1 4 Các đặc tính điều chỉnh của máy điện đồng bộ
2.2. Bộ điều chỉnh điện áp AVR
Việc điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát và công suất phản kháng bằng cách điều chỉnh òng điện kích từ chính lần đầu được đưa ra vào thập kỷ 60, sau đó các k thuật điều chỉnh đ được cải tiến rất và ngày càng phát triển m nh mẽ. Nh ng bộ AVR(Automatic Voltage Regulator) đầu tiên s dụng m ch tư ng tự. Nh ng bộ AVR số được giới thiệu vào thập kỷ 70. AVR số có ưu điểm h n AVR tư ng tự ở chỗ đáp ứng nhanh h n linh ho t h n và có thể ứng dụng nh ng phư ng pháp điều khiển phức t p, chẳng h n điều khiển phi tuyến, m ng n ron điều khiển mờ, thuật toán phát sinh…với đáp ứng tin cậy cho nhiều điều kiện vận hành ứng với nhiều tải khác nhau.
Cụ thể AVR có nh ng nhiệm vụ sau:
- Điều chỉnh điện áp máy phát điện
- Điều chỉnh công suất vô công của máy phát điện
- T o độ suy giảm điện áp theo công suất vô công để cân bằng sự phân phối công suất vô công gi a các máy với nhau trong hệ thống khi máy vận hành nối lưới.
- Cường hành kích thích khi có sự cố trên lưới
Nh ng bộ AVR hiện đ i s dụng các bộ bù có thông số cố định với khả năng điều chỉnh điện áp tr ng thái ổn định tốt và đáp ứng nhanh tới nhiễu, khi mà điều kiện vận hành của máy thay đổi. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp không thể thiết kế một bộ AVR có thông số cố định có khả năng ho t động tốt trong tất cả các điều kiện vận hành o đó đôi khi phải s dụng phư ng pháp điều khiển thích nghi.
S đồ tổng quát của hệ thống điều chỉnh điện áp cấp vào rotor của máy phát nhằm điều chỉnh điện áp đầu ra của máy phát:
Đàm Tá Hải Page 41
Hình 2-18. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển tạo góc mở van.
Trong đó:
- Uac là điện áp phản hồi về của đầu cực máy phát
- U c là điện áp một chiều cấp vào rotor phản hồi về
- AVR là bộ t o ra điện áp điều khiển ( điện áp tham chiếu Uref)
- ĐC là ộ điều chế xung nhận tín hiệu đồng pha
- U pha là điện áp đồng pha cấp vào bộ điều chế
- TX là bộ t o xung
- KĐ là ộ khuếch đ i để khuếch đ i xung đầu ra
- BAX là biến áp xung
- G-Th là tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển cấp vào cực Gate của Th
2.2.1. Bộ AVR
Nhận các thông số cài đặt của người vận hành đồng thời nhận các thông số phản hồi về tính toán so sánh để đưa ra được tín hiệu điều khiển điện áp đặt để có được đầu ra mong muốn thỏa mãn các yêu cầu của người vận hành và hệ thống. Nếu có sự thay đổi hay mất ổn định hoặc sự cố. AVR tự tính toán đưa ra nh ng lượng điều chỉnh hợp lý để đưa về hệ ở tr ng thái cân bằng ình thường. Nếu phỏng đoán sẽ gặp vấn đề nghiêm tr ng ảnh hưởng đến hệ thống và máy móc thiết bị thì phải đưa ra lệnh đi ừng máy để khắc phục. AVR hoặt động đựa trên các m ch vòng điều chỉnh và các bộ điều chỉnh PI và PID. Khi phát hiện sai số. Hệ
AVR ÐC TX KÐ BAX
Udc
Udpha
Đàm Tá Hải Page 42 thống tự tính toán điều chỉnh và nhờ các bộ điều chỉnh nhanh chóng đưa về tr ng thái ình thường làm cho hệ thống làm việc tin cậy và hiệu quả.
2.2.2. Bộ điều chế và tạo xung
Hình 2-19. Bộ điều chế.
Bộ điều chế là bộ biến đổi tín hiệu điều khiển nhận được từ bộ AVR thành góc điều khiển được tính từ chuyển m ch tự nhiên của van điều khiển Để xác định được góc điều khiển cần phải biết được thông tin về pha của điện áp đặt lên van động lực. Tức là bộ điều khiển phải t o ra xung đồng pha với điện áp đặt lên van động lực. Bộ điều khiển như vậy g i là bộ điều chế đồng bộ.
Bộ điều chế gồm bộ t o xung răng cưa RC và ộ so sánh SS. Tín hiệu đồng pha Udpha sẽ đồng bộ quá trình làm việc của máy phát xung răng cưa
Hệ thống kích từ nhà máy thủy điện S n La đ lựa ch n module TTM (Thyristor Triggering Module) thực hiện các nhiệm vụ đồng bộ và t o xung đầu ra theo đ ng yêu cầu.
Module này có thể cài đặt để thích hợp cho bộ chỉnh lưu như chỉnh lưu cầu một pha chỉnh lưu tia a pha và chỉnh lưu cầu ba pha. Module có tham số cài đặt để lựa ch n điện áp đầu ra là tuyến tính với điện áp điều khiển hay là phi tuyến tùy thuộc vào điện áp tựa. Đồng thời có tham số điều chỉnh tần số xung đầu ra và h n chế được giới h n trên và giới h n ưới của góc mở .
2.2.3. Bộ khuếch đại xung và máy biến áp xung
Để đảm bảo chắc chắn iên độ xung đầu ra có đặc tính thích hợp với các yêu cầu của nhà sản xuất thyristor đưa ra hệ thống phải dùng bộ khuếch đ i xung. Mo ule này nâng cao được chất lượng tín hiệu xung.
Trong hệ thống kích từ nhà máy thủy điện S n La ộ khuếch đ i xung lựa ch n module TPA213 (Thyristor Pulse Amplifier Module). Module này vừa có
RC
SS Udpha
Đàm Tá Hải Page 43 nhiệm vụ khuếch đ i xung vừa có chức năng phân kênh xung đầu ra từ hai kênh xung đầu vào. Nhiệm vụ này thích hợp cho hệ thống dùng hai bộ chỉnh lưu cầu để đảm bảo tính dự phòng cao.
Biến áp xung ùng để cách ly m ch lực với m ch điều khiển và phối hợp trở kháng gi a cực điều khiển của thyristor với m ch khuếch đ i đầu ra và thay đổi cực tính của xung. Yêu cầu lớn nhất đối với biến áp xung là truyền xung từ m ch điều khiển lên cực điều khiển của thyristor với đội méo ít nhất.
Trong thực tế xung đi qua máy iến áp xung bị méo và có ao động do tụ ký sinh trong biến áp xung gây ra Để giảm ao động và độ sụt đỉnh xung cần tăng giá trị điện cảm của máy biến áp xung lên.