Khảo sát hệ thống máy phát năng lượng gió làm việc trong lưới điện với kỹ thuật tìm kiếm điểm cực đại công suất phát (MPPT)

Khiănĕngăl ngătrongăgíătỷăl ăl păph ngăv iăv năt căgí,ăvi cătĕngăvừaăph iăv năt căgíăćăth nhăh ởngăđ năkinhăt ăđángăk .ăM tăcáchăđ ăturbineăgíăho tăđ ngătrongăv năt căcaoăh nălƠăgắn

Đề tƠiănƠyăđ ợc th c hiệnătheoăch ngătrìnhăđƠoătạo thạcăsĩătạiăTr ờngăĐại học s ăphạm kỹ thu t Tp Hồ Chí Minh Xin cảm năquíăthầyăcôăđƣăt nătìnhăh ớng

dẫn và tạoăđiều kiện thu n lợiăđể em nghiên ću th c hiện lu năvĕnănƠy

Xin chân thành cảm năs h ớng dẫn tr c tiếp c̉a thầy PGS TS Nguyễnă

H ̃uăPhuc đƣ t nătìnhăgiúpăđ̃,ăđóngăgópănh ng ý kiến qú báuăvƠăh ớng dẫn em hoàn thiệnăđề tài nƠy.ăEmăcũngăxinăg i lờiăcámă nătới quý thầyăcôăkhoaăđiện ậ điện

t Tr ờngăĐại họcăs ăphạm kỹ thu t Tp Hồ Chí Minh đƣăkhíchălệ,ăđônăđốc và giám sát tiếnăđộ trong suốt quá trình th c hiện lu năvĕn

Rất cảm nătr ớc s cộng tác nhiệt tình c̉a các anh chị và các bạn học viên lớp cao học ngành Thiết bị, mạngăvƠănhƠămáyăđiện khóa 2010B,ăcámă năvìăs đóngăgóp nh ng ý kiến bổ ích qua nh ng cuộc thảo lu n c̉a t p thể lớp

Xin g i lờiătriăơnăđếnăgiaăđìnhăvƠănh ngăng ờiăthơnăvìăđƣăluônẳng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình học,ăđặc biệt trong thời gian th c hiệnăđề tài này

Kính chúc śc khỏe quí thầy cô và các bạn

Học viên

ωhơuăMinhăĐa ̣o

Trongăluơ ̣năvĕnănƠyăcác vùng làm việc khác nhau c̉aămáyăphátăkhôngăđồng

bộ cơpănguônăhaiăphiaă(DFIG) c̉aăturbineăgióă(WT),ătrênăquanăđiểm về tốcăđộ rôto, công suất phát, tỉ số tôcăđô ̣ă đầu cánh (tip speed ratioăTSR)ăλăvƠăgócănghiêngăβăc̉a cánh quạtăWT,ăđƣăđ ợc khảoăsátăvƠăgi iăthiê ̣u ăSauăđó,ămột thu tătoánăđiều khiển mớiăđ ợcăđề xuất nhằm lấyăđ ợc công suất c căđại có t nĕngăl ợng gió, d a trên

s khác biệt gi aătôcăđô ̣ăquayăt ốiă uăvƠătốcăđộ quay th c tế c̉a trục turbine Thu t toánăđ ợc th c hiệnătrongăcácăch ngătrìnhămôăphỏng s dụng phần mềm PSCAD Các kết quả c̉aăph ngăphápăđề xuấtăsauăđóăđ ợc so sánh với các số liệu th c tế

phápăđề xuất

ABSTRACT

In this thesis In this paper, different operational regions of doubly fed induction generator (DFIG)- based wind turbine (WT), from the viewpoints of rotor speed,ăgeneratedăpower,ătipăspeedăratioăλăandăangleăofăbladesăβăofătheăWT's rotor, are studied and classified Then a new control algorithm for maximum wind power point tracking (MPPT) and extraction, based on the difference between optimum and current rotational speed of the shaft of WT, will be proposed The algorithm is implemented in control schemes and carried out in terms of various operational conditions of wind speed in PSCAD software environment The results obtained are then compared with the actual data of Nordex N80/2500 KW for validation of the proposed method This comparison is done based on the speed of operation and quality of generated power and the results show the advantages of the proposed method

QuyếtăđịnhăgiaoăđềătƠi

Ĺălịchăcáănhơnă i

Lờiăcamăđoană ii

ωảmătạă iii

Tómăt t iv

Mụcălụcă v

Danhăsáchăcácăch ăviếtăt tă ix Danh sách các hình xi Danhăsáchăcácăbảngă xii ωh ng 1: TỔNGăQUAN 1.1 GI IăTHIỆUăTỔNGăQUAN 1

1.2 ṂωăĐ́ωHăNGHIÊNăώU 3

1.3 Đ́IăT ̣NGăNGHIÊNăώU 3

1.4 PḤMăVIăNGHIÊNăώU 3

1.5 PH NGăPHAPăNGHIÊNăω U 4

1.6 KÊăHOẠωHăTH ̣ωăHIỆN 4

1.7 GÍăTṚăTH ωăTỈNăω̉AăĐ̀ăT̀I 4

1.8 PH́ωăTH̉OăṆIăDUNGăLỤNăVĔN 4

ωh ngă2: ω ăS ̉ ăLYăTHUYÊTăVÊăNĔNGăL ̣NGăGIO 2.1 NĔNGăL ̣NGăGIO 5

2.1.1 Hiê ̣uăchỉnhătheoănhiê ̣tăđộăchoămơ ̣tăđộăkhôngăkhi 6

2.1.2 Hiê ̣uăchỉnhătheoăđộăcaoăsoăvớiăm căn ớc biểnăchoămơ ̣tăđô ̣ăkhôngăkhi 7

2.2 ̉NHăH ̉ NGăωỦAăĐỘăωAOăTHAP 10

2.3 HIỆUăSUÂTăVA ωÔNGăSUÂTăωỦAăωANHăQUA ̣T 12

2.3.1 Hiê ̣uăsuơtăl nănhơtăcủaăcanhăqua ̣t 12

2.3.2 Đ ờngăcongăcôngăsuấtăturbineăgióăĺăt ởng 17

2.4 KIỂMăSOATăTÔω Đ̣ăωHOăωÔNGăSÚTăω ωăĐ̣I 19

2.4.1 S ̣ăảnhăh ̉ngăcủaătốcăđộăcánhăquạtăthayăđổi 19

2.4.2 ωácăgiảiăphapăkiểmăsoatătôcăđô ̣ 21

2.4.2.3 Máyăphátăcảmắngăhệăsốătr ợtăthayăđổi 21

2.4.2.4 ωácăhệăthốngăkêtănôiăl iăgianătiêp 21

2.5 CÔNG SUÂTăTRUNGăψINHăTRONGăGIO 21

2.5.1 ψiểuăđôătơnăsôăgio khôngăliênătục 22

2.5.2 HƠmăsốăm tăđộăxácăsuấtăvơ ̣nătôcăgió 23

2.5.3 ThôngăkêăWeibullăvaăRayleigh 24

2.5.4 ωôngăsuơtătrungăbinhătrong gióăvớiăthốngăkêăRayleigh 26

2.6 ώωăώUăH̀NHăḤăTH́NGăψIÊNăĐỔIăNĔNGăL ̣NGăGIO 27

2.6.1 Hê ̣ăthôngăbiênăđổiănĕngăl ̣ngăgioătôcăđô ̣ăcôăđinh 27

2.6.2 Hê ̣ăthôngăbiênăđổiănĕngăl ợngăgióătốcăđộăthayăđổi 28

2.6.2.1 Hê ̣ăthôngăbiênăđổiătoanăbô ̣ăcôngăsuơt (FRC-fully rated converter) 28

2.6.2.2 Hê ̣ăthôngăbiênăđổiănĕngăl ̣ngăgioătôc đô ̣ăthayăđổiăs ̉ ădụngăDFIG 28

ωh ngă3: MÔăHINHăTOANăHỌωăDFIG 3.1 GI IăTHỊUă 30

3.2 UăĐỈMăω̉AăVỊωăS ăḌNGăDFIG 30

3.3 VECTOR KHÔNG GIAN 31

3.3.1 Vector không gian 31

3.3.2 ψiểuădiễnăcông suơtătheoăvectorăkhôngăgian 32

3.4 ώωăPH́PăωHUYỂNăĐỔIăHỆăQUIăωHIÊU 33

3.4.1 Ph́păchuyểnătrụcăt ăhệăquiăchiếuăabcăsangăhê ̣ăquiăchiêuăαβ 34

3.4.2 Ph́păchuyểnătrụcăt ăhệăquiăchiếuăcốăđịnhăαβ sangăhê ̣ăquiăchiêuăquayădq 35

3.4.3 Ph́păchuyểnăđổiăParkă 36

3.5 MÔăHINHăTOANăHỌωăDFIG 38

3.5.1 Môăhinhătoanăho ̣căDFIGătrongăhê ̣ătrụcăto ̣aăđô ̣ătĩnhăαβ 38

3.5.2 Môăhinhătoanăho ̣căDFIGătrongăhê ̣ătrụcăto ̣aăđô ̣ădq 42

ωh ngă4: K̃ăTHỤTăT̀MăKÍMăĐỈMăω ωăĐ̣IăωÔNGăSÚTăPH́Tă(MPPT) 4.1 GI IăTHIỆU 45

4.2 ωÔNGăSUÂTăKHIăĐỘNGăHỌω 46

4.3 ώωăV̀NGăL̀MăVỊω 48

4.3.3 V̀ng III 50

4.3.4 V̀ngăIV 50

4.4 Đ̀ăXÚTăTHỤTăTÓNăMPPT 51

4.4.1 V̀ngăI 52

4.4.2 V̀ngăII 52

4.4.3 V̀ngăIII 52

4.4.4 V̀ngăIV 53

ωh ngă5: S ăĐÔăMÔăPHỎNGăTRONGăPSωADăVAăKÊTăQUẢ 5.1 S ăĐÔăHỆăTHÔNGăTURψINEăGIOăKÊTăNÔIăL IăĐIỆN 54

5.2 XÂYăD ̣NGăMÔăH̀NHăTURψINEăGÍ 54

5.2.1 KhôiăWINDăPARK 54

5.2.1.1 Môătảăch cănĕng 54

5.2.1.2 ωácătínăhiệuăng̃ăvƠo 55

5.2.1.3 ωácătínăhiệuăra 55

5.2.2 KHÔIăMAYăPHAT 57

5.2.2.1 Môătả 57

5.2.2.2 ωácăthôngăsốăng̃ăvƠo 58

5.2.2.3 ωácăthôngăsốăng̃ăra 58

5.2.3 KHÔIăVSω 59

5.2.3.1 Rotor side converter (bô ̣ăchuyểnăđổiăphiaărotor) 59

5.2.3.2 Gride side converter (bô ̣ăchuyểnăđổiăphiaăl i) 62

5.3 KÊTăQUẢăMÔăPHỎNG 65

5.3.1 Gi iăthiê ̣uătổng quan WT Nordex N80/2500Kw 65

5.3.2 Vơ ̣nătôcăgióătĕngăthêm 2m/s 66

5.3.3 Vơ ̣nătôcăgioăgiảmăđiă2m/s 67

5.3.4 Kêtăquảătổngăh ̣păchoăvơ ̣nătôcăgioăt ăcutăinăđênăcutăoutăvaăsoăsanhăv iăNordexă N80/2500Kw 67

5.3.5 Nhơ ̣năxetăkêtăquảămôăphỏng 72

ωh ngă6: KÊTăLUẬN 6.1 ώωăV́NăĐ̀ăĐ̃ăGỈIăQUÝTăTRONGăLUẬNăVĔN 73

ώωăT ăVÍTăT T

ωhỉăsốătrên

ωhỉăsốăd ới

KÝăHỊU

vas, vbs, vcs, var, vbr , vcr điện áp pha stator và rotor

vαs, vβs, vαr, vβr điện áp stator và rotor theo trục α,β

iαs, iβs, iαr, iβr dòng stator và rotor theo trục α,β

αs, βs, αr, βr t thông stator và rotor theo trục α,β

vds, vqs, vdr, vqr điện áp stator và rotor theo trục d,q

ids, iqs, idr, iqr dòng stator và rotor theo trục d,q

ds, qs, dr , qr t thông stator và rotor theo trục d,q

BẢNG TRANG

B̉ng 2.2: Mơ ̣tăđô ̣ăkhôngăkhiătheoăapăsuơtă(đô ̣ăcaoăsoăv iăm ̣căn căbiển) 9

B̉ng 2.4: Đặcătínhăgồăghềăd̀ngăchoăbiểuăth́că(2.16) 11

B̉ng 5.3: SoăsánhăkếtăquảămôăphỏngăvớiăsốăliệuăNordexăN80/2500KW 69

HÌNH TRANG Hình 2.1: ωôngăsuấtăgió trên 1 m2mặtăc tăngangătạiă15◦C và 1 atm 6

Hình 2.13: ψiểuăđôăvơ ̣nătôcăgioătinhătheoăgi ătrênănĕm 23

Hình 2.14: HƠmăsốăm tăđộăxácăsuấtăv nătốcăgióă(pdf) 24

H̀nh 5.16: Đapă ngătôcăđô ̣ăkhiăvơ ̣nătôcăgioătĕng 66

H̀nh 5.17: Đapă ngătôcăđô ̣ăkhiăvơ ̣nătôcăgioăgiảm 67

h u,ăkhiăs năphẩmădầuăm ărẻăvƠăphongăphúăsauăchi nătranhăth ăgi iălầnăth ăII.ăChiăphíăv năcaoăvƠăs ăkhôngăchắcăchắnăc aăh ngăgíăđ aănĕngăl ngăgíăvƠoătìnhăth ă

b tă l iă v ă kinhă t ă Sauă đ́ă vƠoă nĕmă 1973,ă n că Arabă đặtă l nhă c mă v nă dầuă m ă

Nh ngăngƠyăc aădầuăm ărẻăvƠăphongăphúăđƣăđiăđ năk tăthúc.ăConăng ờiăbắtăđầuă

nh năth cărằngăngu năcungăc pădầuăc aăth ăgi iăs ăkhôngăkéoădƠiămƣiămƣiăvƠăngu năcungăc păcònăl iăcầnăđ căb oăt năchoăn năcôngănghi păh́aăḥcădầuăm ăVíăd ăvi căsửăd ngădầuălƠmănhiênăli uălòăh iăs ăph iăđ călo iăb ăCácăngu nănĕngăl ngăkhácăngoƠiădầuăvƠăkhíăt ănhiênăph iăđ căphátătri n

Haiăngu nănĕngăl ngăngoƠiădầuăm ămƠăđƣăđ căgi ăđ nhăđ ăcungăc păcho nhuăcầuănĕngăl ngătrongăthờiăgianădƠiăc aăUnitedăStatesălƠăthanăđáăvƠănĕngăl ngă

h tănhơn.ăNhi uăng ờiăngh ăćăđ ăthanăchoăvƠiăth ăkỷăv iăm cătiêuăth ănh ăhi nănayă(2006)ăvƠăt ngăt ănh ăv yăchoănĕngăl ngăh tănhơnăsauăkhiălòăph nă ngătáiăsinhă

đ căkhai thácăhoƠnătoƠn.ăĐơyălƠăcácăngu năthôngătinăđƣăđ căch ngăminh,ătrongăỦănghĩaăđ́ăcôngăngh ăđ căphátătri năcaoăvƠăl ngăl năthanăđáăvƠăh tănhơnăc păngu năchoănhƠămáyăphátăđi năthìăđangăho tăđ ngăvƠăcungăc păkh iănĕngăl ngăđángăk ăđ năkháchăhƠng.ăTh tăkhôngămay,ăc ăhaiăthanăđáăvƠăh tănhơnăphátăsinhăcácăv năđ ăthu că

v ămôiătr ờngăđángăs ăThanăđòiăh iăho tăđ ngăkhaiăthácăquiămôăl n,ăđ tăđ ăl iăthìăkh́ăhoặcăkhôngăth ăkhôiăph căl iăs ăh uăíchătrongănhi uătr ờngăh p.ăS ăđ tăcháyăthană ćă th ă lƠmă đ oă l nă cơnă bằngă nhi tă c aă hƠnhă tinh.ă Vi că sinhă raă khíă carbonădioxideăvƠăsulfurădioxideăćăth ă nhăh ởngăđ năkhíăquy năvƠăkh ănĕngăc aăhƠnhă

tinhălƠmăraăl ngăth căchoăconăng ời.ăThanăđáăcũngălƠăm tănguyênăli uăh́aăḥcădầuă

m ăvƠănhi uăng ờiăchoălƠăđ tăńănh ănguyênăli uălòăh năth tăd iăd t Nĕngăl ngă

h tă nhơnă ćă m tă vƠiă l iă th ă h nă thană đáă trongă đ́ă khôngă ćă carbonă dioxideă hoĕ ̣căsulfurădioxideăđ căsinhăra,ăcácăho tăđ ngăkhaiăm ăthìăćăquiămôănh ăh năvƠăńăkhôngăćătácăd ngăch ăy uăkhácăngoƠiăvi căcungăc pănhi t.ăKh́ăkhĕnăchínhălƠăv nă

đ ăxửălỦăch tăth i,ătrongăđ́ăvìănh ngăloăng iăc aănhi uăng ời,ăćăl ăs ăkhôngăbaoăgiờăćăgi iăphápăth tăs ăth aămƣn

Vìănh ngăv năđ ănƠy,ănĕngăl ngăgíăvƠăd ngăkhácănh ănĕngăl ngămặtătrờiăđangăđ căkhuy năkhíchăm nhăm ăNĕngăl ngăgíăćăth trởăthƠnhăngu nănĕngă

l ngăchínhămặtădùăchiăphíăh iăcaoăsoăv iănĕngăl ngăthanăđáăvƠăh tănhơnăvìăv ăc ă

b năcácăv năđ ăphiăkinhăt ăvƠăchínhătr ăc aănĕngăl ngăthanăđáăvƠăh tănhơn.ăĐi uănƠyăkhôngăńiărằngăchiăphốăchoă nĕngăl ngăgíăs ăluônăluônăcao h nănĕngăl ngăthană đáă vƠă h tă nhơn.ă Vìă s ă ti nă b ă đángă k ă đangă th că hi nă trongă vi că lƠmă nĕngă

l ngăgíăítăt năkém.ă Nh ngăth măchíăkhôngăćăl iăth ă vêă chiăphíărõărƠng,ănĕngă

l ngăgíăcũngăćăth ătrởăthƠnhăd ngănĕngăl ngăquanătṛngăth tăs ătrongăb cătranhănĕng l ngăth ăgi i

S bi n đ i nĕng l ng gió đ c th c hi n bởi t h p tuabin gió và máy phát, có th làm vi c ở t c đ c đ nh hoặcăt c đ thay đ i Có nhi u lý do cho vi c

sử d ngăh th ng bi n đ i nĕng l ng gió có t c đ thay đ i, trong đó quan tṛng

nh t là ph măvi thay đ i t c đ theoăpha ̣măviăthayăđổiăcủaăvơ ̣nătôcăgioă r ng cho phép đi u khi n t i u công su t nh n đ c từ gió, gi mă ng l c tác đ ng lên k t

c u c khí khi có s thay đ i t c đ gió đ t ng t và kh ănĕngăđi u khi năcôngăsu tătác d ng và công su tăph n kháng

Đ i v iăc uăhìnhăh ăth ng bi n đ i nĕng l ng gíătrangăb ămáy phát đi nă

c mă ng c p ngu n hai phía DFIG (Doubly Fed Induction Generator), stator đ c

k t n i tr c ti p v iăl i đi n còn rotor n i thông qua m t b bi n đ i công su t, máy phát đ căđi u khi n bởi thi tăb ăđi n tửăcông su t đặt bên phía rotor uăđi m

n i b c khiăsử d ng DFIG là thi t b ăđi n tửăcông su t ch ăbi năđ i m t tỷ l ă20 -

30% c a t ng công su t phát, nghĩa là gi m đ c t n hao trong linh ki n đi n tử công su t so v i c u hình ph iăbi n đ i toàn b ăcông su t phát nh h th ng bi n

đ i nĕngăl ng gió sử d ng máy phát đ ng b (SG).ăV iăcácă uă đi mătrên, máy phát không đ ng b DFIG xem là gi i pháp cho các h th ng bi n đ i nĕng

l ng gió t c đ thay đ i

- Đ ăxu tăkỹăthu tăm i, đ năgiảnăchoăviê ̣cătìmăki măđi măđi măc căđ iăcôngă

su tăphát (MPPT) s ̉ ădụngăhê ̣ăthôngămayăphatănĕngăl ̣ngăgioăDFIGălamăviê ̣cătrongă

Doăgi iăh năv ăthờiăgianăvƠăđi uăki nănghiênăc uănênăđ ătƠiăch ăgi iăh năcácă

v năđ ănh ăsau:

- Đêăxuơtăthuơ ̣tătoanăMPPT

- Mô hình hóa vƠămôăph ngă hê ̣ăthôngă máy phát DFIG kêt nôiăl iăv iănútă

vô h n

- Đánh giá tính n đ nh và tính b n v ng c a h th ng đi u khi n khi có

s ăhayăđ i tham s ămô hình So sánh k t qu đ tăđ căv iăs ăli uăth căt ăc aăh ngăNordex ch ngăminhăs ̣ăđungăđĕnăcủaăthuơ ̣tătoanăđêăxuơt

1.5 PH NGăPHÁP NGHIểNăC U

- Thuăth pătƠiăli uăliênăquanăđ năcácăv năđ ănghiênăc u

- Nghiênăc uălỦăthuy t,ăki mătraăbằngămôăph ng, soăsanhăv iăsôăliê ̣uăth ̣cătê

- Thuăth p,ăcḥnăḷcăvƠănghiênăc uătƠiăli uăliênăquan

- Tìmăhi uăv ăt ngăquanăv ănĕngăl ngăgí

- Tìmăhi uăcácăc uăhìnhăh ăth ngăchuy năđ iănĕngăl ngăgíăđangăápăd ngătrênăth ăgi iăvƠăsoăsánhă uănh căđi măc aăcácăc uăhìnhănƠy.ă

DFIG

- Đ aăraăgi iăthu tătìm ki măđi măđi măc căđ iăcôngăsu tăphát cho DFIG

- Môăph ngătrên PSCad và soăsanhăv iăsôăliê ̣uăth ̣cătêăcủaăhảngăNordex Nhơ ̣năxetăkêtăquả

- Ćăth ă ngăd ngăvƠoăth căt ătrongăngƠnhăđi năsửăd ngănĕngăl ngăgí

- Làm tƠiăli uăthamăkh oăvƠălƠmăn năt ngăđ ăphátătri nănghiênăc uăđ ăánăs ăxơmănh păc aănĕngăl ngăgíăvƠoăh ăth ngăđi năVi tăNam

Ch ng 2: C ăsở lỦăthuy tăv nĕng l ng gió

Ch ng 3: Mô hình toán ḥc DFIG trong các h tr c ṭa đ αβ và dq

Ch ngă4: Đêăxuơtăthuơ ̣tătoanătốmăkiêmăđiểmăc ̣căđa ̣iăcôngăsuơtăphơt

Ch ng 5: Trình bày s đ và k t qu mô ph ng, nh n xét k t qu

Ch ngă6: Kêtăluơ ̣năvƠăđ ăxu tănh ngăh ngănghiênăc uăti pătheo

Hi nănhiênăcầnăquanătơmălƠănĕngăl ngătrongăm tăkho ngăv năt căgí.ăV iă

m iăquanăh ăphiătuy năgi aăcôngăsu tăvƠăv năt căgió, cầnăl uăỦălƠăkhôngăth ăsửăd ngă

v năt căgíătrungăbìnhătrongăbi uăth că(2.4)ăđ ăd ăđoánăt ngănĕngăl ngăćăth ăthuă

đ c vƠăđ cătrìnhăbƠyăchiăti tătrongăphầnă2.5

Hình 2.1: Côngăsu tăgió trên 1 m2mặtăcắtăngangăt iă15◦C và 1 atm 2.1.1 Hi u ch nh theo nhi tăđ cho m tăđ không khí

Khiăd ăli uăcôngăsu tăgíăđ căđ aăra,ăńăth ờngăđ căgi ăđ nhărằngăm tă

đ ăkhôngăkhíălƠă1,225ăkg/m3 v iănhi tăđ ă15oC (59oF)ăvƠăápăsu tă1ăatm.ăSửăd ngă

đ nhălu tăkhíălỦăt ởng,ăćăth ăxácăđ nhăm tăđ ăkhôngăkhíătheoăcácăđi uăki nănhiê ̣tăđô ̣ăkhác

Trongăđ́ăPălƠăápăsu tătuy tăđ iă(atm),ăVălƠăth ătíchă(m3),ănălƠăkh iăl ngă(mol),ăRălƠăhằngăs ăkhíălỦăt ởngă=ă8,2056ă×ă10ứ5 m3 atm Kứ1 molứ1,ăvƠăTălƠănhi tă

vi tătắtăchoăpascals,ă1ăPaă=ă1ănewton/m2).ăM tăatmăcũngăt ngăđ ngă14.7ăpoundsătrênăinăvuôngă(psi),ăvìăv yă1ăpsiă=ă6,89ăkPa.ăT́măl i,ă100ăkPaăđ căg̣iălƠă1ăbarăvà 100ăPaă=ă1ămillibar,ălƠăđ năv ăápăsu tăth ờngăđ cădùngătrongăkhíăt ngăḥc

N uăchúngătaăđ aăvƠoăM.W,ăphơnătửăl ngăc aăkhôngăkhíă(g/mol),ăchúngătaăćăth ăvi tăbi uăth cătínhăm tăđ ăkhôngăkhíăρănh ăsau:

B̉ng 2.1: Mơ ̣tăđô ̣ăkhôngăkhốătheoănhiê ̣tăđô ̣ [3]

2.1.2 Hi u ch nhătheoăđ cao so v i m căn c bi n cho m tăđ không khí

Gi ăthuy t côngăsu tătrongăgíăph ăthu căvƠoăápăsu tăcũngănh ănhi tăđ ănh ăphầnă2.1.1 đƣătrìnhăbƠy.ăKhiăápăsu tăkhôngăkhíălƠăm tăhƠmătheoăđ ăcaoăsoăv iăm că

n căbi n,ăth tălƠăh uăíchăđ ăćăđ căm tăh ăs ăhi uăch nhăgiúpăchoăvi că căl ngănĕngăl ngăgíăchoănh ngăn iătrênăm căn căbi n

Xétăm tăkh iăkhông khíăhìnhătr ăv iămặtăcắtăthĕ̉ngăđ ngă Aănh ătrìnhăbƠyătrong hình 2.2.ăM tălátăkhôngăkhíăm ngătheoăchi uăngangăćăđ ădƠyălƠădzăv iăm tă

đ ălƠăρăs ăćăkh iăl ngăρAdz.ăN uăápăsu tăbênătrênălátăkhôngăkhíăm ngădoătṛngă

l ngăc aăkhôngăkhíăbênătrênăńălƠăP(z + dz),ăthìăápăsu tăb năd iăc aăńăP(z),ăs ălƠ

Hình 2.2: M iăquanăh ăgi aăápăsu tăkhôngăkhíăvƠăđ ăcaoăsoăv iămặtăbi n

P(z + dz) c ngă thêmă phầnă ápă su tă doă tṛngă l ngă c aă chínhă látă khôngă khíă

khí,ăchúngătaăćăth ăd ădƠngătìmăraălờiăgi iăchoă(2.11)ăv iăm tăsaiăs ănh ăTh ăcác hằngăs ăvƠăcácăh ăs ăchuy năđ i, gi ăsửăt iă15oC,

�

� =− 9,806

m

s 2 28,97 molg 10−3 kgg8,2056.10 −5 m 3 atm K −1mol−1 288,15K 101,325Paatm 1PaN

Trongăđ́ăP0 lƠăápăsu tăchuẩnă1ăatmăvƠăHătínhăbằngăm

B ngă2.2 T́mătắt mô ̣t s ăh ăs ăhi uăch nhăm tăđ ăkhôngăkhíătheoăápăsu tă

d aăvƠoăbi uăth că(2.13) K tăh păhi uăch nhătheoănhi tăđ ăvƠăápăsu tăchoăm tăđ ăkhôngăkhíănh ăbiểuă(2.14):

Trongăph ngătrìnhă(2.14),ăcácăh ăs ăhi uăch nhăKT đ iăv iănhi tăđ ăvƠăKA

đ iăv iăđ ăcaoăđ căchoătrongăB ngă2.1 và B ngă2.2

B̉ng 2.2: Mơ ̣tăđô ̣ăkhôngăkhốătheoăapăsuơt [3] (đô ̣ăcaoăsoăv iăm ̣căn căbiển)

Đ̣ cao (meters) Đ̣ cao

2.2 NHăH ̉NGăC AăĐ ăCAOăTHỄP

Khiănĕngăl ngătrongăgíătỷăl ăl păph ngăv iăv năt căgí,ăvi cătĕngăvừaă

ph iăv năt căgíăćăth nhăh ởngăđ năkinhăt ăđángăk ăM tăcáchăđ ăturbineăgíăho tă

đ ngătrongăv năt căcaoăh nălƠăgắnăk tăńăvƠoăthápăcaoăh n.ẳăm tăvƠiătrĕmămetăđầuătiênătrênămặtăđ t,ăv năt căgíăb ă nhăh ởngăr tănhi uăbởiămaăsátămƠăkhôngăkhíăti păxúcă khiă ńă diă chuy nă trênă mặtă đ t.ă B ă mặtă bằngă phẳngă nh ă mặtă bi nă khôngă n iăśng,ăítăv tăc năthìăs ăthayăđ iăv năt cătheoăđ ăcaoălƠăr tănh ăXétăởăkhíaăc nhăkhác,ăgíăb ămặtăb ălƠmăch măđángăk ăbởiăth căv tăhayăcácătòaănhƠăcaoăth păb tăth ờng

M tăbi uăth cămƠăńăth ờngăđ căsửăd ngăđ ămôăt ă nhăh ởngăc aăs ălởmăchởmătrênămặtăđ t,ăn iăgíăth iăqua:

H ăs ămaăsátăαălƠăm tăhƠmătheoăđ aăhìnhămƠăgíăth iătrênăń.ăB ngă2.3 cho

m tăvƠiăgiáătr ăđi năhìnhăchoăvƠiăd ngăđ aăhình.ăăTrongănhi uătr ờngăh p,ăćăth ătính gầnăđúng cho đ aăhìnhăćăphầnăh iăthoáng,ăgiáătr ăαă= 1/7

B̉ng 2.3: Hê ̣ăsôămaăsatătheoăđi ̣aăhốnhă[3]

Biểuăth că (2.15)ăthìăr tăth ờngăđ căsửăd ngăởăMỹ,ăćăm tăph ngăphápăkhácăr tăph ăăbi năởăEu.ă

v

v0 = ln

H z

ln H 0 z

(2.16)

Trongăđ́ăzăđ căg̣iălƠăchi uădƠiăg ăgh ăB ngă2.4ămôăt ăcácănh́măb ămặtăvƠăchi uădƠiăg ăgh ăzăđ căsửăd ngăchoăbi uăth că(2.16)ăvƠăph ngăphápănƠyăđ căuătiênăh năk ătừăkhiăńăćăm tăvƠiăc ăsởălỦăthuy tăv ăkhíăđ ngăḥcătrongăkhiăbiểuă

th că(2.15)ăthìăkhông.ăHi nănhiênăc ăhaiăph ngătrìnhămũă(2.15)ăvƠălogarită(2.16)ă

ch ăcungăc păphépătínhăx păx ăc ăb năs ăthayăđ iăv năt căgíătheoăđ ăcao.ăTrênăth că

t ,ăkhôngăćăgìăt tăh năbĕngăvi căđoăl ờngătrênăm tăkhuăv căth căt vƠăth ngăkêă t ă

mô ̣tănĕmătr ̉ălên

B̉ng 2.4: Đặcătínhăg ăgh ădùngăchoăbi uăth că(2.16) [3]

Đ̣c t́nh đ̣a h̀nh Chiêu dai gô ghê z(m)

Hình 2.3: (a) tỷăs ăv năt căgíătheoăđô ̣ăcao; (b)ătỷăs ăcôngăsu tătheo đ ăcao Hình 2.3a trình bày s ă nhăh ởngăc aăh ăs ămaăsátăđênă v năt căgíăt iăđ ăcaoăthamăchi uălƠă10m,ăth ờngăđ căsửăd ngălƠmăđ ăcaoătiêuăchuẩnăchoăcácămáyăđoăgí.ăNh ătrongăhìnhăv ,ăđ iăv iăb ămặtăbằngăphẳngă(αă=ă0.1),ăgíăt iăđ ăcaoă100măthìă

ch ăcaoăh năkho ngă25%ăsoăv iăgíăt iăđ ăcaoă10m,ătrongăkhiăđ iăv iăm tăv ătríăt iă

th ătr nănh ă(αă=ă0.3),ăgíăt iă100măđ că căl ngăcaoăh nă2ălầnăsoăv iăđ ăcaoă10m.ă nhăh ởngăc aăđ ăcaoăvƠoăcôngăsu tăth măchíăcònă năt ngăh năđ cătrìnhăbày trong Hình 2.3b Tỷăs ăcôngăsu tăgíăởăđ ăcaoăkhácă10măchoăth yăs ă nhăh ởngă

m nhătheoăm iăquanăh ăb că3ăgi aăv năt căgíăvƠăcôngăsu t.ăNgayăc ăđ iăv iăb ămặtă

đ tăbằngăphẳngăvƠăđ iăv iăkhuăv căngoƠiăkh i,ăcôngăcu tătĕngăg păđôiăkhiăđ ăcaoătĕngătừă10mălênă100m.ăĐ iăv iăb ămặtălởmăchởmăh n,ăv iăh ăs ămaăsátăαă=ă0.3,ăcôngăsu tătĕngăg păđôiăkhiăđ ăcaoăđ cănơngălênă22măvƠătĕngăg păb nălầnăkhiăđ ăcaoănơngălênăđ nă47m

Vìăcôngăsu tătrongăgíătỷăl ăl păph ngăv iăv năt căgí, biểuăth c (2.15) có

th ăđ căvi tăl iăđ ăbi uăth ăm iăquanăh ăcôngăsu tăgíăt iăđ ăcaoăHăsoăv iăđ ăcaoăthamăchi uăH0:

S ăthayăđ iă ngăsu tănƠyăcƠngănhi uăkhiăcácăláă cánhăqu tăsong song thânăthap, đặcă

bi tăđ iăv iăturbineăd ngădownwind,ăm tăl ngăgíăđángăk ăb ăthơnăthapă cheăchắn Láăcánhăqu tăb ău năcongăćăth ălƠmătĕngăthêmăti ngă năphátăraătừăturbineăgíăvƠăs ̣ăuônăcongălơ ̣păla ̣iănhiêuălơnă(chuăkyălaămô ̣tăvongăquay) ǵpăphầnălƠmăchoăláăcánhăqu tă

gi măs căch uăđ ngăkimălo i-m iăc ,ăńăćăth ălƠmăchoăláăcánhăqu tăb ăh

2.3.1 Hiê ̣uăsuơtăl nănhơtăcủaăcanhăqua ̣t

Ngu năg căbanăđầuăv ăcôngăsu tăc căđ iămƠăturbineăćăth ăh păthuăđ ̣cătừăgió do nhƠăv tălỦăng ờiăĐ c,ăAlbertăBetz.ăÔngălƠăng ờiăđầuătiênăxơyăd ngăcôngă

th căvƠoănĕmă1919.ăS ăphơnătíchăbắtăđầuăbằngăs ăt ởngăt ngăcáiăgìăph iăx yăraăkhiăgíăđiăquaăturbineăgí.ăNh ătrìnhăbƠyătrongă Hình 2.4,ăgíăđ nătừăphíaăbênătráiăb ă

ch mădầnăkhiăm tăphầnăđ ngănĕngăc aăńăb ăh păthuăbởiăturbine.ăGíăquaăturbineăćă

m tă v nă t că ch mă h nă vƠă ápă su tă c aă ńă b ă gi m,ă lƠmă choă khôngă khíă phíaă sauăturbine phình to ra

Hình 2.4: Đặtătínhăgíăđiăquaăcánhăqu t

N uăt tăc ănĕngăl ngăđ ngănĕngăđ ̣căhơpăthụă thìăgíăđiăđ năvƠădừngăhẳnăsau turbine gió, cánhăqu tăs ăngĕnăc nătoƠnăb ăgí Doăđ́ăv năt căgíăphíaăsauăcánhă

qu tăćăth ălƠăbằngăkhông.ăĐi uănƠyăkhôngăćăỦănghĩaăbởiăl ăv năt căphíaăsauăt ngă

t ănh ăv năt căphíaătr căcánhăqu t,ătừăđ́ăćănghĩaălƠăturbineăkhôngăh păthuătoƠnăb ănĕngăl ngătừăgí.ăĐi uăđ́ăchoăth yărằngăph iăćăs ăch măl iălỦăt ởngăc aăgió mà ńăs ăđ aăđ năcôngăsu tăl nănh tăđ căh păth ăbởiăturbine Cái mà Betz trình bày là

m tăturbineăgíălỦăt ởngăs ălƠmăch măgíăđiă1/3ăsoăv iăv năt căban đầu

Trong Hình 2.4,ăv năt căgíăphíaătr căkhôngăb ăxáoătr nălƠăv,ăv năt căgíăquaă mặtă phẳngă c aă cácă cánhă qu tă rotoră lƠă vb,ă vƠă v nă t că gíă phíaă sauă lƠă vd.ă L uă

l ngăkh iăl ngăc aăkhôngăkhíăbênătrongă ngătr căvƠăsauăthìăt ngăđ ngănhauăvƠăg̣iălƠăm Côngăsu tăthuăđ căbởiăcácăláăcánhăqu tăPb lƠăhi uănĕngăl ngăđ ngănĕngăgi aădòngăkhôngăkhíăphíătr căvƠăphíaăsau

Pb =1

V ătríăđ năgi nănh tăđ ăxácăđ nhăl uăl ngăkh iăl ngă lƠăt iămặtăphẳngă

c aăcánhăqu t,ăt iăđ́ăchúngătaăbi tădi nătíchămặtăcắtăngangăchínhălƠădi năquétăc aăcánhăqu tăA

Gi ăsửărằngăv năt căgíăđiăquaămặtăphẳngăch aăcánhăqu tălƠăv năt cătrungăbìnhăc aăv năt căphíătr căvƠăphíaăsauăcánhăqu tă(trênăth căt ăthìăphépătínhăđ oăhƠmă

c aăBetzăthìăkhôngăph ăthu căvƠoăgi ăđ nhănƠy)ăvƠăk tăh păcácăbi uăth că(2.18) và (2.19)ătaăđ căbi uăth căsau:

su tăc aăcánhăqu t,ăkỦăhi uăCp

Hiê ̣uăsuơtăcanhăqua ̣tă= Cp =1

N uătaăth ăx =ă1/3ăvƠoăbi uăth căhi uăsu tărotoră(2.23),ăchúngătaătìmăđ că

hi uăsu tăl nănh tăc aăcánhăqu tătheoălỦăthuy tălƠ:

Hi uăsu tăcánhăqu tăl nănh t = ½(1 + 1/3)(1-1/32) = 59,3(%) (2.26)

K tălu nănƠyăchoărằngăhi uăsu tăc aăcánhăqu tătheoălỦăthuy tăl nănh tălƠă59.3%,ăđ căg̣iălƠăhi uăsu tăBetzăhoặcăćăkhiăg̣iălƠăđ nhălu tăBetz.ăĐ ăth ăc aăbiểuă

th că(2.22),ăchoăth yăgiáătr ăl nănh tănƠyăch ăx yăraăkhiăgíăđ călƠmăch măđiă1/3ă

đ cătrìnhăbƠyătrongăHình 2.5

Hình 2.5: Đặcătínhăhi uăsu tăcánhăqu t

Đ iăv iăm tăv năt căgíăc ăth ,ăhi uăsu tăcánhăqu tălƠăm tăhƠmăs ătheoăt că

đ ăquayăc aăcánhăqu t.ăN uăcánhăqu tăquayăquáăch m,ăhi uăsu tăgi mădầnăkhiăcácăláăcánhăqu tăđ ăquáănhi uăgíăđiăquaămƠăkhôngăb ăxáoătr n.ăN uăcánhăqu tăquayăquáănhanh,ăhi uăsu tăgi măkhiăs ăh nălo năgơyăraăbởiăláăcánhăqu tăphíaătr călƠmă nhă

h ngăchoăláăcánhătheoăsau.ă Cáchăthôngăth ờngăđ ăminhăḥaăchoăhi uăsu tăcánhă

qu tălƠăbi uăth ăńănh ăm tăhƠmătố̉ăsô t căđ ăđơuăcanh (TSR):

TSR = λ = Vâ n tô c đâ u ca nh qụt

Vâ n tô c gí =

rpm D

Trongăđ́ărpmălƠăv năt căcánhăqu tăvòng/phút;ăDălƠăđ ờngăkínhăcánhăqu tă(m); và vwlƠăv năt căgíăphíaătr căcánhăqu t (m/s)

Hình 2.6: Đặcătínhăhi uăsu tăcánhăqu tătheoăTSR

M t bi uăđ ăhi uăsu tăđi năhìnhăchoăcácălo iăcánhăqu tăkhácănhauăph ăthu căvƠoă TSRă đ că choă trongă Hình 2.6.ă Lo iă nhi uă láă cánhă c aă Mỹ (American multiblade) quayăt ngăđ iăch m,ăv iăTSRăt iă uănh ăh nă1ăvƠăhi uăsu tăt iăđaăch ă

h nă 30%.ă Lo iă haiă vƠă baă láă cánhă quayă nhanhă h nă nhi u,ă v iă TSRă t iă uă trongăkho ngă4ậ6ăvƠăhi uăsu tăl nănh tăx păx ă40ậ50%.ăĐ căth ăhi nănh ăđ ờngă“idealăefficiency”,ă ńă đ nă gầnă gi iă h nă Betză khiă t că đ ă cánhă qu tă tĕng.ă Đ ă congă trênă

đ ờngăhi uăsu tăl nănh tă(idealăefficiency)ăph năánhăth căt ăm tăcánhăqu tăchuy n

đ ngăch m lƠmăgi măhi uăsu tăl nănh tăđ năm tăvƠiăgiáătr ăbênăd iăgi iăh năBetz

Trongăth căt ,ăhi uăsu tărotor khôngănh ngăph ăthu căvƠo TSR mà còn ph ăthu căvƠoăǵcănghiên β[rad] (xem Hình 2.7), vìăv yăhầuăh tăcácăh ăth ngăchuy năđ iănĕngăl ngăgíăćătrangăb ăthi tăb ăđi uăkhi n ǵc nghiên Cp ńiăchungălƠăm tăhƠmăphiătuy năvƠăkháăph căt p,ănhƠăch ăt oăth ờngăchoăgiáătr ăCp đ i v iăm iălo iătuabină

nh ălƠăhƠmăc aăλ và góc nghiên β .ăM tăcôngăth căx păx ă[4]ăth ờng đ căsửăd ngăcho đ ờngăcongăhi uăsu tărotorănh ăbiểu th că(2.28)ăvƠăćăd ngăđ ăth ă(Hình 2.8)

Cpopt λopt, = c1

c2

λ i − c3 − c4 exp −c5

H̀nh 2.7: Ǵcănghiênăc aăcánhăqu t

H̀nh 2.8: Hi uăsu t Cp (λ,ăβ)

2.3.2 Đ ờngăcongăcôngăsu tăturbineăgí lỦăt ởng

Gi ăsửăc ăđ nhăǵcănghiênă β = 00, côngăsuơtăđơuăraăcủaăturbineălucănayăchố̉ă

ph ăthu căv năt căgíăvƠăt căđ ăturbine Hay Cp lƠăhƠmătheoăt ăs ăt căđ ăđầuăcánh λ

H̀nh 2.9: Côngăsu tăWT ph ăthu căv n t căgíăvƠăt căđ ătuabin

Hìnhă2.9 môătảăđ ngăcôngăc ôngăsuơtăđơuăraămongămuôn Đểăturbineăđa ̣tăhiê ̣uăquảăcao, đ ngăcôngăsuơt ph iălƠăđ ờngăn iăcácăđi măc căđ iătheoătừngăv năt căgí Tuy nhiên, turbineăcơnăbỏăb tăcôngăsuơtăgioăkhiămayăphatăđãăđa ̣tăđi ̣ nhăm căvaăđiêuănayăth ngăs ̉ ădụngăđiêuăkhiểnăgocănghiên Khiăgocănghiênătĕngălamăchoăhê ̣ăsôă

Cp gi mănh ămôăt ătrongă Hình 2.8 M tătrongănh ngăthôngăs ăkỹăthu tăquanătṛngă

nh tăđ iăv iătừngălo iătuabinăgíăchínhălƠăđ ờngăcongăcôngăsu t,ăth ăhi năm iăquană

h ăgi aăt căđ ăgíăvƠăcôngăsu tăđầuăra,ăth ờngăđ căg̣iălƠăđ ờngăcongăcôngăsu tălỦă

v năt căgíăđ tăđ năgiáătr ăVRated côngăsu tăđầuăraăbằngăcôngăsu tăđ nhă

m cătheoăthi tăk Khiăv năt căgíl năh năVRatedthìăcầnăph iăđi uăch nhă

đ ăh ăth ngătuabinăl tăb tăcôngăsu tănhằmătránhăquáăt iăchoămáyăphát

H̀nh 2.10: Đ ờngăcongăcôngăsu tălỦăt ởngăc aătuabinăgí

 V nă t că gíă Cut-out (Vcutout):ă Khiă t că đ ă gíă ti pă t că tĕngă vƠă đ tă đ nă

ng ngăVcutout thìăh ăth ngătuabinăcầnăph iăng ngăho tăđ ngăđ ăb oăv ămáyăphátăvƠăcácăc uătrúcăc ăkhíăkhác vƠăcôngăsu tăphátăraăbằngăkhông

2.4.1 S nhăh ởng c a t căđ cánh qu tăthayăđ i

Ćănhi uălỦădoăkhácăngoƠiăvi căb ăb tăgíăt căđ ăcao,ăki măsoátăt căđ ăcánh

qu tălƠăm tăcôngăvi căthi tăk ăquanătṛng.ăNhìnăl iăHình 2.6,ătrongăđ́ăhi uăsu tăcánhă

qu tăCP ph ăthu căTSR.ăCácăturbineăgíăhi năđ iăho tăđ ngăt tăkhiăTSRăc aăńănằmătrongăph măviă4ậ6,ăćănghĩaălƠăđ nhăc aăláăcánhăqu tădiăchuy năg pă4ậ6ălầnăsoăv iă

v năt căgí.ăV iăhi uăsu tăc căđ i,ăTSRăphảiălaăhĕngăsôătrongăpha ̣măviă 4-6 thìăt căđ ăcánhăqu tăph iăthayăđ iăkhiăt căđ ăgíăthayăđ i

Hình 2.11 vƠăHìnhă2.12,ăv iăgi ăthuy tăhi uăsu tămáyăphátăvƠăc ăc uămáyălƠă70% v iăcánhăqu tădƠiă30m Đểăćăhi uăsu tăCPvƠăcôngăsu tăh păthuăl nănh tăthìăt că

đô ̣ă quayăcủaăăcanhăqua ̣tăphảiăthayăđổiătheoăvơ ̣nătôcăgio , điểuăhốnhătôcăđô ̣ăquayă

30vòng/phútăch ăphùăh păv iăv năt căgíătừă7,5 đ nă11m/s

Hình 2.11: Đặcătínhăhi uăsu t Cptheoătôcăđô ̣ăquayăcủaăcanhăqua ̣t

Hình 2.12: Đặcătínhăcôngăsu tăthuăđ cătheoăt căđ ăquay cánhăqu t

Trongăkhiăl iăíchăhi uăsu tăcánhăqu tătừăvi căđi uăch nhăt căđ ănh ăđ cătrình bày trong Hình 2.11 và Hình 2.12 thìămáyăphátăcầnăquayăởăt căđ ăc ăđ nhăđ ăcungăc pădòngăđi năvƠăđi năápăphaăchoăl iămƠăńăđangăk tăn i.ăVìăv y,ăđ iăv iăl iă

k tăn iăv iăturbineăgí,ăm tătháchăth călƠăthi tăk ămáyăćăth ăthayăđ iătôcăđô ̣ăcanhă

qu tăphùăh păv iătừngăv năt căgíă (choăhiê ̣uăsuơtăc ̣căđa ̣i ) và c ăđ nhăt căđ ămáyăphát N uăturbineăgíăkhôngăn iăl i,ăngõăraămáyăphátăćăth ăđ căphép thayăđổiătôcă

đô ̣ăhayăćătần s ă thayă đ iă (th ờngă chúngă dùngăb ăchuy năđ iăcông suơtă chuy năthành dòng DCăvaăsauăđoăbiênăđổiăn g ̣căla ̣iăthanhădongăACăcoătơnăsôăphuăh ̣p ) vì

v yătìnhătr ngăkh́ăxửănƠyăkhôngălƠăv năđ ăcầnăgi iăquy t

2.4.2 Cácăgi iăphápăki măsoátăt căđ

2.4.2.1 Thayăđổiăsôăc ̣căcủaămayăphat

Máyăphátăc mă ngăcôngăsuơtăl nă quayăt iătầnăs ămƠăńăđ căki măsoátăbởi

s ă c c.ă N uă chúngă taă ćă th ă thayă đ iă s ă c că máyă phát,ă chúngă taă ćă th ă lƠmă choăturbineăgíăćăm tăvƠiăv năt căho tăđ ng,ăhi uăsu tăx păx ćăđ cănh ă trình bày trong Hình 2.11 và Hình 2.12

2.4.2.2 H p s nhi u c p

M tăvƠiăturbineăgíăćă2ăh păs ăv iăcácămáyăphátăriêngăbi tăgắnăvƠoăm iă

h păs Điêuănayăcũngăkhaăbơtăl ̣iăvốăhộpăsôăthiêtăkêăph căta ̣păvaădễăbi ̣ăh ăhỏng 2.4.2.3 Máy phát c m ng h s tr tăthayăđ i

Máyă phátă c mă ngă bìnhă th ờngă duyă trìă v nă t că trongă kho ngă 1%ă t că đ ă

đ ngăb Khi nó v tăqua gi iăha ̣nănay ,ăđ ătr t trongămáyăphátălƠăm tăhƠmătheo

đi nătrởăm tăchi uătrongădơyăqu nărotor Bằngăcáchăthêmăbi nătrởăvƠoărotor,ăgiáătr ă

h ăs ătr tăćăth ălênăđ nă10%ăhoặcăh n Máyăphát rotorăl ngăścăph iăđ că thay thêăbĕngămayăphatărotorădơyăqu năv iăvƠnhătr tăvƠăch iăthanăgi ngănh ăSG vƠăcáchănƠyălƠmăchoănhuăcầuăb oătrìăs ănhi uăh n

M iăquanăh ăb că3ăgi aăcôngăsu tătrongăgíăvƠăv năt căgíăchoăchúngătaăbi tărằngăkhôngăth ăxácăđ nhăcôngăsu tătrungăbìnhătrongăgíăbằngăcáchăđ năgi nălƠăth ă

v năt căv năt căgíătrungăbìnhăvƠoă(2.4).ăChúngătaăćăth ăbắtăđầuănghiênăc uăđặcă

tínhăphiătuy năquanătṛngănƠyăbằngăvi tăl iăbi uăth că(2.4)ăd iăd ngăgiáătr ătrungăbình:

2.5.1 Bi uăđ tần s gió không liên t c

Gi ăthuy tăthuăth pă d ăli uăgíăởăm tăkhuăv căvƠăcầnăxácăđ nhă v năt căgíătrungăbìnhătrongăkho ngăthờiăgianăđoăđ t.ăV năt căgíătrungăbìnhăćăth ăđ căxem

nh ăt ngăkho ngăcáchămƠăgíăth iăquaăm tăkhuăv căchiaăchoăt ngăthờiăgian.ăD ̃ăliê ̣uăthtuăthơ ̣păđ ̣călaă trong 10 gi có tổngă3 gi không có gió, 3 gi ăv iăgíă5ădĕ ̣m/gi ,

và 4 gi v iăgíă10ădĕ ̣m/gi ăV năt căgíătrungăbìnhăs ălƠ:

vavg = Tô ng khoang cach

Chúngă taăcũngăćăth ă ńiărằng: khôngă ćăgíăchi mă30%,ăgíă5ă dĕ ̣m/gi ă

chi mă30%ăvƠăgíă10ădĕ ̣m/gi chi mă40%ăc aăt ngăthờiăgianăđoăđ t:

vavg = 3giơ

10gi ơ .0dă mgiơ + 3giơ

10gi ơ .5dă mgiơ + 4giơ

t căgíătheo xácăsu tănh ăbiểuăth că(2.33):

Từăbi uăth că(2.29)ăgiáătr ătrungăbìnhăc aăv năt căgíă lƠăgiáătr ătrungăbìnhă

c aăv3 nh ăbiểuăth că(2.34):

Gi ăsửăćăm tămáyăđoătôcăđô ̣ăgíămƠăńăthuăth păd ăli uăt iăv ătrí nghiênăc uăxơyăd ngătheoăs ăgiờătrênănĕm nh ăđ cătrìnhăbƠyătrongăhìnhă2.13

Hình 2.13: Biểuăđôăvơ ̣nătôcăgioătốnhătheoăgi ătrênănĕm

Trongă víă d ă trên,ă tỷă s ă côngă su tă gíă trungă bìnhă tínhă đúngă cáchă sửă d ngă(v3)avg vƠăcôngăsu tăgíătrungăbìnhămƠăch ăsửăd ngăv năt căgíătrung bình là 400/210

= 1.9 Saiăsôăgi ̃aăhaiăcachătốnhălaăgơnă2 lơnăkhiăthêăvaoăbiểuăth că(2.4)

2.5.2 Hàm s m tăđ xác su t vơ ̣nătôc gió

HƠmă m tă đ ă xácă su tă (pdf)ă nh ă trìnhă bƠyă trongă hìnhă 2.14 Di nă tíchă bênă

d iăđ ờngăcongăbằngă1ă(phầnătửăđ năv ) Di nătíchăd iăđ ờngăcong vƠ gi aă2ăv nă

t căgíăb tăkỳălƠăxácăxu tămƠăgíănằmăgi aă2ăv năt căđ́

Hình 2.14: HƠmăs ăm tăđ ăxácăsu tăv năt căgíă(pdf)

N uăchúngătaămu năbi tăs ăgiờătrongănĕmămƠăgíăth iăgi aăhaiăv năt căgíă

b tăkỳ,ăđ năgi nătaănhơnăbiểuăth că(2.36)ăv iă8760/nĕm:

hours

yr v1 ≤ v ≤ v2 = 8760 f v dvv2

V năt căgíătrungăbìnhăćăth ăđ cătìmăbằngăcáchăsửăd ngă pdf theo cách

t ngăt ănh ăńăđ cătìmăđ iăv iăphépăx păx ărờiăr căđ ăphơnătíchăgíătheoă(2.33):

Giáătr ătrungăbìnhăc aăv3 cũngăt ngăt ănh ă(2.35),

v3

2.5.3 Th ng kê Weibull và Rayleigh

M tăbi uăth căr tăph ăbi năth ờngăđ căsửăd ngănh ăđi măkhởiăđầuăchoăs ămôăt ăcácăs ăli uăth ngăkêăc aăcácăv năt căgíăđ căg̣iălƠăhƠmăm tăđ ăxácăsu tăWeibull:

f v =k

c

v c

k −1

Trongăđ́ăkăđ căg̣iălƠăthamăs ăhìnhăd ngăvƠăcăđ căg̣iălƠăthamăs ătỷăl Ví

d ,ăWeibullăpdf v iăthamăs ătỷăl ăc ăđ nhă(că=ă8)ănh ngăthayăđ iăthamăs ăhìnhăd ngă

k trình bày trong hình 2.12

Hình 2.15: HƠmăm tăđ ăxácăsu tăWeibullăv iăthamăs ăhìnhăd ngăkă=ă1,ă2,ă

vƠă3ă(v iăthamăs ătỷăl ăcă=ă8)

Trongă3ăđ ờngăcongăWeibullăpdf trong Hình 2.15, bằngătr căgiácăch ăd năchoăchúngătaăngh ărằngăđ ờngănằmăgi a, đ iăv iăkă=ă2ălƠăth căt ănh tăchoăm tăkhuă

v căđặtăturbineăgí;ăćănghĩaălƠăńăćăgíămƠăch ăy uălƠăgíăkháăm nh Th căt ,ăch ă

đ ăgíăchiăti tăítăđ căbi tăđ năt iăm tăkhuăv c,ăthôngăth ờngăđi măbắtăđầuălƠăgi ăsửăk=2 Khiăthamăs ăhìnhăd ngăkă=ă2,ăpdf.ăđ căđặtătheoătênăriêng,ăhƠmăm tăđ ăxácăsu tăRayleigh:

Hình 2.16: HƠmăm tăđ ăxácăsu tăv iăthamăs ătỷăl ăcăthayăđ i.ăThamăs ătỷăl ă

l năh năt ngă ngăv năt căgíătrungăbìnhăcaoăh n

Hoặc,

Mặtădùă(2.44)ăbắtăngu nătừăth ngăkêăRayleigh,ăńăkháăchínhăxácăchoăthamă

s ăhìnhăd ngăkătrongăph măviătừă1.5ăđ nă4ă(Johnson,ă1985).ăTh ă(2.44) vào (2.42) choăchúngătaăm tăcáchătr căquanăh năv ăRayleighăpdf.ătheoăv năt cătrungăbìnhăv :

f v = v

2.5.4 Công su t trung bình trong gió v i th ng kê Rayleigh

K tăh păv năt căgíătrungăbìnhăv iăgi ăthuy tăphơnăb ăv năt căgíăth iăquaătheoăcácăs ăli uăth ngăkêăRayleighăchoăphépăchúngătaătìmăcôngăsu tătrungăbìnhătrongăgió Th ăRayleighăpdf (2.42) vào (2.40)ăchoăphépăchúngătaătìmăgiáătr ătrungăbìnhă

c aăv năt căgíămũăba

Bi uăth că(2.47)ăthìăr tăquanătṛngăvƠăh uăích.ăŃăńiărằngăn uăchúngătaăthừa nh năcácăgiáătr ăth ngăkêăc aăRayleighăvƠăsauăđ́ăgiáătr ătrungăbìnhăc aăv năt căgíămũăbaălƠă1,91ălầnăv năt căgíătrungăbìnhămũăba.ăDoăđ́ătheoăgi ăthuy tăth ngăkêăRayleigh,ă chúngă taăćăth ăvi tă m iăquanăh ă c ăb năchoăcôngăsu tă gíătrungăbìnhătrong gió là:

P

.1

2.6.1 H th ng bi năđ iănĕngăl ng gió t căđ c đ nh

Hình 2.17: H ăth ngăbi năđ iănĕngăl ngăgíăt căđ ăc ăđ nh

Đ iăv iătuabinăgíăt căđ ăc ăđ nh,ămáyăphátăkhôngăđ ngăb ă(IG) rotorăl ngăścăđ căk tăn iătr căti păv iăl iăđi n,ăđi năápăvƠătầnăs ămáyăphátăđ căquy tăđ nhăbởiăl iăđi nă(xemăHìnhă2.17)

H ăth ngăchuy năđ iănĕngăl ngăgíăt căđ ăc ăđ nhăth ờngălƠmăvi căởăhaiă

t căđ ăc ăđ nh,ăđi uănƠyăđ căth căhi năbằngăcáchăsửăd ngăhaiămáyăphátăćăđ nhă

m căvƠăćăs ăcặpăc cătừăkhácănhau,ăhoặcăcùngăm tămáyăphátănh ngăćăhaiăcu nădơyă

v iăđ nhăm căvƠăs ăcặpăc căkhácănhau.ăTh căhi nănh ăv yăs ăchoăphépătĕngăcôngă

su tăthuăđ cătừăgíăcũngănh ăgi măt năhaoăkíchătừăởăt căđ ăgíăth p.ăIG th ờngăcho phépălƠmăvi cătrongăph măviăđ ătr tătừă1ăậ 2%,ăvìăđ ătr tăl năh năđ ngănghĩaă

v iăt năhaoătĕngălênăvƠăhi uăsu tăth păh n.ăMặcădùăćăc uăt oăđ năgi n,ăv ngăchắcăvƠăđ ătinăc yăcao,ăsongăc uăhìnhănƠyăćă3ănh căđi măchính:

 Khôngăth ăđi uăkhi năcôngăsu tăt iă u

 Doăt căđ ărotorăđ căgi ăc ăđ nhănênă ngăl cătácăđ ngălênăh ăth ngăl năkhiăt căđ ăthayăđ iăđ tăng t

 Doătầnăs ăvƠăđi năápăstatorăc ăđ nhătheoătầnăs ăvƠăđi năápăl iănênăkhôngăćăkh ănĕngăđi uăkhi nătíchăc că(Activeăcontrol)

2.6.2 H th ng bi năđ iănĕngăl ng gió t căđ thayăđổi

2.6.2.1 H th ng bi năđ i toàn b công su t (FRC- fully rated converter)

C uăhìnhăh ăth ngăHìnhă2.18 đ cătrangăb ăm tăb ăbi năđ iăcôngăsu tăđặtă

gi aăstatorămáyăphátăvƠăl iăđi n,ămáyăphátăćăth ălƠăIGăhoặcăSG.ăV iăc uăhìnhănƠy,ăćăth ăđi uăkhi năt iă uăcôngăsu tănh năđ cătừăgí,ăćăth ăkhôngăcầnăthi tăh păs ăbĕngăcachătĕngăsôăc ̣căcủaămayăphată nh ngădoăph iăbi năđ iătoƠnăb ăcôngăsu tăphátăraănênăt năhaoăl năcũngănh ăchiăphíăđầuăt ăchoăb ăbi năđ iăcôngăsu tătĕngălên

Hình 2.18: H ăth ngăbi năđ iănĕngăl ngăgíăt căđ ăthayăđ i,ăbi năđ iătoƠnă

b ăcôngăsu tăphát 2.6.2.2 H th ng bi năđ iănĕngăl ng gió t căđ thayăđ i sử d ng DFIG

H ăth ngăbaoăg mătuabinăgíăđ cătrangăb ămáyăphátăc păngu năhaiăphíaăDFIGăćăstatorăđ căn iătr căti păv iăl iăđi n,ătrongăkhiăđ́ărotorăđ căn iăthôngăquaăm tăb ăbi năđ iăcôngăsu tă(xemăHìnhă2.19)

Hình 2.19: H ăth ngăbi năđ iănĕngăl ngăgíăđ cătrangăb ăv iăDFIG NgƠyănay,ăc uăhìnhănƠyătrởănênăr tăthôngăd ngădoăch ăbi năđ iăm tăl ngă20ă

ậ 30%ăc aătoƠnăb ăcông su tăphátănênăt năhaoătrongăthi tăb ăđi nătửăcôngăsu tăgi mă

xu ngăđángăk ăsoăv iăc uăhìnhăbi năđ iătoƠnăb ăcôngăsu tăphát,ăthêmăvƠoăđ́ăchiăphíăđầuăt ăchoăthi tăb ăbi năđ iăcôngăsu tăcũngăth păh n