การออกแบบการเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำขนาดเล็กเข้ากับกริดโดยใช้การควบคุมแบบเวกเตอร์

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นา เสนอการสร้างแบบจำ ลองของคอนเวอร์เตอร์กำ ลัง แบบแหล่งจ่ายแรงดัน จำนวน 2 ชุด ขนาด 20 kW ต่อเข้ากับเครื่องกำ เนิดไฟฟ้ากังหันน้า ขนาดเล็กเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าที่สามารถเชื่อมต่อเข้ากับระบบจำ หน่ายของการไฟฟ้าทำ ให้การใช้ไฟฟ้ามีคุณภาพและเสถียรภาพขึ้น การใช้กังหันน้า ที่มีอัตราการไหลคงที่เป็นต้นกำ ลังต่อเข้ากับเครื่องกำ เนิดไฟฟ้า โดยที่จำลองการทำ งานของกังหันน้าด้วยซิงโครนัสมอเตอร์เป็นต้นกำ ลังของเครื่องกำ เนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรในห้องปฏิบัติการทดลอง เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าต่อเข้ากับคอนเวอร์เตอร์กำลัง โดยต่อเข้าด้านสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร และต่อเข้าทางด้านระบบกริดการไฟฟ้าตามลำดับ โดยรักษาระดับแรงดันเชื่อมโยงไฟตรงให้คงที่ 650 โวลต์ ค่าเบี่ยงเบนไม่เกินร้อยละ 10 ใช้เทคนิคเฟสล็อคลูปร่วมสร้างสัญญาณควบคุมคอนเวอร์เตอร์กำ ลังด้านระบบกริดให้ส่งผ่านกำ ลังไฟฟ้าจากเครื่องกำ เนิดไฟฟ้าเข้าสู่ระบบกริดได้อย่างต่อเนื่อง วิเคราะห์การทำ งานด้วยแบบจำ ลองทางคณิตศาสตร์โดยใช้โปรแกรม PSIM กับ Matlab/Simulink ร่วมกับโปรแกรม dSPACE ในการสร้างสัญญาณควบคุมผ่านบอร์ดเชื่อมต่อ DS1104 ผลการทดลองพบว่าเมื่อเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเข้ากับกริด ที่เวลา 0.2 วินาที และปลดวงจรออกที่เวลา 0.4 วินาที ระบบจะมีการกระเพื่อมของแรงดันไฟตรงเพียงเล็กน้อยและระบบควบคุมจะปรับการทำ งานของคอนเวอร์เตอร์กำ ลังเพื่อส่งผ่านกำ ลังไฟฟ้าเข้าสู่กริดระบบ ในขณะเดียวกันกริดระบบจะลดการจ่ายกำลังให้กับโหลดลงเมื่อมีการเชื่อมต่อ และระบบควบคุมยังรักษาระดับแรงดันเชื่อมโยงไฟตรงให้กลับมาคงที่ได้ภายในเวลา 0.02 วินาที จากระดับแรงดันอ้างอิงไฟตรงที่ต้องการ

This thesis presents the grid connection design of Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) generator using vector control which is controlled via back to back power converter. The objective of this study is to connect the small hydro electricity generator into the grid for improving the power system stability and reliability. The hydro energy with constant flow rated can generate electricity and transmits the power into power system. The experiment had used synchronous motor coupling directly with PMSG for generating electricity that is driven by hydro turbine simulator in laboratory. The small hydro generator generates the electricity to the B2B power converter and transmits the power to the grid system. The control system has controlled using dSPACE board. The control system must be maintained the DC link voltage at 650 V and 10 % deviation during operation times. During same time the grid side converter injects the active power and reactive power into the grid system. The phase lock loop technique is the one part of detection for power injections. The system analysis is simulated using PSIM and Matlab/Simulink environment. The results show that the DC voltage has fluctuated at 0.2 s and 0.4 s at synchronizes and desynchronizes times respectively. The power convertor has controlled by voltage controller for generating electricity and injected the active and reactive power to grid system, at the same time the grid side power was small decreased. The voltage controller will adjust the DC-link voltage close to the reference voltage within 0.02 s.