Để thực hiện quá trình mô phỏng, chúng ta cần thực hiện các bước: xây dựng mô hình mô phỏng, xác lập giá trị các thông số của mô hình, xác lập điều kiện đầu, lựa chọn cách thức xuất kết quả, điều khiển việc thực thi quá trình mô phỏng.
Các thiết bị mô phỏng chủ yếu được lấy trong thư viện SimPowerSystems. Các khối, hình ảnh, chức năng, thư viện theo bảng (3.1) dưới đây.
59
Bảng 3.3 Các khối chức năng trong hệ thống mô phỏng
stt Khối chức năng, hình ảnh Thư viện Tham số mô phỏng. 1 Nguồn 3 pha SimPower
System/El ectrical Sources
-Điện áp: 1.004*225kV -Pha ban đầu: 0
-Tần số: 50Hz
Biên độ giữ ổn định trong toàn bộ quá trình mô phỏng.
2 Thanh cái ba pha SimPower System/El ements
Dạng RL nối tiếp, tham số:
R = 4.4 Ω L = 140mH
3 Máy biến áp SimPower System/El ements
Công suất: 120MVA Tần số 50 Hz Cuộn sơ cấp: 225kV Cuộn thứ cấp: 23kV Từ trở: 500 pu Từ cảm: 500 pu 4 Nhóm tải cố định L1 SimPower System/El ements Áp định mức: 225kV Tần số: 50 Hz P = 50 MW Q= 20 MVAr
5 Khóa chuyển mạch SimPower System/El ements
Ron = 0.001 Ω
Thời gian chuyển tiếp: t= 1s – thay đổi được
a) Khối TCR:
Trên lí thuyết thì cuộn kháng của TCR không có điện trở, nhưng trong thực tế và mô hình mô phỏng TCR bao gồm 3 cuộn RL nối tiếp được mắc hình tam giác.
60
Mỗi cuộn RL được điều khiển bởi một cặp Thyristor mắc ngược nhau. Các thyristor này được đóng mở bởi tín hiệu cấp từ bộ điều khiển của thiết bị SVC thông qua các xung điều khiển Ap, Am, Bp, Bm, Cp, Cm. Tham số của các khối như dưới bảng (3.2):
Hình 3.3 Cấu tạo của TCR
Bảng 3.4 Thông số của các thành phần trong TCR
Tên Tham số Thyristor - Ron = 0.001 Ω - Vf = 15V - Rsnubber = 460 Ω - Csnubber = 130 nF Cuộn kháng RL: L = 30.2 mH R = 0.19 Ω C = 0 Q = 50
61
b)Bộ điều khiển của thiết bị SVC
Bộ điều khiển sẽ đo đạc, kiểm soát mọi thứ xảy ra trong thiết bị SVC. Cấu tạo của thiết bị SVC rất phức tạp, và bản thân bộ điều khiển cũng bao gồm rất nhiều những khối chức năng nhỏ khác.Cấu tạo của bộ điều khiển như hình (3.3). Ở trong hình vẽ chúng ta có thể thấy các khối chức năng chính của thiết bị SVC bao gồm hệ thống đo lường, khối điều chỉnh điện áp, khối tính toán góc mở α, và khối tạo xung điều khiển.
Hình 3.4 Sơ đồ của bộ điều khiển
Khối đo lường:
Khối đo lường (measurement systems): là khối lấy dữ liệu trực tiếp từ thanh cái, biến đổi sau đó cung cấp các đại lượng đầu vào cần thiết cho bộ điều khiển của thiết bị SVC.
62
Tùy vào mục đích sử dụng của thiết bị SVC, khối này có thể nhận tín hiệu đo lường khác nhau như điện áp thanh cái SVC (Vmeas), dòng điện chảy vào SVC(Imeas), các thông số dòng điện công suất chạy trên đường dây, góc pha điện áp giữa các thanh cái, tần số quay máy phát…Một vài tín hiệu có thể đo trực tiếp, một vài tín hiệu có thể tính toán thông qua các trị số của dòng điện và điện áp
Bảng 3.5 Các thành phần cấu tạo nên khối đo lường
Tên Tham số
3 phase Phase Locked Loop
Dùng để đồng bộ khi tần số thay đổi với giá trị tiêu chuẩn. Nếu bộ AGC được kích hoạt thì tín hiệu của PLL sẽ được điều chỉnh theo tỉ lệ của tín hiệu đầu vào.
Fmin = 45Hz Pha ban đầu: 0
Tần số ban đầu: 50Hz
Điều khiển PLL
fmin = 45Hz Pha ban đầu: 0
63
Khối điều chỉnh điện áp:
Hình 3.6 Khối điều chỉnh điện áp
Khối điều chỉnh điện áp là khối đo xử lý các tín hiệu đo và đưa ra xung tín hiệu tỷ lệ với công suất bù mong muốn. Các tín hiệu đo lường và các hàm truyền trong khối điều chỉnh điện áp được sử dụng tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể của các thiết bị SVC. Các biến tín hiệu đo được so sánh với tín hiệu chuẩn thường là điện áp mẫu Vref, và tín hiệu sai số Ve = Vmeas- Vref được đặt vào bộ biến đổi. Tín hiệu đầu ra của bộ điều chỉnh là dung dẫn Bref được tạo ra để giảm sự sai số,tỉ lệ với trị số dung dẫn cần hiệu chỉnh cho SVC để giữ điện áp. Tín hiệu này đặt vào cổng của bộ phát xung, tạo góc trễ α thích hợp cho điều chỉnh van thyristor.
Khối tính góc mở α:
Dựa vào giá trị đầu vào là điện dẫn của hệ thống, qua các thuật toán và mạch chức năng, khối sẽ đưa ra giá trị góc mở α của TCR.
64
Bảng 3.6 Cấu tạo của thành phần tạo góc mở α
Tên Tham số
Hàm truyền: Hàm biểu diễn chung theo áp:
𝑈(1)
1+𝑈(1)𝑋𝑛%𝑆𝐵𝑎𝑠𝑒
100.𝑆𝑛𝑜𝑟𝑚
U(1): tín hiệu vào
Giới hạn và khuếch đại: Giới hạn: Bmin = 0
Bmax = 0.137 µS Khuếch đại:: k = 1/BTCR
Look up: Chứa giá trị đầu ra của α Chưa giá trị đầu vào BTCR:
TCR
TCR 2π-2α+sin(2α)
B =
πωL
Khối tạo xung điều khiển:
65
Đây chính là khối thực hiện các chức năng của SVC. Dung dẫn tại đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp được truyền tới khối phát xung, để tạo ra góc mở α cho tất cả các phần tử TCR và TSC của SVC sao cho đạt được dung dẫn yêu cầu tại vị trí lắp đặt SVC. Các chức năng chính của khối phát xung bao gồm:
- Xác định số lượng nhánh TSC được đóng vào để đạt được dung dẫn yêu cầu.
- Tính toán độ lớn dung dẫn cảm kháng của TSR để bù dung dẫn của tụ thừa khi đóng các nhánh TSC.
- Xác định thứ tự nhánh TSC được đóng ( điều này phụ thuộc vào sự phân cực điện tích tồn tại trên các tụ) để đảm bảo giảm quá trình quá độ.
- Tính toán góc mở α cho các van thyristor để có được dung dẫn cảm kháng của TCR như mong muốn.
Điều này thực hiện bằng cách chia dung dẫn Bref có được từ đầu ra của khối điều chỉnh điện áp cho dung điện dẫn của một nhánh, Bc. Thương số của phép chia được làm tròn đến số tự nhiên tiếp theo xác định số nhánh TSC cần đóng vào, nc. Sự khác nhau giữa dung dẫn tổng của nc nhánh TSC này với Bref xác định dung dẫn cảm kháng yêu cầu của TCR thông qua góc điều khiển α.
Để giảm quá trình quá độ khi đóng các nhánh TSC thì cần đảm bảo điều kiện là nhánh TSC được đóng khi điện áp trên TSC hoặc là bằng 0 hoặc là nhỏ nhất. Xung mở van thyristor của TSC được tạo ra giống với xung mở van thyristor của TCR, ngoại trừ nó được truyền không ngừng đến các van thyristor của TSC để giữ trạng thái dẫn liên tục.
66
Mô hình sau khi được xây dựng bằng Matlab như hình (3.9)
Hình 3.9 Sơ đồ mô phỏng bằng Matlab – Simulink