Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6627-16-2:2014 về Máy điện quay - Phần 16-2: Hệ thống kích từ máy điện đồng bộ

• Số hiệu: TCVN6627-16-2:2014
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2014

TE		Hằng số thời gian liên quan đến bộ kích từ quay xoay chiều và một chiều Hằng số thời gian liên quan đến cuộn dây bão hòa của bộ kích từ tĩnh Hằng số thời gian tương đương liên quan đến điều khiển cầu thyristo
SE	Hàm bão hòa liên quan đến bộ kích từ quay xoay chiều và một chiều
KE	Hằng số liên quan đến trường tự kích từ của bộ kích từ quay xoay chiều và một chiều. Đối với các bộ kích từ kích từ riêng rẽ, KE = 1.
KM	Hệ số khuếch đại vượt trước của bộ điều chỉnh trường mạch vòng bên trong của bộ kích từ tĩnh hỗn hợp
KD	Hệ số khử từ là hàm của điện kháng bộ kích từ xoay chiều
XE	Hệ số mang tải của bộ chỉnh lưu, tỷ lệ với điện kháng chuyển mạch của nguồn áp, nguồn dòng hoặc nguồn áp và nguồn dòng kết hợp tương đương
TM	Hằng số thời gian tương đương của bộ điều chỉnh trường mạch vòng bên trong của bộ 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 thế
XL	Hệ số liên quan đến tính toán cuộn dây điện áp bên trong của máy phát, tỷ lệ với điện cảm rò stato của máy phát
Uf max	Điện áp đầu ra lớn nhất, ứng với mức bão hòa, của bộ kích từ hỗn hợp
	Đầu ra lớn nhất và nhỏ nhất của bộ điều chỉnh
UB max	Điện áp lớn nhất ứng với mức bão hòa của thành phần nguồn dòng của bộ kích từ hỗn hợp
	Điện áp đầu ra không tải lớn nhất và nhỏ nhất của bộ kích từ nguồn áp ở điện áp máy phát danh định
KG	Hệ số khuếch đại phản hồi của bộ điều chỉnh trường mạch vòng trong
	Các giới hạn phản hồi lớn nhất và nhỏ nhất của bộ điều chỉnh trường mạch vòng trong
TR, TR1, TR2, TR3	Các hằng số thời gian liên quan đến bộ chuyển đổi điện áp đầu nối và bộ bù dòng điện tải
XP	Hệ số mang tải của bộ chỉnh lưu dùng cho bộ chuyển đổi nguồn áp
	Các hằng số hệ số khuếch đại liên quan đến bộ điều chỉnh điện áp
	Các hằng số thời gian liên quan đến bộ điều chỉnh điện áp
Xc, Rc, a, a’, b, b’	Các hằng số hệ số khuếch đại liên quan đến bộ bù tải

3.2. Biến số

U_r

Đầu ra của bộ điều chỉnh

U_f

Điện áp kích từ của máy phát, đầu ra hệ thống kích từ (theo đơn vị tương đối của điện áp kích từ khe hở không khí của máy phát)

I_f

Dòng điện kích từ của máy phát (theo đơn vị của dòng điện kích từ khe hở không khí của máy phát)

, U_t

Giá trị véctơ và giá trị độ lớn của điện áp đầu nối của máy phát (theo đơn vị tương đối của giá trị danh định)

...

...

...

Giá trị véctơ và giá trị độ lớn của dòng điện đầu nối của máy phát (theo đơn vị tương đối của giá trị danh định)

U_e

Điện áp của bộ kích từ phía sau điện kháng chuyển mạch (theo đơn vị tương đối của điện áp kích từ khe hở không khí của máy phát)

U_REF

Điện áp chuẩn của bộ điều chỉnh (được xác định đáp ứng các điều kiện ban đầu)

U_B

Điện áp đầu ra của thành phần nguồn dòng của bộ kích từ hỗn hợp

U_SS

Đầu ra bộ ổn định hệ thống điện

...

...

...

Tín hiệu lỗi của kênh điều khiển điện áp

U_ie

Điện áp rơi trên điện trở kích từ của bộ kích từ

Phụ lục A
(quy định)

Hệ đơn vị tương đối

Dòng điện và điện áp của máy phát trong nghiên cứu hệ thống được thể hiện bằng các biến đơn vị tương đối. Chúng thường được rút ra từ hệ đơn vị tương đối trong đó một đơn vị được định nghĩa như sau:

- là điện áp danh định, đối với điện áp đầu nối máy phát;

- là dòng điện danh định, đối với dòng điện stato;

...

...

...

- là điện áp kích từ tương ứng, đối với điện áp kích từ của máy phát.

Các mô hình hệ thống kích từ cần có điểm chung với các mô hình máy phát ở cả đầu nối stato và đầu nối kích từ. Các tín hiệu được tổng hợp lại với điện áp đầu nối máy phát theo đơn vị tương đối ở đầu vào của bộ điều chỉnh điện áp cần tương thích với các biến đơn vị tương đối. Dòng điện đầu ra của bộ kích từ cần ở đơn vị tương đối trên cơ sở dòng điện kích từ của máy phát, và điện áp đầu ra của bộ kích từ cần ở đơn vị tương đối trên nền điện áp kích từ của máy phát.

Phụ lục B
(quy định)

Đặc tính điều chỉnh của bộ chỉnh lưu

Tất cả các nguồn xoay chiều cấp nguồn cho các mạch điện của bộ chỉnh lưu đều có trở kháng trong phần lớn là điện cảm. Hiệu ứng của các trở kháng này làm thay đổi quá trình chuyển mạch và gây ra việc giảm rất phi tuyến trong điện áp trung bình đầu ra của bộ chỉnh lưu do dòng điện tải của bộ chỉnh lưu tăng lên. Các mạch cầu ba pha đối xứng thường được sử dụng có ba chế độ làm việc khác nhau. Các phương trình đặc trưng cho ba chế độ này được xác định bằng dòng điện tải của bộ chỉnh lưu.

Hình B.1 thể hiện đặc tính của điện áp tải theo dòng điện tải và các phương trình tương ứng. Đối với các giá trị nhỏ của XE, chỉ cần mô hình hóa chế độ làm việc 1, như thể hiện bằng mô hình trên Hình 9.

...

...

...

Nếu  thì

nếu  thì

Hình B.1 - Đặc tính điều chỉnh của bộ chỉnh lưu và phương trình tương ứng Hàm bão hòa

PHỤ LỤC C

(quy định)

Hàm bão hòa

Hàm bão hòa của bộ kích từ S_E phản ánh sự tăng các yêu cầu kích từ của bộ kích từ do bão hòa. Tại điện áp đầu ra của bộ kích từ, các đại lượng A, B, C được định nghĩa là sự kích từ cần thiết của bộ kích từ để sinh ra điện áp đầu ra trên đường cong bão hòa tải điện trở không đổi, trên đường thẳng khe hở không khí và trên đường cong bão hòa không tải một cách tương ứng (Hình C.1).

Đối với bộ kích từ xoay chiều, khi hiệu ứng phụ thuộc tải không được mô hình riêng rẽ (mô hình trên Hình 7) và đối với bộ kích từ một chiều có vành góp:

...

...

...

Đối với bộ kích từ xoay chiều, khi hiệu ứng phụ thuộc tải của cuộn kháng đồng bộ và cuộn kháng chuyển mạch được mô hình riêng rẽ (Hình 6):

Nhìn chung, hàm bão hòa có thể được xác định bằng hai điểm, thường được chọn ở 1,0 lần và 0,75 lần giá trị trần của điện áp đầu ra bộ kích từ.

Hình C.1 - Đặc tính bão hòa của bộ kích từ

Phụ lục D
(quy định)

Thể hiện các giới hạn

Trong mạch điều khiển và bộ kích từ, việc lập mô hình hai loại giới hạn phải được xét đến. Giới hạn “wind-up” cho phép đầu ra y vượt quá các giới hạn, nhưng đại lượng x chỉ được thay đổi bên trong các giới hạn (xem Hình D.1). Giới hạn “non-wind-up” (Hình D.2) không cho phép đại lượng bị giới hạn y vượt quá các giới hạn, mà trong phần cứng có thể phải có một số dạng phản hồi. Mô tả toán học của giới hạn non-wind-up cho trên Hình D.2 không áp dụng cho chức năng trễ được thể hiện.

...

...

...

Hình D.1 - Bộ giới hạn wind-up

Các phương trình của hệ thống:             dy/dt= (u - y)/T

                                                            Nếu B ≤ y ≤ A thì x = y

                                                            Nếu y > A thì x = A

                                                            Nếu y < B thì x = B

Hình D.2 - Bộ giới hạn non-wind-up

Các phương trình của hệ thống:             f = (u - y)/T

...

...

...

                                                            Nếu y = B và f < 0 thì dy/dt được đặt bằng 0

                                                            Nếu không thì dy/dt = f

                                                            B ≤ y ≤ A

Phụ lục E
(tham khảo)

Ví dụ về xây dựng các mô hình máy tính dùng cho hệ thống kích từ đặc biệt

Hình E.1

Ví dụ về bộ kích từ tĩnh có điều khiển PID dùng cho điện áp đầu nối của máy điện đồng bộ không sử dụng bộ hạn chế

Hình E.2

...

...

...

Giới hạn dòng điện kích từ I_{f ref}, có thể là hằng số hoặc được điều chỉnh trong quá trình làm việc theo ứng dụng.

Hình E.3

Ví dụ về bộ kích từ tĩnh với điều khiển PID của điện áp đầu nối máy điện đồng bộ và với điều khiển dòng điện kích từ trong mạch vòng nhỏ.

Hình E.4

Ví dụ về bộ kích từ xoay chiều có điều khiển PID của điện áp đầu nối máy điện đồng bộ và với điều khiển dòng điện kích từ song song. Bộ khuếch đại trung gian là bộ biến đổi thyristo được nuôi từ nguồn áp không đổi như một PMG.

Hình E.5

Ví dụ về bộ kích từ xoay chiều có điều khiển PID của điện áp đầu nối máy điện đồng bộ, mạch vòng nhỏ điều khiển dùng cho dòng điện kích từ. Bộ khuếch đại trung gian là bộ biến đổi thyristo được nuôi từ điện áp đầu nối.

Hình E.1 - Ví dụ ứng dụng: bộ kích từ tĩnh không có bộ hạn chế

...

...

...

Hình E.2 - Ví dụ ứng dụng: bộ hạn chế dòng điện của bộ kích từ tĩnh thông qua giá trị giới hạn dưới (LV)

Hình E.3 - Ví dụ ứng dụng: bộ kích từ tĩnh có bộ điều chỉnh dòng điện kích từ trong mạch vòng nhỏ

Hình E.4 - Ví dụ ứng dụng: bộ kích từ xoay chiều có điốt-dòng điện kích từ của bộ kích từ từ bộ chỉnh lưu thyristo (nguồn áp không đổi).

Bộ điều chỉnh điện áp có cổng LV bộ giới hạn dòng điện kích từ

...

...

...

Hình E.5 - Ví dụ ứng dụng: bộ kích từ quay có bộ điều chỉnh dòng điện kích từ trong mạch vòng nhỏ

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1. Phạm vi áp dụng

2. Phân loại bộ kích từ - Sự thể hiện bằng hình vẽ và mô hình toán học dùng cho các nghiên cứu về sự ổn định

3. Thuật ngữ

...

...

...

Phụ lục B (quy định) - Đặc tính điều chỉnh của bộ chỉnh lưu

Phụ lục C (quy định) - Hàm bão hòa

Phụ lục D (quy định) - Thể hiện các giới hạn

Phụ lục E (tham khảo) - Ví dụ về xây dựng các mô hình máy tính dùng cho hệ thống kích từ đặc biệt