BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC QUÍ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG GIÓ DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN LUỒNG CÔNG SUẤT MỞ RỘNG GUPFC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC QUÍ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG GIÓ DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN LUỒNG CÔNG SUẤT MỞ RỘNG GUPFC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ MI SA Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Ngọc Quí Ngày, tháng, năm sinh: 25/11/1988 Giới tính: Nam Nơi sinh: Vĩnh Long Quê quán: Vĩnh Long Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: 34 ấp Cái Trôm- Tân Quới Trung- Vũng Liêm- Vĩnh Long Điện thoại quan: Điện thoại: 0974341580 E-mail: qui251188@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Cao Đẳng quy Thời gian: 2006-2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao Đẳng Công Thương TPHCM Ngành học: Điện Công Nghiệp Đại học: Hệ đào tạo: Đại Học quy Thời gian: 2010-2012 Nơi học: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Ngành học: Kỹ thuật điện- điện tử III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 2012- Nơi công tác Công ty TNHH Intel products VietNam I Công việc đảm nhiệm Quản lý bảo trì LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Ngọc Quí II LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin chân thành cảm ơn đến tiến sĩ Nguyễn Thị Mi Sa, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt trình thực luận văn Xin cảm ơn quý thầy cô khoa Điện- Điện tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, người thầy nhiệt huyết, thiện cảm truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm quý báu giúp tự tin bước vào thực nghiên cứu khoa học Cuối xin chân thành cảm ơn ba mẹ gia đình bên tôi, động viên suốt khóa học Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng năm 2015 III TÓM TẮT Luận văn nghiên cứu cải thiện ổn định động hệ thống nhiều máy phát kết nối với trang trại gió khơi quy mô lớn dựa máy phát điện cảm ứng kích từ kép (DFIG) cách sử dụng điều khiển luồng công suất mở rộng (GUPFC) Một hệ thống bốn máy - hai vùng sử dụng hệ thống nghiên cứu với hệ nhiều máy phát Hai điều khiển giảm dao động (PID) GUPFC thiết kế tương ứng để cải thiện ổn định hệ thống điện nhiều máy phát kết nối với trang trại gió khơi điều kiện vận hành khác Một cách tiếp cận miền tần số dựa mô hình hệ thống tuyến tính sử dụng phân tích giá trị riêng phương pháp miền thời gian dựa mô hình mô phi tuyến nhiễu loạn khác thực để kiểm tra tính hiệu GUPFC kết hợp với điều khiển giảm dao động thiết kế IV ABSTRACT This thesis studies the dynamic-stability improvement of a multi-machine system connected with a large-scale offshore wind farm based on doubly-fed induction generator (DFIG) using a generalized unified power-flow controller (GUPFC) A two area four-generator system model is employed as the studied multi machine system Two proportional-integral-derivative (PID) damping controllers of the proposed GUPFC are respectively designed to improve the stability of the studied multi-machine power system connected with the offshore wind farm under different operating conditions A frequency-domain approach based on a linearized system model using eigenvalue analysis and a time-domain method based on nonlinear-model simulations subject to various disturbances are both performed to examine the effectiveness of the proposed GUPFC combined with the designed damping controllers V BẢNG DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT CV Control valve DFI De fuzzier interface DFIG Doubly-fed induction generator DML Decision-making logic EMTP Electromagnetic transients program FACTS Flexible AC transmission systems FLC Fuzzy logic controller GUPFC Generalized unified power flow controller GB Gearbox GSC Grid-side converter HP High-pressure turbine IGBT Insulated gate bipolar transistor IP Intermediate-pressure turbine IPFC Interline power-flow controller IV Intercept valve KB Knowledge base LP Low-pressure turbine ODC Oscillation damping controller OMIB One-machine infinite-bus OWF Offshore wind farm PID Proportional integral derivative PMSG Permanent-magnet synchronous generators VI PWM Pulse-width modulation RMS Root mean square RSC Rotor-side converter SG Synchronous generator SSSC Static synchronous series compensator UPFC Unified power flow controller VSC Voltage source converter VSWT Variable-speed wind turbine TQD Torque disturbance WT Wind turbine WECS Wind energy conversion system VII DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 2.1 Cấu hình hệ thống dùng để nghiên cứu 10 Hình 2.2 Sơ đồ đơn tuyến hệ bốn máy-hai vùng nghiên cứu 11 Hình 2.3 Sơ đồ khối mô hình hai trục SG 13 Hình 2.4 Sơ đồ khối hệ thống kích từ IEEE loại I 14 Hình 2.5 Mô hình tua bin nước hỗn hợp ghép đôi gia nhiệt lần 17 Hình 2.6 Mô hình điều chỉnh tốc độ cho tua bin nước 18 Hình 2.7 Sơ đồ đơn tuyến DFIG gió dẫn động VSWT thông qua GB 19 Hình 2.8 Mô hình hai khối theo thứ tự giảm đơn giản hóa dẫn động tua bin gió (Wind turbine) WT 23 Hình2.9 Mạch điện tương đương theo trục dq DFIG 24 Hình 2.10 Mô hình nghịch lưu xung đối 25 Hình 2.11 Sơ đồ khối điều khiển điều khiển RSC 28 Hình 2.12 Hệ quy chiếu định hướng từ thông stator 28 Hình 2.13 Sơ đồ khối điều khiển GSC 29 Hình 2.14 Hệ quy chiếu hướng điện áp stator 30 Hình 2.15 Sơ đồ điều khiển điều khiển góc cánh quạt 31 Hình 2.16 Nguyên tắc hoạt động GUPFC với ba chuyển đổi 33 Hình 2.17 Mạch tương đương GUPFC 33 Hình 2.18 Sơ đồ khối điều khiển GUPFC 38 Hình 2.19 Tích hợp mô hình vào hệ thống 40 Hình 2.20 Chuyển đổi từ hệ quy chiếu rotor thứ i máy phát điện sang hệ quy chiếu chung D-Q 40 Hình 3.1 Sơ đồ khối điều khiển góc pha αsh GUPFC bao gồm hai điều khiển PID 42 Hình 4.1 Cấu hình hệ thống GUPFC 52 Hình 4.2 Cấu hình hệ thống với GUPFC 52 Hình 4.3 Luồng công suất hệ thống với GUPFC thay dổi công suất SG2 58 Hình 4.4 Luồng công suất hệ thống với GUPFC thay dổi công suất SG3 63 Hình 4.5 Luồng công suất hệ thống với GUPFC thay dổi công suất SG4 68 VIII Hình 4.6 Luồng công suất hệ thống có GUPFC có thay đổi điện áp đầu cực máy phát SG2 75 Hình 4.7 Luồng công suất hệ thống có GUPFC có thay đổi điện áp đầu cực máy phát SG3 80 Hình 4.8 Luồng công suất hệ thống có GUPFC có thay đổi điện áp đầu cực máy phát SG4 85 Hình 4.9 Quỹ đạo nghiệm chế độ dao động có GUPFC điều kiện tốc độ gió khác 101 Hình 4.10 Luồng công suất hệ thống có GUPFC điện áp phát khác DFIG 108 Hình 5.1 Trình tự đưa nhiễu loạn mô-men vào bốn máy phát 111 Hình 5.2 Phản ứng động hệ thống nhiễu loạn mô-men đầu vào máy phát có GUPFC 112 Hình 5.3 Phản ứng động hệ thống nhiễu loạn mô men đầu vào máy phát có GUPFC GUPFC kết hợp PIDs .115 Hình 5.4 Phản ứng độ hệ thống có cố ngắn mạch ba pha đường dây truyền tải song song 10-11 mà không thay đổi cấu trúc mạng với GUPFC 118 Hình 5.5 Phản ứng độ hệ thống có cố ngắn mạch ba pha đường dây truyền tải song song 10-11 mà không thay đổi cấu trúc mạng có GUPFC GUPFC + PIDs 120 Hình 5.6 Phản ứng độ hệ thống có cố ngắn mạch ba pha đường dây truyền tải song song 10-11làm thay đổi cấu trúc mạng với GUPFC…………………………………………………………127 Hình 5.7 Phản ứng độ hệ thống có cố ngắn mạch ba pha đường dây truyền tải song song 10-11 làm thay đổi cấu trúc mạng có GUPFC GUPFC + PIDs………………………………………………… 130 Hình 5.8 Sự thay đổi tốc độ gió…………………………………………… 132 Hình 5.9 Phản ứng động hệ thống thay đổi tốc độ gió có GUPFC nối với hệ thống………………………………………………134 Hình 5.10 Phản ứng động hệ thống thay đổi tốc độ gió có GUPFC GUPFC + PIDs nối với hệ thống…………………………………….136 IX DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1 Giá trị riêng (rad / s) hệ thống mà không GUPFC, GUPFC, GUPFC thiết kế PID 45 Bảng 4.1 Kết tính toán luồng công suất hệ thống GUPFC 50 Bảng 4.2 Kết tính toán luồng công suất hệ thống có GUPFC 51 Bảng 4.3 Các điểm làm việc ổn định hệ thống với GUPFC thay đổi công suất tác dụng SG2 54 Bảng 4.4 Các điểm làm việc ổn định hệ thống với GUPFC thay đổi công suất tác dụng SG3 59 Bảng 4.5 Các điểm làm việc ổn định hệ thống với GUPFC thay đổi công suất tác dụng SG4 64 Bảng 4.6 Điểm vận hành trạng thái ổn định hệ thống có GUPFC điện áp đầu cực khác máy phát SG2 71 Bảng 4.7 Điểm vận hành trạng thái ổn định hệ thống có GUPFC điện áp đầu cực khác máy phát SG3 76 Bảng 4.8 Điểm vận hành trạng thái ổn định hệ thống có GUPFC điện áp đầu cực khác máy phát SG4 81 Bảng 4.9 Các giá trị riêng (rad/s) hệ thống GUPFC tốc độ gió khác 88 Bảng4.10 Các giá trị riêng (rad/s) hệ thống có GUPFC tốc độ gió khác 93 Bảng 4.11 Điểm vận hành trạng thái ổn định hệ thống có GUPFC điện áp vận hành khác máy phát điện cảm ứng kích từ kép DFIG 104 Bảng A1 Thông số hệ thống sử dụng cho hệ thống bốn máy- hai vùng: .141 BảngA2 Các thông số hệ thống sử dụng cho đường dây truyền tải 142 Bảng A3 Các thông số hệ thống sử dụng cho DFIG dựa OWF 142 Bảng A4 Các số sử dụng cho hệ số công suất tua bin gió: .142 Bảng A5 Các thông số hệ thống sử dụng cho GUPFC .143 X MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC I LỜI CAM ĐOAN II LỜI CẢM ƠN III TÓM TẮT IV Abstract V BẢNG DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT VI DANH MỤC HÌNH ẢNH VIII DANH MỤC BẢNG X MỤC LỤC XI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lý chọn đề tài tính cấp thiết đề tài 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu máy phát điện gió khơi dùng máy phát điện cảm ứng kích từ kép DFIG 1.2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết bị bù GUPFC (Generalized unified power-flow controller) 1.3 Mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu: 1.5 Đóng góp điểm luận văn 1.6 Nội dung luận văn: CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA HỆ THỐNG 2.1 Cấu hình hệ thống 2.2 Hệ thống bốn máy-hai vùng: 11 2.2.1 Mô hình máy phát điện đồng bộ: 12 XI 2.2.2 Mô hình hệ thống kích từ: 13 2.2.3 Các mô hình điều chỉnh tốc độ tua bin nước: 15 2.2.4 Mô hình turbine nước: 16 2.2.5 Mô hình điều chỉnh tốc độ 18 2.3 Mô hình hóa hệ thống tua bin gió dựa DFIG 19 2.3.1 Cấu hình hệ thống tua bin gió dựa DFIG 19 2.3.2 Mô hình tốc độ gió 19 2.3.3 Mô hình tua bin gió: 22 2.3.4 Mô hình miêu tả mối quan hệ khối lượng, độ đàn hồi máy phát tua bin: 22 2.3.5 Mô hình máy phát điện cảm ứng nguồn kép (DFIG) 24 2.3.6 Mô hình nghịch lưu xung đối: 25 2.3.7 Bộ điều khiển thuộc khối nghịch lưu phía máy phát : 26 2.3.8 Bộ điều khiển thuộc khối nghịch lưu phía lưới: 28 2.3.9 Bộ điều khiển góc cánh quạt 31 2.4 Mô hình GUPFC 32 2.4.1 Mô hình toán học GUPFC: 32 2.4.2 Bộ điều khiển luồng công suất GUPFC 36 2.5 Phương trình mạng: 39 CHƯƠNG 3: 41 THIẾT KẾ CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN GIẢM DAO ĐỘNG CHO GUPFC 41 3.1 Thiết kế hai điều khiển dao động PID cho GUPFC: 41 CHƯƠNG 4: 48 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH TĨNH CỦA HỆ THỐNG MÁY- VÙNG CÓ TÍCH HỢP GUPFC 48 XII 4.1 Tính toán trào lưu công suất điều kiện trạng thái ổn định hệ thống 48 4.2 Các điều kiện công suất vận hành khác máy phát điện đồng 50 4.3 Điện áp đầu cực khác máy phát: 69 4.4 Điều kiện gió tốc độ khác 86 4.5 Điều kiện điện áp vận hành khác máy phát điện cảm ứng kích từ kép DFIG 103 CHƯƠNG 5: 109 MÔ PHỎNG TRONG MIỀN THỜI GIAN 109 5.1 Nhiễu loạn mômen đầu vào máy phát điện đồng 110 5.2 Sự cố ngắn mạch pha đường dây truyền tải, không thay đổi cấu trúc hệ thống .117 5.3 Sự cố ngắn mạch ba pha đường dây truyền tải với việc thay đổi cấu trúc mạng 122 5.4 Sự thay đổi tốc độ gió: 128 CHƯƠNG 6: 133 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 133 6.1 Kết luận: 133 6.2 Hướng phát triển đề tài: 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 135 PHỤ LỤC 141 XIII CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lý chọn đề tài tính cấp thiết đề tài Sự ổn định hệ thống điện xem vấn đề quan trọng vận hành an toàn hệ thống điện từ năm 1920 [1] Nhiều cố điện lớn có nguyên nhân không ổn định hệ thống điện mô tả quan trọng vấn đề [2] Trong lịch sử, không ổn định độ trở thành vấn đề ổn định chiếm ưu lớn hầu hết hệ thống điện Khi hệ thống điện phát triển tiến hóa thông qua phát triển liên tục, từ liên kết điện, việc sử dụng công nghệ mới, việc điều khiển vận hành gia tăng điều kiện cố, nên có nhiều dạng bất ổn định hệ thống khác xuất Ví dụ ổn định điện áp, ổn định tần số dao động nhiều khu vực trở thành vấn đề lớn so với khứ Điều khiển ổn định hệ thống điện nhiệm vụ quan trọng vận hành hệ thống điện [3] Nhiều hệ số nhiễu loạn bên hay mô men học bên trong, dễ dàng tác động đến ổn định hệ thống Với vấn đề môi trường toàn cầu thiếu hụt nhiên liệu hóa thạch, nhu cầu lượng tái tạo tăng lên ngày Giữa công nghệ lượng tái tạo phát triển mãnh liệt, công nghệ tua bin gió trãi qua phát triển mạnh mẽ trở thành nguồn lượng phát triển nhanh giới Từ 2010 trở sau, tỷ lệ công suất gió tăng trưởng hàng năm 20% dẫn đến kết tổng 1.2 triệu MW lắp đặt đến cuối năm 2020 Nó tạo 2.966 TW điện giờ, tương đương với 10,85% lượng tiêu thụ điện mong đợi giới [4] Châu Âu tiếp tục chiếm ưu thị trường toàn cầu năm 2004, 72,4% công suất lắp đặt (5.774 MW) Châu Á có thị phần công suất lắp đặt mức 15,9% (1.269 MW), theo sau Bắc Mỹ (6.4%; 512 MW) khu vực Thái Bình Dương (4.1%; 325 MW) Châu Mỹ La tinh cộng với Caribê (49 MW) Châu Phi (47 MW) với thị phần 0,6% Đan mạch sản xuất 20% nguồn nước nhờ nguồn lượng lượng gió nhắm đến mức 50% thị phần sản lượng điện gió năm 2025 Sự gia tăng đáng kể mức độ thâm nhập phát điện gió vào hệ thống điện nguồn điện thực sự, nhận ý lớn Một vấn đề liên quan đến thâm nhập mức độ cao tua bin gió tích hợp tác động lên ổn định hệ thống điện Vì mức độ thâm nhập nguồn điện gió hệ thống điện tăng lên, hiệu suất tổng hệ thống có tác động tăng dần đặc tính vốn có máy phát điện gió Trong điều kiện máy phát điện cảm ứng (Induction Generators) (IGs) dung lượng cao kết nối với lưới điện tương đối yếu, bất ổn định điện áp có khả xảy Mối nguy hiểm liên quan đến sụp đổ điện áp xuất từ chất IG, mà tiêu thụ lượng lớn công suất phản kháng tốc độ lệch nhẹ so với tốc độ đồng bộ, ví dụ như, thời gian phục hồi điện áp sau cố tạm thời hệ thống điện Do đó, cần thiết tăng cường hệ thống điện với đường dây truyền tải hay thiết bị mới, mà đồng nghĩa với việc tăng chi phí Với phát triển thiết bị bán dẫn công suất cao, điện áp cao, công nghệ điều khiển điện tử công suất tốc độ cao, thiết bị Hệ Thống Truyền Tải AC linh hoạt (Flexible AC transmission systems) (FACTS) có hiệu suất cao việc cải thiện tính ổn định việc giảm dao động hệ thống điện thông qua điều khiển động đường cong quan hệ góc-công suất hệ thống kết nối [5] Do đáp ứng nhanh nó, thiết bị dùng để điều chỉnh tự động cấu hình mạng điện để nâng cao đặc tính ổn định tĩnh ổn định động [6] Có nhiều dạng thiết bị FACTS khác nhau, số mắc nối tiếp với đường dây lại mắc song song kết hợp mắc song song nối tiếp Mô tả chi tiết thiết bị FACTS khác bao gồm nguyên tắc hoạt động tìm thấy [7] Một phương pháp tiếp cận để sử dụng điều khiển FACTS cho việc cung cấp quản lý dòng công suất đa chức đề xuất [8] Có nhiều khả cấu hình vận hành cách kết hợp cách linh hoạt hai hay nhiều nghịch lưu Giữa cách kết hợp đó, có hai cấu hình vận hành mới, điều khiển dòng công suất nhánh (Interline powerflow controller) (IPFC) điều khiển dòng công suất hợp suy rộng (Generalized unified power flow controller) (GUPFC) [9], mà mở rộng đáng kể khả điều khiển dòng công suất nhiều đường dây hay mạng điện điều khiển dòng công suất nhiều đường dây đơn so với điều khiển dòng công suất hợp (unified power-flow controller) (UPFC) [10] hay thiết bụ bù tĩnh đồng nối tiếp (Static synchronous series compensator) (SSSC) [11] GUPFC nghiên cứu rộng rãi tài liệu kỹ thuật chứng tỏ nâng cao đáng kể ổn định hệ thống Bởi vậy, luận văn dùng thiết bị đề xuất mô hình điều khiển để nâng cao đáp ứng động hệ thống điện nhiều máy điển hình Các phương pháp điều khiển khác thiết bị FACTS đề xuất cho việc giảm dao động công suất cải thiện tính ổn định độ [12] Một phương pháp điều khiển giảm dao động phổ biến sử dụng lọc điều khiển sớm-trễ pha bậc m [13] Nhìn chung, thông số điều khiển sớm-trễ pha thiết kế cách sử dụng phương pháp vị trí cực-zero [14-15] Các hệ thống điện đại có quy mô lớn phức tạp Bởi vậy, khả luật điều khiển truyền thống dựa mô hình tuyến tính hóa bị giới hạn 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu máy phát điện gió khơi dùng máy phát điện cảm ứng kích từ kép DFIG Trong máy phát điện gió khác máy phát điện cảm ứng (Induction Generators) IG, DFIG, máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu (permanent-magnet synchronous generator) (PMSG), máy phát điện đồng (synchronous generator) (SG) , tua bin gió dựa DFIG hệ thống chuyển đổi lượng gió tốc độ thay đổi phổ biến nhất, hiệu suất cải tiến nó, giảm tỷ lệ chuyển đổi công suất, giảm chi phí giảm tổn thất, thực dễ dàng việc điều chỉnh hệ số công suất, vận hành với tốc độ thay đổi, khả điều khiển bốn góc phần tư công suất tác dụng phản kháng [16-17] Việc sử dụng DFIG nhận nhiều ý hệ thống phát điện gió nối lưới, điện áp tần số đầu cực xác định lưới điện [18] Một cấu hình thực cách sử dụng nghịch lưu xung đối mạch rotor thực điều khiển véc tơ Điều cho phép tua bin gió vận hành phạm vi tốc độ gió rộng tối đa việc sản xuất lượng hàng năm Nói chung, cuộn dây stator DFIG mắc trực tiếp với lưới điện cuộn dây rotor cấp điện thông qua nghịch lưu nguồn áp (Pulse-width modulation) PWM đa chiều (voltage-source converters) (VSCs) để điều khiển công suất ngõ rotor stator cấp điện cho lưới điện, vận hành tốc độ thay đổi [19-20] Có thể điều khiển việc bơm dòng điện rotor cách sử dụng chỉnh lưu điện tử điều khiển hoàn toàn để đảm bảo vận hành hiệu chế độ vận hành tốc độ đồng tốc độ đồng [19] Trong máy phát điện DFIG, cuộn dây rotor stator cung cấp công suất tác dụng, chiều dòng công suất qua mạch điện rotor lệ thuộc vào tốc độ gió theo tốc độ máy phát điện Khi tốc độ đồng bộ, công suất tác dụng từ lưới điện đến phía rotor biến tần phía rotor (Rotor side converter) (RSC) hoạt động giống nghịch lưu nguồn áp nghịch lưu phía lưới (Grid side converter) (GSC) hoạt động giống chỉnh lưu Tuy nhiên, DFIG vận hành tốc độ đồng bộ, RSC hoạt động chỉnh lưu GSC hoạt động nghịch lưu Bộ chỉnh lưu điều khiển khoảng 25% công suất định mức máy điện phạm vi dao động tốc độ 33% quanh tốc độ đồng [19] Một chiến lược điều khiển hiệu liệt kê đặc tính động tua bin gió tốc độ thay đổi dựa DFIG vận hành chỉnh lưu chế độ vận hành đồng đồng suốt chu kỳ chuyển tiếp hai chế độ Mô hình điều khiển véc tơ đề xuất [21], thực RSC, tách đôi việc điều khiển công suất tác dụng phản kháng DFIG Mô hình điều khiển độ lớn góc từ thông rotor trình bày [22] cung cấp cho DFIG đặc tính động tương tự SG thông thường Tác động máy phát điện tua bin gió động lực học hệ thống nghiên cứu [23-24] Trong [25], ảnh hưởng thông số hệ thống, điểm vận hành công suất lưới đặc tính theo chế độ máy với hệ thống bus vô tận (one-machine-infinite-bus) (OMIB) cách sử dụng DFIG nghiên cứu đến Ảnh hưởng nhà máy điện gió lên chế độ dao động hệ thống điện bốn máy- hai vùng nghiên cứu [26] Ý tưởng trình bày [27] chủ trương loại máy phát điện sử dụng tua bin gió không tham gia vào dao động hệ thống điện Bên cạnh đó, việc nghiên cứu tiến hành [28] có tác động bất lợi có lợi việc tăng mức độ thâm nhập DFIG vào ổn định độ ổn định tín hiệu bé liên quan đến hiệu suất Tài liệu tham khảo [29-30] nghiên cứu thiết kế điều khiển cho máy DFIG nhằm giảm dao động hệ thống.Trong [29], tham số mạch điện điều khiển công suất điện áp (PV) cho DFIG tối ưu hóa giải thuật tối ưu hóa bầy đàn (particle swarm optimization) (PSO), dựa hệ thống máy phát bus vô tận (One-machine-infinite-bus – OMIB) Một vòng điều khiển giảm dao dộng thêm vào cho DFIG đề xuất [30] thông số điều khiển PV điều khiển giảm dao động điều chỉnh giải thuật dựa cách phối hợp tìm kiếm thức ăn vi khuẩn Hơn nữa, chắn điều khiển giảm dao động chế độ hoạt động khác DFIG nghiên cứu [31] Trong [16], vòng điều khiển giảm dao động bổ sung thiết kế để cung cấp tín hiệu giảm dao động cho điều khiển công suất tác dụng DFIG hệ thống bốn máy-hai vùng điển hình.Vòng điều khiển giảm dao động tổng hợp cách sử dụng phương pháp đáp ứng tần số 1.2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết bị bù GUPFC (Generalized unified power-flow controller) GUPFC đề xuất để thực việc điều khiển dòng công suất đồng thời vài nhánh dây nâng cao ổn định hệ thống điện [32] Kết hợp ba nhiều chuyển đổi công suất làm việc nhau, GUPFC mở rộng khái niệm điều khiển dòng công suất điện áp vượt đạt với điều khiển UPFC biết đến mà sử dụng hai chuyển đổi công suất GUPFC có thêm lợi điều khiển linh hoạt UPFC điển hình Tuy nhiên, tài liệu dành cho GUPFC với ba chuyển đổi ứng dụng thực tế hệ thống công sức thực Với ứng dụng thực tế GUPFC hệ thống điện, số công trình nghiên cứu GUPFC thực năm gần [33][35], hầu hết số tập trung vào thiết kế điều khiển cho GUPFC Chỉ vài ấn tập trung vào mô hình toán học phân tích hệ thống điện Một mô hình thường dùng GUPFC bao gồm chuyển đổi công suất mắc song song hai chuyển đổi công suất mắc nối tiếp đề xuất [34] Trong mô hình hóa GUPFC việc phân tích dòng công suất dòng công sức tối ưu (OPF) đề xuất [33] Trong [35], có mô hình GUPFC nghiên cứu dòng tải xét đến Trong [34], mô hình GUPFC dành cho mô chương trình độ điện từ (EMTP) báo cáo kết thực nghiệm đưa hệ thống đơn giản Một mô hình GUPFC với điều khiển điện áp, điều khiển dòng công suất tác dụng điều khiển dòng công suất phản kháng đề xuất thực thành công với thuật toán dòng công suất tối ưu [33] Về bản, UPFC điều khiển FACTS với hai chuyển đổi mắc nối tiếp mắc song song, công nhận có khả điều khiển dòng công suất điện áp tốt hơn, vượt đạt điều khiển S K L 0 [...]... của hệ thống mà không GUPFC, GUPFC, GUPFC và thiết kế PID 45 Bảng 4.1 Kết quả tính toán luồng công suất của hệ thống khi không có GUPFC 50 Bảng 4.2 Kết quả tính toán luồng công suất của hệ thống khi có GUPFC 51 Bảng 4.3 Các điểm làm việc ổn định của hệ thống khi không có và với GUPFC dưới sự thay đổi công suất tác dụng của SG2 54 Bảng 4.4 Các điểm làm việc ổn định của hệ thống. .. động PID cho GUPFC: 41 CHƯƠNG 4: 48 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH TĨNH CỦA HỆ THỐNG 4 MÁY- 2 VÙNG CÓ TÍCH HỢP GUPFC 48 XII 4.1 Tính toán trào lưu công suất trong điều kiện trạng thái ổn định của hệ thống 48 4.2 Các điều kiện công suất vận hành khác nhau của máy phát điện đồng bộ 50 4.3 Điện áp đầu cực khác nhau của các máy phát: 69 4.4 Điều kiện gió tốc độ... dụng các công nghệ mới, việc điều khiển và vận hành gia tăng trong các điều kiện sự cố, nên có rất nhiều dạng bất ổn định hệ thống khác nhau đã xuất hiện Ví dụ như sự ổn định điện áp, sự ổn định tần số và các dao động ở nhiều khu vực đã trở thành những vấn đề lớn hơn so với trong quá khứ Điều khiển ổn định hệ thống điện là một nhiệm vụ quan trọng trong vận hành hệ thống điện [3] Nhiều hệ số như nhiễu... được tổng hợp bằng cách sử dụng các phương pháp đáp ứng tần số 1.2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu về thiết bị bù GUPFC (Generalized unified power-flow controller) GUPFC đã được đề xuất để thực hiện việc điều khiển dòng công suất đồng thời của một vài nhánh dây và nâng cao sự ổn định hệ thống điện [32] Kết hợp ba hoặc nhiều bộ chuyển đổi công suất làm việc cùng nhau, GUPFC mở rộng khái niệm điều khiển. .. 20% nguồn năng của nước này nhờ nguồn năng lượng lượng gió và đang nhắm đến mức 50% thị phần sản lượng điện gió năm 2025 Sự gia tăng đáng kể mức độ thâm nhập của phát điện gió vào hệ thống điện như một nguồn điện thực sự, đã nhận được sự chú ý lớn Một trong những vấn đề chính liên quan đến sự thâm nhập ở mức độ cao của các tua bin gió tích hợp là sự tác động của nó lên sự ổn định hệ thống điện Vì mức... controller) (GUPFC) [9], mà mở rộng đáng kể khả năng điều khiển dòng công suất của nhiều đường dây hay một mạng điện con hơn là chỉ điều khiển dòng công suất của nhiều đường dây đơn so với một bộ điều khiển dòng công suất hợp nhất (unified power-flow controller) (UPFC) [10] hay thiết bụ bù tĩnh đồng bộ nối tiếp (Static synchronous series compensator) (SSSC) [11] GUPFC đã được nghiên cứu rộng rãi trong... sự ổn định của hệ thống Bởi vậy, luận văn này dùng thiết bị này và đề xuất mô hình điều khiển mới để nâng cao đáp ứng động của một hệ thống điện nhiều máy điển hình Các phương pháp điều khiển khác nhau của thiết bị FACTS đã được đề xuất cho việc giảm dao động công suất và sự cải thiện tính ổn định quá độ [12] Một phương pháp điều khiển giảm dao động phổ biến là sử dụng một bộ lọc cùng một bộ điều khiển. .. 26 2.3.8 Bộ điều khiển thuộc khối nghịch lưu phía lưới: 28 2.3.9 Bộ điều khiển góc cánh quạt 31 2.4 Mô hình GUPFC 32 2.4.1 Mô hình toán học của GUPFC: 32 2.4.2 Bộ điều khiển luồng công suất GUPFC 36 2.5 Phương trình mạng: 39 CHƯƠNG 3: 41 THIẾT KẾ CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN GIẢM DAO ĐỘNG CHO GUPFC 41 3.1 Thiết kế của hai bộ điều khiển dao động... GUPFC dưới sự thay đổi công suất tác dụng của SG3 59 Bảng 4.5 Các điểm làm việc ổn định của hệ thống khi không có và với GUPFC dưới sự thay đổi công suất tác dụng của SG4 64 Bảng 4.6 Điểm vận hành trạng thái ổn định của hệ thống khi không có và có GUPFC dưới điện áp đầu cực khác nhau của máy phát SG2 71 Bảng 4.7 Điểm vận hành trạng thái ổn định của hệ thống khi không có và có GUPFC. ..Hình 4.6 Luồng công suất của hệ thống khi không có và có GUPFC khi có sự thay đổi điện áp đầu cực của máy phát SG2 75 Hình 4.7 Luồng công suất của hệ thống khi không có và có GUPFC khi có sự thay đổi điện áp đầu cực của máy phát SG3 80 Hình 4.8 Luồng công suất của hệ thống khi không có và có GUPFC khi có sự thay đổi điện áp đầu cực của máy phát SG4