Header Page of 126 -1- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN TRUNG CƯỜNG XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHỌN THAM SỐ CHO THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PSS1A Chuyên ngành: Tự ñộng hóa Mã số: 60.52.60 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 -2- Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TSKH Nguyễn Doãn Phước Phản biện : PGS.TS Bùi Quốc Khánh Phản biện : TS Nguyễn Anh Duy Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật, họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 15 tháng 01 năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng; - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 -3MỞ ĐẦU Tính cấp thiết ñề tài Đề tài: “Xác ñịnh phương pháp chọn tham số cho ñiều khiển PSS1A” cung cấp phương pháp nghiên cứu phân tích ổn ñịnh dao ñộng nhỏ hệ thống ñiện PSS1A thiết bị ñiều khiển phụ, ñược sử dụng kết hợp với hệ thống kích từ tự ñộng ổn ñịnh ñiện áp máy phát(AVR), cung cấp tín hiệu ñiều khiển ñể tăng cường làm giảm dao ñộng hệ thống mở rộng giới hạn truyền tải ñiện, từ ñó làm tăng khả hoạt ñộng tin cậy chất lượng ñiện hệ thống Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu ñề tài nghiên cứu vai trò, chức ñiều khiển PSS1A (Power System Stabilizer) xác ñịnh tham số cho Đối tượng phạm vi nghiên cứu Hệ thống kích từ cho máy phát ñiện nhà máy thủy ñiện Phạm vi nghiên cứu: Nhà máy thủy ñiện có nước Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu mô hình ñiều khiển PSS1A ñối tượng có tham gia vào trình ñiều khiển sở lý thuyết - Xây dựng mô hình mô ñể kiểm chứng phần mềm Matlab-Simulink Footer Page of 126 Header Page of 126 -4- - Trên sở kết thu ñược mô hình mô phỏng, rút ñánh giá, kết luận Ý nghĩa khoa học thực tiển ñề tài Đề tài: “Xác ñịnh phương pháp chọn tham số cho ñiều khiển PSS1A” hướng nghiên cứu ñiều khiển ổn ñịnh dao ñộng nhỏ hệ thống ñiện.Góp phần nâng cao tính ổn ñịnh nâng cao chất lượng ñiện hệ thống ñiện Nghiên cứu thành công ñề tài có ý nghĩa quan trọng việc nghiên cứu nâng cao ổn ñịnh chất lượng ñiện hệ thống ñiện Cấu trúc luận văn Luận văn ñược trình bày thành chương sau: Chương 1: Tổng quan cấu trúc hệ thống phát dẫn ñiện Trong phần giới thiệu tổng quan hệ thống phát dẫn ñiện nhà máy ñiện, nguyên lí làm việc vai trò chức thiết bị hệ thống Chương 2: Mô hình hóa hệ thống phát dẫn ñiện Trong phần tập trung xây dựng mô hình toán học cho hệ thống gồm máy phát nối với hệ thống công suất vô lớn thông qua ñường dây truyền tải Chương 3: Điều khiển ổn ñịnh công suất Footer Page of 126 Header Page of 126 -5- Trong phần phân tích vai trò ảnh hưởng hệ thống kích từ ñến ổn ñịnh hệ thống Xây dựng cấu trúc ñiều khiển PSS1A chọn tham số cho ñiều khiển Chương 4: Các kết mô phỏng, kiểm chứng MatlabSimulink Nội dung chương trình bày kết mô kiểm chứng phần mềm Matlab-Simulink Phân tích kết ñạt ñược ñể rút ñánh giá, kết luận Chương 1: TỔNG QUAN CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHÁT DẪN ĐIỆN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Máy phát ñiện ñồng pha 1.2.1 Kết cấu nguyên lý làm việc máy phát ñiện 1.2.2 Đặc ñiểm phân loại 1.2.2.1 Máy phát nhiệt ñiện 1.2.2.2 Máy phát thủy ñiện 1.2.3 Phản ứng phần ứng máy phát ñiện ñồng 1.3 Tua bin 1.3.1 Tua bin xung kích 1.3.2 Tuabin phản kích 1.4 Hệ thống ñiều tốc Footer Page of 126 Header Page of 126 -6- 1.5 Hệ thống kích từ máy phát ñiện ñồng 1.5.1 Hệ kích từ chiều 1.5.2 Hệ tự kích từ xoay chiều 1.5.2.1 Hệ chỉnh lưu tĩnh 1.5.2.2 Hệ chỉnh lưu quay 1.5.3 Hệ tự kích từ 1.5.3.1 Hệ tự kích từ chỉnh lưu nguồn áp 1.5.3.2 Hệ tự kích từ chỉnh lưu nguồn hỗn hợp 1.6 Cơ cấu Facts (Flexible AC Transmission System) 1.6.1 Bộ bù tĩnh SVC (Static Var Compensator ) 1.6.2 Bộ bù nghịch lưu STATCOM Chương 2: MÔ HÌNH HÓA HỆTHỐNG PHÁT DẪN ĐIỆN 2.1 Giới thiệu chung Với yêu cầu ñề tài, phần tập trung phân tích mô hình hệ thống ñược biểu diễn tuyến tính hóa rút từ nhiễu loạn mô hình hệ thống Mô hình hệ thống ñược xét gồm máy phát nối với lưới thông qua ñường dây truyền tải máy phát ñược ñiều khiển hệ thống kích từ 2.2 Mô hình hóa máy phát ñiện ñồng 2.2.1 Mô tả toán học máy phát ñồng Footer Page of 126 Header Page of 126 -7- Các phương trình mô tả ñặc tính pha máy phát ñược chuyển sang hệ tọa ñộ ñảm bảo có lợi phương diện mô tả vật lý, từ ñó dẫn ñến lợi cho việc thiết kế hệ thống ñiều chỉnh Có hai loại hệ trục tọa ñộ ñược sử dụng hệ tọa ñộ αβ gắn cố ñịnh với stator hệ tọa ñộ dq gọi hệ tọa ñộ tựa từ thông rotor Trong ñề tài, phương án ñề xuất ñều ñược nghiên cứu thực xuất phát từ sở mô hình máy phát hệ tọa ñộ dq0, ñó nội dung mục tập trung phân tích việc xây dựng mô hình Ở ñây trục d ñược gắn với rotor sớm pha so với trục tham chiếu (pha a) góc θ, dòng ñiện pha stator ia, ib, ic Nếu biểu diễn dòng ñiện hệ tọa ñộ dq ta có quan hệ sau Hình 2.1 Mô tả mô hình trạng thái máy phát ñồng Footer Page of 126 Header Page of 126 -8- 2π 2π   iq = −k q ia sin θ + ib sin(θ − ) + ic sin(θ + ) 3   2π 2π   id = k d ia cosθ + ib cos(θ − ) + ic cos(θ + ) 3   (2.1) Ở ñiều kiện cân i0 = ia + ib + ic = Sự chuyển ñổi ñại lượng pha abc sang ñại lượng dq0 ñược viết dạng ma trận sau:  i0     2 id  =  cos θ iq  − sin θ      ia  π cos(θ + )  i   b  i  − sin(θ + 2π )   c   cos(θ − 2π ) π − sin(θ − ) (2.5) Và chuyển ñổi ngược lại:  ia   cos θ i  =  cos( θ − 2π  b  ic   cos( θ + 2π  − sin θ 3 ) ) − sin( θ − 2π ) π ) − sin( θ +  id      iq      i   (2.6) Sự chuyển ñổi ñược áp dụng cho ñiện áp từ thông 2.2.2 Mô tả máy phát hệ ñơn vị tương ñối 2.2.3 Phân tích mô hình máy phát trạng thái ổn ñịnh Các phương trình máy phát ñược ñưa phương trình vi phân mô tả trạng thái máy phát hàm thời gian Khi máy phát hoạt ñộng ñiều kiện ổn ñịnh, cá phương trình vi phân không cần thiết tất biến không ñổi biến thiên dạng sin theo thời gian Trong nghiên cứu ổn ñịnh tín hiệu nhỏ ta mặc ñịnh máy phát hoạt ñộng trạng thái ổn ñịnh trước Footer Page of 126 Header Page of 126 -9- có nhiễu loạn xuất Do ñó, việc phân tích trạng thái ổn ñịnh máy phát cần thiết Ở trạng thái ổn ñịnh cân thành phần thứ tự không ñược bỏ qua ωr = ωs = pu 2.2.4 Phương trình chuyển ñộng quay Khi có cân mômen tác ñộng lên trục roto máy phát tạo mômen gia tốc là: Ta = Tm - Te (2.71) Trong ñó; - Ta: Mô men gia tốc (N.m) - Tm: Mô men (Nm) - Te: Mô men ñiện (N.m) Trong phương trình Tm Te dương máy phát âm ñộng Khi ñó phương trình chuyển ñộng quay là: J dωm = Ta = Tm − Te dt (2.72) Trong ñó; - J: Mô men quán tính tổng hợp máy phát tuabin [kg.m2] - ω m : Vận tốc góc roto [rad/s] - t: Thời gian [s] Phương trình chuẩn hóa quan hệ hệ ñơn vị tương ñối số quán tính H, ñược ñịnh nghĩa ñộng Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 -10- máy quay tốc ñộ ñịnh mức giá trị ñịnh mức VAcb máy ñiện Gọi ω m vận tốc góc ñịnh mức, ñó số quán tính ñược viết sau: H= Jω02m VAcb (2.73) Trong không gian trạng thái ñòi hỏi mô hình thành phần phải ñược mô tả phương trình vi phân bậc Nên, phương trình chuyển ñộng quay (2.84) ñược biểu diển phương trình vi phân bậc sau: d∆ωr = (Tm − Te − K D ∆ωr ) dt 2H (2.88) dδ = ω 0∆ω r dt (2.89) Trong ñó; KD hệ số cản hệ số mômen/ñộ lệch tốc ñộ hệ ñơn vị tương ñối Sơ ñồ khối mô tả phương trình (2.88), (2.89) sau: Te Tm Σ Hs + K D ∆ω r ω0 δ s Hình 2.3 Sơ ñồ khối mô tả phương trình chuyển ñộng quay 2.3 Mô hình máy phát nối với hệ thống nghiên cứu ổn ñịnh tín hiệu nhỏ Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 -12- Từ phương trình ñược tổng hợp trên, mô hình hệ thống tuyến tính ñược mô tả dạng sơ ñồ khối hình 2.7 2.4 Mô hình hóa hệ thống kích từ Như ñã giới thiệu chương Hệ thống kích từ cho máy phát gồm nhiều loại khác như: Hệ thống kích từ chiều, hệ thống kích từ xoay chiều hay hệ thống kích từ tự kích 2.4.1 Mô hình hóa thành phần hệ thống kích từ 2.4.2 Tổng hợp mô hình hệ thống kích từ Từ việc phân tích mô hình thành phần chi tiết trên, mô hình cấu trúc hệ thống kích từ hoàn chỉnh ñược trình bày hình 2.14 Mô hình hệ thống kích từ theo tiêu chuẩn IEEE ñược kí hiệu ST1A Mô hình máy kích từ loại ST1A Vt V1 + sTR VREF + V2 ∑ - Ve ∑ V3 K A VR + sT A VRmax Efd VRmin sK F + sTF Hình 2.14 Sơ ñồ khối hệ thống kích từ loại ST1A 2.5 Tổng hợp mô hình hệ thống máy phát hòa lưới Từ việc phân tích, mô hình hóa phần tử hệ thống ñã trình bày ta xây dựng mô hình tuyến tính hóa hoàn chỉnh hệ thống rút từ nhiễu loạn nhỏ ñể phục vụ cho toán nghiên Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 -13- cứu ổn ñịnh tín hiệu nhỏ Hệ thống có tham gia máy phát ñược nối với hệ thống thông qua ñường dây truyền tải máy phát ñược ñiều khiển hệ thống kích từ Từ phương trình ñược tổng hợp trên, mô hình hệ thống máy phát kết nối với lưới ñược mô tả dạng sơ ñồ khối hình 2.15 K4 ∆ Tm Exiter U ref + ∆E Σ ∆U - KA + - fd Σ ∆ψ K3 + sT3 fd K2 ∆ Te + Σ - -Σ∆ T - a ∆ω ω R s 2Hs+ KD K1 K6 Voltage transducer 1 + sTR ∆U t + Σ + K5 Hình 2.15 Mô hình tuyến tính hệ thống máy phát ñồng nối với lưới rút từ nhiễu loạn hệ thống Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT 3.1 Các toán ổn ñịnh công suất 3.1.1 Điều chỉnh tốc ñộ tuabin máy phát Để ñiều chỉnh công suất ñặt máy phát thay ñổi dải công suất lớn, người ta hay ñổi công suất cách ñiều tốc tuabin Tuy nhiên, xảy trình ñộ (ngắn mạch ñóng cắt phụ tải lớn) dao ñộng nhỏ từ hệ thống làm rotor máy phát dao Footer Page 13 of 126 ∆δ Header Page 14 of 126 -14- ñộng làm ảnh hưởng ñến chất lượng ñiện Quá trình xảy nhanh nên thiết bị ñiều tốc có số thời gian quán tính lớn nên ñáp ứng không kịp thời Để giải vấn ñề này, người ta ñiều chỉnh kích từ máy phát 3.1.2 Điều khiển ổn ñịnh ñiện áp – ñiều khiển kích từ Để tự ñộng ñiều chỉnh dòng ñiện kích từ máy phát ñiện ñồng bộ, người ta sử dụng hệ thống tự ñộng ñiều chỉnh kích từ có phận ñiều khiển thiết bị tự ñộng ñiều chỉnh ñiện áp AVR (Automatic Volttage Regulator) Thiết bị có nhiệm vụ giữ cho ñiện áp ñầu cực máy phát không ñổi (với ñộ xác ñó) phụ tải thay ñổi nâng cao giới hạn công suất truyền tải máy phát vào hệ thống lưới ñiện Đặc biệt máy phát nối với hệ thống qua ñường dây dài Trong chế ñộ làm việc bình thường, ñiều chỉnh dòng ñiện kích từ ñiều chỉnh ñược ñiện áp ñầu cực máy phát thay ñổi lượng công suất phản kháng phát vào lưới ñiện Một vấn ñề ñáng quan tâm máy phát ñiện làm việc chế ñộ ñộ Chế ñộ ñộ xảy trình khởi ñộng máy nối máy phát ñiện làm việc với lưới Quá trình ñộ xảy làm chất lượng ñiện giảm Nếu không khống chế kịp thời gây nên phá hủy máy Thông thường thời gian ñộ máy phát ñiện nói chung ñòi hỏi phải tắt nhanh biên ñộ dao ñộng trình ñộ máy cho phải nằm phạm vi cho phép Đặc biệt trường hợp cố ngắn mạch, cần có phận ñể cưỡng dòng kích thích cho phép ñể giữ ñiện áp lưới làm việc ổn Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 -15- ñịnh Do ñó, vấn ñề ñiều chỉnh tự ñộng dòng ñiện kích từ có vái trò quan trọng 3.2.2 Bộ ổn ñịnh công suất PSS1A Ở mục trình bày sở lý thuyết, phương pháp phân tích, thiết kế tính chọn tham số cho ổn ñịnh công suất có ngõ vào tín hiệu sai lệch tốc ñộ ký hiệu PSS1A Trước tiên, giới thiệu vai trò tác dụng PSS1A hệ thống kích từ máy phát Từ ñó, ta xây dựng cấu trúc tính chọn tham số cho ñiều khiển PSS1A ñể ñạt ñược kết tối ưu 3.2.2.1 Tác dụng vai trò PSS hệ thống kích từ GPSS(s) ∆ω K4 ∆UPSS U ref + ∆ Tm + Exiter ∆E Σ ∆U - KA + - fd Σ ∆ψ K3 + sT3 Voltage transducer ∆ U t 1 + sTR fd K2 ∆ Te + Σ - -Σ∆ T - a ωR 2Hs+ KD ∆ω s K1 K6 + Σ + K5 Hình 3.8 Mô hình tuyến tính hệ thống máy phát ñồng nối với lưới rút từ nhiễu loạn hệ thống Footer Page 15 of 126 ∆δ Header Page 16 of 126 -16- Bộ ổn ñịnh công suất thiết bị phụ trợ hệ thống tự ñộng ñiều chỉnh kích từ máy phát Với mục ñích tạo thêm thành phầm mô men ñiện phụ rotor máy phát ñồng Thành phần mô men có tác ñộng giống mô men cản dịu ñể chống lại dao ñộng rotor máy phát trình làm việc tải có xảy dao ñộng Để hiểu ñược tác ñộng PSS1A ñến hệ thống máy phát, ta xét sơ ñồ khối hệ thống hình.3.8.Sơ ñồ ñược mở rộng từ sơ ñồ khối hệ thống ñã ñược mô hình hóa chương kết nối thêm với ổn ñịnh PSS1A → Để giảm nhanh dao ñộng rotor, thiết bị PSS thông qua hệ thống kích từ tạo thành phần mô men ñiện ñặt lên rotor có tác dụng giống mô men cản dịu chống lại dao ñộng rotor góc pha (ωt ñó) có tốc ñộ ω biến thiên → Từ mô hình hệ thống máy phát hình3.8, hàm truyền ñạt PSS GPSS(s) tương ứng mạch bù pha ñể bù cho trễ pha ñầu vào phận kích từ mô men ñiện Trong trường hợp lý tưởng, ñặc tính pha GPSS(s) ñúng nghịch ñảo ñặc tính pha hàm truyền máy phát phận kích từ ñược bù PSS sinh mô men giảm túy cho tất tần số dao ñộng.Vậy, ta thấy PSS cung cấp tín hiệu bổ sung ñến hệ thống kích từ nhằm sinh thành phần mô men hãm ñể làm tắt nhanh dao ñộng → Thường phạm vi tác ñộng PSS dải tần số dao ñộng từ 0,1-3Hz Nếu phạm vi tác ñộng PSS, ñể ổn ñịnh tốc ñộ rotor máy phát người ta phải ñiều tốc tuabin máy phát 3.2.2.2 Cấu trúc PSSA Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 -17- High-pass Filter Stabilizer Gain & Phase Lead-Lag ∆ω K PSS sTw + sTw + sT1 + sT2 + sT3 + sT4 ∆UPSSMAX ∆UPSS ∆UPSSMIN Hình 3.12 Bộ ổn ñịnh công suất dựa vào tín hiệu tốc ñộ - PSS1A Để bù trễ pha người ta sử dụng cấu trúc pha Lead- Lag, với PSS1A, ta sử dụng hai giai ñoạn bù pha ñã trình bày phần trước, ñó ta có cấu trúc hoàn thiện ñiều khiển ổn ñịnh công suất PSS1A hình 3.12 Khả bù PSS phụ thuộc vào việc tính chọn giá trị hệ số khuếch ñại KPSS số thời gian trễ vượt pha T1, T2, T3, T4 Các sồ thời gian ñược ñiều chỉnh khoảng 0,01s ≤ T ≤ 6s 3.2.2.3 Tính chọn tham số cho PSS1A + Chọn thông số cho lọc thông cao: Tw phải ñược chọn cho tín hiệu kết tốc ñộ phải tỷ lệ số với sai lệch tốc ñộ Như vậy, trường hợp nghiên cứu ta chọn số thời gian cho lọc “High-pass Filter” ñầu vào Tw = 15s ñó có tần số cắt có giá trị là: fc = ωc /2Л = 1/2Л Tw = 1/2.3,14.15 = 0.0106 (Hz) Tần số thấp tần số mô hình liên khu vực, ñó giá trị số thời gian lọc ñã chọn phù hợp + Chọn thông số cho khâu bù Lead-Lag: Giả thiết máy phát ñiện có công suất biểu kiến S = 200MVA(hệ SI), Uñm= 13,84kV, fñm = 50Hz, ñang phát công suất P = 0,9(ñơn vị tương ñối), Q = 0.3 Các thông số máy phát là: Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 -18- Ladu = 1,65 Laqu = 1,60 L1 = 0,16 Ra = 0,003 Rfd = 0,153 Lfd =0,153 KA=200 H = 3,0 T’do= 8s Áp dụng công thức ñược xây dựng chương 2, ta tính ñược hệ số K1→K6 số thời gian sơ ñồ khối hình 3.8: K1 = 1,591 K2 = 1,5 K3 = 0,333 K4 = 1,8 K5 = -0,12 K6 = 0,3 T3 = 1,91 Gex(s) =KA = 200 TR = 0.02 Hàm truyền ñạt khâu bù phase Lead – Lag viết lại tương ñương sau: + sα T (3.27) + sT Ở ñây; α >1, T = T2 = T4, α T = T2 = T4 Để giảm thiểu ñộ khuếch ñại tần số cao mà làm tăng mức tín hiệu ồn, thông số “ α ” xác ñịnh nhỏ Góc vượt pha lớn (θmax) trường hợp ñược mô tả sau: α −1 (3.28) θ max = sin −1 ( ) G( s) = α +1 Hằng số thời gian T xác ñịnh tần số dao ñộng ∆ωmax với góc vượt pha ñể bù cho trể pha lớn là: ∆ω max = T α (3.29) Từ (3.28) ta xác ñịnh ñược thông số “ α ” từ (3.29) ta xác ñịnh ñược T Tiếp theo, ta tính toán góc pha cần bù tần số dao ñộng giới hạn tương ứng với ∆f max = Hz ∆ω max = 2.Л.∆fmax= 2.3,14.2 = 12,56 (rad/s) Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 -19- Từ hình 3.8, biến thiên từ thông tác ñộng PSS1A là: K K (3.29) ∆ψ fd = A ( − K ∆ψ fd + ∆U PSS ) + sT3 Khi ñó ; ∆ψ fd ∆U PSS = K3K A + sT3 + K K A K (3.30) Thay hệ số K3, K6, KA T3 vào (3.30) ta ñược: ∆ψ fd ∆U PSS = 0,333.200 66,66 = + s.1,91 + 0,333.200.0,3 21 + 1,91s (3.31) Ở tần số dao ñộng ∆ω = 12,56 rad/s, tức s = j∆ω = j12,56 (rad/s) ⇒ ∆ψ fd ∆ U PSS = 66 , 66 66 , = 21 + j1,91 12 , 56 21 + j19 ,1 Thành phần mô men ñiện PSS1A tác ñộng là: ∆TPSS = ∆Te ⇒ PSS = K ∆ψ fd PSS K ∆ψ fd  66,66  ∆TPSS  = = K  ∆U PSS ∆U PSS  21 + j19,1  1,5 × 66,66 = = 3,522∠ − 42,3o 21 + j19,1 (3.32) (3.33) Như vậy, góc pha cần bù lớn tần số giới hạn là: θmax = - (- 42,3o) = 42,3o Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 -20- Với PSS1A, ta sử dụng giai ñoạn bù pha (T1=T3, T2=T4) nên giai ñoạn bù góc có giá trị θmax = 42,30/2 = 21,150 Thay vào (3.28) ta tính ñược giá trị α sau: θ max = sin −1 ( α −1 ) = 21,15 α +1 Suy ra: α = 2,12 Từ (3.33) ta tính ñược số thời gian T T= ∆ω max α = = 0,0547s 12,56 2,12 Suy số thời gian khâu bù Phase Lead – Lag là: T2 = T4 = T = 0,0547s ; T1 = T3 = αT = 2,12.0,0547s =0,016s Độ lớn mô men giảm ñược tạo phụ thuộc vào hệ số khuếch ñại KPSS hàm truyền ñạt PSS1A tần số dao ñộng ñó ñược tính: ∆TPSSA = ( K PSS ∆ω =12 , 56 = ( K PSS ).3,522.∫ ∆Pa ).3,522.∆ω ∆ω =12 , 56 Suy ra: K D ( PSS ) = ( K PSS ∆ω =12, 56 ).3,522 (3.39) (3.40) Thành phần mô men mô men ñiện từ biến thiên từ thông có tác ñộng bô ñiều chỉnh AVR ñược xác ñịnh từ (3.13) sau: ∆Te ]∆ψ fd = K ∆ψ fd Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 -21- K [ K (1 + sTR ) + K K K A ] ∆δ s T3TR + + K K K A + s (T3 + TR ) ∆ψ fd = ( ) 0,333[1,8(1 + 0,02 s ) + 1,5.(− 0,12 ).200 ] = ∆δ 1,91.0,02 s + + 0,333.0,3.200 + s (1,91 + 0,02 ) [ ∆ψ = fd ∆ T e ]∆ ψ fd (3.41) ] , 012 s − 11 ,39 , 0382 s + 1, 93 s + 20 , 98 = K 2∆ψ fd = 1, ( − 11 , 39 + , 012 s ) ∆δ , 0382 s + 1, 93 s + 20 , 98 Ở tần số dao ñộng 12,56 rad/s (2Hz), ñó s = j12,56 1,5 ( − 11,39 + , 012 j12 ,56 ) ∆δ ,0382 ( j12 ,56 ) + 1,93 j12 ,56 + 20 ,98 − 17 ,085 + j , 226 = ∆δ 14 ,954 + j 24 , 2408 ∆ T e ]∆ ψ fd = (3.42) = ,6 ∠ − 57 ,572 ∆ δ = ,3217 ∆ δ − j ,5064 ∆ δ Từ (3.42), hệ số mô men ñồng tổng là: K s = K1 + K s ∆ψ fd = 1,591 + 0,3217 = 1,8317 (pu mômen/rad) Thành phần mô men cản ∆ψ fd TD ( ∆ψ fd ) = −0,5064.( j∆δ ) (3.43) Từ ∆ω = s∆ δ / ω = jω ∆δ / ω TD (∆ψ fd ) = −0,5064.( j∆δ ) = Footer Page 21 of 126 − 0,5064ω ω ∆ω (3.44) Header Page 22 of 126 -22- Với ω = 12,56 rad / s TD (∆ψ fd ) = − 0,5064.314 ∆ω = −12,66∆ω 12,56 (3.45) Toàn hệ số mô men cản có tác ñộng AVR PSS1A là: K D = K D( AVR) + K D( PSS) = −12,66 + KPSS (3,522) (3.46) Như từ (3.46) ta thấy rằng, ñiều khiển PSS1A với mục ñích tạo thành phần mô men ñiện ñể bù cho giảm âm mô men ñồng tác ñộng ñiều khiển AVR Ở ñiều kiện lý tưởng thành phần mô men bù xác cho thành phần mô men bị giảm, nghĩa là: K D = −12,66 + K PSS 3,522 = ⇒ K PSS = 12,66 = 3,594 3,522 + Giới hạn ñiện áp ngõ PSS1A: Gới hạn ñiện áp ñầu ổn ñịnh ñược cài ñặt dải giá trị − 0,1 ≤ ∆U * PSS ≤ 0,1 pu Chương 4: CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG, KIỂM CHỨNG BẰNG MATLAB - SIMULINK 4.1 Các sơ ñồ mô Matlab - Simulink Để kiểm tra tác ñộng ñiều khiển PSS1A ñược thiết kế ñến ổn ñịnh công suất hệ thống, ñề tài ñã tiến hành mô hệ thống phần mềm Matlab Simulink.Máy phát ñược nối với hệ thống công suất tương ñương 10000MVA Phụ tải phía sau trạm biến Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 -23- áp có công suất 300+j100 (MVA) ñược ñóng vào lưới thời ñiểm 8s sau ñóng máy phát vào lưới ñể hòa ñồng Hình 4.2 Mô hình mô máy phát ñồng nối với lưới ñiện có sử dụng ñiều khiển PSS1A Hình 4.1 Mô hình mô ñiều khiển PSS1A 4.2 Các kết mô + Điện áp ñầu cực máy phát: Hình 4.3 Đáp ứng ñiện áp ñầu cực máy phát có sử dụng PSS1A + Điện áp kích từ: Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 -24- Hình 4.4 Đáp ứng ñiện áp kích từ có PSS1A + Tốc ñộ rotor: Hình 4.5 Đáp ứng tốc ñộ rotor máy phát + Điện áp ñầu PSS1A: Hình 4.6 Đáp ứng ñiện áp ñầu UPSS PSS1A Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 -25- + Công suất tác dụng Pe: Hình 4.7: Đáp ứng công suất tác dụng Pe máy phát 4.3 Kết luận mô Các kết mô cho thấy, tự ñộng ñiều khiển kích từ hoạt ñộng tương ñối tốt, ổn ñịnh ñảm bảo yêu cầu khối chức thiết kế Nhưng, sử dụng ổn ñịnh công suất khả tác ñộng PSS1A cho kết tốt PSS1A.Với ñiều khiển ổn ñịnh công suất ñã nghiên cứu, cho ta giải ñược toán ổn ñịnh dao ñộng nhỏ công suất hệ thống ñể ổn ñịnh tần số Đồng thời qua ñó cho ta thấy ñược tính chất ưu việt hệ thống kích từ tĩnh máy phát ñiện ñồng Vậy, việc dùng ổn ñịnh công suất PSS ñặt nhà máy phát ñiện ñể ổn ñịnh hệ thống hiệu tác ñộng nhanh Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 -26- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua trình nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp: “Xác ñịnh phương pháp chọn tham số cho ñiều khiển PSS1A” ñã ñạt ñược số kết sau: - Nghiên cứu máy phát ñiện ñồng bộ, mô hình toán học máy phát ñiện ñồng - Nghiên cứu hệ thống tự ñộng ñiều chỉnh ñiện áp AVR ổn ñịnh công suất (PSS) máy phát ñồng - Nghiên cứu vai trò, chức PSS1A máy phát ñiện ñồng từ ñó ñưa phương pháp tính chọn tham số cho ổn ñịnh công suất PSS1A - Xây dựng mô hình mô ñể kiểm chứng phần mềm Matlab-Simulink Với kết trên, cho thấy mô hình thiết kế ñảm bảo tốt yêu cầu chức ñiều khiển, ñây sở quan trọng ñể tiến hành thử nghiệm với mô hình thực tế Cho dù ñã cố gắng, luận văn giải ñược vấn ñề sở lý thuyết hệ thống tự ñộng ổn ñịnh ñiện áp ổn ñịnh công suất, triệt tiêu dao ñộng nhỏ máy phát ñiện Mô hình mô hoạt ñộng cho kết tốt Tuy nhiên, thiếu thời gian kinh phí nên chưa xây dựng ñược hệ thống thực nghiệm hoàn thiện Nếu có ñiều kiện tiếp tục nghiên cứu mong ñược nghiên cứu sâu tác ñộng hệ thống mô hình mô tiến hành thử nghiệm với mô hình thực tế ñể ñề tài thực có ý nghĩa ứng dụng ñiều khiển vận hành nhà máy ñiện Footer Page 26 of 126 ... Tính cấp thiết ñề tài Đề tài: Xác ñịnh phương pháp chọn tham số cho ñiều khiển PSS1A cung cấp phương pháp nghiên cứu phân tích ổn ñịnh dao ñộng nhỏ hệ thống ñiện PSS1A thiết bị ñiều khiển phụ,... tính chọn giá trị hệ số khuếch ñại KPSS số thời gian trễ vượt pha T1, T2, T3, T4 Các sồ thời gian ñược ñiều chỉnh khoảng 0,01s ≤ T ≤ 6s 3.2.2.3 Tính chọn tham số cho PSS1A + Chọn thông số cho. .. giá, kết luận Ý nghĩa khoa học thực tiển ñề tài Đề tài: Xác ñịnh phương pháp chọn tham số cho ñiều khiển PSS1A hướng nghiên cứu ñiều khiển ổn ñịnh dao ñộng nhỏ hệ thống ñiện.Góp phần nâng cao