GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương v HVTH: Đặng Ngọc Toàn
MC LC
Trang tựa TRANG
Quyết định giao đề tài
Xác nhận ca cán bộ hướng dẫn
LỦ lịch khoa học
Li cam đoan i
Li cm ơn ii
Tóm tắt luận văn iii
Mc lc v
Danh sách kỦ hiu sử dng trong luận văn viii
Danh sách các hình x
Phần m đầu xiii
Chngă1:ăTngăquan 1
1.1 Tổng quan chung về năng lưng gió hin nay 1
1.1.1 Tình hình phát triển năng lưng gió  một số nước 2
1.1.2 Nhu cầu sử dng năng lưng ca Vit Nam 5
1.1.3 Sự cần thiết phi phát triển đin gió  Vit Nam 6
1.1.4 Những kết qu nghiên cu trong nước 8
1.1.5 Những kết qu nghiên cu ngoài nước 8
1.2 Mc tiêu ca đề tài 9
1.3 Nhim v và giới hn ca đề tài 9
1.3.1 Nhim v ca đề tài 9
1.3.2 Giới hn đề tài 10
1.4 Phương pháp nghiên cu 10
Chngă2:ăCăSăLụăTHUYT 11
2.1. Cu to turbine gió 11
2.1.1. Các loi turbine gió 11
2.1.2. Cu to h thống máy phát đin gió 12
2.1.3. Các dng cột tháp turbine gió. 13
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương vi HVTH: Đặng Ngọc Toàn

GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương vii HVTH: Đặng Ngọc Toàn
4.3 Thiết kế bộ lọc IMC 54
4.4 Kho sát tính bền vững ca h thống 55
4.5 Kho sát nh hưng ca bộ lọc IMC 55
Chngă5:ăKTăQUăMỌăPHNG 56
5.1 Kết qu mô phỏng mô hình nội 56
5.2 Kho sát tính bền vững ca h thống 61
5.2.1 Tính bền vững ca h thống khi đin tr stato R
s
và đin tr rotor
R
r
thay đổi 61
5.2.2 Tính bền vững ca h thống khi đin cm thay đổi 66
5.2.3 Tính bền vững ca h thống khi mômen thay đổi 73
5.2.4 nh hưng ca bộ lọc IMC 79
Chngă6:ăKTăLUN 85
6.1. Kết luận 85
6.1.1. Nội dung cơ bn đã thực hin 85
6.1.2. Hn chế 85
6.2. Hướng phát triển đề tài trong tương lai 85
TÀI LIU THAM KHO 87
PH LC 89
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương viii HVTH: Đặng Ngọc Toàn
DANHăSÁCHăKụăHIUăSăDNGăTRONGăLUNăVĔN

Kýăhiu
Chúăgii
Ρ
Mật độ không khí (kg/m

JMoment quán tính turbine.(Kg/m
2
)
a
v

Đin áp pha a (v)
b
v

Đin áp pha b (v)
c
v

Đin áp pha c (v)
v


Đin áp trc α h quy chiếu αβ
v


Đin áp trc β h quy chiếu αβ
d
v

Đin áp trc d h quy chiếu quay dq

Dòng đin rotor trc β h quy chiếu αβ
s
i


Dòng đin stator trc α h quy chiếu αβ
s
i


Dòng đin stator trc β h quy chiếu αβ
s
R

Đin tr stator (Ω)
r
L

Đin cm dây qun rotor qui về phía stator (H)
s
L

Đin cm dây qun stator (H)
ls
L

Đin cm rò dây qun stator (H)
lr
L


s
Q

Công sut phn kháng đầu cực stator (Var)
n
P

Công sut định mc (W)
n
f

Tần số định mc (Hz)
n
V

Đin áp định mc (V)
P
Số đôi cực từ
Λ
Tip-speed-ratio
Β
Góc pitch (deg)
Chỉăsătrên

e, s
H trc tọa độ quay đồng bộ dq và h trc αβ
ref, *
Giá trị điều khiển hoặc giá trị đặt
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương x HVTH: Đặng Ngọc Toàn
DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 3.6 Sơ đồ điều khiển dòng công sut trao đổi giữa stator DFIG và lưới đin . 35
Hình 3.7 Định hướng h trc tọa độ dq theo véctơ đin áp lưới 35
Hình 3.8 Gin đồ véctơ đin áp lưới và véctơ từ thông stator  xác lập khi bỏ qua
đin tr stator 36
Hình 3.9 Gin đồ véctơ dòng, áp và từ thông ca DFIG 37
Hình 3.10 Giá trị tham chiếu điều khiển i stator đưc tính từ công sut đặt 39
Hình 4.1 Sơ đồ điều khiển tổng thể tuabin gió tốc độ thay đổi DFIG 40
Hình 4.2: H thống điều khiển dùng mô hình nội 43
Hình 4.3: H thống điều khiển mô hình nội áp dng cho máy phát đin DFIG 43
Hình 4.4: Khối mô hình máy phát đin DFIG 48
Hình 4.5: Khối tính công sut P
s
và Q
s
48
Hình 4.6: Sơ đồ simulink ca mô hình thuận 49
Hình 4.7: Sơ đồ simulink ca mô hình ngưc 51
Hình 4.8: Sơ đồ simulink ca bộ lọc IMC 52
Hình 4.9: H thống điều khiển dùng mô hình nội 53
Hình 4.10: Khối tín hiu đặt idqs_ref 53
Hình 4.11: Khối bộ điều khiển IMC 54
Hình 4.12: Khối so sánh idqs_ref và idqs 54
Hình 4.13: Sơ đồ simulink ca bộ lọc IMC cổ điển 55
Hình 5.1: H thống điều khiển dùng mô hình nội 56
Hình 5.2: Khối bộ điều khiển IMC 56
Hình 5.3 : Tín hiu đặt i
dqs-ref
57
Hình 5.4 a Đáp ng dòng i
sd-ref

Hình 5.5c: Công sut P
s
và Q
s
ca h thống 62
Hình 5.5d: Từ thông rotor Ψ
dr
và Ψ
qr
63
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương xii HVTH: Đặng Ngọc Toàn
Hình 5.6a Đáp ng dòng i
ds-ref
và i
ds
64
Hình 5.6b Đáp ng dòng i
qs-ref
và i
qs
64
Hình 5.6c: Công sut P
s
và Q
s
ca h thống 65
Hình 5.6d: Từ thông rotor Ψ
dr
và Ψ
qr

70
Hình 5.8c: Công sut P
s
và Q
s
ca h thống 71
Hình 5.8d: Từ thông rotor Ψ
dr
và Ψ
qr
72
Hình 5.9a Đáp ng dòng i
ds-ref
và i
ds
73
Hình 5.9b Đáp ng dòng i
qs-ref
và i
qs
73
Hình 5.9c: Công sut P
s
và Q
s
ca h thống 74
Hình 5.9d: Từ thông rotor Ψ
dr
và Ψ
qr

79
Hình 5.11c: Công sut P
s
và Q
s
ca h thống 80
Hình 5.11d: Từ thông rotor Ψ
dr
và Ψ
qr
81
Hình 5.12a Đáp ng dòng i
ds-ref
và i
ds
81
Hình 5.12b Đáp ng dòng i
qs-ref
và i
qs
82
Hình 5.12c: Công sut P
s
và Q
s
ca h thống 83
Hình 5.12d: Từ thông rotor Ψ
dr
và Ψ
qr
Tổng quan
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 1 HVTH: Đặng Ngọc Toàn
Chngă1:
TNGăQUAN
1.1ăăTngăquanăchungăvề nĕngălngăgió hinănay
Năng lưng là một trong các điều kin thiết yếu trong đi sống con ngưi
và là một yếu tố đầu vào không thể thiếu đưc ca mọi hot động kinh tế, xã hội.
Do nhu cầu sử dng năng lưng ngày càng cao, trong khi các nguồn năng
lưng truyền thống như than, dầu, khí đang dần ngày càng cn kit. Mặt khác, khi
dùng chúng để phát đin sẽ phát thi khí nhiều vào khí quyển gây ra hiu ng
nhà kính, gây biến đổi khí hậu toàn cầu. Xy ra thiên tai trên toàn thể giới ngày
càng trầm trọng [1].
Do vậy các nguồn năng lưng tái to hin đang đưc các nước quan tâm rộng
rãi. Tổng công sut phong năng toàn cầu trong năm 2012 tăng 19%. Như vậy, các
công ngh năng lưng gió cho thy tốc độ tăng trưng chưa từng có và có thể tr
thành nguồn cung cp đin năng ch yếu.
Theo một nghiên cu ca Hội đồng Năng lưng gió toàn cầu (Global Wind
Energy Council, viết tắt GWEC) sự tăng trưng nhanh chóng ca năng lưng gió
đưc thy hầu như  khắp nơi trên thế giới.
Thống kê cho thy thị trưng đang tiếp tc m rộng vào năm 2012, tổng công
sut ca tt c các tuabin gió đã tăng 19% lên 282.000 MW [17].

Hình 1.1 Sự tăng trưởng của thị trường năng lượng gió toàn cầu.
Tổng quan
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 2 HVTH: Đặng Ngọc Toàn
Một trong những nước đi đầu về phát triển năng lưng gió là Canada, vừa đưa vào
vận hành một tuabin gió công sut 936 MW. Năm 2012 nước này xếp th 9 trên
thế giới với tổng công sut đin gió là 6500 MW.

Trong chiến lưc mới về phát triển năng lưng, đin gió đưc xem là cu cánh
số một cho nền công nghip đin nước Đc trong tương lai khi không có đin ht
nhân. Kh năng công ngh và năng lực sn xut đin gió ca Đc thuộc loi hàng
đầu thế giới, có thể cung cp thiết bị cho nhiều nước, trong đó có Vit nam. Riêng
năm 2008 doanh thu từ xut khẩu thiết bị đin gió ca Đc đã đt 12 tỷ Euro. Theo
Hip hội Năng lưng gió Đc (BWE), nước này có thể lưu trữ 45.000 MW trên b
và 10.000 MW đin gió ngoài khơi vào năm 2020, to ra khong 150 TWh/năm,
cung cp khong 25% sn lưng đin tiêu th ca Đc.
- TrungăQuc:ăLà một trong những quốc gia có nhu cầu sử dng đin lớn nht
thế giới, Trung Quốc sớm nhận ra nguy cơ bị cn kit các nguồn nhiên liu hóa
thch và tình trng ô nhim môi trưng ngày càng gia tăng. Vì vậy, Trung Quốc đã
tiến hành thử nghim sn xut đin từ các nguồn năng lưng tái to. Năm 1986, nhà
máy đin gió đầu tiên đưc xây dựng ti Vinh Thành, tỉnh Sơn Đông. Và sau đó với
những chính sách linh hot và mềm dẻo đó, thị trưng đin gió  Trung Quốc đưc
hình thành và ngày càng phát triển. Đến cuối năm 2004, Trung Quốc đã có 43 khu
đin gió với tổng công sut là 850 MW. Năm 2005 Trung Quốc có 59 nhà máy đin
gió, lắp đặt 1.854 tua bin với tổng công sut 1.266 MW, đng th 10 trên thế giới.
Đến cuối năm 2008, công sut đin gió ca Trung Quốc đã là 12.200 MW,
tương đương 2/3 công sut ca đi công trình thy đin Tam Hip trên sông Dương
Tử (18.200 MW). Đến năm 2010, công sut đin gió ca Trung Quốc là 25.100
MW, xếp th tư thế giới, sau Mỹ, Đc và Tây Ban Nha.
- năĐ:ăCùng với Trung Quốc, n Độ là một trong hai nước đang phát triển
nằm trong top 10 nước dẫn đầu thế giới về công sut đin gió. Năm 2000, n Độ
mới chỉ có 1.220 MW đin gió, thì sau 5 năm, công sut đin gió ca n Độ đã tăng
lên 3 lần, đt mc 3.595 MW. Chỉ tính riêng trong năm 2004, n Độ đã lắp đặt
đưc tuabin đin gió mới với tổng công sut 1.112 MW, đưa n Độ vươn lên hàng
th năm trên thế giới về công sut, sau CHLB Đc, Tây Ban Nha, Anh và Mỹ.[19]
Tổng quan
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 4 HVTH: Đặng Ngọc Toàn
- Pháp: Ngày 23/4/2004 nước Pháp đóng cửa mỏ than cuối cùng, từ đó kết

Tổng quan
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 5 HVTH: Đặng Ngọc Toàn
biển lớn nht thế giới hin nay, công sut lắp đặt 40MW gồm 20 máy, mỗi máy
2MW. Năm 2008, Đan Mch đã lắp đặt thêm 5 trang tri đin gió, tổng công sut
lắp đặt là 750MW. Theo tin đã đưa chính ph Đan Mch đã cùng với các xí nghip
kỦ kết hp đồng xây dựng trên mặt biển Bantich một số nhà máy phát đin gió có
tổng công sut 4.000MW.
- Tây Ban Nha: Ngày 30/12/1999, Hội nghị Liên tịch Bộ trưng Tây Ban Nha
đã thông qua kế hoch phát triển năng lưng tái to 2000-2010, có quy hoch tương
đối c thể về phát triển năng lưng gió. Mc tiêu là đến năm 2010 sn lưng phát
đin ca các loi năng lưng tái to phi đt đến 12% tổng lưng phát đin toàn
quốc. Kế hoch phát triển đó đã đưa ra phân tích kỹ lưỡng về các mặt kỹ thuật, nh
hưng đối với môi trưng, tính toán giá thành đầu tư, những tr ngi, các bin pháp
khuyến khích, dự báo về thị trưng… ca vic phát triển năng lưng gió, có tính
kh thi rt cao.Trên tổng công sut 100 GW đin gió đt liền mà Châu Âu có đưc
vào cuối năm 2012, cung cp 6,3% đin ca khối, thì Tây Ban Nha có 21,6 GW.
- NhtăBn: Năm 2002 Nhật Bn đã lắp đặt 486MW đin gió, năm 2003 đã có
730MW, năm 2004 đã có 936MW. Đến năm 2010 tổng công sut lắp đặt đin gió sẽ
đt 3.000MW. Chính sách năng lưng mới ca Nhật Bn quy định, các Công ty
đin lực có nghĩa v m rộng vic sử dng đin gió, một là tự mình phi phát đin
gió, mặt khác mua đin ca các Công ty khác, mỗi năm đều có chỉ tiêu quy định.
Nhật Bn phn đu tự sn xut hoàn toàn thiết bị đin gió, đồng thi hướng
đến xut khẩu. Máy phát đin gió ca các Công ty Nhật Bn có nhiều tính năng ưu
vit, tốc độ gió 1m/s đã có thể bắt đầu phát đin, công sut đin phát ra thưng cao
hơn 15 - 20% so với các thiết bị ca các nước khác.
Nhật Bn đặt mc tiêu đến năm 2030 đin gió sẽ có công sut lắp đặt là
11.800MW. [20]
1.1.2ăăNhuăcuăsădngănĕngălng củaăVităNam
 Vit Nam, sự khi sắc ca nền kinh tế từ sau đổi mới, hội nhập sâu rộng vào
nền kinh tế thế giới làm cho nhu cầu về đin gia tăng đột biến trong khi năng lực

Thi gian xây dựng dự án đin gió ngắn hơn nhiều so với thi gian xây dựng
các dự án đin truyền thống như đin ht nhân hay nhit đin.
Tổng quan
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 7 HVTH: Đặng Ngọc Toàn
Công ngh sử dng đin gió đã phát triển đến mc hoàn thin. Các turbine
thương mi lớn nht hin nay đưc lắp đặt  độ cao trên 100m, có đưng kính xp
xỉ 100m và có công sut danh định từ 3-5MW. Turbine thế h mới đang đưc thử
nghim có công sut lên đến 7, 5MW/turbine.
Theo Quy hoch đin VI, tổng công sut đin từ nguồn năng lưng tái to sẽ
tăng từ 2,5% (năm 2008) lên 3% vào năm 2010, 5% vào năm 2020 và 11% vào năm
2050. Tuy nhiên, báo cáo ca V Năng lưng (Bộ Công Thương) cho biết, hin c
nước mới có 42 dự án đin gió ti 12 tỉnh (ch yếu tập trung  miền Trung, Tây
Nguyên và Tây Nam Bộ) với tổng công sut 3.906 MW. Trong đó, 1/3 số dự án có
sự tham gia ca nhà đầu tư nước ngoài như: Đc, Canada, Thy Sĩ, Argentina
nhưng vic đầu tư còn chậm và mang tính thăm dò. Trừ tỉnh Bình Thuận là địa
phương đưc đánh giá là có tiềm năng gió lớn nht nước với din tích 75.468 héc ta
(vận tốc gió trên 6,0m/s), quy hoch công sut nguồn đin gió giai đon 2010-2015
có xét đến năm 2020 đt tới khong 3.000MW, đến thi điểm này, tổng công sut
các dự án đin gió đã đăng kỦ và đang triển khai đt tới 1.541 MW. Và Bc Lêu vào
lúc 15gi 30 phút ngày 29/5/2012, có 10 tuabin đin gió ca dự án đin gió Bc
Liêu, công sut 16MW, đã hoà vào lưới đin quốc gia, hoàn thành giai đon 1 ca
công trình. Theo Ch đầu tư, các hng mc khác ca công trình như: trm biến áp
22/110 kV, đưng dây 110kV, đưng dây 22kV trên không, trm biến áp 0,69/22
kV dưới chân tr đin gió và h thống cáp đi trên cầu dẫn kết nối từ các trm tuabin
vào đưng dẫn 22kV trên không cũng đưc xây dựng và hoàn thành đưa vào sử
dng đồng bộ, bo đm cht lưng sau khi đưc nghim thu.
Dự án công trình đin gió Bc Liêu đưc xây dựng ti xã ven biển Vĩnh Trch
Đông, thành phố Bc Liêu (tỉnh Bc Liêu), có tổng công sut 99MW, với tổng vốn
đầu tư 5.200 tỷ đồng, gồm 62 tr tuabin đin gió. Tổng công sut phát đin ca
công trình là 320 triu kWh/năm. Giai đon 1 công sut phát đin đt trên

- Simulation and Analysis of a DFIG Wind Energy Conversion System
with Genetic Fuzzy Controller – B. Babypriya, N. Devarajan – International
Journal of Soft Computing and Engineering ( IJSCE) ISSN: 2231-2307,
Volume-2, Issue-2, May 2012.
Tổng quan
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 9 HVTH: Đặng Ngọc Toàn
- A Novel Integrated AC/DC/AC Converter For Direct Drive Permanent
Magnet Wind Power Generation System - J.Sheela Arokia Mary, S.Sivasakthi
Student, M.E. Embedded System Technologies, Associate Professor,
Department of EEE
- Wind Turbine Operation in Power Systems and Grid Connection
Requirements - A. Sudrià
1
, M. Chindris
2
, A. Sumper
1
, G. Gross
1
and F. Ferrer
- Control DFIG wind generators - By s. müller, m. deicke, & rik w.
de doncker
- Study of a simlified Model for DFIG- Based Wind Turbines – F. K. A.
Lima, A. Luna, P. Rodriguez, E. H. Watanable, M. Aredes – IEEE, 2009.
- A Complete Modeling and Simulation of induction Generation Wind
Power Systems – Yu Zou, Malik Elbuluk, Yilmaz Sozer, IEEE, 2010.
- …
1.2ăăMcătiêuăcủaăđềătƠi
- Xây dựng mô hình toán học các phần tử điều khiển máy phát đin gió
dùng DFIG.


Cơ sở lý thuyết
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 11 HVTH: Đặng Ngọc Toàn
Chngă2:
CăSăLụăTHUYT
2.1.ăCuătoăturbineăgió.
2.1.1.ăCácăloiăturbineăgió.
Các tuabin gió hin nay đưc chia thành hai loi:
- Một loi theo trc đng giống như máy bay trực thăng.
- Một loi theo trc ngang.
Các loi tuabin gió trc ngang là loi phổ biến có 2 hay 3 cánh qut. Tuabin
gió 3 cánh qut hot động theo chiều gió với bề mặt cánh qut hướng về chiều gió
đang thổi. Ngày nay, tuabin gió 3 cánh qut đưc sử dng rộng rãi [22]. Hình 2.1 Các dạng turbine gió
Cơ sở lý thuyết
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 12 HVTH: Đặng Ngọc Toàn

GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 13 HVTH: Đặng Ngọc Toàn
- Anemometer: Bộ đo lưng và truyền dữ liu tốc độ gió tới bộ điểu khiển.
- Wind vane: Để xử lỦ hướng gió và liên lc với “yaw drive” để định hướng
tuabin gió.
- Nacelle: Vỏ. Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ đưc đặt trên đỉnh tr
và bao gồm các phần: gear box, low and high - speed shafts, generator, controller,
and brake. Vỏ bọc ngoài dùng bo v các thành phần bên trong vỏ. Vỏ phi đ rộng
để một kỹ thuật viên có thể đng bên trong trong khi làm vic.
- Hight-speed shaft: Trc truyền động ca máy phát  tốc độ cao.
- Yaw drive: Thiết bị dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió
chính khi có sự thay đổi hướng gió.
- Yaw motor: Động cơ cung cp cho “yaw drive” định chỉnh đưc hướng gió.
- Tower: Tr đỡ Nacelle, Tr tháp đưc làm bằng thép hình tr hoặc thanh
dằn bằng thép. Bi vì tốc độ gió tăng lên nếu tr càng cao, tr đỡ cao hơn để thu
đưc năng lưng gió nhiều hơn và phát ra đin nhiều hơn [8].
2.1.3.ăCácădngăctăthápăturbineăgió.
Cột tháp ca tua bin gió dung để nâng đỡ nacelle và rotor.
Những cột tháp ca tua bin gió lớn có thể là dng cột thép tròn, cột khung giàn
thép hoặc cột tháp bê tông. Dng cột tháp đưc giữ cố định bằng các dây nối đt
thưng chỉ đưc sử dng đối với các tua bin gió cỡ nhỏ.
- Dng cột thép hình ống [22] (Tubular steel tower)
Cơ sở lý thuyết
GVHD: TS. Nguyn Thanh Phương 14 HVTH: Đặng Ngọc Toàn

Hình 2.3 Cột thép hình ống
Hầu hết các tua bin gió cỡ lớn đều sử dng cột thép hình ống đưc sn xut
trong khong từ 20 – 30 mét với các mặt bích ti mỗi đầu và đưc nối li với nhau
ti các điểm. Những cột tháp là hình nón (với đưng kính ca chúng tăng theo
hướng chân đế) để tăng độ mnh ca chúng và cũng là để tiết kim nguyên liu.
- Dng cột tháp khung giàn (lattice tower)


Hình 2.8 Trục cánh quạt

Trích đoạn B ng thông số ca máy phát

---