Các phương pháp điều khiển thiết bị kho điện sử dụng trong hệ thống phát điện sứ

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng các kết quả khoa học được trình bày trong luận án này là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh và chưa từng xuất hiện trong công bó của các tác giả khác. Các kết quả đạt được là chính xác và trung thực. Tác giả luận án Phạm Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN Trước hết, học trò xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc GS. Nguyễn Phùng Quang - người Thầy hướng dẫn khoa học của luận án đã chỉ bảo tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi, hỗ trợ và động viên kịp thời trong suốt quá trình thực hiện luận án.

Cảm ơn Ban Lãnh đạo cùng toàn thể cán bộ Viện Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Trường ĐHBK Hà Nội đã có những sự trao đổi thiết thực về nội dung chuyên môn cũng như những sự hỗ trợ quý báu về cơ sở vật chất để tôi có thể hoàn thành luận án. Cám ơn Ban chủ nhiệm đề tài KC. Vũ Hoàng Phương (BM Tự động hóa công nghiệp - ĐHBK Hà Nội, thành viên thực hiện đề tài KC.01/11-15) đã hỗ trợ tôi trong quá trình thí nghiệm. Cảm ơn Ban Chủ nhiệm cùng các bạn đồng nghiệp Bộ môn Điện tự động công nghiệp - Trường DH Hàng hải Việt Nam với những sự hỗ trợ về công việc tại cơ quan công tác trong quá trình tôi thực hiện luận án.

Tôi dành những lời biết ơn chân thành nhất gửi đến gia đình. Sự động viên, chia sẻ và giúp đỡ của gia đình là động lực mạnh mẽ giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận án này. MỤC LỤC ID9)09. 1 ECGHTGE MO BocruiebtoitictribigiciiStaiiYdt DAvtltgiBgtiDiutiikStuSSqg8GaNgaisgrliluggiss2zes 2 MỤC LỤC _.

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. alt IDANEI'MUGIBANGĨ Gotctcticcg0500020180000012513066600000006600000601010Đ6880048059/0080133/0631710000000 11 DÁNH MUGHÌNH TVÍ cooicccgbitinceccntidgEODE12 1501166611100 181158016001636853813083566188 83668 12 MG DAU encase sesenscseeen 17 1.1 Khái niệm về hệ thống điện ốc đảo.2 Van dé đảm bảo chất lượng điện năng.3 Phân cấp điều khiển trong hệ thống điện óc đảo.1 Điều khiển cấp hệ thống ÝvvsgtnrsiGGDGE0ICA0100090905838Đ ae 1.1 Điều khiển tập trung.2 Điều khiển phân tán. Điều khiển cấp thiết bị.1 Điều khiển thiết lập lưới cơ sở. Điều khiển cấp năng lượng lên lưới.

Điều khiển hỗ trợ lưới.4 Tình hình nghiên cứu về thiết bị kho điện trên thế giới.1 Khái quát về một số loại kho năng lượng.1 Hệ thống có khả năng đáp ứng dài hạn, tốc độ chậm.2 Hệ thống có khả năng đáp ứng ngắn hạn, tốc độ cao .2 Vấn đề điều khiển thiết bị kho điện. “ LS Lựa chợñ HữØñg ñEhiEl GỨU::cozesseoorodevseseisitodtiillsgi36458636X198 1.6 Các nhiệm vụ cần giải quyết Cla THẬN: ssiccccci66221ã05666516 06245158188 0450666 1.7 Kết luận chương l.-- s5 xxx sex 2 CÁC NGUỒN PHÁT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ỐC ĐẢO .1 Hé thong phat dién Stic G16 .ccceccccceseeceesseseseecoeseeeeseeeeseseeanseecaees DAu1 Npiyen Tae lil Ula.2 Các cấu trúc PĐSG cơ bản.3 Chế độ điều khiển của hệ thống PĐSG .4 Cac van đề điều khiển trong hệ thống PĐSG.5 Các vấn đề điều khiển cấp thiết bị.6 Sự khác biệt chính về ĐK giữa DFIG và PMSG.- ALF PC Khiển Khiisây na Tố NHÔIoasssssasecrabiodiiioiEti45016662106666600600066 2.8 Cấu trúc điều khiển hệ PĐSG sử dụng PMG với BBD CLKDK .2_ Hệ thống phát điện dieSel.) Neiyen tae IÃHLVEtsitot09002 00292GE6SS6GEÄGXSGMðAtOEHdUidS 57 2:2'2, MO hinh doug CU QIẾBEltbsssssvstesssoit66610118366001645815660904604003 57 2. Điều chỉnh tốc độ động cơ diesel. Điều chỉnh điện áp.3 Kết luận chương Dễ rNn9i08i006410000116/ 3 MÔ HÌNH THIẾT BỊ KHO ĐIỆN SỬ DỤNG SIÊU TỤ.1 Cấu trúc thiết bị kho điện.2 Thiết kế kho điện „¡82 3.1 Tính chọn dải điện áp làm việc của siêu tụ .điện dung của SIỂU TỊ::ccccssessiissisisinidenigAekpessasessasse 66 3.

Tính chọn dung lượng tụ DC-link .4 Tính chọn giá trị cuộn CäH::::::¿:::::::i:462262211202600110233 68 vang ral 9:3 Mô Hình Hóa thiết bí Khó đÌẾTcsasasoavautiiaoioitssgsiid8855t5y380103gui8E 72 8.851 Mỗö:HÌnHđộnHHỌG SIÊU EW‹seeccceieoseeecoiesscetkstesiescsdiksexikoXi0 015.1 So lUGc VE CAU taO.2 M6 hinh cua siéu tu ding trong thiết bị kho điện. Mô hình bộ biến đổi DC-DC dùng trong thiết bị kho điện. Z5 8¡3:2:1: HÔ:HÌHH'GHỈNH Xổ :sceceeiobeiosiiotiaioottiiEtildisogolgsagagasv. Mô hình trung bình ngắn han.

Kiểm chứng mô hình. Mô hình bộ biến đổi DC-AC dùng trong thiết bị kho điện .1 Mb hith bo bien đổi DGÁC (ccnoaigitstGodttttlsgeqúgi 83 3. Mô hình BBĐ DC-AC ghép với lưới điện. Kết luận chương 3.- +: 2222 2v 13 2v 3E 22111 1 2xx rkrrreg 90 4 CÁC VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN .1 Cấu trúc điều khiển tổng thể.2_ Điều khiển bộ biến đổi DC-AC.1 Khau diéu chinh dong dién.2 Diéu khiển điện áp DC-link.

Điều khiển bộ biến đổi DC-DC.1 Điều khiển tuyến tính 4. Điều khiển phi tuyến 4.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp .2 Các bước thiết kế.-- -:Sc 2c 2c Sv St xen ràc 99 4.4 Kết luận chương 4. -- ¿- 5c S22 S323 E23 2E S server xrre 104 5 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM.-- 2 6+ vEvezcx+ 105 5:1 MốPHOHEONHIEesgroitlrtotiirtdetilGlttGGGSRGAESWGAISGiElA8c8WĐRE 105 8.1:1 Ghư0iigrình đô phông OfflriE:;.1 Hệ phát điện sức gió.2 Hệ phát điện diesel.3 Thiết bị kho điện. 512) Thain 66 fiiÔ'BHÔHE bán go Dong S04 01400301030600110144 00318038 880688 5.

Khảo sát ảnh hưởng của hệ phát điện sức gió đến hệ thống điện ốc ấ Đưa ggeaneisuendrtoikneggsklsryoslootigGGIG140130040CPIGNIEAIS0IGIGE14004000301432800c4384 114 5. Kết quả các quá trình động học của hệ thống điện ốc đảo. Mô phỏng động học hệ thống điện ốc đảo tích hợp với cấu trúc điều khiển tuyến tính của thiết bị kho điện 117 5.5 Mô phỏng động học hệ thống điện ốc đảo tích hợp với cấu trúc điều khiển phi tuyến của thiết bị kho điện.6 Nhận xét kết quả mô phỏng.2 M6 phone thot Man the.3 Hệ thống thí nghiệm.1 Xây dựng mô hình thí nghiệm thiết bị kho điện.2 Chuẩn hóa cấu trúc điều khiển.------5- -5+++s<2 =s+z >2 132 5;3i3: KẾ ừA THÍ HEHIEHHiussossindosteatllts8yegs0428010AX0950002505G8g6s0a 134 5.4 Kết: luận-DHưƠHH Š oeonsenstoneniirividiiliBEOtiieixoisig6010182008151614 138 KÊT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,. ¿+ +52 22 St S2 SE £#E2EeE£zEcEeEzEexevsrrrree 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

- -¿- ¿+ SE S13 S218 E2E E23 E3 ez 140 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BÓ. cscscnsvesonnnnssnssasunsscusnsessaxsitarenenensioncnnnstinees par seecenns ecanesmoeneaernesns 163 DANH MỤC KY HIEU VA CHU’ VIET TAT Các chữ viết tắt Chữ viết tắt BBD DC/DK CLKĐK DC-AC ĐCCS DC-DC PCVTKG SVM DFIG DGs DPC DSP ESS FC GC GCs HPS HSCS IG IGBT MPPT NLNA NLPL PDSG PLL PMSG/PMG PWM RAPS SCESS SG VFOC Y nghia Bộ biến đổi Điều chỉnh/Điều khiển Chỉnh lưu không điều khiển Nghịch lưu nguồn áp ba pha Điều chỉnh công suất Bộ biến đổi DC-DC hai chiều không cách ly Điều chế vector không gian Space Vector Modulation Máy phát không đồng bộ nguồn kép Doubly Fed Induction Generator Tổ hợp Diesl - Generator Điều khiển trực tiếp công suất (Direct Power Control) Bộ xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processor) Thiết bị kho điện (Energy Storage System) Bộ biến đổi phía lưới (Frontend converter) Bộ biến đổi phía máy phát (Generator-side converter) Tiêu chuẩn lưới điện (Grid-Codes) Hệ thống điện lai (Hybrid Power System) Hệ số công suất Máy phát không đồng bộ rotor lồng sóc Squirrel Cage Induction Generator Insulated Gate Bipolar Transistor Thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất (Maximum power point tracking) Nghịch lưu nguồn áp Nghịch lưu phía lưới Phát điện sức gió Vòng khóa pha (Phase Locked Loop) Máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu Permanent Magnet Synchronous Generator Điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation) Hệ thống điện ốc đảo(Remote Area Power Systems) Thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ SuperCapacitor Energy Storage System May phat đồng bộ (Synchronous Generator) Điều khiển tựa từ thông ảo (Virtual Flux Oriented Control) VOC WDHPS WECS WPS WT Điều khiển tựa điện áp lưới (Voltage Oriented Control) Hệ thống điện lai sức gió — diesl (Win - Diesel HPS) Hệ thống biến đổi năng lượng từ gió (Wind Energy Conversion System) Hé théng điện gid (Wind Power System) Tua-bin gio (Wind Turbine) Các ký hiệu Ký hiệu di, dy dụ, d,, d, ds¡>dss Emax ey ESR a inv in isas tsq Jp Jag Joe ki, kee ky & Lạ Tep Tep,TTLup ™Mup Ns, Np P max-req Ý nghĩa Giá trị trung bình ngắn hạn của dòng điện qua cuộn cảm BBĐ DC-DC Giá trị trung bình ngắn hạn của điện áp trên tụ BBĐÐ DC-DC Các giá trị ước lượng của điện cảm, điện dung BBĐ DC-DC Thời gian huy động công suất tối đa của dàn siêu tụ Diện tích đón gió của cánh turbine PĐSG Giá trị tụ điện của mạch DC-Link trong SCESS Hệ số khai thác công suất từ gió của turbine PĐSG Giá trị điện dung của dàn siéu tu trong SCESS Hệ số điều chế của BBĐ DC-DC Giá trị xác lập của hệ số điều chế BBĐ DC-DC Hệ số điều chế hai vector chuẩn trong mỗi sector Hệ số điều chế mỗi pha của nghịch lưu nguồn áp Hệ số điều chế cho mỗi van ban dan BBD DC-AC Năng lượng huy động tối da từ dàn siêu tụ Vector điện áp lưới Điện trở nối tiếp trong mạch điện tương đương mô hình siêu tụ Thành phần dòng điện phía lưới theo trục d, q của hệ tọa độ tựa điện áp lưới VOC Dòng điện phía DC-AC trao đổi với lưới quy đổi về phía một chiều Giá trị tức thời của dòng điện chảy qua cuộn cảm BBĐ DC-DC Thành phần đòng điện đầu ra DC-AC theo trục d, q của hệ tọa độ tựa điện áp lưới VOC Mô men quán tính của động cơ diesel trong tổ hợp phát điện điesel Mô men quán tính của rotor máy phát PMG Mô men quán tính của máy phát trong tổ hợp phát điện diesel Các hằng số dương là tham số của bộ điều khiển phi tuyến BBD DC-DC Hằng số điện áp của may phat PMG Giá trị điện cảm của mạch DC-DC Điện cảm phía mạch nghịch lưu Mô men điện từ sinh ra bởi tải của máy phát trong tổ hợp phát điện diesel Mô men cơ của máy phát, động cơ diesel Mô men cơ sinh ra bởi động cơ diesel Số lượng siêu tụ mắc nối tiếp, song song Công suất huy động tối đa từ dàn siêu tụ Popt P wt dcn bch R R, R, Rỳ Ss Ts.ae Twe Upc Uae, Uae Udeg Uge Ugem Ui Uy, iy Use.