BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
NGUYỄN THANH HẢI
ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN GIÓ
KHÔNG
ĐỒNG BỘ NGUỒN KÉP
(Doubly Fed Induction Generator -
DFIG)
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành :THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY
ĐIỆN
Mã số ngành : 60 52 50
TS.PHẠM ĐÌNH TRỰC
TRUỜNG ÐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH - ÐTSÐH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHIA VIỆT NAM
Ðộc lập - Tự do - Hạnh phúc
TP. HCM, ngày14
tháng 03 năm 2012
NHIỆ
M VỤ
LUẬN
VĂN
THẠC
SĨ
Họ tên học
viên:
NGUYỄN
THANH HẢI
Ngày, tháng,
năm sinh:

DFIG 2.3MW khi
nguồn đối xứng
Mô phỏng điều khiển SFOC độc lập P và Q của máy
DFIG 2.3MW khi
nguồn mất đối xứng
So Sánh các kết quả mô phỏng giữa các mô phỏng
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/09/2011
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/
03/2012
V- CÁN BỘ HUỚNG DẪN: TS. PHẠM ĐÌNH
TRỰC
CÁN BỘ
HUỚNG
DẪN
(Họ tên và
chữ ký)
KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN
NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
LỜI CAM ÐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng đuợc ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác, theo tôi được biết. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc
thực hiện luận văn này đã đuợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn
đã đuợc chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện luận văn
Nguyễn Thanh Hải
LỜI CÁM ƠN
Đầu tiên, Xin trân thành cám ơn Thầy TS. PHẠM ĐÌNH TRỰC, Người đã từng
bước giúp đỡ em hòan thành luận văn này.

Hình 1.6: 5 tổ máy 1.5MW đầu tiên của nhà máy điện gió Tuy Phong
Hình 1.7: Lễ khởi công dự án điện gió Bạc Liêu
Hình 1.8: Lễ Khánh thành nhà máy sản xuất máy phát điện gió
Hình 2.1: Chi tiết buồng chứa của hệ thống phát điện gió
Trang 9
11
12
13
15
16
17
19
22
Hình 2.2: Thống kế các Phương pháp điều khiển tốc độ trong tuabin vừa và nhỏ 24
Hình 2.3: Hệ thống tuabin gió cơ bản sử dụng máy đồng bộ.
Hình 2.4: Máy phát cảm ứng tự kích từ
Hình 2.5: Mạch tương đương của máy điện cảm ứng kết nối với lưới điện.
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống với máy phát điện cảm ứng rotor lồng sóc.
Hình 2.7:Sơ đồ nguyên lý của máy phát DFIG
Hình 2.8: Hướng công suất DFIG tương ứng với tốc độ đồng bộ wo
Hình 2.9: Sơ đồ các khối chức năng trong hệ thống năng lượng gió
Hình 2.10: Cấu trúc chung hệ thống tuabin gió làm việc tốc độ không đổi.
Hình 2.11: Điểm làm việc của hệ thống tuabin gió.
Hình 2.12 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ không đổi.
Hình 2.13: Cấu trúc chung của hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ
thay đổi sử dụng máy phát đồng bộ.
Hình 2.14: Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi trang bị
25
26
27

Hình 5.5: Mô hình mô phỏng hệ thống DFIG bằng Matlab Simulink.
Hình 5.6: Mô hình mô phỏng bộ điều khiển Converter.
Hình 5.7: Mô hình mô phỏng Grid -Side converter.
34
35
35
39
42
43
44
45
45
46
48
51
53
55
55
56
58
59
60
60
61
62
62
x
Hình 5.8: DC – link.
Hình 5.9: Mô hình mô phỏng Rotor – Side converter
Hình 5.10: Khối mô phỏng bộ nghịch lưu.

72
72
73
Hình 6.4: Công suất phản kháng thực và lệnh khi t = 35s, điện áp pha A giảm 10%74
Hình 6.5: Monment Te khi t = 35s, điện áp pha A giảm 10%
Hình 6.6: Điện áp Vs_abc khi t = 35s, điện áp pha A giảm 20%
Hình 6.7: Dòng điện rotor Ir_abc khi t = 35s, điện áp pha A giảm 20%
Hình 6.8: Công suất tác dụng thực và lệnh khi t = 35s, điện áp pha A giảm 20%
75
76
77
77
xi
Hình 6.9:Công suất phản kháng thực và lệnh khi t= 35s, điện áp pha A giảm 20% 78
Hình 6.10: Moment Te khi t = 35s, điện áp pha A giảm 20%
Hình 6.11: Điện áp Vs_abc , khi t =35 giây điện áp pha A giảm 30%
Hình 6.12: Dòng Điện rotor Ir_abc , khi t =35 giây điện áp pha A giảm 30%
Hình 6.13: Công suất tác dụng thực Ps và lệnh Psref, khi t =35s
điện áp pha A giảm 30%
Hình 6.14: Công suất phản kháng thực Qs và lệnh Qsref, khi t =35s
điện áp pha A giảm 30%
Hình 6.15: Monment Te khi t =35 giây điện áp pha A giảm 30%
78
79
79
80
80
80
Hình 7.1: Điều khiển trực tiếp moment và từ thông của động cơ không đồng bộ. 83
Hình 7.2 :Vị trí của các sector khi từ thông stator quay quanh trục αβ.

Hình 7.18:Dòng Điện Rotor DFIG _DPC; FOC
Hình 7.19: Công suất tác dụng lệnh & thực khi điều khiển DFIG_DPC & FOC
92
93
93
94
Hình 7.20: Công suất phản kháng lệnh & thực khi điều khiển DFIG_DPC& FOC 94
Hình 7.21: Điện áp Stator (Mất đối xứng 10% pha A)
Hình 7.22:Dòng điện Rotor khi điều khiển DFIG_DPC & FOC
(Mất đối xứng10% pha a)
Hình 7.23: Công suất tác dụng lệnh & thực khi điều khiển DFIG_DPC & FOC
95
96
96
Hình 7.24: Công suất phản kháng lệnh& thực khi điều khiển DFIG_DPC& FOC 97
Hình 7.25: Điện áp DC;
Hình 7.26. Điện áp Stator (Mất đối xứng 20% pha A)
Hình 7.27: Dòng điện rotor: điều khiển DFIG_ DPC & FOC
Hình 7.28: Dòng điện rotor: điều khiển DFIG_ DPC & FOC
(thời gian từ 5 đến 10 giây)
Hình 7.29: Công suất Ps: điều khiển DFIG_ DPC & FOC
Hình 7.30: Công suất Qs: điều khiển DFIG_ DPC & FOC
Hình 7.31: Điện áp DC: điều khiển DFIG_ DPC & FOC
97
98
98
98
99
99
100

2
2
3
0.3.1 .
0.3.2.
Đối Tượng Nghiên Cứu
Phạm Vi Nghiên Cứu
3
3
Chương 1: Tổng Quan Về
Năng Lượng Gió
5
1.1.
Tổng Quan Về Năng Lượng Gió 6
1.1.1
1.1.2.
Lịch Sử Phát Triển Năng Lượng Gió
Tình Hình Hiện Tại Và Triển Vọng Tương Lai
6
10
1.2. Tài Nguyên Năng Lượng Gió ở Việt Nam 12
1.2.1
1.2.2
Tiềm Năng Năng Lượng Gió Việt Nam
Các Dự Án Đang Đầu Tư Vào Việt Nam
12
16
Chương 2: Hệ Thống
Chuyển Đổi Năng Lượng
Gió

Máy Phát Điện Cảm ứng Rotor Dây Quấn
Máy Phát Điện Không Đồng Bộ Nguồn Kép (DFIG)
24
25
27
28
28
2.4
Các Cấu Hình Hệ Thống Chuyển Đổi Năng Lượng Gió 29
2.4.1
2.4.2
2.4.3
Hệ Thống Tuabin Gió Làm Việc Với Tốc Độ Không Đổi
Hệ Thống Tuabin Gió Làm Việc Với Tốc Độ Thay Đổi
Hệ Thống Máy Phát Điện Gió – DFIG
31
33
35
Chương 3: Mô Hình Toán Học Điều Khiển Máy Điện
Gió Không Đồng
Bộ Nguồn Kép –
DFIG
37
3.1
3.2.
3.3
3.4
3.5
Giới thiệu
Vector Không Gian Và Các Phép Biến Đổi

(Grid Side Control - GSC)
Xây Dựng Bộ Điều Khiển Converter Phía Rotor
(Rotor Side Converter –RSC) Theo Phương Pháp Sfoc
Xây Dựng Bộ Điều Khiển Converter Phía Rotor Theo
Phương Pháp Sfoc Với Bộ Seq
Nhận Xét Chung
51
51
53
55
56
Chương 5: Mô Hình & Mô Phỏng Hệ Thống
Điều Khiển
Nguồn Kép –
DFIG
57
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5
Giới thiệu
Xây Dựng Mô Hình DFIG
Mô Hình Hệ Thống DFIG _SFOC
Mô Hình Điều Khiển DFIG Có Bộ Sequence Compents
Nhận xét chung
58
59
61
67

Mô Hình Điều Khiển DFIG Bằng Phương Pháp FOC
So Sánh Điều Khiển DFIG_FOC & DPC
So Sánh Điều Khiển DFIG_Foc Có Seq & Dpc
83
83
87
89
89
92
7.4.1.
7.4.2.
Khi Điện Áp Stator Đối Xứng
Khi Điện Áp Uas Giảm A 10%
93
97
7.4.3. Khi Điện Áp Uas Giảm
A 20%
Chương 8: Kết Luận Và
Các Đề Xuất
90
101
8.1.
8.2.
Kết luận
8.1.1. Luận văn đã nghiên cứu và tìm hiểu
8.1.2 Những nghiên cứu chưa xem xét trong luận văn
Định hướng phát triển đề tài
101
101
101

From simulation results, comparison with other control methods have been
studied before to get an overview of DFIG_FOC + Seq method. .
Thesis made content includes 9 chapters, are summarized as follows
Contents Chapter 0, 1, 2 an overview of wind energy conversion systems and
wind energy .
Contents Chapter 3, 4 generalized basic DFIG control and from there to model
and control algorithm DFIG .
Contents of Chapter 5, 6, 7 Perform simulations matlap / simulink models
DFIG_SFOC control; DFIG_SFOC + SEQ; DFIG_DPC and compare results
Finally, Chapter 8: Conclusion and Recommendations
Chương 0:
Mở đầu
01.
02.
03.
Đặt Vấn Đề
Giới Thiệu Đề Tài
Phạm Vi Nghiện Cứu
0.3.1 Đối Tượng Nghiên Cứu
0.3.2. Phạm Vi Nghiên Cứu
0.1 Đặt vấn đề
Năng lượng là một trong những nhu cầu thiết yếu của con người và là một yếu tố
không thể thiếu được của các hoạt động kinh tế. Khi mức sống của người dân càng
cao, trình độ sản xuất của nền kinh tế ngày càng hiện đại thì nhu cầu về năng lượng
cũng ngày càng lớn.Và việc thỏa mãn nhu cầu này thực sự là một thách thức đối với
hầu hết mọi quốc gia.
Với mục đích đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng (xét đến yếu tố bảo vệ
môi trường và tính kinh tế), những nguồn năng lượng sạch đã và đang được thế giới
quan tâm nhiều hơn, và là một trong những lựa chọn cho ngành năng lượng thay thế
trong tương lai. Nguồn năng lượng sạch đang được quan tâm như năng lượng gió,

0.3 Phạm vi nghiên cứu
0.3.1 Đối tượng nghiên cứu
Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, mô hình hóa và xây dựng giải thuật điều khiển máy
phát không đồng bộ nguồn kép (DFIG – Doubly Fed Induction Generator) được ứng
dụng trong các hệ thống chuyển đổi năng lượng gió WECS (Wind Energy -
Conversion System).
0.3.2 Phạm vi nghiên cứu
Luận văn tập trung vào các giải thuật điều khiển DFIG. Và ba giải thuật được trình
bày trong luận văn này là:
• Điều khiển định hướng từ thông stator (Stator Flux Orient Control – SFOC)
với khâu điều chỉnh PI-anti_Winup
• Điều khiển định hướng từ thông stator xem xét thêm thành thứ tự thuận nghịch
(Sequence Compensation)
• So Sánh các mô hình điều khiển
Chương 1:
Tổng Quan Về Năng Lượng Gió
1.1.
TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ
1.1.1 Lịch sử phát triển năng lượng gió
( Khái quát lịch sử phát triển năng lượng gió từ thời trung cổ đến ngày nay )
1.1.2. Tình hình hiện tại và triển vọng tương lai
(Khái quát tình hình phát triển khoa học kỹ thuật và triển vọng tương lai của Phong
điện)
1.2. TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM
1.2.1 Tiềm năng năng lượng gió Việt Nam
( Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam so với các nước trong khu vực, cụ thể so với
Đông Nam Á)
1.2.2 Các dự án đang đầu tư vào Việt Nam
(Giới thiệu các dự án phát triển Phong điện đang và đã đầu tư vào Việt Nam)
1.3. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN DFIG