moment) và công suất phản kháng (hay từ thông) Phương pháp nay không sử dụng bộ điều khiến dòng điện rotor và bộ điều chế độ rông xung như phương pháp định hướng từ thông Trạng thái đóng ngắt của converters được xác định bằng bảng trạng thái đóng ngắt dựa trên sai số tức thời của công suất lệnh và công suất thực.
Từ mô hình tương đương của máy điện không đồng bộ với các điều kiện lý tưởng như bỏ qua tôn hao, điện trở stator ta có được phương trình công suất tác dụng và công suất phản kháng như sau:
P= @„(JW/,W„) °— 201L s 2 GLL IV, ly; |.sin @ (4.9)
Hình 4.4 Mối quan hệ vector từ thông stator va rotor trong hệ quy chiếu rotor.
Lấy vi phân hai phương trình (4.9), (4.10) ta được hai phương trình sau: dP _ 3 Là lw’ aly: sind] (4.11) dt 2oL.L, “` ` dt d\y"|.cos@ dQ, 3 Fn oy hy! 2 | (4.12) dt 2 oL dt
Từ phương trình (4.11) va (4.12), công suất thực và công suất phản kháng có thé thay đồi bang cỏch thay đụi giỏ tri |ự7|.sin ỉ và |y’|.cosd.Ự, Ự,
Từ hỡnh 4.4, sinỉ và và Ự, Ự,.cos@ là hai thành phan vuụng gúc của từ thụng rotor lv được dùng dé điều khiển các thứ tự thành phan từ thông của stator Nếu thay đổi thành phan ly |.cosỉ thỡ cụng suất phan khỏng sẽ thay đổi; nếu thay đối thành phan từ thụng ban đâu và độ lớn của từ thông rotor không ảnh hưởng đến sự thay đổi của công suất thực và công suất phản kháng.
4.2 Điều khiến DFIG bang phương pháp định hướng từ thông stator Từ thông rò sfator trong hệ qui chiếu tĩnh được đưa ra bởi phương trình: Đề định hướng từ thông stator, chọn hệ trục qui chiếu dgo quay đồng bộ với từ thông rò stator, góc hợp bởi trục d của hệ qui chiều đạo và trục a của hệ qui chiếu tĩnh là 6,.
Với 0, là góc từ thông stator được tính như (4.15):
Hình 4.5 thé hiện quan hệ giữa hệ qui chiếu tinh và hệ qui chiếu quay trong định hướng từ thông stator.
Hình 4.5: Quan hệ giữa hệ qui chiếu tĩnh và hệ chiếu quay đạo
Dòng điện từ hóa được tính như sau:
Từ hình 4.5, cho thay dòng tao ra moment iy, trực giao với dong điện từ hóa ings , vì thé phương trình moment điện từ nhận được:
4.2.1 Điều khiến Rotor Side Converter (RSC)
Rotor Sside converter cung cấp nguồn áp cho dây quấn rotor của DFIG Chức năng của RSC là điều khiển dòng điện rotor dé từ thong rotor định hướng tối ưu với từ thông stator để sinh ra moment tối ưu đưa vào trục máy phát RSC sử dụng bộ điều khiến từ thông để điều chỉnh công suất ra của turbine gió và điều khiến điện áp (hay công suất phản kháng) ở đầu cực stator Công suất được điều chỉnh theo đặc tính công suất-tốc độ cho trước của turbine (từ nhà sản suất) Công suất ra ở đầu cực máy phát cộng với tổn hao công suất (cơ + điện) được so sánh với công suất đặt từ đặc tính của turbine Thông thường dùng bộ điều khiến PI ở vòng lặp bên ngoài để đưa sai số công suất về 0 Ngõ ra của bộ PI này là dòng điện lục mà phải được bơm vào dây quấn rotor thông qua RSC Thành phần dòng điện rotor trục đ, igr điều khiển moment điện từ Te Thành phân dòng điện i,, thực được so sánh với dòng đặt irq và sai số được điều chỉnh bang một bộ PI khác ở vòng lặp bên trong Ngõ ra của bộ PI này là điện áp V,, do RSC tạo ra Lập luận tương tự với thành phan trục d, ta có được dòng 1;¿ va điện áp v,g từ RSC để cung cấp cho dây quân rotor Sơ đỗ điều khiển RSC minh họa như hình 4.6
RSC cung cấp kích từ cho rotor máy điện KDB Bộ converter điều chế độ rộng xung điều khiển moment hay tốc độ của DFIG và cũng điều khiến hệ số công suất ở đầu cực máy phát RSC cung cấp tần số kích thích thay đối phụ thuộc vào điều kiện tốc độ gió Máy điện KDB được điều khiến trong hệ qui chiếu quay đồng bộ dgo với trục đ định hướng theo vị trí vector từ thông stator Vì vậy, phương pháp nay được gọi là điều khiển vector định hướng từ thông stator (SFOC) Theo cách này ta điều khiến độc lập giữa moment và dòng điện kích từ rotor Kết quả là công suất tác dụng và công suất phản kháng được điều khiến độc lập với nhau. Đề mô tả sơ đồ điều khiến, sử dụng mô hình Park của máy điện KDB Áp dụng các qui ước thông thường của motor trong hệ qui chiếu định hướng từ thông stator tĩnh, bỏ qua bão hòa từ, phương trình vector điện áp như (3-19), và (3-20): ve = Rit os (4.18) dt vr=ẹ Ă„+ —— 1@ 4.19r Ai JOY, (4.19)
Trong đó, vector v, là điện ap stator, cũng là điện áp lưới Vector v, là điện ap rotor được điều khiến bởi RSC và được dùng dé điều khiến máy phat.
Các phương trình vector từ thông:
Trong đú L=Lyằt+Lh),, L,=Lin+L;, là cỏc điện cảm cua stator va rotor:
Phương trình từ thong stator theo định hướng từ thông stator có dạng:
Suy ra, dòng điện stator trên hệ trục dgo: rs _ Ly, J .L las = L (li,,s 7 Lạy )
Phuong trình điện áp và từ thong rotor trong hệ qui chiếu dgo định hướng SFOC :
(Va, = Rdg, +} L = _ li tar L —=— — li di
Thé cdc phuong trinh (4.25) vao phuong trinh (3.37), ta duoc phương trình điện ap rotor:
Là r Oslin + L, a Lor — Vor — Dyin L, Ol, s (4.26)
` Vor — Vor + Dsiip ‘ T- ling + C 7 ta, — Vor 7 Osi [i lim ro" |
L7 ) di di vi =Ri L.- —“=Ri,+Lo—“*
(— "dr r “dr { L | dt r “dr r dt
“gr r “qr | r L, dt r “qr r dt
Sơ đồ điều khiến RSC được xây dựng theo cách chung gồm hai bộ PI mắc nối tiếp như hình 4.6 Dòng điện rotor trục g có được từ vòng lặp điều khiến tốc độ bên ngoài hay từ moment đặt vào máy điện Hai cách này được gọi là chế độ điều khiến tốc độ hay ché độ điều khiến moment máy phát thay vì điều khiến trực tiếp công suất tác dụng Đối với chế độ điều khiến tốc độ, bộ PI bên ngoài điều khiến tín hiệu sai số tốc độ dưới dạng truy tìm công suất cực đại Hơn nữa, một bộ PI khác được thêm vào để tạo ra tín hiệu đặt cho sử tất cả công suất phản kháng tới máy điện được cung cấp bởi stator, thì giá trị lạ có thể đặt bằng 0 Khi đó không cần quan tâm đến việc đóng ngắt các IGBT của RSC và giả sử là converter rotor có thé đáp ứng giá trị lệnh bất kỳ lúc nao.
Hệ thống điều khiển cần đo dòng điện stator, dòng điện rotor, điện áp stator và vi tri rotor Do stator nối lưới nên ảnh hưởng của điện trở stator là không đáng kể nên có thé xem dong từ hoa stator 1m; là không đôi. Điều khiển dòng điện kích từ rotor được thực hiện bang điện ap diéu ché rotor Tin hiéu
Sai SỐ 1ra và irq được các bộ PI điêu chỉnh dé lân lượt cho ra điện áp Vyq và Vig.
Ostinp OL, Tự mf : l Ostip 1# ns | OL, ig | DC-link
Vi tri từ ee thong
Hình 4.6: So đồ điều khiển khối RSC À
Nếu thực hiện trực tiếp dòng i,, thì điều khiển công suất phản kháng và công suất tác dụng được điều khiến bởi thành phan dòng i,,.
Phương trình công suất stator trong định hướng từ thông stator, được viết như sau:
Q = 5 Mas tas — Vay Las) = 5 Masta !V, L [r “iy
Phương trình moment điện từ:
T, => PW Veda d= 5 PV icky = PT Tạ (4.30)
Từ (4.28) va (4.29), ta thay rang có thé sử dụng thành phan i,, va ig, để điều khiển độc lập công suất tác dụng va công suất phản kháng.
4.2.2 Điều khiến Grid Side Converter (GSC).
GSC điều chỉnh điện áp DC bus Nó còn cho phép phát hay tiêu thụ công suất phản kháng dé cân bang điện áp DC Chức năng này được nhận dạng băng hai vòng lặp Vòng lặp ngoài gồm một bộ điều chỉnh điện áp DC Ngõ ra bộ bộ điều chỉnh nảy là thành phần dòng điện i„¿'” Vòng lặp điều chỉnh bên trong điều khiến biên độ và pha của điện áp do converter tạo ra từ ig’ và icq’
GSC điều khiến công suất tác dụng và công suất phan kháng chảy vào lưới thông qua điện cảm nối lưới L¿ Chức năng của GSC là giữ cho điện áp DC trên tụ không đổi cho dù biên độ và hướng công suất rotor thay đôi Sử dụng phương pháp điều khiến vector với hệ qui chiếu định hướng theo vị trí vector điện áp stator cho phép điều khiến độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng chảy giữa lưới và converter Các converterPWM là các bộ điều chỉnh dòng với thành phần dòng trục đ điều khiển điện áp DC va thành phan dũng trục ứ điều khiến cụng suất phản khỏng Hỡnh 4.7 là sơ đồ cấu trỳc điều khiến GSC.
Ve Ca V cac “HE ie 2/3 >| PWM ——> Ow
Ge | Voltage angle calculation | ae
He la B : beg e ° = 2/3 ~——cb Ủca,b.c
Hình 4.7 Sơ đồ điều khiển khối GSC Phân tích tương tự như điều khiển RSC, phương trình điện áp GSC trong hệ qui chiếu dg quay đồng bộ như sau: di,
Vig = Relig + L, —£— OL pig +V cay dt (4.31)
Vig = Nhu +L, —— di,m —@® L plea T Vegi
Vi trí góc điện áp lưới được tinh: a} Ve 4.32
Với Vea và Veg là thành phân điện áp lưới trong hệ qui chiếu tĩnh stator.
THUẬT TOÁN DIEU KHIỂN MAY PHÁT ĐIỆN GIÓ DFIG
Phan này mô tả thuật toán điều khiển DFIG khi có và không có sử dụng encoder 5.1 Điều khiến máy phát điện gió DFIG bằng SFOC khi có sử dung encoder Sơ đồ điều khiến có sử dung encoder thé hiện như hình 5-1.
AY PWM
Hình 5.1 Sơ đồ điều khiển DFIG có sử dụng encoder [13]
5.1.1 Xác định góc chuyến đối Ô,¡„
Phương trình (4.1) trong hệ qui chiếu af như sau:
VỊ trí góc từ thông stator xác định như sau:
COSỚ, = = 2 „sim Vwi, + YW s Vwi, + YW s ỉ, = 2 = 2 (5.2)
VỊ trí góc rotor được xác định theo phương trình (3-8):
Tu đó suy ra vi tri góc trược Ogip :
5.1.2 Rotor side converter -Vòng lặp dòng điện bén trong
Việc sử dụng nguồn áp inverter (VSI) cần thực hiện một vòng lặp điều khiển dòng nhanh trên rotor [5] Điều này đảm bảo giá trị dòng điện, được xác định bang vòng lặp công suất bên ngoài, thực sự tồn tại trên rotor của máy phát DFIG Ảnh hưởng của vòng lặp dòng điện được thé hiện như phương trình (4-12) và (4-13) như sau:
Vip = Rdg, +] ru yy, nh (5.5) s
Vor = Reig 1| 1c 7 } P Mã ao | a Li, (5.6) với (0, = Os — O, là tần số trược (rad/s). Ở chế độ xác lập, bỏ qua thành phần d/dt, ta có :
2 slip ° L ăn Loy — Vor m Ty
Vự„ =Vy—@ LO hy, (5.7) slip
Vor — Vor + O stip 7 Ning + L, 7 T- Ly, — Vor 7 Doin L, O14, 7 40g, Fn (5 8)
Trong đó, Var, vạr là thành phân điện áp trong hệ qui chiếu dg Các thành phan nay đảm
5 S bao gia tri ig, lạ Mong muôn trong mach rotor.
Trong các phương trình (5-7) và (5-8), thành phan thứ 2 trong phương trình là thành phân phụ thuộc trực giao với nhau Ảnh hưởng của các thành phần này được loại bỏ nhờ các bộ PI trên mỗi trục Thành phan thứ ba trong phương trình (5-8) tương ứng với sức điện động cảm ứng phụ thuộc tốc độ Nó được coi như là nhiễu loạn cho ngõ ra của bộ PI trên trục Có thé được bù cho cho thành phan cảm ứng nay bang cách chon độ lợi cao cho bộ PI nhưng sẽ xuất hiện lỗi sai số cho bộ điều khiến Vi vậy, loại bỏ nhiễu do thành phan này bang cách cộng thêm một giá trị feed-forward tương ứng cho ngõ ra của bộ PI trên trục q.
5.1.3 Rotor side converter - Vong lặp công suất bên ngoài
Su tỷ lệ của các thành phan dong rotor với công suất tác dụng và phan khang stator cho phép vòng lặp điều khiến dòng bên trong được cung cấp bang một vòng lập công suất mac nối tầng bên ngoài Ngõ ra của bộ điều khiến PI cho công suất tac dụng được coi như là thành phan dòng rotor trục q Ngõ ra của bộ điều khiến PI cho công suất phản kháng được coi như là thành phân dong rotor trục d Gia tri thực của công suất tác dụng và phản kháng stator được tinh từ dòng điện và điện áp thực stator trong hệ qui chiếu af Sơ đồ điều khiến như hình 5.1.
VAR VAR Idr_ref Is Mearsurement regulator
Power P Regulator ' measurement A ae Vdar
Power Igr_ref regulator lấn in sl ° ms
Công suất điện ra thực P, Q đo ở đầu cửa lưới được so với công suất đặt lay từ đặc tinh công suất Py và công suất phản kháng Q.„ (giữ không đổi) Kết qua cho qua các bộ PI công suất để giảm sai số công suất về 0 Ngõ ra của các bộ PI lần lượt là thành phần dong lor rer › Lar rer dé cấp cho rotor thông qua RSC Ir ser và Tar rep sau đó được so sánh với dòng thực Ig, lạ và sai số cũng được làm giảm bang một bộ PI dong điện Ngo ra của các bộ PI dòng điện là điện áp và được cộng với các thành phan truc giao va feed — forward dé có được điện áp của RSC, V,
5.1.4 Vòng lặp điều khiến khối GSC
Khối GSC cũng gồm hai vòng lặp Vong lặp ngoài gồm một bộ điều chỉnh điện áp DC.
Ngõ ra bộ bộ điều chỉnh này là thành phần dòng điện i„¿” Vòng lặp điều chỉnh bên f oA oA oN A ` 2 oN Lá ` ` H f trong điêu khiên biên độ và pha của điện áp do converter tạo ra từ lạ” và lạ được trình bày trong phân 4.2.2.
5.2 Điều khiến máy phát điện gió DFIG bằng SFOC khi không sử dụng encoder [2]
Sơ đồ điều khiển có sử dụng encoder thể hiện như hình 5-3
Hình 5.3 So đồ điều khiến DFIG không sử dung encoder [12]
Phương trình (4.1) trong hệ qui chiếu af như sau:
Vi trí góc từ thông stator xác định như sau: cos Ở, Hes ,sin Ở, ỄY Bs
Từ thong stator được xác định từ phương trình (3.33), chuyển sang hệ tọa độ af:
Was = Lgligg + Lut„ = Là „ é L„cOSỐ/1„ — L„sỡn ỉ1
Wp, = Lip, +L, tg = Lig +L„sin ỉ1 „+ L,, COSA g,
Trong đó, L Li, la dong dién rotor trong hé qui chiéu stator
Quan hệ của dòng điện rotor giữa hệ qui chiếu stator va rotor như sau: i cos@ —sin@ || tự
Trong đó, II ` fr là dòng điện rotor trong hệ qui chiếu rotor
Từ đó, (5-12) viết lại như sau:
+ = L„ hạ „ = Lglgs + Ly, COSO.1,, — L,, Sin Oi,
Wp, = Lip, + Ly, = Lig, +L,,8in ỉ1 „+ L,, COSA ip, Hay viết với dạng ma trận Ự/ Li Li as — Sas Mm ar (5.15)
YW ps L, Lap Lb; l br
Giải hệ phương trình (5-14), ta tìm được vi tri góc rotor thong qua sinO, va cos®,.
Vi ph 7 TU, + Y as! py 7 LL ysl p, sind =
Vashon ~L hina +V poi g —Lyigi cosé, _ | asor sar as Bs" Br s Bs” Br ô2 ô2
5.2.2 Xác định góc rotor Ogiip
Từ (5-11) và (5-16), ta có thé ước lượng vị trí góc trược Oy để chuyền đổi hệ qui chiếu:
0, — 0, 7 0 (5.17) Đề điều khién độc lập P-Q, ta can gia tri tốc độ @r est Gia tri này được ước lượng như
Cac phương pháp lay vi phan vi trí góc thường sinh ra nhiễu Vì vay dé loại bỏ các nhiễu này, ta sử dụng hàm truyền lọc thông thấp bậc nhất:
MÔ HÌNH VA KET QUA MO PHONG DIEU KHIỂN MAY PHAT DIEN GIO DFIG TRONG MATLAB SIMULINK
6.1 Mô hình điều khiến Matlab Simulink máy phát điện DFIG_2.3MW 6.1.1 Mô hình tổng thể
Mô hình mô phỏng Matlab simulink thé hiện hình 6.1. là Source: 960V
Hình 6.1 Mô hình mô phỏng điều khiến DFIG có và không có cảm biến 6.1.2 Khối máy phát
Vabcs ĐÌVc Vqœ plas Ids Pilds Ibs P} Mux C2) ấ ấ labcs
Va lqs >llqs lcs md
C3 >— D Ì Vaber mm id Ver Vdr Vor | Ly
| ~ Igr Pi lqr lbr +>l Mux ae laber Var Vor
C4) Pl time wr al ler |_| fime abc2dq Tm(N.m) Tel 2dqabc >ca
Te(N.m) Tshaft Stator & Rotor Voltage equations
Khối máy phát thực hiện việc chuyển đối và tính dòng điện stator, rotor, moment Te thong qua cac phuong trinh vi phan. di,, +, (Vis 7 Mạ Tớ), Was) a đự„ (Vu, a XS tự TT OW „„ ) dt L.L, —L, 2 đ _ +, CÝ., a My —@), W as) a tự (Vo, a Rl gy + O,YW a,) dt LL, —12 7 2 di, +, CV, a St +), Ự/„„ ) a tự Vas a k, Las + oO, Wo.) dt LL, -L2 a 2 di, +, (V.,, a lan —, VW ay) a tự (Vos a Rls + OW as) dt LL, —-L2 a 2 r 3 L Gi og ee >> im Lalas — 1g, )
Piigs > f(u) tis igs ace) Pid dIqs/dt „ a Iqr ia f(u) 1/s ldr ằ) xèM& H dIdr/dt Vds vgs "5 dlqridt i
W dr C6 ) vập pl (3205ntu3)54/2-0/10" Tet>| (3/2)*p*Lm*(u(3)*u(2)-u(1)*u(4)) Te re | Gore Te >) 60140909 tls —
Hình 6.3 Mô hình tính toán dòng điện và từ thong may phat.
< Š OQ a l vi ỳ ỳ Ỳ LP dian betab®C_)
C95 >r—*lằs beta we" Speed Control
Hình 6.4 Mô hình khối converter 6.1.3.1 Mô hình khối Rotor Side Converter (RSC)
Mô hình điều khién độc lập hai thành phan dòng ig, và ig: thể hiện hình 6.5
Vabcs Vabcs Ims Vdr id Idr labcs aber ldr labcs laber thetas-r_ I alt thetas-r ® “sa a
Gy wr Transform Vqr Wr aber to Idqr wr
Hình 6.5 Mô hình khối RSC Khối tính toán dòng từ hóa 1,5 và vi tri góc ps thé hiện hình 6.6 Tính toán ước lượng từ
UE wm nel ữ x thông stator theo phương trình (4.13) từ điện ap va dong điện stator.
Y ps = fleas — Rel it iLMm
Từ phương trình (4.16) tính toán dòng điện từ hóa: f„; = ly 5
Góc vi trí tương đôi hệ qui chiêu dq và hệ qui chiêu tinh: “3s Ụ/ as phis F—>| u(1)/Im Vabcs Vabs Pit h Ims
Iabes Tabs | >> labes Transform Gan Cartesian to
Polar abc to anfa-beta
Hình 6.6 Khói tính toán dòng từ hóa và vi tri rotor Tính toán từ thông stator trong hệ qui chiếu af, do đó các đại lượng dòng và áp được chuyển đổi từ hệ tọa độ abe sang af như hình 6.7 Khối tính anpha và beta được tinh từ phương trình (3.11)
Hình 6.7 Khói chuyển đổi abc sang af.
Biểu thức tinh trong khối vg, và vạr được cho bởi phương trình như trong biểu thức (4.26)
— -(ws-u(4))*((Lr+Lm)-Lm*Lm/(Ls+Lm))*u(2) +CD
> (ws-u(4))*(Lm*Lm*u(3)/(Ls+Lm)+((Lr+Lm)-Lm*Lm/(Ls+Lm))*u(1)) >
Calculate Vqr Var Hình 6.8 Khói tinh điện áp điều chỉnh rotor (decoupling voltage).
6.1.3.2 Mô hình điều khiến converter phía lưới Converter phía lưới điều khiển điện áp DC bám giá trị đặt, và điều khiển công suất phản kháng phía converter.
Vabcs Vabes C1) a Vv Vdqs ws
| From Vdqs to Idq Transform
100*pi*0.014e-3 Id tet Vdqs Vabes to Vas re
Ia tet Calculate rotor's P T] Vv qtel Prect from Vaber & Iaber [0.050s+5 iw? | ùH Vabcr
| s `” Vde Prect Pr Pr laber
(1< Vdc Vdcref laber + one DC-link
Vdcref it ws*Lfl Vdc | Vdecref I C3)
Hình 6.9 Mô hình điều khiển converter phía lưới
Hình 6.10 Khéi DC-link điều khiển điện áp DC 6.1.4 Mô hình điều khiến tốc độ rotor turbine
Khối control speed lay tín hiệu tốc độ so sánh với giá tri đặt qua khâu điều khiến PI, cho ngõ ra là tín hiệu điều khiến góc pitch.
Các thông số điều khiển, Kp P và Ki = 2000, góc pitch thay déi lớn nhất 8 /giây, giá trị điều khiển góc pitch từ 0 đến 45°.
Gain Derivative 8deg/s Integrator 0->45 deg
Hình 6.11 Khối điều khiến góc pitch6.1.5 Mô hình bộ nghịch lưu áp cấp nguồn cho rotor máy phátCác khối tính toán dòng điều khiến dùng phương pháp điều rộng xung, tín hiệu điều khiến giao với tín hiệu sóng mang cho ra các xung kích các linh kiện điện tử công suất dé điều khiến điện áp trên cực rotor như hình (6.12).
Ÿ ŸÝ Ý
Hình 6.12 Khối nghịch lưu áp va tao xung kích 6.1.6 Mô hình bộ ước lượng vị trí rotor và tốc độ rotor
Từ phương trỡnh (5-16), ta tỡm được sinỉ, và cosé, So đồ khối tỡm siné, và cos, như hình 6.13. phibg
— _ ƒ TỊ or [Ib Pp) x c— [cosm]
Hình 6.13 Khối tìm vi trí góc rotor Phương trình ước lượng tốc độ từ vị trí rotor như (5-18):
(@,_„„ = COSỠ, đạm, - sind, dcosố, dt dt Các thành phan vi phan vi góc thường gây ra nhiễu nên ngõ ra tốc độ ước lượng được loc qua bộ lọc thông thấp bậc nhất Khối ước lượng tốc độ như hình 6.14.
Ci ) p|du/dt x sinu — L_ờ Deri vative + 10
Hình 6.14 Khéi ước lượng tốc độ
6.2 Các thông số máy trong mô phỏng máy điện DFIG_2.3MW [16]:
Cảm kháng tan stator: - 5< ss
