Luận án Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng điện năng của lưới điện phân phối có kết nối nguồn điện gió sử dụng máy điện không đồng bộ

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ KẾT NỐI NGUỒN ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Ngành:

Kỹ thuật điện

Mã số: 9520201

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới điện phân phối có tích hợp nguồn điện gió sử dụng máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG). Trong bối cảnh nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, điện gió được xem là nguồn năng lượng sạch tiềm năng lớn. DFIG là công nghệ phổ biến nhờ tính hiệu quả cả về mặt kinh tế và kỹ thuật trong các hệ thống điện gió. Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào tốc độ gió và sự phức tạp trong điều khiển có thể dẫn đến vận hành không ổn định, làm ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của phụ tải địa phương.

Mục tiêu chính của luận án là đề xuất các giải pháp cải thiện chất lượng điều khiển máy phát điện gió nhằm nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống, đặc biệt tại điểm kết nối chung. Để đạt được mục tiêu này, luận án đã xây dựng cấu trúc điều khiển DFIG làm việc với lưới điện, dựa trên việc mô tả mối quan hệ toán học giữa tham số bộ điều khiển và thông số máy điện DFIG. Đồng thời, đề xuất ứng dụng một giải thuật thông minh, cụ thể là thuật toán tối ưu phản ứng hóa học (CRO), để tối ưu hóa các tham số của bộ điều khiển PI, góp phần nâng cao hiệu quả điều khiển và chất lượng điện năng. Luận án cũng đánh giá trạng thái ổn định của hệ thống thông qua kiểm tra đáp ứng các tham số điều khiển đến chỉ tiêu chất lượng điện năng.

Về ý nghĩa khoa học, đây là công trình đầu tiên áp dụng thành công thuật toán CRO để tối ưu tham số bộ điều khiển PI trong hệ thống năng lượng gió DFIG, mở ra hướng đi mới cho các bài toán tối ưu nguồn điện khác như điện mặt trời, nhiệt điện. Về ý nghĩa thực tiễn, kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trực tiếp để điều khiển máy phát điện gió và DFIG, đồng thời là tài liệu tham khảo cho các cơ quan quản lý và vận hành lưới điện. Các kết quả mô phỏng đã chứng minh thuật toán CRO giúp khôi phục nhanh trạng thái làm việc bình thường của máy điện, ổn định công suất phát và hệ thống khi có sự thay đổi, đồng thời cải thiện chất lượng điều khiển.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu:
• Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
  • 1.1 Khái quát về năng lượng gió
    • 1.1.1 Hiện trạng phát triển năng lượng gió thế giới
• Chương 2: Mô hình máy phát điện không đồng bộ nguồn kép
  • 2.1 Cấu trúc và mô hình máy phát điện không đồng bộ nguồn kép
  • 2.2 Sơ đồ tương đương DFIG ở chế độ xác lập
  • 2.3 Mô tả toán học máy phát điện gió DFIG
    • 2.3.1 Mô hình của DFIG trên hệ trục tọa độ dq
    • 2.3.2 Phương trình trạng thái của máy phát điện DFIG
  • 2.4 Sơ đồ điều khiển hệ thống máy phát điện gió DFIG
    • 2.4.1 Bộ biến đổi công suất
    • 2.4.2 Điều khiển bộ biến đổi phía máy phát
    • 2.4.3 Điều khiển bộ biến đổi phía lưới
  • 2.5 Xây dựng cấu trúc điều khiển máy phát điện gió DFIG
    • 2.5.1 Cấu trúc điều khiển phía máy phát (RSC)
    • 2.5.2 Cấu trúc điều khiển phía lưới điện
    • 2.5.3 Hàm truyền của bộ điều khiển phía máy phát và phía lưới điện
  • 2.6 Kết luận chương 2
• Chương 3: Xây dựng thuật toán điều khiển máy phát điện không đồng bộ nguồn kép
  • 3.1. Đặt vấn đề
    • 3.1.1 Cấu trúc bộ điều khiển PI
    • 3.1.2 Hàm mục tiêu của bộ điều khiển PI
  • 3.2 Xây dựng phương pháp xác định tham số tối ưu của bộ điều khiển
    • 3.2.1 Ý tưởng xây dựng phương pháp
    • 3.2.2 Các bước áp dụng thuật toán CRO xác định tham số bộ điều khiển
    • 3.2.3 Bài toán tìm điều kiện đầu
    • 3.2.4 Thuật toán tối ưu phản ứng hóa học - CRO
  • 3.3 Một số ứng dụng thuật toán CRO
    • 3.3.1 Áp dụng cho máy DFIG, công suất 4kW
    • 3.3.2 Áp dụng cho máy DFIG, công suất 1.5 MW
  • 3.4 Kết luận chương 3
• Chương 4: Mô phỏng và đánh giá chế độ vận hành của nguồn điện gió trong lưới điện phân phối
  • 4.1 Mô hình nghiên cứu
  • 4.2 Khi hệ thống làm việc bình thường
  • 4.3 Khi sự cố mất một máy biến áp
  • 4.4 Khi tốc độ gió thay đổi
  • 4.5 Đặc tính ổn định điện áp
• Kết luận và kiến nghị.