Bai bao Mau

8
ĐIỀU KHIỂN BÁM LƯỚI HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ SỬ DỤNG MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỰA THEO THỤ ĐỘNG GRID RETAINING CONTROL OF WIND POWER PLANTS SYSTEM USING DOUBLY-FED INDUCTION GENERATORS BY PASSIVITY -BASED METHOD Đặng Danh Hoằng Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên TÓM TẮT Việc khảo sát, đánh giá chất lượng phương pháp điều khiển cho hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng máy điện không đồng bộ nguồn kép có một ý nghĩa hết sức quan trọng. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu áp dụng phương pháp thiết kế bộ điều khiển phi tuyến tựa theo thụ động (passivity – based) để điều khiển máy phát điện không đồng bộ nguồn kép, đảm bảo bám lưới khi xảy ra lỗi lưới đối xứng ở xa gây sập một phần điện áp lưới. Từ khoá: Điều khiển tựa theo thụ động, sức gió, lỗi lưới. ABSTRACT The surveying and evaluation of the quality of control method for wind power systems using Doubly-Fed Induction Generators (DFIG) is a highly important signification. A new designing methodology for the passivity-based nonlinear controller is applied to gain some results which are described in this paper as can be seen, to control the Doubly- Fed Induction Generators, to maintain grid retaining of system in syschronical fault case which lead to drop a part of grid voltage Key word: Passivity - based control , wind power, grid fault. Ký hiệu Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa L r H điện cảm của rotor T r , T s s hằng số thời gian rotor và stator r , rad/s vận tốc góc rotor, vận tốc góc cơ học rotor sd , sq Wb thành phần d và q của từ thông stator rd , rq Wb thành phần d và q của từ thông rotor hệ số tản tổng L m H điện cảm hỗ cảm giữa stator và rotor Chữ viết tắt DFIG máy phát điện không đồng bộ nguồn kép 1

description

Bai bao Mau

Transcript of Bai bao Mau

KHO ST CHT LNG CA H TRUYN NG C KHE H

IU KHIN BM LI H THNG PHT IN SC GI S DNG MY PHT KHNG NG B NGUN KP BNG PHNG PHP IU KHIN TA THEO TH NG

GRID RETAINING CONTROL OF WIND POWER PLANTS SYSTEM USING DOUBLY-FED INDUCTION GENERATORS BY PASSIVITY -BASED METHODng Danh HongTrng i hc K thut Cng nghip Thi NguynTM TTVic kho st, nh gi cht lng phng php iu khin cho h thng my pht in sc gi s dng my in khng ng b ngun kp c mt ngha ht sc quan trng.

Bi bo trnh by kt qu nghin cu p dng phng php thit k b iu khin phi tuyn ta theo th ng (passivity based) iu khin my pht in khng ng b ngun kp, m bo bm li khi xy ra li li i xng xa gy sp mt phn in p li.

T kho: iu khin ta theo th ng, sc gi, li li.ABSTRACT

The surveying and evaluation of the quality of control method for wind power systems using Doubly-Fed Induction Generators (DFIG) is a highly important signification.

A new designing methodology for the passivity-based nonlinear controller is applied to gain some results which are described in this paper as can be seen, to control the Doubly-Fed Induction Generators, to maintain grid retaining of system in syschronical fault case which lead to drop a part of grid voltage Key word: Passivity - based control , wind power, grid fault.K hiu

K hiun v ngha

LrHin cm ca rotor

Tr, Tsshng s thi gian rotor v stator

(r, (rad/svn tc gc rotor, vn tc gc c hc rotor

(sd, (sqWbthnh phn d v q ca t thng stator

(rd, (rqWbthnh phn d v q ca t thng rotor

(h s tn tng

LmHin cm h cm gia stator v rotor

Ch vit tt

DFIGmy pht in khng ng b ngun kp

PSGPht in sc gi

ELEuler - Lagrange

PBCiu khin th ng

NLNng lng

TSPKhu tnh ton gi tr t

GTTKhu tnh ton gi tr thc

PLLVng kho pha

1. M uTrong thi gian gn y nc ta, cng nh trn th gii vic iu khin my pht in khng ng b ngun kp trong h thng my pht in sc gi (PSG) ang l mt vn c quan tm. Hin nay c mt s tc gi s dng cc phng php iu khin nh tuyn tnh ho chnh xc[9], backstepping[1] v c nhng kt qu nht nh. Bn cnh tc gi cng c mt s cng trnh nghin cu [2, 3]. Bi bo ny a ra kt qu nghin cu phng php iu khin passivity based iu khin my pht in khng ng b ngun kp trong trng hp li li, c th:

iu khin m bo h thng my pht in sc gi s dng my pht khng ng b 3 pha ngun kp bm li khi xy ra li li i xng xa gy sp mt phn in p li nhm trnh r li nu cc my pht in sc gi ng lot ct ra khi li.

Trong tng lai c th hnh thnh h thng gm rt nhiu cc my pht in sc gi, v vy khi xy ra li li m tt c cc my pht u ct ra khi li th rt d xy ra hin tng r li. Do vic iu khin m bo bm li khi xy ra li li l ht sc quan trng. Trong nghin cu ny tp trung vo vic gii quyt vn trn. 2. Phng php iu khin ta theo th ng2.1. C s l lun ca phng php iu khinPhng php iu khin ta theo th ng (Passivity Based Control - PBC) l thut ton iu khin m nguyn l ca n da trn c im th ng ca i tng (h h) vi mc tiu lm cho h kn cng l mt h th ng vi hm lu gi nng lng mong mun.

Xt mt h c k hiu l ( c hm tng lu gi nng lng (xc nh dng), vector iu khin u vo u, u ra y v coi nh h khng chu tc ng ca nhiu. Nh vy tc cung cp nng lng cho h s l yTu. H trn c gi l th ng nu [11]:

(1)vi x = (x1,x2,..,xn)T v l vector trng thi v o hm vector trng thi ca h thng.

iu c ngha l (: u ( y xc nh mt quan h th ng bng hm lu gi tng nng lng .Nu u = 0 th , nng lng ca h khng tng, v vy h s n nh Lyapunov, lc ny gi vai tr nh hm Lyapunov.

Nu h l th ng cht th s n nh tim cn Lyapunov ti gc to v xc nh m.

2.2. Cu trc h thng iu khin

Theo [2, 4, 6], h thng gm 2 phn iu khin c bn nh hnh 1.

iu khin pha my pht s dng my in khng ng b ngun kp (Doubly -fed induction machines - DFIG).

iu khin pha li.

NLPL:Nghch lu pha li,

NLMP: Nghch lu pha my pht,

MC:My ng ct,

IE: Thit b o tc .

2.3. p dng phng php thit k b iu khin

2.3.1. Thit k b iu khin dng in rto pha my pht

p dng phng php ta tch h thng pha rotor my pht in thnh hai phn ng hc phn in (hm nng lng ) v ng hc phn c (hm nng lng ) - Hnh 2.

Vi: (: l v tr gc c hc ca rotor. l ma trn qun tnh in t. J l m men qun tnh.Sau p dng cc phng trnh ng hc ca my pht vo phng trnh EL, h tr thnh th ng [3, 11].T hnh 2, ta xy dng s nguyn l cu trc iu khin theo phng php ta theo th ng nh hnh 3. Ta c th c th ho bng hnh 4.

p dng phng php thit k l a b iu khin vo h ng hc phn in vi tng tc ca h ng hc phn c, sao cho h kn tho mn l th ng theo phng trnh EL, ta c [2, 3]:

(2)

D(() l hm suy gim a h tr thnh th ng cht (n nh tim cn Lyapunov): (3)

Nh trong [1, 4] h phng trnh m t m hnh dng rotor ca (DFIG) sau khi c tch ra trn h trc to dq nh sau:

(4)

t bi ton iu khin ta t bin ir l bin iu khin, vi gi tr mong mun l ir* c ly t b iu chnh m men mG v cos(. B iu khin ta theo th ng EL c xy dng theo nguyn tc (2). Tn hiu iu khin c xc nh: (5)

Trong :

l in p do b iu khin PBC to ra ( theo d v q).

urd*; urq*: in p rotor mong mun ca my pht (theo d v q) c xc nh theo (4).

Vi phng php trn ta c b iu khin dng in rotor theo 2 thnh phn:

(6)

(7)

vi ;

T cc b iu chnh dng ta theo th ng ta thy n m bo tch knh nh b lin kt ngang bi 2 thnh phn (r.ird* v (r.irq* v b c cc thng s khc nh in p li, t thng stator, tc ca rotor v c thnh phn tch phn kh sai lch tnh. T (6), (7) v hnh 4, ta c th ho bng cu trc iu khin tng th ton h thng nh hnh 5.2.3.2. Thit k b iu khin pha li

Do yu cu ca pha li ch l iu khin n nh in p uDC cung cp cho mch mt chiu trung gian gia 2 NLPL v NLMP. V vy trong ni dung bi bo ny, tc gi cng chn phng php thit k tuyn tnh Dead Beat thng thng c s dng trong cc ti liu [1, 3, 4].

2.3.3. S v kt qu m phng bng Matlab Simulink PlecsM phng vi my pht c thng s:

Pm = 1,1 KWUmr = 345 VRr = 3.7 (

Ums =220/380((/()nm =950 V/phL(s = 0.013H

fm = 50 HzRs =4.2 (L(s = 0.0089H

zp = 3Cos(m =0.657Lm = 0,34H

J = 0.064Kgm2Im = 3,5AM hiu: VM Vit Nam

iu khin bm li th h thng iu khin phi m bo iu khin gi m men bng 0 v pht cng sut phn khng ln li thng qua cos( nhm h tr v mt in p. lm c iu trn th b iu khin dng ng mt vai tr quyt nh cho cht lng bm li ca h thng.

Trng hp in p b sp (i xng) gim 10%, n = nm = 950v/ph; Thc hin iu khin m men c bc nhy t m = -3Nm v 0Nm v cos( nhy t cos( = 0.7 v 0.436 (sin( = 0.9) bm li:

Trng hp in p b sp (i xng) gim 50%, n = nm = 950v/ph; Thc hin iu khin m men c bc nhy t m = -5Nm v 0Nm v cos( nhy t cos( = 0.7 v 0.436 (sin( = 0.9) bm li:

3. Kt lun

- Bi bo a ra c thut ton iu khin m bo h n nh tim cn Lyapunov ti gc to .

- Kt qu m phng cho thy b iu chnh dng rotor iu khin cc thnh phn ird, irq bm tt gi tr t ird*, irq* khi li b s c sp li (i xng) gy st p t 10% n 50% in p li v tn s gc mch rotor khi c tham gia ca b iu chnh dng PBC b dao ng sau vn lm vic n nh, sau khi ht s c h thng tr v trng thi lm vic n nh (hnh 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14). Vi kt qu m phng cho thy tnh bn vng ca b iu chnh PBC khi xy ra li li st p trong phm vi 10% n 50% v cht lng iu khin ca h thng c m bo.

- Trng hp li b s c sp li (i xng) gy st p ln hn 50% th cht lng iu khin ca h thng khng c m bo v c th b mt iu khin.

Ti liu tham khoCao Xun Tuyn: "Tng hp cc thut ton phi tuyn trn c s phng php backstepping iu khin my in d b ngun kp trong h thng my pht in sc gi", Lun n tin s k thut, i hc Bch khoa H ni, 2008.

ng Danh Hong: "Ho ng b my pht in ln li bng phng php iu khin passivitybased", Tp ch KHCN i hc Thi nguyn, 2010

ng Danh Hong, Nguyn Phng Quang, "Thit k b iu khin da trn th ng "Passivity - based" iu khin my pht in khng ng b ngun kp", Tp ch KHCN cc trng i hc k thut, s 76, nm 2010.

Ng.Ph.Quang, A. Dittrich (2008) Vector Control of Three - Phase AC Machines - System Development in the Practice. Springer Heidelberg Berlin..

Ng.Ph.Quang: Matlab ( Simulink dnh cho k s iu khin t ng. NXB KH v KT, H ni, 2004.

Ng.Ph.Quang: iu khin t ng truyn ng in xoay chiu ba pha. NXB GD, H ni, 1996.

N.D.Phc, P.X.Minh, H.T.Trung: L thuyt iu khin phi tuyn. NXB KH v KT, H ni, 2003.

Arnau D`oria-Cerezo, "Modeling, simulation and control of a doubly-fed induction machine controlled by a back-to-back converter" PhD Thesis, 2006.

Lan, Ph.Ng: "Linear and nonlinear control approach of doubly - fed induction generator in wind power generation", P.h.D thesis, TU-Dresden, 2006.

Levent U.gdere, Marwan A. Simaan, Charles W. Brice: Passivity Based Control of Saturated Induction Motors, 1997, IEEE.

R.Ortega, A.Loria, P.J.Nicklasson, H.Sira-Ramrez: Passivity-based Control of Euler Lagrange Systems: Mechanical, Electrical and Electromechanical Applications. Springer-Verlay, London-Berlin-Heidelberg, 1998.

mG

mW

(sc gi)

(-)

(-)

(-)

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

(A)

(s)

Hnh 13. Cosphi khi sp li 50%

EMBED Equation.DSMT4

Hnh 2. Phn tch DFIG thnh ng hc phn in v phn c

urPBC

(-)

-

(

mW

mM

ir

Hm

He

3~

=

Hnh 1. S cu trc h thng my pht in s dng DFIG [4]

NLMP

NLPL

iN

n

is

ir

UDC

DFIG

us

uN

MC

IE

Thit b iu khin

=

3~

3~

Bin p

(

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4 : B iu chnh dng theo phng php PBC

Hnh 3. S nguyn l cu trc iu khin MKBNK theo phng php PBC

MKBNK

(-)

(-)

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

(-)

mW

(sc gi)

mG

(

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

Tnh ur* trn c s hm NL mong mun He*

Tnh h s suy gim D(()

us

(r

(s

(-)

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

B iu chnh EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

Hnh 4. Cu trc b iu chnh vc t dng PBC bao gm 2 khi chc nng

iu khin pha my pht

iu khin pha li

Hnh 10. Dng rotor khi sp li 10%

Hnh 5. H thng iu khin my pht DFIG trong h thng PSG s dng b iu chnh Passivity - Based

Hnh 6. S m phng h thng my pht in sc gi s dng DFIG

(Nm)

Hnh 7. in p li khi sp li 10%

(s)

(s)

Hnh 8. M men khi sp li 10%

(s)

Hnh 9. Cosphi khi sp li 10%

(A)

(s)

Hnh 14. Dng rotor khi sp li 50%

(s)

Hnh 11. in p li khi sp li 50%

(Nm)

(s)

Hnh 12. M men khi sp li 50%

(s)

PAGE 2

_1390715724.unknown

_1407005044.unknown

_1425153131.unknown

_1442072377.unknown

_1442635802.unknown

_1442070586.unknown

_1442070666.unknown

_1425153272.unknown

_1425153130.unknown

_1406960432.unknown

_1407004976.unknown

_1390715760.unknown

_1390723705.unknown

_1390715752.unknown

_1390168546.unknown

_1390714761.unknown

_1390715454.unknown

_1390715546.unknown

_1390715594.unknown

_1390714773.unknown

_1390714824.unknown

_1390301261.unknown

_1390714744.unknown

_1390714745.unknown

_1390714660.unknown

_1390714661.unknown

_1390296772.unknown

_1376034299.unknown

_1376034433.unknown

_1376034752.unknown

_1389985289.unknown

_1376034473.unknown

_1376034372.unknown

_1318211032.unknown