Nghiên cứu giải pháp kết hợp hiệu quả các tua bin gió PMSG

Nguyễn Thái Sơn * , Trần Hữu Danh , Đào Minh Trung và Quách Ngọc Thịnh

* Tác giả liên hệ (thaison@ctu.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 28-04-2020
Ngày duyệt đăng: 28-10-2020
Ngày xuất bản: 28-10-2020
Title: A study on effective solutions in combining PMSG wind turbines
DOI: 10.22144/ctu.jvn.2020.106
Lượt xem
332
Downloads
263
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC
Trích dẫn
Sơn, N. T., Danh, T. H., Trung, Đ. M., & Thịnh, Q. N. (2020). Nghiên cứu giải pháp kết hợp hiệu quả các tua bin gió PMSG. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, 56(5), 1-9. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2020.106
Số báo
Tập. 56 Số. 5 (2020)
Chuyên mục
Công nghệ

Abstract

This study is performed in order to explore the advantages and disadvantages of combining wind turbines at DC bus and AC bus. The research model that is designed by using MATLAB/Simulink software consists of five permanent magnetic synchronous generator (PMSG) wind turbines connected in parallel. Each wind turbine has the capacity of 200 W. When the wind speed is 12 m/s, the simulation results show that total active power of the wind turbines connected at DC bus (PT = 787 W) is higher than that connected at AC bus (PT = 720 W). In addition, when the wind speed is variable, the average efficiency of each turbine at DC bus (99.54%) is better than that connected at AC bus (97.64%). It can be seen that the total output power of wind turbines connected at AC bus is not maximum power because the frequencies of AC voltage generated by wind turbines depend on the wind speed, while the total output power of wind turbines connected at DC bus is not affected when wind turbine operates at different wind speeds. Thus, the connection of wind turbines at AC bus is ineffective.
Keywords: PMSG, Wind turbine, Wind turbine combination

Tóm tắt

Nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm hiểu những ưu điểm và nhược điểm khi kết hợp các tua bin gió ở bus DC và bus AC. Được mô phỏng bằng phần mềm MATLAB/Simulink, mô hình gồm 5 tua bin gió PMSG được nối song song và với mỗi tua bin gió có công suất 200W. Khi mô phỏng ở tốc độ gió không đổi là 12 m/s, kết quả nghiên cứu cho thấy kết nối các tua bin gió ở bus DC cho ra công suất lớn hơn (PT =787 W) so với công suất ở bus AC (PT = 720 W). Khi mô phỏng ở tốc độ gió thay đổi, kết hợp các tua bin gió ở bus DC, hiệu suất kết hợp trung bình đạt 99.54%, cao hơn so với hiệu suất khi kết hợp tại bus AC là 97.64%. Có thể thấy rằng tổng công suất đầu ra của các tuabin gió được kết nối tại bus AC không phải là công suất cực đại vì tần số của điện áp AC được tạo ra bởi các tuabin gió phụ thuộc vào tốc độ gió, trong khi tổng công suất đầu ra của các tuabin gió được kết nối ở bus DC không bị ảnh hưởng khi tuabin gió hoạt động ở các tốc độ gió khác nhau. Do đó, việc kết nối các tuabin gió ở bus AC là không hiệu quả.
Từ khóa: Kết hợp tua bin gió, PMSG, tua bin gió Keywords

Article Details

Tài liệu tham khảo

Alaboudy, A. H. K., Daoud, A. A., Desouky, S. S., and Salem, A. A, 2013. Converter controls and flicker study of PMSG-based grid connected wind turbines. Ain Shams Engineering Journal, 4(1): 75-91.

Amin, M.M., and Mohammed, O. A., 2011. DC-Bus voltage control technique for parallel-integrated permanent magnet wind generation systems. IEEE Transactions on Energy Conversion, 26(4): 1140-1150.

Barakati, S.M., 2011. Wind Turbine Systems: History, Structure, and Dynamic Model. In: A.F. Zobaa, and R.C. Bansal (Eds.). Handbook of Renewable Energy Technology. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd..Singapore, 21-51.

Bo, D., Li, Y., and Zheng, Z., 2010. Energy Management of Hybrid DC and AC Bus Linked Microgrid. In: The 2ndInternational Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems, 713-716.

Borkar, R. and Kulkarni, V.A., 2015. Modelling and Simulation of Wind Powered Permanent Magnet Direct Current (PMDC) Motor Using Matlab. International Journal of Science and Research (IJSR). 4(4): 2975-2979.

Chinchilla, M., Arnaltes, S., and Burgos, J. C, 2006. Control of permanent-magnet generators applied to variable-speed wind-energy systems connected to the grid. IEEE Transactions on Energy Conversion, 21(1): 130-135.

Duong, M.H., 2019. Options for wind power in Vietnam by 2030. In: Vietnam Onshore and Offshore Wind Summit (VOOWS 2019), Oct. 30, 2019, Ho Chi Minh City, Vietnam.

Hassan, A. and Said, E.B., 2017. New MPPT Control for Wind conversion System based PMSG and a comparison to conventional approaches. In: The 14th International MultiConferenceon Systems, Signals & Devices (SSD) 2017, 28 March to 31 March 2017, Marrakech, Morocco. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 38-43.

Hoàng Thị Thu Hường, 2014. Thực trạng năng lượng tái tạo Việt Nam và hướng phát triển bền vững, ngàytruy cập25/04/2020. Địachỉ: http://nangluongvietnam.vn

Kumar, A., Sandhu, K. S., Jain, S. P., and Kumar, P. S., 2009. Modeling and control of micro-turbine based distributed generation system. International Journal of circuits, Systems and Signal Processing, 3(2): 65-72.

Kumar, A. P., Parimi, A. M., and Rao, K. U, 2015. Investigation of small PMSG based wind turbine for variable wind speed. In 2015 International Conference on Recent Developments in Control, Automation and Power Engineering (RDCAPE) (pp. 107-112). IEEE.

Kariyawasam, K. K. M. S., Karunarathna, K. K. N. P., Karunarathne, R. M. A., Kularathne, M. P. D. S. C., and Hemapala, K. T. M. U, 2013. Design and development of a wind turbine simulator using a separately excited DC motor. Smart Grid and Renewable Energy.4(3): 259-265.

Lương Duy Thành, Phan Văn Độ và NguyễnTrọng Tâm, 2015. Nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy sự phát triển, tiềm năng và thực trạng khai thác năng lượng tái tạo ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường. 50: 24-29.

Mahersi, E., Khedher, A., and Mimouni, M. F, 2013. The wind energy conversion system using PMSG controlled by vector control and SMC strategies. International Journal of Renewable Energy Research, 3(1): 41-50.

Omijeh, B.O., Nmom, C.S. and Nlewem, E., 2013. Modeling of a Vertical Axis wind turbine with permanent magnet synchronous generator for Nigeria. International Journal of Engineering and Technology. 3(2): 212-220.

Patel, S.J., Patel, J.M. and Jani, H.B., 2015. Dynamic Modelling of the three-phase Induction Motor using SIMULINK-MATLAB. International Journal of Advance Engineering and Research Development. 2(3): 412-428.

Rolan, A., Luna, A., Vazquez, G., Aguilar, D. and Azevedo, G., 2009. Modelling of a Variable Speed Wind Turbine with a Permanent Magnet Synchronous Generator. In: IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE 2009), 5 July to 8 July 2009, Seoul Olympic Parktel, Seoul, Korea. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 734-739.

Sen, S., and Ganguly, S., 2017. Opportunities, barriers and issues with renewable energy development–A discussion. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 69: 1170-1181.