Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6627-16-2:2014 - IEC/TR 60034-16-2:1991

Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6627-16-2:2014 đưa ra các hướng dẫn lập mô hình và các mô hình thích hợp dùng cho các hệ thống kích từ sử dụng trong các nghiên cứu sự ổn định hệ thống điện và cách đặt tên để xác định các tham số và biến số được sử dụng.

TCVN 6627-16-2:2014 IEC/TR 60034-16-2:1991 MÁY ĐIỆN QUAY - PHẦN 16-2: HỆ THỐNG KÍCH TỪ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ - MƠ HÌNH ĐỂ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỆN Rotating electrical machines - Part 16: Excitation systems for synchronous machines Chapter 2: Models for power system studies Lời nói đầu TCVN 6627-16-2:2014 hoàn toàn tương đương với IEC/TR 60034-16-2:1991; TCVN 6627-16-2:2014 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Lời giới thiệu Bộ Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6627, Máy điện quay xây dựng sở chấp nhận hoàn toàn IEC 60034 Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện khí cụ điện xây dựng Bộ TCVN 6627 (IEC 60034) có tiêu chuẩn sau: 1) TCVN 6627-1:2014 (IEC 60034-1:2010), Máy điện quay - Phần 1: Thông số đặc trưng tính 2) TCVN 6627-2-1:2010 (IEC 60034-2-1:2007), Máy điện quay - Phần 2: Phương pháp tiêu chuẩn để xác định tổn hao hiệu suất thử nghiệm (không kể máy điện dùng cho xe kéo) 3) TCVN 6627-2A:2001 (IEC 60034-2A:1974), Máy điện quay - Phần 2: Phương pháp thử nghiệm để xác định tổn hao hiệu suất máy điện quay (không kể máy điện dùng cho xe kéo) Đo tổn hao phương pháp nhiệt lượng 4) TCVN 6627-3:2010 (IEC 60034-3:2007), Máy điện quay - Phần 3: Yêu cầu cụ thể máy phát đồng truyền động tuabin tuabin khí 5) TCVN 6627-5:2008 (IEC 60034-5:2000 and amendment 1:2006), Máy điện quay - Phần 5: Cấp bảo vệ vỏ ngồi nhờ thiết kế tích hợp (Mã IP) - Phân loại 6) TCVN 6627-6:2011 (IEC 60034-6:1991), Máy điện quay - Phần 6: Phương pháp làm mát (Mã IC) 7) TCVN 6627-7:2008 (IEC 60034-7:2004), Máy điện quay - Phần 7: Phân loại kiểu kết cấu, bố trí lắp đặt vị trí hộp đầu nối (Mã IM) 8) TCVN 6627-8:2010 (IEC 60034-8:2007), Máy điện quay Phần 8: Ghi nhãn đầu nối chiều quay 9) TCVN 6627-9:2011 (IEC 60034-9:2007), Máy điện quay Phần 9: Giới hạn mức ồn 10) TCVN 6627-11:2008 (IEC 60034-11:2004), Máy điện quay - Phần 11: Bảo vệ nhiệt 11) Máy điện quay - Phần 12: Đặc tính khởi động động cảm ứng lồng sóc ba pha tốc độ 12) TCVN 6627-14:2008 (IEC 60034-14:2003 and amendment 1:2007), Máy điện quay Phần 14: Rung khí số máy điện có chiều cao tâm trục 56 mm lớn Đo, đánh giá giới hạn độ khắc nghiệt rung 13) TCVN 6627-15:2011 (IEC 60034-15:2009), Máy điện quay - Phần 15: Mức chịu điện áp xung cuộn dây stato định hình dùng cho máy điện xoay chiều 14) TCVN 6627-16-1:2014 (IEC 60034-16-1:2011), Máy điện quay - Phần 16-1: Hệ thống kích từ máy điện đồng - Định nghĩa 15) TCVN 6627-16-2:2014 (IEC/TR 60034-16-2:1991), Máy điện quay - Phần 16-2: Hệ thống kích từ máy điện đồng - Mơ hình để nghiên cứu hệ thống điện 16) TCVN 6627-16-3:2014 (IEC 60034-16-3:1996), Máy điện quay - Phần 16-3: Hệ thống kích từ máy điện đồng - Tính động học 17) TCVN 6627-18-1:2011 (IEC 60034-18-1:2010), Máy điện quay - Phần 18-1: Đánh giá chức hệ thống cách điện - Hướng dẫn chung 18) TCVN 6627-18-21:2011 (IEC 60034-18-21:1992 with amendment 1:1994 and amendment 2:1996), Máy điện quay - Phần 18-21: Đánh giá chức hệ thống cách điện - Quy trình thử nghiệm dây quấn kiểu quấn dây - Đánh giá nhiệt phân loại 19) TCVN 6627-18-31:2014 (IEC 60034-18-31:2012), Máy điện quay - Phần 18-31: Đánh giá chức hệ thống cách điện - Quy trình thử nghiệm dây quấn định hình - Đánh giá nhiệt phân loại hệ thống cách điện sử dụng máy điện quay 20) TCVN 6627-18-32:2014 (IEC 60034-18-32:2010), Máy điện quay - Phần 18-32: Đánh giá chức hệ thống cách điện - Quy trình thử nghiệm dây quấn định hình - Đánh giá độ bền nhiệt 21) TCVN 6627-18-33:2014 (IEC/TS 60034-18-33:2010), Máy điện quay - Phần 18-33: Đánh giá chức hệ thống cách điện - Quy trình thử nghiệm dây quấn định hình - Đánh giá nhiều yếu tố độ bền đồng thời chịu ứng suất nhiệt điện 22) TCVN 6627-18-34:2014 (IEC 60034-18-34:2012), Máy điện quay - Phần 18-34: Đánh giá chức hệ thống cách điện - Quy trình thử nghiệm dây quấn định hình - Đánh giá độ bền nhiệt hệ thống cách điện 23) TCVN 6627-26:2014 (IEC 60034-26:2006), Máy điện quay - Phần 26: Ảnh hưởng điện áp cân lên tính động cảm ứng lồng sóc ba pha 24) TCVN 6627-30:2011 (IEC 60034-30:2008), Máy điện quay - Phần 30: Cấp hiệu suất động cảm ứng lồng sóc ba pha tốc độ (Mã IE) 25) TCVN 6627-31:2011 (IEC/TS 60034-31:2010), Máy điện quay - Phần 31: Lựa chọn động hiệu suất lượng kể các ứng dụng biến đổi tốc độ - Hướng dẫn áp dụng MÁY ĐIỆN QUAY - PHẦN 16-2: HỆ THỐNG KÍCH TỪ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ - MƠ HÌNH ĐỂ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỆN Rotating electrical machines - Part 16: Excitation systems for synchronous machines Chapter 2: Models for power system studies Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn đưa hướng dẫn lập mơ hình mơ hình thích hợp dùng cho hệ thống kích từ sử dụng nghiên cứu ổn định hệ thống điện cách đặt tên để xác định tham số biến số sử dụng Các thuật ngữ định nghĩa cho TCVN 6627-16-1 (IEC 60034-16-1) Hình - Sơ đồ khối chung chức hệ thống kích từ (nằm phạm vi hình nét đứt) dùng cho máy điện đồng Phân loại kích từ - Sự thể hình vẽ mơ hình tốn học dùng cho nghiên cứu ổn định 2.1 Bộ kích từ chiều Mặc dù không sử dụng nhiều máy điện mới, kích từ chiều nghiên cứu nhiều máy điện đồng vận hành trang bị kiểu kích từ Hình đưa cách thể hình vẽ kiểu kích từ có cuộn kích từ kích từ độc lập Hình đưa mơ hình tương ứng Thuật ngữ K E đưa vào mơ hình để tính đến đặc tính kích từ có đặc trưng tự kích từ Lưu ý K E = trường hợp kích từ có kích từ độc lập Hình - Bộ kích từ chiều có cuộn kích từ kích từ độc lập Hình - Mơ hình ứng với Hình Một số dạng điều khiển kích từ sử dụng gồm - biến trở hoạt động kiểu điện cơ; - biến trở hoạt động động cơ; - đóng ngắn mạch định kỳ mạch kích từ song song; - sử dụng cuộn kích từ bổ sung, riêng rẽ cho việc giảm tăng kích từ; - sử dụng điện áp đầu máy phát khuếch đại nối tiếp với cuộn kích từ cho việc giảm tăng kích từ Lưu ý đến tỷ lệ phần trăm giảm tầm quan trọng khối trang bị kích từ chiều, mơ hình đơn giản Hình cần chứng tỏ phù hợp trường hợp 2.2 Bộ kích từ xoay chiều Bộ kích từ xoay chiều sử dụng máy phát xoay chiều với chỉnh lưu tĩnh quay để tạo dòng điện kích từ cho máy điện đồng Bộ chỉnh lưu khơng có điều khiển Trong trường hợp chỉnh lưu khơng điều khiển việc điều khiển thực thơng qua nhiều cuộn kích từ kích từ xoay chiều Điều quan trọng cần biết nguồn cung cấp dòng điện kích từ kích từ thơng qua thiết bị điều khiển để lập mơ hình điều khiển Nguồn máy phát phụ nguồn áp tĩnh nguồn tĩnh hỗn hợp Hình thể hình vẽ kích từ xoay chiều với chỉnh lưu tĩnh khơng điều khiển Bộ chỉnh lưu tĩnh nuôi máy phát xoay chiều cung cấp dòng chiều cho cuộn kích từ máy phát đồng thơng qua chổi than vành trượt Đấu nối cuộn kích từ quay máy phát kích từ với phần điều khiển kích từ thực chổi than vành trượt Hình - Bộ kích từ xoay chiều có chỉnh lưu tĩnh khơng điều khiển Hình thể hình vẽ kích từ xoay chiều có chỉnh lưu quay khơng điều khiển (bộ kích từ khơng chổi than) kích từ phụ nam châm vĩnh cửu dùng để cấp nguồn cho thiết bị điều khiển kích từ Bộ chỉnh lưu quay trục chung với máy phát đồng phần ứng quay dùng cho kích từ xoay chiều Đầu chỉnh lưu quay nối trực tiếp với cuộn kích từ máy điện đồng bộ, khơng cần qua vành trượt chổi than Hình - Bộ kích từ xoay chiều có chỉnh lưu quay khơng điều khiển (bộ kích từ khơng có chổi than) Bộ kích từ xoay chiều mơ hình hóa thể Hình 6, có tính đến hiệu ứng tải trạng thái ổn định độ kích từ (Trong số trường hợp định, sử dụng mơ hình chi tiết để tính đến hiệu ứng tải q độ) Mơ hình đơn giản thể Hình Mặc dù sử dụng đường cong tải bão hòa để tính đến hiệu ứng tải trạng thái ổn định đủ hầu hết nghiên cứu Việc sử dụng mơ hình đơn giản trường hợp chưa có sẵn liệu hồn chỉnh Hình - Mơ hình chi tiết kích từ xoay chiều Hình - Mơ hình đơn giản kích từ xoay chiều 2.3 Bộ kích từ tĩnh nguồn áp Bộ kích từ tĩnh nguồn áp sử dụng máy biến áp chỉnh lưu cấp nguồn từ máy phát phụ lắp trục với máy điện đồng bộ, từ hệ thống phụ không phụ thuộc vào điện áp máy phát từ điện áp đầu nối máy điện đồng Việc cấp nguồn từ điện áp đầu nối máy điện đồng gọi hệ thống kích từ tĩnh song song biến thiên điện áp hệ thống phải tính đến tính việc lập mơ hình Hình thể hình vẽ hệ thống Có thể sử dụng cầu đối xứng thyristo cầu khơng đối xứng có nửa nhánh cầu thyristo nửa điốt Điều khiển góc mở thường sử dụng để hạn chế giá trị điện áp âm sẵn có, đưa giá trị tuyệt đối hiệu hai giá trị U p+ Up- Kết cấu cầu không đối xứng khơng cho phép nghịch lưu có giá trị Up- “không” Trong thiết bị thông dụng nhất, cầu chỉnh lưu có điều khiển cho phép dòng kích từ dương chạy qua Nếu đầu nối máy điện đồng có nhiễu làm cho dòng điện kích từ cảm ứng âm chạy qua mơ hình máy tính Hình khơng giá trị Điện áp cuộn kích từ máy điện đồng khơng xác định lệnh điều khiển điều chỉnh mà xác định từ xem xét khác không thuộc phạm vi áp dụng tiêu chuẩn Thiết bị cho phép dòng điện kích từ dương âm chạy qua yêu cầu trường hợp làm việc không bình thường Mơ hình máy tính Hình áp dụng điều kiện hệ thống Hình - Hệ thống kích từ tĩnh nguồn áp Mơ hình: Hình - Mơ hình ký hiệu hệ thống kích từ tĩnh nguồn áp 2.4 Bộ kích từ tĩnh nguồn hỗn hợp Bộ kích từ tĩnh nguồn hỗn hợp máy biến áp chỉnh lưu cấp nguồn từ nguồn dòng nguồn áp (các đại lượng máy điện đồng bộ) Có số lượng lớn phương án thiết kế Trong tiêu chuẩn mô tả ba phương án sử dụng phổ biến Ví dụ đầu tiên, Hình 10, minh họa khái niệm bổ sung điện áp từ hai nguồn nối tiếp phía chiều chỉnh lưu Biến dòng có thiết kế mạch từ đặc biệt sử dụng cuộn kháng riêng rẽ thể Hình 10, mơ hình tương ứng cho Hình 11 Hình 10 - Bộ kích từ tĩnh nguồn hỗn hợp có bổ sung điện áp nối tiếp phía chiều Hình 11 - Mơ hình ứng với Hình 10 Ví dụ thứ hai, Hình 12, minh họa khái niệm bổ sung dòng điện từ hai nguồn song song phía xoay chiều chỉnh lưu Biến áp nguồn áp có thiết kế mạch từ đặc biệt sử dụng cuộn kháng riêng thể hình Điều khiển thực cách tách phần tổng dòng điện thơng qua chỉnh lưu có điều khiển Một biến thể khác thiết kế (không minh họa tiêu chuẩn) sử dụng dây quấn riêng rẽ bên máy điện nguồn áp, có khơng có dòng điện đầu nối máy điện nguồn thứ hai Mơ hình máy tính, Hình 13, đủ tổng quát phép chứa tất tham số thiết kế hai hệ thống Hình 12 - Bộ kích từ tĩnh nguồn hỗn hợp có bổ sung dòng điện từ hai nguồn phía xoay chiều Hình 13 - Mơ hình tổng quát kích từ tĩnh nguồn hỗn hợp Một biến thể hệ thống cung cấp điều khiển đầu kích từ cách bão hòa máy biến áp nguồn dòng Hệ thống minh họa Hình 14, mơ hình máy tính thể Hình 15 Hình 14 - Bộ kích từ tĩnh nguồn hỗn hợp với bổ sung dòng điện từ hai nguồn phía xoay chiều Hình 15 - Mơ hình ứng với Hình 14 Một số dạng kích từ hỗn hợp khơng sử dụng biến áp hai cuộn dây riêng rẽ dùng cho nguồn dòng nguồn áp Thay vào thiết kế sử dụng máy biến áp ba cuộn dây, việc kết hợp nguồn thực kiểu từ Quan hệ tốn học sơ đồ khối Hình 13 Hình 15 áp dụng cho hệ thống 2.5 Mơ hình tốn học chức điều khiển Phần khó khăn đáng kể cần thiết để chuẩn bị cho nghiên cứu tính ổn định quy mô lớn thu thập đánh giá liệu để mơ tả tốn học hệ thống kích từ liên quan Sử dụng mơ hình tốn học đơn giản để giảm khó khăn bị hạn chế nghiên cứu mở rộng góc dao động roto Việc xác định ổn định hệ thống điện nối liên kết đại thường đòi hỏi mơ liên tục nhiều giây nhiều dao động qua lại Do đơn giản hóa bị hạn chế số trường hợp Các thiết bị nhà chế tạo khác thường có chung chức điều khiển kích từ mà mơ tả tốn học điều khiển PID phổ biến Điều cho phép thể phần thiết yếu điều khiển kích từ dạng tiêu chuẩn hóa Trong điều khiển PID Hình 16, khối có số thời gian T C2, TB2 thể hàm đạo hàm (D), khối lại có số thời gian TC1, TB1 hệ số khuếch đại KR thể hàm PI Giới hạn đầu Urmax, Urmin, theo ảnh hưởng chúng, kiểu non-wind-up, tức chúng không cho số hạng tích phân vượt khỏi giới hạn Việc so sánh wind-up non-wind-up nêu Phụ lục D Cổng đóng vai trò lựa chọn tín hiệu hạn chế cần thể Các số hạng không áp dụng u cầu ứng dụng đặc biệt mơ hình tiêu chuẩn đặt tương ứng Tùy thuộc vào thuật giải, cần cung cấp giá trị nhỏ số thời gian chậm sau, phối hợp với khoảng thời gian tính tốn kỹ thuật số, nhằm tránh khơng ổn định số tính tốn Hàm tích phân tỷ lệ đơi có kết cấu Hình 17 với hạn chế đầu non-wind-up cung cấp khuếch đại tỷ lệ phần tử phản hồi Hình 17 đưa mối quan hệ đại số để thể cấu trúc theo Hình 16 Khi giới hạn đầu non-wind-up cần thể hiện, sử dụng cấu trúc Hình 16 cần thiết nhằm tránh vấn đề tính toán hệ số khuếch đại cao khuếch đại phản hồi Hình 18 thể mơ hình sử dụng thường xun sớm kiểu PID, có chức tương tự với Hình 16 cung cấp trễ khối phản hồi thay hàm vượt trước theo hướng tiến Mơ hình u cầu tùy chọn khơng thể tương đương với cấu trúc Hình 16 Việc lập mơ hình cảm biến điện áp đầu nối máy phát chung cho tất điều chỉnh điện áp Hình 19 thể cảm biến điện áp kết hợp với bù dòng điện tải phía xoay chiều Trong trường hợp này, biến số đầu vào (điện áp dòng điện máy phát) đưa vào dạng véctơ tín hiệu tạo thành chỉnh lưu Bù dòng điện tải thường sử dụng dạng sau: - khối song song khơng có trở kháng chúng bù dòng điện sử dụng để tạo trở kháng ghép nối giả, cho khối phân chia công suất phản kháng cách phù hợp Đối với trường hợp này, XC cần có giá trị dương - khối nối thông qua trở kháng đáng kể đến hệ thống, hai nhiều khối nối thông qua máy biến áp riêng rẽ, tốt điều chỉnh điện áp điểm bên đầu nối máy điện Ví dụ mong muốn bù phần trở kháng máy biến áp Đối với trường hợp này, RC XC lấy giá trị âm Trong hầu hết trường hợp bù dòng điện tải, thành phần R C không đáng kể cần có giá trị XC Trong trường hợp này, giảm ảnh hưởng dòng điện đến thành phần phản kháng đủ, chức giảm gọi bù dòng điện phản kháng Ảnh hưởng dòng điện phản kháng bổ sung tín hiệu lọc chiều cho tín hiệu điện áp đầu nối lọc, theo Hình 20 Khi không sử dụng bù, lọc điện áp đầu nối chỉnh lưu giữ lại Hình 19 Hình 20 Mặc dù việc lọc phức tạp mục đích lập mơ hình, thường giảm xuống thành số thời gian thể Đối với nhiều hệ thống, số thời gian nhỏ cần có biện pháp để đặt số khơng Một số bù sử dụng cơng suất tác dụng công suất phản kháng biến số bù Các tín hiệu có lọc khác với lọc sử dụng cho điện áp đầu nối Hình 21 thể lọc kiểu Điện áp đầu nối sau bổ sung thêm ảnh hưởng bù tải việc lọc so sánh với chuẩn thể giá trị đặt điện áp đầu nối mong muốn Tín hiệu chuẩn điều chỉnh điện áp tương đương, UREF, chọn để thỏa mãn điều kiện làm việc ban đầu Khi sử dụng bù, cần lưu ý bổ sung thêm làm tắt dần dương âm trường hợp có dao động cơng suất CHÚ THÍCH 1: thị ưu tiên hạn chế CHÚ THÍCH 2: Giá trị giới hạn đơi ký hiệu LV CHÚ THÍCH 3: Giá trị giới hạn đơi ký hiệu HV Hình 16 - Bộ điều chỉnh PID phổ biến có hạn chế - Cấu trúc mơ hình tốn học Tương đương với Hình 16: F( s ) sTC K (1 K ) sTB T2 K2 sT2 s sTC sTC1 KR sTB sTB1 Hình 17 - Bộ điều chỉnh PID thay - Cấu trúc tính tương đương với Hình 16 Hình 18 - Bộ điều chỉnh vượt trước khơng có hạn chế Hình 19 - Cảm biến điện áp đầu nối bù dòng điện tải Hình 20 - Cảm biến điện áp đầu nối bù dòng điện phản kháng điểm ghép nối chuẩn a, a’, , ’ số phức P, Q công suất tác dụng phản kháng đầu nối máy phát Hình 21 - Cảm biến điện áp đầu nối bù công suất tác dụng phản kháng điểm ghép nối chuẩn Thuật ngữ 3.1 Tham số Hằng số thời gian liên quan đến kích từ quay xoay chiều chiều TE Hằng số thời gian liên quan đến cuộn dây bão hòa kích từ tĩnh Hằng số thời gian tương đương liên quan đến điều khiển cầu thyristo SE Hàm bão hòa liên quan đến kích từ quay xoay chiều chiều KE Hằng số liên quan đến trường tự kích từ kích từ quay xoay chiều chiều Đối với kích từ kích từ riêng rẽ, K E = KM Hệ số khuếch đại vượt trước điều chỉnh trường mạch vòng bên kích từ tĩnh hỗn hợp KD Hệ số khử từ hàm điện kháng kích từ xoay chiều XE Hệ số mang tải chỉnh lưu, tỷ lệ với điện kháng chuyển mạch nguồn áp, nguồn dòng nguồn áp nguồn dòng kết hợp tương đương TM Hằng số thời gian tương đương điều chỉnh trường mạch vòng bên kích từ tĩnh hỗn hợp Fe Hệ số rơi chuyển mạch, xem Phụ lục B Ki Hằng số liên quan đến đầu vào mạch dòng điện Kp Hằng số liên quan đến đầu vào mạch điện XL Hệ số liên quan đến tính tốn cuộn dây điện áp bên máy phát, tỷ lệ với điện cảm rò stato máy phát Uf max Điện áp đầu lớn nhất, ứng với mức bão hòa, kích từ hỗn hợp Đầu lớn nhỏ điều chỉnh UB max Điện áp lớn ứng với mức bão hòa thành phần nguồn dòng kích từ hỗn hợp Điện áp đầu không tải lớn nhỏ kích từ nguồn áp điện áp máy phát danh định KG Hệ số khuếch đại phản hồi điều chỉnh trường mạch vòng Các giới hạn phản hồi lớn nhỏ điều chỉnh trường mạch vòng TR, TR1, TR2, TR3 Các số thời gian liên quan đến chuyển đổi điện áp đầu nối bù dòng điện tải XP Hệ số mang tải chỉnh lưu dùng cho chuyển đổi nguồn áp Các số hệ số khuếch đại liên quan đến điều chỉnh điện áp Các số thời gian liên quan đến điều chỉnh điện áp Xc, Rc, , ’, , ’ Các số hệ số khuếch đại liên quan đến bù tải 3.2 Biến số Ur Đầu điều chỉnh Uf Điện áp kích từ máy phát, đầu hệ thống kích từ (theo đơn vị tương đối điện áp kích từ khe hở khơng khí máy phát) If Dòng điện kích từ máy phát (theo đơn vị dòng điện kích từ khe hở khơng khí máy phát) U t , Ut Giá trị véctơ giá trị độ lớn điện áp đầu nối máy phát (theo đơn vị tương đối giá trị danh định) l t , It Giá trị véctơ giá trị độ lớn dòng điện đầu nối máy phát (theo đơn vị tương đối giá trị danh định) Ue Điện áp kích từ phía sau điện kháng chuyển mạch (theo đơn vị tương đối điện áp kích từ khe hở khơng khí máy phát) UREF Điện áp chuẩn điều chỉnh (được xác định đáp ứng điều kiện ban đầu) UB Điện áp đầu thành phần nguồn dòng kích từ hỗn hợp USS Đầu ổn định hệ thống điện UERR Tín hiệu lỗi kênh điều khiển điện áp Uie Điện áp rơi điện trở kích từ kích từ Phụ lục A (quy định) Hệ đơn vị tương đối Dòng điện điện áp máy phát nghiên cứu hệ thống thể biến đơn vị tương đối Chúng thường rút từ hệ đơn vị tương đối đơn vị định nghĩa sau: - điện áp danh định, điện áp đầu nối máy phát; - dòng điện danh định, dòng điện stato; - dòng điện cần thiết để sinh điện áp đầu nối máy phát danh định đường khe hở khơng khí máy phát, dòng điện kích từ máy phát; - điện áp kích từ tương ứng, điện áp kích từ máy phát Các mơ hình hệ thống kích từ cần có điểm chung với mơ hình máy phát đầu nối stato đầu nối kích từ Các tín hiệu tổng hợp lại với điện áp đầu nối máy phát theo đơn vị tương đối đầu vào điều chỉnh điện áp cần tương thích với biến đơn vị tương đối Dòng điện đầu kích từ cần đơn vị tương đối sở dòng điện kích từ máy phát, điện áp đầu kích từ cần đơn vị tương đối điện áp kích từ máy phát Phụ lục B (quy định) Đặc tính điều chỉnh chỉnh lưu Tất nguồn xoay chiều cấp nguồn cho mạch điện chỉnh lưu có trở kháng phần lớn điện cảm Hiệu ứng trở kháng làm thay đổi trình chuyển mạch gây việc giảm phi tuyến điện áp trung bình đầu chỉnh lưu dòng điện tải chỉnh lưu tăng lên Các mạch cầu ba pha đối xứng thường sử dụng có ba chế độ làm việc khác Các phương trình đặc trưng cho ba chế độ xác định dòng điện tải chỉnh lưu Hình B.1 thể đặc tính điện áp tải theo dòng điện tải phương trình tương ứng Đối với giá trị nhỏ XE, cần mô hình hóa chế độ làm việc 1, thể mơ hình Hình XEI f Ue Nếu Nếu XEI f Ue 0,433 XEI f Ue 0,433 Fe XEI f Ue 0,577 0,75 Fe 0,75 Fe 1,732 XEI f Ue 0,75 XEI f Ue XEI f Ue Hình B.1 - Đặc tính điều chỉnh chỉnh lưu phương trình tương ứng Hàm bão hòa PHỤ LỤC C (quy định) Hàm bão hòa Hàm bão hòa kích từ SE phản ánh tăng yêu cầu kích từ kích từ bão hòa Tại điện áp đầu kích từ, đại lượng A, B, C định nghĩa kích từ cần thiết kích từ để sinh điện áp đầu đường cong bão hòa tải điện trở khơng đổi, đường thẳng khe hở khơng khí đường cong bão hòa khơng tải cách tương ứng (Hình C.1) Đối với kích từ xoay chiều, hiệu ứng phụ thuộc tải khơng mơ hình riêng rẽ (mơ hình Hình 7) kích từ chiều có vành góp: SE A B B Đối với kích từ xoay chiều, hiệu ứng phụ thuộc tải cuộn kháng đồng cuộn kháng chuyển mạch mơ hình riêng rẽ (Hình 6): SE C B B Nhìn chung, hàm bão hòa xác định hai điểm, thường chọn 1,0 lần 0,75 lần giá trị trần điện áp đầu kích từ Hình C.1 - Đặc tính bão hòa kích từ Phụ lục D (quy định) Thể giới hạn Trong mạch điều khiển kích từ, việc lập mơ hình hai loại giới hạn phải xét đến Giới hạn “wind-up” cho phép đầu y vượt giới hạn, đại lượng x thay đổi bên giới hạn (xem Hình D.1) Giới hạn “non-wind-up” (Hình D.2) khơng cho phép đại lượng bị giới hạn y vượt giới hạn, mà phần cứng phải có số dạng phản hồi Mơ tả tốn học giới hạn non-wind-up cho Hình D.2 khơng áp dụng cho chức trễ thể Nếu giới hạn non-wind-up áp dụng cho hàm phức hơn, việc thể đầy đủ cách không đơn giản phụ thuộc vào hàm Ví dụ, điều chỉnh PI Hình 16 có giới hạn non-wind- up, thể ký hiệu điều chỉnh hình Trong mơ hình chi tiết, giới hạn non-wind-up sinh từ giới hạn wind-up phần tỷ lệ tuyến theo hướng tiến với hệ số khuếch đại KR phản hồi xung quanh phần tử Hình D.1 - Bộ giới hạn wind-up Các phương trình hệ thống: dy/dt= (u - y)/T Nếu B ≤ y ≤ A x = y Nếu y > A x = A Nếu y < B x = B Hình D.2 - Bộ giới hạn non-wind-up Các phương trình hệ thống: f = (u - y)/T Nếu y= A f > dy/dt đặt Nếu y = B f < dy/dt đặt Nếu khơng dy/dt = f B≤y≤A Phụ lục E (tham khảo) Ví dụ xây dựng mơ hình máy tính dùng cho hệ thống kích từ đặc biệt Hình E.1 Ví dụ kích từ tĩnh có điều khiển PID dùng cho điện áp đầu nối máy điện đồng không sử dụng hạn chế Hình E.2 Ví dụ ứng dụng hạn chế dòng điện kích từ kích từ tĩnh có điều khiển PID điện áp đầu nối máy điện đồng Giới hạn dòng điện kích từ If ref, số điều chỉnh trình làm việc theo ứng dụng Hình E.3 Ví dụ kích từ tĩnh với điều khiển PID điện áp đầu nối máy điện đồng với điều khiển dòng điện kích từ mạch vòng nhỏ Hình E.4 Ví dụ kích từ xoay chiều có điều khiển PID điện áp đầu nối máy điện đồng với điều khiển dòng điện kích từ song song Bộ khuếch đại trung gian biến đổi thyristo nuôi từ nguồn áp khơng đổi PMG Hình E.5 Ví dụ kích từ xoay chiều có điều khiển PID điện áp đầu nối máy điện đồng bộ, mạch vòng nhỏ điều khiển dùng cho dòng điện kích từ Bộ khuếch đại trung gian biến đổi thyristo ni từ điện áp đầu nối Hình E.1 - Ví dụ ứng dụng: kích từ tĩnh khơng có hạn chế Hình E.2 - Ví dụ ứng dụng: hạn chế dòng điện kích từ tĩnh thơng qua giá trị giới hạn (LV) Hình E.3 - Ví dụ ứng dụng: kích từ tĩnh có điều chỉnh dòng điện kích từ mạch vòng nhỏ Hình E.4 - Ví dụ ứng dụng: kích từ xoay chiều có điốt-dòng điện kích từ kích từ từ chỉnh lưu thyristo (nguồn áp khơng đổi) Bộ điều chỉnh điện áp có cổng LV giới hạn dòng điện kích từ Hình E.5 - Ví dụ ứng dụng: kích từ quay có điều chỉnh dòng điện kích từ mạch vòng nhỏ MỤC LỤC Lời nói đầu Lời giới thiệu Phạm vi áp dụng Phân loại kích từ - Sự thể hình vẽ mơ hình tốn học dùng cho nghiên cứu ổn định Thuật ngữ Phụ lục A (quy định) - Hệ đơn vị tương đối Phụ lục B (quy định) - Đặc tính điều chỉnh chỉnh lưu Phụ lục C (quy định) - Hàm bão hòa Phụ lục D (quy định) - Thể giới hạn Phụ lục E (tham khảo) - Ví dụ xây dựng mơ hình máy tính dùng cho hệ thống kích từ đặc biệt ...15) TCVN 662 7-1 6-2 :2014 (IEC/TR 6003 4-1 6-2 :1991), Máy điện quay - Phần 1 6-2 : Hệ thống kích từ máy điện đồng - Mơ hình để nghiên cứu hệ thống điện 16) TCVN 662 7-1 6-3 :2014 (IEC 6003 4-1 6-3 :1996),... quay - Phần 1 6-3 : Hệ thống kích từ máy điện đồng - Tính động học 17) TCVN 662 7-1 8-1 :2011 (IEC 6003 4-1 8-1 :2010), Máy điện quay - Phần 1 8-1 : Đánh giá chức hệ thống cách điện - Hướng dẫn chung 18) TCVN. .. 20) TCVN 662 7-1 8-3 2:2014 (IEC 6003 4-1 8-3 2:2010), Máy điện quay - Phần 1 8-3 2: Đánh giá chức hệ thống cách điện - Quy trình thử nghiệm dây quấn định hình - Đánh giá độ bền nhiệt 21) TCVN 662 7-1 8-3 3:2014