Xác định phương pháp chọn tham số cho thiết bị điều khiển pss1a

Đề tài: “Xác ñịnh phương pháp chọn tham số cho bộ ñiều khiển PSS1A”sẽcung cấp một phương pháp nghiên cứu mới trong phân tích ổn ñịnh các dao ñộng nhỏcủa hệthống ñiện. PSS1A là thiết bị ñiều khiển phụ, ñược sửdụng kết hợp với hệthống kích từtự ñộng ổn ñịnh ñiện áp máy phát(AVR), cung cấp một tín hiệu ñiều khiển ñể tăng cường sựlàm giảm các dao ñộng trong hệthống và mởrộng giới hạn truyền tải ñiện, từ ñó làm tăng khảnăng hoạt ñộng tin cậy và chất lượng ñiện năng của hệthống.

pdf26 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 1940 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Xác định phương pháp chọn tham số cho thiết bị điều khiển pss1a, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
-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 -2- Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TSKH. Nguyễn Doãn Phước Phản biện 1 : PGS.TS. Bùi Quốc Khánh Phản biện 2 : TS. Nguyễn Anh Duy Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật, họp tại 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. -3- MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Đề tài: “Xác ñịnh phương pháp chọn tham số cho bộ ñiều khiển PSS1A” sẽ cung cấp một phương pháp nghiên cứu mới trong phân tích ổn ñịnh các dao ñộng nhỏ của hệ thống ñiện. PSS1A là 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 một tín hiệu ñiều khiển ñể tăng cường sự làm giảm các dao ñộng trong hệ thống và mở rộng giới hạn truyền tải ñiện, từ ñó làm tăng khả năng hoạt ñộng tin cậy và chất lượng ñiện năng của hệ thống. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của ñề tài là nghiên cứu vai trò, chức năng của bộ ñiều khiển PSS1A (Power System Stabilizer) và xác ñịnh bộ tham số cho nó. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Hệ thống kích từ cho máy phát ñiện của một nhà máy thủy ñiện Phạm vi nghiên cứu: Nhà máy thủy ñiện hiện có trong nước. 4. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu mô hình của bộ ñiều khiển PSS1A và các ñối tượng có tham gia vào quá trình ñiều khiển trên cơ sở lý thuyết - Xây dựng mô hình mô phỏng ñể kiểm chứng trên phần mềm Matlab-Simulink -4- - Trên cơ sở các kết quả thu ñược trên các mô hình mô phỏng, rút ra các ñánh giá, kết luận 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của ñề tài Đề tài: “Xác ñịnh phương pháp chọn tham số cho bộ ñiều khiển PSS1A” là một hướng nghiên cứu mới trong ñiều khiển ổn ñịnh các dao ñộng nhỏ trong hệ thống ñiện.Góp phần nâng cao tính ổn ñịnh và nâng cao chất lượng ñiện năng của hệ thống ñiện. Nghiên cứu thành công ñề tài này sẽ có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu nâng cao sự ổn ñịnh và chất lượng ñiện năng của hệ thống ñiện. 6. Cấu trúc luận văn Luận văn ñược trình bày thành 4 chương như sau: Chương 1: Tổng quan cấu trúc hệ thống phát dẫn ñiện Trong phần này sẽ giới thiệu tổng quan về hệ thống phát dẫn ñiện của một nhà máy ñiện, nguyên lí làm việc cũng như vai trò chức năng của từng thiết bị trong hệ thống. Chương 2: Mô hình hóa hệ thống phát dẫn ñiện Trong phần này sẽ tập trung xây dựng mô hình toán học cho hệ thống gồm một máy phát nối với hệ thống công suất vô cùng lớn thông qua ñường dây truyền tải. Chương 3: Điều khiển ổn ñịnh công suất -5- Trong phần này phân tích vai trò cũng như ảnh hưởng của hệ thống kích từ ñến ổn ñịnh hệ thống. Xây dựng cấu trúc bộ ñiều khiển PSS1A và chọn các tham số cho bộ ñiều khiển. Chương 4: Các kết quả mô phỏng, kiểm chứng bằng Matlab- Simulink Nội dung của chương trình bày các kết quả mô phỏng kiểm chứng trên phần mềm Matlab-Simulink. Phân tích các kết quả ñạt ñược ñể rút ra các 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 bộ 3 pha 1.2.1. Kết cấu và nguyên lý làm việc cơ bản của máy phát ñiện 1.2.2. Đặc ñiểm và 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 của máy phát ñiện ñồng bộ 1.3. Tua bin 1.3.1 Tua bin xung kích 1.3.2. Tuabin phản kích 1.4. Hệ thống ñiều tốc -6- 1.5. Hệ thống kích từ máy phát ñiện ñồng 1.5.1. Hệ kích từ một 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 của ñề tài, trong phần này sẽ tập trung phân tích mô hình hệ thống ñược biểu diễn tuyến tính hóa rút ra từ nhiễu loạn mô hình hệ thống. Mô hình hệ thống ñược xét gồm một máy phát nối với lưới thông qua ñường dây truyền tải và máy phát ñược ñiều khiển bởi một hệ thống kích từ. 2.2. Mô hình hóa máy phát ñiện ñồng bộ 2.2.1. Mô tả toán học của máy phát ñồng bộ -7- Các phương trình mô tả ñặc tính pha của máy phát sẽ ñược chuyển sang các hệ tọa ñộ ñảm bảo có lợi về phương diện mô tả vật lý, từ ñó dẫn ñến các lợi thế cho việc thiết kế hệ thống ñiều chỉnh. Có hai loại hệ trục tọa ñộ ñược sử dụng là hệ tọa ñộ αβ gắn cố ñịnh với stator và hệ tọa ñộ dq còn gọi là hệ tọa ñộ tựa từ thông rotor. Trong ñề tài, các phương án ñề xuất ñều ñược nghiên cứu thực hiện xuất phát từ cơ sở là mô hình máy phát trên hệ tọa ñộ dq0, do ñó nội dung của mục sẽ chỉ tập trung phân tích việc xây dựng mô hình này. Ở ñây trục d ñược gắn với rotor và sớm pha hơn so với trục tham chiếu (pha a) một góc θ, dòng ñiện trong các pha stator là ia, ib, ic. Nếu biểu diễn các dòng ñiện này trong hệ tọa ñộ dq ta sẽ có quan hệ sau. Hình 2.1. Mô tả mô hình trạng thái của máy phát ñồng bộ -8-     ++−+=     ++−+−= ) 3 2 cos() 3 2 cos(cos ) 3 2 sin() 3 2 sin(sin piθpiθθ piθpiθθ cbadd cbaqq iiiki iiiki (2.1) Ở ñiều kiện cân bằng i0 = cba iii ++ = 0 Sự chuyển ñổi các ñại lượng pha abc sang các ñại lượng dq0 có thể ñược viết dưới dạng ma trận sau:                         +−−−− +−=           c b a q d i i i i i i )32sin()32sin(sin )32cos()32cos(cos 2 1 2 1 2 1 3 20 piθpiθθ piθpiθθ (2.5) Và chuyển ñổi ngược lại:                         +−+ −−− − =           01)32sin()32cos( 1)32sin()32cos( 1sincos i i i i i i q d c b a piθpiθ piθpiθ θθ (2.6) Sự chuyển ñổi trên cũng ñược áp dụng cho ñiện áp và từ thông. 2.2.2. Mô tả máy phát trong hệ ñơn vị tương ñối 2.2.3. Phân tích mô hình máy phát ở trạng thái ổn ñịnh Các phương trình của máy phát ñược ñưa ra như ở trên là các phương trình vi phân mô tả trạng thái của máy phát bằng một hàm của thời gian. Khi máy phát hoạt ñộng ở ñiều kiện ổn ñịnh, cá phương trình vi phân là không cần thiết vì tất cả các biến hoặc không ñổi hoặc biến thiên dạng sin theo thời gian. Trong nghiên cứu ổn ñịnh tín hiệu nhỏ ta luôn mặc ñịnh máy phát hoạt ñộng ở trạng thái ổn ñịnh trước -9- khi có nhiễu loạn xuất hiện. Do ñó, việc phân tích trạng thái ổn ñịnh của máy phát là rất cần thiết Ở trạng thái ổn ñịnh cân bằng các thành phần thứ tự không ñược bỏ qua và pusr 1== ωω 2.2.4 Phương trình chuyển ñộng quay Khi có sự mất cân bằng giữa các mômen tác ñộng lên trục roto máy phát thì sẽ tạo ra một mômen gia tốc là: Ta = Tm - Te (2.71) Trong ñó; - Ta: Mô men gia tốc (N.m) - Tm: Mô men cơ (Nm) - Te: Mô men ñiện (N.m) Trong phương trình trên Tm và Te là dương nếu là máy phát và âm nếu là ñộng cơ. Khi ñó phương trình chuyển ñộng quay sẽ là: ema m TTT dt dJ −==ω (2.72) Trong ñó; - J: Mô men quán tính tổng hợp của máy phát và tuabin [kg.m2] - mω : Vận tốc góc của roto [rad/s] - t: Thời gian [s] Phương trình trên có thể chuẩn hóa bằng quan hệ trong hệ ñơn vị tương ñối của hằng số quán tính H, ñược ñịnh nghĩa là ñộng năng của -10- máy quay ở tốc ñộ ñịnh mức trên giá trị ñịnh mức VAcb của máy ñiện. Gọi m0ω là vận tốc góc ñịnh mức, khi ñó hằng số quán tính ñược viết như sau: cb m VA JH 2 0 2 1 ω = (2.73) Trong không gian trạng thái ñòi hỏi mô hình các thành phần phải ñược mô tả bằng các phương trình vi phân bậc nhất. Nên, phương trình chuyển ñộng quay (2.84) ñược biểu diển bằng 2 phương trình vi phân bậc nhất như sau: )( 2 1 rDem r KTT Hdt d ω ω ∆−−=∆ (2.88) rdt d ωω δ ∆= 0 (2.89) Trong ñó; KD là hệ số cản hoặc hệ số mômen/ñộ lệch tốc ñộ trong hệ ñơn vị tương ñối. Sơ ñồ khối mô tả phương trình (2.88), (2.89) như sau: 2.3 . Mô hình máy phát nối với hệ thống trong nghiên cứu ổn ñịnh tín hiệu nhỏ Hình 2.3. Sơ ñồ khối mô tả phương trình chuyển ñộng quay Σ mT DKHs +2 1 s 0ω rω∆ δ eT -11- Trong nghiên cứu ổn ñịnh tín hiệu nhỏ của hệ thống thì việc sử dụng các phương trình mô tả ñiện ñộng của một máy phát ñộc lập không thể sử dụng trực tiếp cho việc nghiên cứu ổn ñịnh cho một hệ thống lớn, mà nó chỉ có ý nghĩa ñối với các hệ thống rất nhỏ chỉ một máy phát hoạt ñộng ñập lập. Do ñó, ñể phục vụ cho bài toán ñặt ra ta sẽ thực hiện mô hình hóa cho hệ máy phát ñược nối với hệ thống. Xét mô hình hệ thống ñược mô tả như hình 2.4 gồm một máy phát ñồng bộ nối với hệ thống ñiện thông qua ñường dây truyền tải có tổng trở ZE =RE +jXE. Hình 2.4. Mô hình hệ thống công suất Bây giờ ta sẽ xem xét ñặt tính của hệ thống dưới tác ñộng của sự biến thiên từ thông. Ảnh hưởng của cuộn dây cản dịu sẽ ñược bỏ qua và ñiện áp kích thích sẽ ñược giả thiết là không ñổi. Trước tiên ta sẽ khai triển mô hình không gian trạng thái của hệ thống bằng cách rút gọn các phương trình của máy phát về dạng thích hợp và sau ñó kết hợp chúng với các phương trình lưới. Ta sẽ mô tả thời gian là giây, góc là radian ñiện và tất cả các biến trong hệ ñơn vị tương ñối. 2.3.1. Các phương trình máy phát ñồng bộ 2.3.2. Các phương trình lưới 2.3.3. Tuyến tính hóa mô hình hệ thống tU V EEE jXRZ += G BU V Infinite Bus -12- Từ các phương trình ñược tổng hợp như ở trên, mô hình hệ thống tuyến tính ñược mô tả dưới dạng sơ ñồ khối ở hình 2.7 2.4. Mô hình hóa hệ thống kích từ Như ñã giới thiệu trong chương 1. Hệ thống kích từ cho máy phát gồm nhiều loại khác nhau như: Hệ thống kích từ một chiều, hệ thống kích từ xoay chiều hay hệ thống kích từ tự kích. 2.4.1. Mô hình hóa các thành phần của hệ thống kích từ 2.4.2. Tổng hợp mô hình hệ thống kích từ Từ việc phân tích mô hình các thành phần chi tiết như trên, mô hình cấu trúc của hệ thống kích từ hoàn chỉnh ñược trình bày trên hình 2.14. Mô hình hệ thống kích từ này theo tiêu chuẩn IEEE ñược kí hiệu là ST1A. Mô hình máy kích từ loại ST1A 2.5. Tổng hợp mô hình hệ thống máy phát hòa lưới Từ việc phân tích, mô hình hóa các phần tử của hệ thống như ñã trình bày ở trên ta sẽ xây dựng một mô hình tuyến tính hóa hoàn chỉnh của hệ thống rút ra từ nhiễu loạn nhỏ ñể phục vụ cho bài toán nghiên Ve A A sT K +1 Efd RsT+1 1 ∑ ∑ F F sT sK +1 V3 V1 VREF V2 - + - VR Vt Hình 2.14. Sơ ñồ khối hệ thống kích từ loại ST1A VRmax VRmin -13- cứu ổn ñịnh tín hiệu nhỏ. Hệ thống có sự tham gia của một máy phát ñược nối với hệ thống thông qua ñường dây truyền tải và máy phát ñược ñiều khiển bởi hệ thống kích từ. Từ các phương trình ñược tổng hợp như trên, mô hình hệ thống máy phát kết nối với lưới ñược mô tả dưới dạng sơ ñồ khối như hình 2.15. Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT 3.1. Các bài toán ổn ñịnh công suất 3.1.1. Điều chỉnh tốc ñộ tuabin máy phát Để ñiều chỉnh công suất ñặt máy phát và thay ñổi ở dải công suất lớn, người ta hay ñổi công suất cơ bằng cách ñiều tốc tuabin Tuy nhiên, khi xảy ra quá trình quá ñộ (ngắn mạch hoặc ñóng cắt phụ tải lớn) hoặc những dao ñộng nhỏ từ hệ thống làm rotor máy phát dao δ∆ mT∆ - fdE∆ Σ Σ K2 3 3 1 sT K + K1 KA K4 eT∆ Σ - - + - + Σ K6 K5 + + - fdψ∆ tU∆ 1U∆ refU Exiter Voltage transducer DKHs+2 1 s Rω Σ ∆ω + Hình 2.15. Mô hình tuyến tính của hệ thống máy phát ñồng bộ nối với lưới rút ra từ nhiễu loạn hệ thống aT∆ RsT+1 1 -14- ñộng làm ảnh hưởng ñến chất lượng ñiện năng. Quá trình này xảy ra rất nhanh nên thiết bị ñiều tốc do có hằng số thời gian quán tính cơ lớn nên sẽ ñáp ứng không kịp thời. Để giải quyết vấn ñề này, người ta sẽ 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 của máy phát ñiện ñồng bộ, người ta sử dụng hệ thống tự ñộng ñiều chỉnh kích từ có bộ phận ñiều khiển chính là thiết bị tự ñộng ñiều chỉnh ñiện áp AVR (Automatic Volttage Regulator). Thiết bị này có nhiệm vụ giữ cho ñiện áp ñầu cực máy phát là không ñổi (với ñộ chính xác nào ñó) khi phụ tải thay ñổi và nâng cao giới hạn công suất truyền tải của máy phát vào hệ thống lưới ñiện. Đặc biệt khi máy phát nối với hệ thống qua ñường dây dài. Trong chế ñộ làm việc bình thường, ñiều chỉnh dòng ñiện kích từ sẽ ñiều chỉnh ñược ñiện áp ñầu cực máy phát và thay ñổi lượng công suất phản kháng phát vào lưới ñiện. Một vấn ñề ñáng quan tâm là khi máy phát ñiện làm việc ở chế ñộ quá ñộ. Chế ñộ quá ñộ có thể xảy ra trong quá trình khởi ñộng máy hoặc khi nối máy phát ñiện làm việc với lưới. Quá trình quá ñộ xảy ra có thể làm chất lượng ñiện năng giảm. Nếu không khống chế kịp thời có thể gây nên phá hủy máy. Thông thường thời gian quá ñộ của máy phát ñiện nói chung ñòi hỏi phải tắt rất nhanh biên ñộ dao ñộng của các quá trình quá ñộ trong máy sao cho phải nằm trong phạm vi cho phép. Đặc biệt trong trường hợp sự cố ngắn mạch, cần có bộ phận ñể cưỡng bức dòng kích thích cho phép ñể giữ ñiện áp lưới làm việc ổn -15- ñịnh. Do ñó, vấn ñề ñiều chỉnh tự ñộng dòng ñiện kích từ có vái trò hết sức quan trọng. 3.2.2. Bộ ổn ñịnh công suất PSS1A Ở mục này sẽ trình bày cơ sở lý thuyết, phương pháp phân tích, thiết kế và tính chọn tham số cho bộ ổn ñịnh công suất có ngõ vào tín hiệu là sai lệch tốc ñộ ký hiệu là PSS1A. Trước tiên, là giới thiệu vai trò và tác dụng của PSS1A trong hệ thống kích từ máy phát. Từ ñó, ta sẽ xây dựng cấu trúc cơ bản và tính chọn tham số cho bộ ñiều khiển PSS1A ñể ñạt ñược kết quả tối ưu nhất. 3.2.2.1. Tác dụng và vai trò của PSS trong hệ thống kích từ refU tU∆ Hình 3.8. Mô hình tuyến tính của hệ thống máy phát ñồng bộ nối với lưới rút ra từ nhiễu loạn hệ thống δ∆ mT∆ - fdE∆ Σ Σ K2 3 3 1 sT K + K1 KA K4 eT∆ Σ - - + - + Σ K6 K5 + + - fdψ∆ 1U∆ Exiter Voltage transducer DKHs+2 1 s Rω Σ ∆ω + aT∆ ∆ω GPSS(s) RsT+1 1 ∆UPSS + -16- Bộ ổn ñịnh công suất là một thiết bị phụ trợ trong hệ thống tự ñộng ñiều chỉnh kích từ máy phát. Với mục ñích là tạo thêm một thành phầm mô men ñiện phụ trong rotor máy phát ñồng bộ. Thành phần mô men này có tác ñộng giống như là một mô men cản dịu ñể chống lại sự dao ñộng của rotor máy phát trong quá trình làm việc khi tải có xảy ra những dao ñộng. Để hiểu ñược sự tác ñộng của PSS1A ñến hệ thống máy phát, ta xét sơ ñồ khối của hệ thống như hình.3.8.Sơ ñồ này ñược mở rộng từ sơ ñồ khối của hệ thống ñã ñược mô hình hóa ở chương 2 kết nối thêm với bộ ổn ñịnh PSS1A. → Để giảm nhanh những dao ñộng của rotor, thiết bị PSS thông qua hệ thống kích từ tạo ra một thành phần mô men ñiện ñặt lên rotor có tác dụng giống như là một mô men cản dịu chống lại sự dao ñộng của rotor tại góc pha (ωt nào ñó) có tốc ñộ ω biến thiên. → Từ mô hình hệ thống máy phát ở hình3.8, hàm truyền ñạt của PSS là GPSS(s) tương ứng là mạch bù pha ñể bù cho sự trễ pha ñầu vào của bộ phận kích từ và mô men ñiện. Trong trường hợp lý tưởng, ñặc tính pha của GPSS(s) ñúng bằng nghịch ñảo ñặc tính pha của hàm truyền máy phát còn bộ phận kích từ ñược bù thì PSS sinh ra mô men giảm thuần túy cho tất cả các tần số dao ñộng.Vậy, ta thấy rằng PSS cung cấp một tín hiệu bổ sung ñến hệ thống kích từ nhằm sinh ra một thành phần mô men hãm ñể làm tắt nhanh những dao ñộng. → Thường phạm vi tác ñộng của PSS trong dải tần số dao ñộng từ 0,1-3Hz. Nếu ngoài phạm vi tác ñộng của PSS, ñể ổn ñịnh tốc ñộ rotor máy phát người ta phải ñiều tốc tuabin máy phát. 3.2.2.2. Cấu trúc cơ bản của PSSA -17- Để bù sự trễ pha người ta sử dụng cấu trúc pha Lead- Lag, với PSS1A, ta sẽ sử dụng hai giai ñoạn bù pha như ñã trình bày ở phần trước, khi ñó ta có cấu trúc hoàn thiện bộ ñiều khiển ổn ñịnh công suất PSS1A như hình 3.12. Khả năng bù của PSS phụ thuộc vào việc tính chọn giá trị của hệ số khuếch ñại KPSS và các hằng số thời gian trễ và vượt pha T1, T2, T3, T4. Các hằng sồ thời gian này ñược ñiều chỉnh trong khoảng 0,01s ≤ T ≤ 6s. 3.2.2.3. Tính chọn tham số cho PSS1A + Chọn các thông số cho bộ lọc thông cao: Tw phải ñược chọn sao cho tín hiệu kết quả của tốc ñộ phải tỷ lệ hằng số với sai lệch tốc ñộ. Như vậy, trong trường hợp nghiên cứu này ta sẽ chọn hằng số thời gian cho các bộ lọc “High-pass Filter” ở ñầu vào là Tw = 15s và khi ñó sẽ có một tần số cắt có giá trị là: fc = ωc /2Л = 1/2Л .Tw = 1/2.3,14.15 = 0.0106 (Hz). Tần số này thấp hơn các tần số của mô hình liên khu vực, do ñó giá trị của hằng số thời gian lọc ñã chọn là phù hợp. + Chọn các thông số cho khâu bù Lead-Lag: Giả thiết rằng 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: ∆UPSS ∆UPSSMAX Hình 3.12. Bộ ổn ñịnh công suất dựa vào tín hiệu tốc ñộ - PSS1A w w sT sT +1 4 3 1 1 sT sT + + 2 1 1 1 sT sT + + ∆UPSSMIN ∆ω Stabilizer Gain & Phase Lead-Lag High-pass Filter KPSS -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 các công thức ñược xây dựng ở chương 2, ta tính ñược các hệ số K1→K6 và các hằng số thời gian trong sơ ñồ khối ở 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 cơ bản của khâu bù phase Lead – Lag có thể viết lại tương ñương như sau: sT Ts sG + + = 1 1)( α (3.27) 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 ” sẽ là xác ñịnh nhỏ nhất có thể. Góc vượt pha lớn nhất (θmax) trong trường hợp này ñược mô tả như sau: ) 1 1(sin 1max + − = − α αθ (3.28) Hằng số thời gian T xác ñịnh ở tần số dao ñộng ∆ωmax với góc vượt pha ñể bù cho sự trể pha lớn nhất là: α ω T 1 max =∆ (3.29) Từ (3.28) ta xác ñịnh ñược thông số “α ” và từ (3.29) ta xác ñịnh ñược T Tiếp theo, ta tính toán góc pha cần bù ở tần số dao ñộng giới hạn tương ứng với Hzf 2max =∆ là maxω∆ = 2.Л.∆fmax= 2.3,14.2 = 12,56 (rad/s) -19- Từ hình 3.8, sự biến thiên từ thông do tác ñộng của PSS1A là: )( 1 63 3 PSSfd A fd UK sT KK ∆+∆− + =∆ ψψ (3.29) Khi ñó ; 633 3 1 KKKsT KK U A A PSS fd ++ = ∆ ∆ψ (3.30) Thay các hệ số K3, K6, KA và T3 vào (3.30) ta ñược: ssU PSS fd 91,121 66,66 3,0.200.333,091,1.1 200.333,0 + = ++ = ∆ ∆ψ (3.31) Ở tần số dao ñộng ∆ω = 12,56 rad/s, tức là s = j∆ω = j12,56 (rad/s) ⇒ 1,1921 6,66 56,12.91,121 66,66 jjU PSS fd + = + = ∆ ∆ψ Thành phần mô men ñiện do PSS1A tác ñộng là: PSSfdPSSePSS KTT ψ∆=∆=∆ 2 (3.32) o PSS fd PSS PSS j jKU K U T 3,42522,3 1,1921 66,665,1 1,1921 66,66. 2 2 −∠= + × =       + = ∆ ∆ = ∆ ∆ ⇒ ψ (3.33) Như vậy, góc pha cần bù lớn nhất ở tần số giới hạn sẽ là: θmax = - (- 42,3o) = 42,3o -20- Với bộ PSS1A, ta sử dụng 2 giai ñoạn bù pha như nhau (T1=T3, T2=T4) nên mỗi giai ñoạn sẽ bù một góc có giá trị θmax = 42,30/2 = 21,150. Thay vào (3.28) ta tính ñược giá trị α như sau: 01 max 15,21)1 1(sin = + − = − α αθ Suy ra: α = 2,12 Từ (3.33) ta sẽ tính ñược hằng số thời gian T sT 0547,0 12,256,12 11 max == ∆ = αω Suy ra các hằng số thời gian của khâu bù Phase Lead – Lag là: T2 = T4 = T = 0,0547s ; T1 = T3 = αT = 2,12.0,0547
Luận văn liên quan