Chức năng của thiết bị PSS là thêm momen cản để giảm dao động của rotor máy phát điện. Điều này đạt đƣợc bằng cách điều chỉnh kích thích máy phát điện để cải thiện một thành phần của mô-men điện đồng pha với độ lệch tốc độ rotor. Tốc độ trục roto, tích phân cơng suất và tần số cuối một trong các tín hiệu đầu vào thƣờng đƣợc sử dụng để đƣa vào PSS
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 52
3.2.2.1 Ổn định dựa trên tín hiệu tốc độ trục (detla-omega Δω)
Việc ứng dụng ổn định dựa trên tốc độ của trục cho các đơn vị nhiệt đòi hỏi một sự xem xét cẩn thận các hiệu ứng trên dao động xoắn. Bộ ổn định, trong khi tắt dần các dao động rotor, có thể gây mất ổn định các chế độ xoắn. Một phƣơng pháp sử dụng thành công để loại trừ vấn đề là phát hiện đƣợc tốc độ tại một vị trí trên trục gần các nút của các chế độ xoắn nghiêm trọng.Ngoài ra, một bộ lọc điện tử đƣợc sử dụng trong ổn định để suy giảm các thành phần xoắn.
Trong khi bộ ổn định dựa trên đo lƣờng trực tiếp của tốc độ trục đã đƣợc sử dụng trên nhiều đơn vị nhiệt, loại bộ ổn định này có một số hạn chế. Nhƣợc điểm chính là sự cần thiết phải sử dụng một bộ lọc xoắn. Để suy giảm các thành phần xoắn của tín hiệu ổn định, bộ lọc cũng đƣa vào một độ trễ pha ở tần số thấp hơn. Điều này có tác dụng làm mất ổn định về "chế độ kích thích", do đó cho phép việc áp đặt một giới hạn tối đa cho bộ khuếch đại của bộ ổn định. Trong nhiều trƣờng hợp, đây là rất hạn chế và hạn chế hiệu quả tổng thể của việc ổn định trong việc giảm dao động hệ thống. Ngồi ra, bộ ổn định có thể đƣợc thiết kế tùy chỉnh cho mỗi loại máy phát điện tùy thuộc vào đặc tính xoắn của nó.
3.2.2.2 Bộ ổn định Delta-P-omega
Là bộ ổn định công suất PSS với cả tín hiệu cơng suất và tốc độ quay của roto. Công thức của bộ ổn định này đƣợc minh họa bằng cơng thức tốn học sau
1 eq Pm P dte M trong đó: - M – hằng số qn tính, M=2H
- ΔPm – Độ thay đổi công suất cơ đầu vào - ΔPe – Độ thay đổi công suất điện đầu vào
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 53
Mục tiêu là lấy đƣợc tín hiệu tốc độ tƣơng đƣơng Δωeq nên nó khơng chứa thành phần xoắn. Thành phần xoắn bị suy giảm trong tích phân của ΔPe. Trong nhiều ứng dụng, thành phần ΔPm đƣợc bỏ qua. Điều này là thích hợp, ngoại trừ khi tải thay đổi trên hệ thống và các điều kiện hệ thống khác khi công suất cơ thay đổi. Dƣới những điều kiện nhƣ vậy, đầu ra của bộ ổn định có tạp nhiễu nếu chỉ riêng ΔPe đƣợc sử dụng nhƣ tín hiệu ổn định.
Tích phân của cơng suất cơ có quan hệ với tốc độ trục quay và cơng suất điện nhƣ sau:
m e
P dt M P dt
Bộ ổn định Delta-P-omega sử dụng mối quan hệ trên để mơ phỏng một tín hiệu tỷ lệ với tích phân của độ thay đổi cơng suất cơ bằng cách thêm vào các tín hiệu tỷ lệ với độ thay đổi tốc độ trục và tích phân của độ thay đổi cơng suất điện. Tín hiệu này sẽ chứa dao động xoắn trừ khi sử dụng bộ lọc. Vì độ thay đổi cơng suất cơ là tƣơng đối chậm, tích phân của cơng suất cơ có thể đƣợc điều chỉnh với bộ lọc tần số thấp đơn giản để loại bỏ các tần số xoắn.
Hàm truyền tồn phần của dẫn xuất tín hiệu độ sai lệch tốc độ rotor tƣơng đƣơng từ tốc độ trục quay và phép đo công suất điện đƣợc cho bởi:
e a eq P s P s s G s s Ms Ms
Trong đó G(s) là hàm truyền của bộ lọc xoắn. Sơ đồ khối của bộ ổn định Delta-P-omega đƣợc thể hiện trong hình vẽ III-3
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 54
Hình vẽ III-3: Sơ đồ khối bộ ổn định Delta – P – Omega.- ω0 – tần số cơ bản, rad/s - ω0 – tần số cơ bản, rad/s
- M - hệ số quán tính, M=2H - s – d/dt