tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NGHIÊN cứu, NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG hệ THỐNG điều tốc ổn ĐỊNH tần số máy PHÁT THỦY điện BÌNH điền

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU, NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU, NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG

HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC ỔN ĐỊNH TẦN SỐ MÁY PHÁT

THỦY ĐIỆN BÌNH ĐIỀN

Chuyên ngành : TỰ ĐỘNG HÓA

Mã số : 605260 Người thực hiện : NGUYỄN TÂM PHƯƠNG Cán bộ HD khoa học : PGS.TS VÕ QUANG LẠP

THÁI NGUYÊN-NĂM 2010

TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP

*****

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU, NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG

HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC ỔN ĐỊNH TẦN SỐ MÁY PHÁT

THỦY ĐIỆN BÌNH ĐIỀN

Cán bộ HDKH : PGS.TS Võ Quang Lạp CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Võ Quang Lạp

HỌC VIÊN

Nguyễn Tâm Phương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là , Nguyễn Tâm Phương học viên lớp cao học Tự Động Hoá niên khoá2008-2010 sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo

và đặc biệt là thầy PGS.TS Võ Quang Lạp, thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp của tôi,

tôi đã đi đến cuối chặng đường để kết thúc khoá học thạc sĩ

Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: "Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ thống điều tốc ổn định tần số máy phát thủy điện Bình Điền".

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự

hướng dẫn của PGS.TS Võ Quang Lạp và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt

kê Tôi không sao chép công trình của cá nhân khác dưới bất kỳ hình thức nào Nếu

có tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Người cam đoan

Nguyễn Tâm Phương

TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU TỐC MÁY PHÁT ĐIỆN - ĐIỀU TỐC MÁY

PHÁT THỦY ĐIỆN BÌNH ĐIỀN - THỪA THIÊN HUẾ

1

I.1.3.1 Trên cơ sở truyền động từ nhóm thiết bị điều chỉnh đến cơ

I.1.3.2 Trên cơ sở hoạt động của bộ điều chỉnh có thể phân loại 9 I.1.3.3 Dựa trên cơ sở tín hiệu công tác của phần tử điều chỉnh 9 I.1.3.4 Trên cơ sở nguyên lý xây dựng bộ điều chỉnh vòng quay có

I.1.3.5 Dựa trên cơ sở sử dụng các loại phản hồi khác nhau có thể

I.2 Hệ thống điều tốc của nhà máy thủy điện Bình Điền 15

tơ không gian

II.2.2 Quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ từ hệ véc

tơ (a,b,c) về hệ tọa độ cố định trên Stato (,) 34 II.2.3 Quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ ba pha từ

hệ tọa độ cố định trên Rotor (x,y) về hệ tọa độ cố định trên Stator (,) 37 II.2.4 Quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ ba pha từ

hệ tọa độ cố định trên Stator (,) về hệ tọa độ cố định trên Rotor (d,q) 39 II.2.5 Xây dựng mô hình toán học cho động cơ không đồng bộ 43 II.2.6 Cơ sở để định hướng từ thông trong hệ tọa độ tựa theo từ thông

II.3.1 Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định và đường đặc tính tĩnh 50 II.3.2 Chất lượng động của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín 52 II.3.3 Hạn chế quá điều khiển tốc độ quay bằng 56 II.3.4 Hệ thống điều chỉnh tốc độ nhiều mạch vòng kín có mạch vòng

CHƯƠNG III

TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU TỐC ỔN ĐỊNH

TẦN SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN

66

III.1 Xây dựng hàm truyền của các khâu trong hệ thống điều khiển 67

III.1.2 Bộ chỉnh lưu bán dẫn THYRISTOR 72

III.1.4 Hàm truyền của thiết bị đo điện 74 III.1.5 Tổng hợp hệ điều khiển RI, R, R 75III.2 Mô phỏng hệ truyền động bộ điều tốc khi sử dụng bộ điều khiển PID 82 III.2.1 Tính toán các thông số hệ điều chỉnh vị trí đối với động cơ điện

III.2.2 Xây dựng sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển bộ điều tốc sử dụng bộ

CHƯƠNG IV

ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ

TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU TỐC MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN

90

IV.1 Tính phi tuyến của bộ điều khiển vị trí 90

IV.2.1 Phương pháp tổng hợp kinh điển 92

IV.3 Bộ điều khiển mờ lai PID 97

IV.3.2 Bộ điều khiển mờ lai chỉnh định mờ tham số bộ điều khiển PID 99 IV.3.3 Tổng hợp bộ điều chỉnh vị trí dùng bộ điều khiển mờ lai PD 101 IV.3.4 Kết quả mô phỏng bộ điều khiển mờ lai song song PD 109

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình I.1 Sơ đồ khối của một máy phát nối lưới độc lập 2Hình I.2 Đặc tính tần số của lưới và máy phát 3

Hình I.4 Sơ đồ bộ điều tốc có phản hồi công suất hay phản hồi vị trí

Hình I.5 Đường đặc tính điều chỉnh tần số Turbine - máy phát 6Hình I.6 Hệ thống điều khiển có máy điều tốc 13Hình I.7 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điều tốc cơ khí 14Hình I.8 Sơ đồ khối hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện Bình Điền 16Hình I.9 Sơ đồ khối trình tự khởi động bộ điều tốc 17Hình I.10 Sơ đồ trình tự khởi động không tải bộ điều tốc 19Hình I.11 Sơ đồ thuật toán của bộ điều tốc Bình Điền 20

Hình I.13 Sơ đồ nguyên lý nguồn dầu thủy lực bộ điều tốc 23Hình I.14 Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển thủy lực 24Hình I.15 Sơ đồ Secvo điều chỉnh cánh hướng 25Hình I.16 Sơ đồ cấu tạo của van điện từ khiểu bypass 25Hình II.1 Sơ đồ khối hệ truyền động trong bộ điều tốc thủy điện 31Hình II.2 Sơ đồ nguyên lý dây quấn của động cơ không đồng bộ 32Hình II.3 Hệ trục vector không gian(a,b,c) và hệ tọa độ cố định trên

Hình II.4 Hệ tọa độ cố định trên stator (,) và hệ toạ độ cố định trên

Hình II.5 Biểu diễn vét tơ dòng điện rotor trên hệ trục tọa độ cố định

stator (,) và hệ tọa độ cố định rotor (x,y) 37Hình II.6 Biểu diễn vector dòng điện stator trên hệ tọa độ cố định

stator (,) và hệ toạ độ tựa theo từ thông rotor (d,q) 39Hình II.7 Sơ đồ cấu trúc chi tiết của động cơ không đồng bộ 44Hình II.8 Sơ đồ cấu trúc tổng hợp của động cơ không đồng bộ 45Hình II.9 Định hướng từ thông trong hệ toạ độ tựa theo từ thông rotor

a Sơ đồ cấu trúc hệ thống ban đầu

b Sơ đồ cấu trúc sau khi đơn giản hoá

59

Hình II.19

Hệ thống điều khiển tốc độ ba mạch vòng có mạch vòng có cài đặt suất biến đổi dòng điện

ADR – bộ điều chỉnh sức biến đổi dòng điện

CD – khâu vi phân dòng điện

Hình III.6 Sơ đồ cấu trúc khi từ thông không đổi 71Hình III.7 Sơ đồ cấu trúc thu gọn:

Hình III.8 Thời gian phát xung và thời gian mất điều khiển của bộ

Hình III.9 Sơ đồ cấu trúc của bộ chỉnh lưu bán dẫn thyristor

Hình III.10 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện 75Hình III.11 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng dòng điện 76Hình III.12 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng tốc độ 77Hình III.13 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng vị trí 79Hình III.14 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh vị trí 81Hình III.15 Sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển bằng bộ điều khiển PID 85Hình III.16 Các tín hịệu vị trí đầu ra tương ứng với các giá trị khác nhau

của vị trí đặt đầu vàođặt = 10 V, I = 0 A 87Hình III.17 Các tín hịệu vị trí đầu ra tương ứng với các giá trị khác nhau

của vị trí đặt đầu vàođặt = 10 V, I = 4,3 A 89

Hình IV.6 Mô hình bộ điều khiển mờ lai kinh điển 98

Hình IV.8 Mô hình bộ điều khiển mờ lai chỉnh định mờ tham số bộ điều

Hình IV.9 Cấu trúc bên trong bộ chỉnh định mờ 101Hình IV.10 Định nghĩa các biến vào ra của bộ điều khiển mờ lai PD 103Hình IV.11 Định nghĩa các tập mờ cho biến ET của bộ điều khiển mờ lai

Hình IV.18 Các tín hịệu vị trí đầu ra tương ứng với các giá trị khác nhau 110

của vị trí đặt đầu vàođặt = 10 V, I = 0 AHình IV.19 Các tín hịệu vị trí đầu ra tương ứng với các giá trị khác nhau

của vị trí đặt đầu vàođặt = 10 V, I = 4.3 A 112

MỞ ĐẦU

Hiện nay, tần số trong hệ thống điện là một trong những chỉ tiêu để đánh giáchất lượng điện năng Do vậy để giữ tần số ổn định khi phụ tải thay đổi ở các nhàmáy thủy điện người ta phải sử dụng thiết bị để điều chỉnh đó là hệ thống điều tốc

Ngày nay khi công nghệ tự động hóa trong việc điều chỉnh tần số hệ thốngđiện càng phát triển việc nghiên cứu, nâng cao chất lượng hệ thống điều tốc ổn địnhtần số là hết sức cấp thiết Ngoài việc thành công trong nghiên cứu còn mang tínhứng dụng thực tiễn cho Nhà máy thủy điện Bình Điền, góp phần vào ổn định tần sốcủa hệ thống điện khi phụ tải dao động

Việc “Nghiên cứu, nâng cao chất lượng hệ thống điều tốc ổn định tần số

máy phát Thủy điện Bình Điền” còn có một ý nghĩa rất lớn trong ngành tự động

hóa Đó chính là nội dung đề tài luận văn tốt nghiệp cao học của tôi

Nội dung của luận văn được chia thành 4 chương sau:

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU TỐC MÁY PHÁT ĐIỆN - ĐIỀU

TỐC MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN BÌNH ĐIỀN - THỪA THIÊN HUẾ.

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ

THỐNG ĐIỀU TỐC ỔN ĐỊNH TẦN SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN

CHƯƠNG III: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU TỐC ỔN

ĐỊNH TẦN SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN

CHƯƠNG VI: ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỂ NÂNG CAO CHẤT

LƯỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU TỐC MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Võ Quang Lạp đã

hướng dẫn tận tình, chỉ bảo cặn kẽ để tôi hoàn thành luận văn này Xin gửi lờicảm ơn chân thành cám ơn các thầy cô ở Khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật

Công nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoànthành luận văn.

Tôi xin chân thành cám ơn Khoa sau Đại học, xin chân thành cám ơn BanGiám Hiệu Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp đã tạo những điều kiện thuậnlợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành khóa học

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 9 năm 2010

Tác giả luận văn

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU TỐC MÁY PHÁT ĐIỆN - ĐIỀU TỐC MÁY PHÁT

THỦY ĐIỆN BÌNH ĐIỀN - THỪA THIÊN HUẾ I.1 Tổng quan về điều tốc

Tấn số là một trong những tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng điện năng Tốc

độ quay và năng suất làm việc của các động cơ đồng bộ và không đồng bộ phụthuộc và tần số của dòng điện xoay chiều Khi tần số giảm thì năng suất của chúngcũng bị giảm thấp Tần số tăng cao dẫn đến sự tiêu hao năng lượng quá mức do vậytần số phải luôn được giữ ở định mức Đối với hệ thống điện Việt Nam trị số địnhmức của tần số được quy định là 50 Hz Độ lệch cho phép khỏi trị số định mức là

±0,1 Hz

Việc sản xuất và tiêu thụ công suất tác dụng xảy ra đồng thời Vì vậy trongchế độ làm việc bình thường, công suất phát PF do máy phát của các nhà máy điệnphát ra phải bằng tổng công suất do các phụ tải tiêu thụ Ptt và công suất tổn thất Pth

trên đường dây truyền tải và các phần tử khác của mạng điện, nghĩa là tuân theođiều kiện cân bằng công suất tác dụng:

PF = Ptt + Pth = PPT

Trong đó:

PPT: Phụ tải tổng của các máy phát

PF : Công suất phátKhi có sự cân bằng công suất thì tần số được giữ không đổi Nhưng vào mỗithời điểm tùy thuộc số lượng hộ tiêu thụ được nối vào và tải của chúng, phụ tải của

hệ thống điện liên tục thay đổi làm phá hủy sự cân bằng công suất và làm tần sốluôn biến động Để duy trì tần số định mức trong hệ thống điện yêu cầu phải thayđổi công suất tác dụng một cách tương ứng và kịp thời

Như vậy vấn đề điều chỉnh tần số liên quan chắt chẽ với điều chỉnh và phânphối công suất tác dụng giữa các tổ máy phát và giữa các nhà máy điện Tần sốđược điểu chỉnh bằng cách thay đổi lượng hơi hoặc nước vào Turbine Khi thay đổilượng hơi hoặc nước vào Turbine, công suất tác dụng của máy phát cũng thay đổi

I.1.1 Tần số trong chất lượng điện

Điều tốc là một trong những khâu quan trọng của nhà máy điện Điều tốcchính là quá trình điều chỉnh tốc độ quay của Turbine bằng cách thay đổi lưu lượngnước vào bánh xe công tác Mục đích của điều tốc là đảm bảo sự cân bằng giữacông suất phát của tổ máy và công suất tiêu thụ (phụ tải) Quá trình điều tốc giữ chotần số không đổi hoặc độ lệch của tần số trong phạm vi cho phép nhờ vậy mà hệthống luôn làm việc ổn định

* Một máy phát điện có hai chế độ làm việc cơ bản là:

- Trường hợp 1: Máy phát làm việc trong lưới độc lập tức là lưới chỉ do

công suất của tổ máy này cung cấp

- Trường hợp 2: Máy phát làm việc trong hệ thống, trong trường hợp này

công suất của hệ thống do nhiều máy cung cấp và lớn hơn nhiều công suất của tổmáy đang xét

* Trong trường hợp 1: Bộ điều tốc duy trì tần số có giá trị định mức

* Trong trường hợp 2: Bộ điều tốc phải đảm bảo được điều chỉnh sơ cấp

khi tần số lưới lệch khỏi giá trị định mức, còn điều khiển thứ cấp được điều khiển từ

xa theo lệnh của trung tâm điều độ Trong thực tế quá trình điều chỉnh sơ cấp và thứcấp xảy ra đồng thời khi phụ tải của hệ thống tăng lên hay giảm xuống, tất cả cácnhà máy có điều chỉnh tốc độ tự động thay đổi công suất phát của mình để phù hợpvới phụ tải Sau đó các nhà máy điều tần sẽ điều chỉnh công suất phát để đảm bảophần phụ tải thay đổi Các nhà máy còn lại giữ nguyên công suất ban đầu để hệthống duy trì ở tần số định mức

a Tổ máy nối vào lưới độc lập

Hình I.1: Sơ đồ khối của một máy phát nối lưới độc lập

Trong đó: Z1, Z2 là phụ tải của máy phát

Yêu cầu trong lưới là: Khi đóng thêm phụ tải Z2 (hoặc cắt Z2) tần số vẫn ởgiá trị định mức Đặc tính của lưới, máy phát lúc này có dạng như sau:

Hình I.2: Đặc tính tần số của lưới và máy phát

Để có được đặc tính như trên, ta có sơ đồ khối của bộ điều tốc như sau:

Hình I.3: Sơ đồ khối của bộ điều tốc

f2

f0

f1f

f

Tín hiệu sai lệch ( = fo- f) sẽ quyết định hướng dịch chuyển độ mở của cánhhướng Khi hệ thống đã ổn định,  = 0 hay f = fo và công suất máy phát cân bằngvới công suất tải.

* Đặc điểm của bộ điều tốc trong trường hợp này là:

b Tổ máy nối vào hệ thống:

Nếu công suất phụ tải lớn hơn công suất cực đại của một tổ máy thì để đảmbảo cân bằng công suất của lưới, cần phải nối thêm tổ máy thứ hai vào lưới

Giả sử cấu trúc của tổ máy thứ hai hoàn toàn giống tổ máy đầu tiên ( như đãxét ở trên) Khi hệ thống máy phát đã cân bằng công suất của lưới ta có:

- f = fo

Trong đó:

P1, P2 là công suất phát của tổ máy 1 và 2

PR là tổng công suất phụ tải

Từ phương trình (1.1) ta thấy rằng có vô số giá trị P1, P2 có thể nhận được đểthỏa mãn phương trình (1.1) Điều này cũng có nghĩa là, ta không chủ động đặtđược công suất phát cho mỗi tổ máy

Để giải quyết vấn đề này, người ta thiết kế bộ điều tốc có phản hồi công suấthay phản hồi vị trí cánh hướng theo sơ đồ:

Hình I.4: Sơ đồ bộ điều tốc có phản hồi công suất hay phản hồi vị trí cánh hướng

- f(x): hàm tuyến tính (biến đổi giá trị công suất đặt sang vị trí secvo

Để thuận tiện cho sử dụng phản hồi công suất:

Khi hệ thống ổn định  = 0 hay f = fo + ep.Po – ep.P (1.3)

fo

(Po)(GVo) (P)(GV)

1

 f

2

Từ phương trình (1.3) ta có đặc tính điều chỉnh Turbine - máy phát trongtrường hợp này có dạng sau:

Hình I.5: Đường đặc tính điều chỉnh tần số Turbine - máy phát

Đặc tính biểu diễn những điểm làm việc của máy phát ứng với các giá trịkhác nhau của tần số f Khi thay đổi công suất đặt từ P01P02, đặc tính sẽ chuyển từđường số (1) sang đường số (2) Như vậy, với loại Turbine như trên hệ thống vẫn ổnđịnh khi f ≠ fo Từ (1.3) ta thấy khi f = fo thì P = Po

Vậy đặc điểm của bộ điều tốc trong trường hợp này là:

I.1.2 Điều tốc trong ổn định tần số

Nhiệm vụ chính của bộ điều tốc là giữ cho tốc độ quay của Rotor - Máy phát

là không đổi khi có sự thay đổi của phụ tải

Từ biểu thức tính tần số của máy phát điện xoay chiều:

- f: là tần số máy phát xoay chiều (Hz)

- n: tốc độ quay của Rotor máy phát (v/ph)

- p: Số đôi cực của máy phát

Ta thấy vì số đôi cực của máy phát là không đổi nên muốn đảm bảo tần sốkhông đổi (thay đổi trong phạm vi cho phép) thì ta phải ổn định tốc độ quay củaRotor

Rotor của máy phát được nối vào trục Turbine, dưới tác dụng của năng lượngdòng nước làm Turbine quay và Rotor quay theo Lúc này phương trình động lựcđược xác định trên trục Turbine - Máy phát là:

dt

d J M

Trong đó:

- Mđ: Mômen động lực có tác dụng làm cho Turbine quay

- Mc: Mômen cản trên trục Turbine - Máy phát gồm:

+ Mômen cản do ma sát+ Mômen điện từ: mômen này do dòng điện chạy trong phầnứng của máy phát và nó thay đổi khi phụ tải thay đổi

+ J: là mômen quán tính quy đổi về trục Turbine+ : là tốc độ góc của Rotor - máy phát được xác định:

Từ phương trình trên ta thấy số vòng quay không đổi khi  0

dt

d

nghĩa làmômen động lực bằng mômen cản hay công suất Turbine bằng công suất của phụtải máy phát, do công suất của phụ tải thay đổi liên tục nên muốn đảm bảo tần số

không thay đổi ta phải điều chỉnh công suất của Turbine cho phù hợp, công suất củaTurbine do dòng nước cung cấp được xác định

Trong đó:

- : Hiệu suất sử dụng cột nước của Turbine

- Q: Lưu lượng dòng nước (m3/s)

- H: Chiều cao cột nước (m)

- NTB: Công suất Turbine (KW)

Từ công thức (1.4) ta có thể thay đổi thông số , Q, H để điều chỉnh côngsuất của Turbine Việc thay đổi thông số Q là tiện lợi nhất:

Lưu lượng Q của dòng nước qua tiết diện S được tính như sau:

Q = V.S (m3/s)Trong đó:

- V: là vận tốc dòng chảy qua tiết diện S(m/s)

- S: là tiết diện mặt cắt ngang dòng nước (m2)Mặt khác ta có:

H g

Như vậy: Điều tốc cho Turbine thủy lực là điều chỉnh lưu lượng nước vào

Turbine để giữ cho tốc độ quay Rotor máy phát không đổi khi tốc độ thay đổi Nóicách khác là giữ cho tần số máy phát không đổi khi tần số lưới thay đổi

I.1.3 Phân loại các loại điều tốc

I.1.3.1 Trên cơ sở truyền động từ nhóm thiết bị điều chỉnh đến cơ cấu điều chỉnh có thể phân loại:

- Bộ điều tốc hoạt động trực tiếp

- Bộ điều tốc hoạt động gián tiếp

Nếu khớp trượt của bộ điều chỉnh nối trực tiếp với cơ cấu điều chỉnh của đốitượng thì bộ điều tốc loại này là bộ điều tốc hoạt động trực tiếp Còn bộ điều tốcđược trang bị thêm động cơ trợ động nối giữa khớp trượt của bộ điều chỉnh và cơcấu điều chỉnh của đối tượng gọi là bộ điều tốc hoạt động gián tiếp.

I.1.3.2 Trên cơ sở hoạt động của bộ điều chỉnh có thể phân loại:

- Bộ điều tốc một chế độ

- Bộ điều tốc hai chế độ

- Bộ điều tốc nhiều chế độ

- Bộ điều tốc giới hạn

I.1.3.3 Dựa trên cơ sở tín hiệu công tác của phần tử điều chỉnh

Trên thực tế có thể các bộ điều tốc được chế tạo dựa trên ứng dụng các tínhiệu công tác khác nhau: chẳng hạn bộ điều tốc đó có thể sử dụng tín hiệu thủy lực,

cơ học hoặc điện để truyền các thông tin Do vậy, dựa trên các loại tín hiệu công táckhác nhau có thể phân loại:

- Bộ điều tốc xây dựng trên nguyên lý độ lệch

- Bộ điều tốc xây dựng trên nguyên lý bù nhiễu

- Bộ điều tốc xây dựng trên nguyên lý kết hợp

I.1.3.5 Dựa trên cơ sở sử dụng các loại phản hồi khác nhau có thể phân loại:

- Bộ điều tốc có liên hệ ngược cứng

- Bộ điều tốc có liên hệ ngược mềm

- Bộ điều tốc có liên hệ ngược tổng hợp

H kt n

n

n 





I.1.4 Các thông số của bộ điều tốc

Bộ điều tốc có tác dụng giữ cho vòng quay không thay đổi hay thay đổi dotác động của con người, không phụ thuộc vào tải Đặc tính của bộ điều tốc được đặctrưng bởi một số thông số chủ yếu sau:

Độ sai lệch

Độ sai lệch  trong quá trình điều chỉnh vòng quay là tỷ số độ chênh giữavòng quay động cơ khi tăng từ không đến toàn tải với vòng quay trung bình:

Trong đó:

- nkt: vòng quay ứng với động cơ làm việc ở chế độ không tải, v/ph

- nH: vòng quay ứng với động cơ làm việc ở chế độ định mức, v/ph

-

2

H kt tb

n n

n   vòng quay trung bình, v/ph

 là mức độ sai số tĩnh của bộ điều tốc, nó đặc trưng cho khả năng duy trìvòng quay ban đầu,  càng nhỏ chất lượng bộ điều tốc càng cao, tuy nhiên khi đóthời gian điều chỉnh tăng lên Trong trường hợp đường đặc tính điều tốc vuông gócvới trục hoành ( = 0) gọi là đặc tính siêu tĩnh hay phi tĩnh (đặc tính isodrom).Trong trường hợp đường đặc tính điều tốc có độ dốc ( > 0) gọi là đặc tính tĩnh

Độ rộng vùng không nhạy

Nếu có lực ma sát, khi vận tốc góc động cơ thay đổi rất ít cũng làm dịchchuyển các có cấu bộ điều tốc Thực tế do ảnh hưởng lực ma sát trong các cơ cấucủa bộ điều tốc và cơ cấu điều khiển thủy lực nên khi vận tốc góc thay đổi nhỏ, bộđiều tốc không có phản ứng gì Giới hạn thay đổi vận tốc góc tương ứng vùngkhông có phản ứng gọi là khi vực không nhạy Chiều rộng khu vực không nhạy thểhiện bằng độ nhạy của bộ điều tốc kn:

cb

cb cb kn



 ;

2

'' '

cb cb cb

Trong các bộ điều tốc hiện đại lực ma sát khô rất nhỏ Trong điều kiện làmviệc độc lập, độ không nhạy ảnh hưởng không nhiều tới chất lượng làm việc củađộng cơ Khi làm việc song song, chỉ cần có độ không nhạy nhỏ cũng có thể gây ra

độ sai lệch lớn về công suất giữa các động cơ vì chế độ cân bằng của hệ thống điềuchỉnh có thể được xác lập ở bất kỳ chế độ phụ tải nào trong khu vực không nhạy củađộng cơ

Độ không nhạy của bộ điều tốc tăng lên phụ thuộc vào thời gian khai thácđộng cơ và bảo dưỡng Với các động cơ làm việc song song mặc dù động cơ cònmới, bộ điều tốc giống nhau nhưng vùng không nhạy không hoàn toàn giống nhaunên khi hiệu chỉnh cần phải xem xét cẩn thận

Độ thay đổi vòng quay lớn nhất  là tỉ số giữa biên độ dao động vòng quay lớn nhất(vận tốc góc lớn nhất) trong thời gian chuyển tiếp với vòng quay định mức:

H

dd H

dd n

Giá trị độ thay đổi vòng quay tương đối lớn nhất  phụ thuộc vào chất lượng

bộ điều tốc, trạng thái kỹ thuật và mức độ thay đổi tải theo quy định

Độ không ổn định vòng quay tương đối

Độ không ổn định vòng quay tương đối  là tỉ số giữa biên độ vòng quay khiđộng cơ làm việc ứng với chế độ ổn định với vòng quay ổn định tương đối (địnhmức, không tải v.v )

s: Biên độ dao động vận tốc góc ứng với chế độ ổn định

H,kt: vận tốc góc ứng với chế độ ổn định (Chế độ định mức và không tải)

Thời gian điều chỉnh

Thời gian điều chỉnh tct là thời gian tính từ lúc bắt đầu thay đổi tải tới lúcbiên độ dao động vòng quay nằm trong giới hạn không ổn định cho phép Thời gian

tct cũng phụ thuộc vào loại và chất lượng bộ điều tốc, trạng thái kỹ thuật và mức độthay đổi tải theo quy định

I.1.5 Giới thiệu một số bộ điều tốc

I.1.5.1 Điều tốc cơ khí

Các phần chính của máy điều tốc bao gồm phần dẫn động và phần điềuchỉnh Phần dẫn động được cấu tạo bởi các bộ phận cơ khí và các thiết bị điều khiểnnhư bộ chuyển đổi, van khởi động/dừng, van điều khiển, pít-tông điều khiển và vanphân phối Phần dẫn động điều khiển về cơ khí góc mở của cánh hướng bằng cáchđiều chỉnh lượng dầu áp lực vào servomotor, nó đóng mở cánh hướng của tua bintheo tín hiệu điều khiển từ phần điều chỉnh Phần điều chỉnh được cấu tạo bởi các

bộ phận điện và điện tử như các bản mạch và hệ thống dây nối Phần điều chỉnhnhận tín hiệu đo tốc độ quay của tua bin và góc mở của cánh hướng , dựa vào cáctín hiệu đó, nó phát ra tín hiệu điện tử tác động điều khiển chính xác và đưa tới phầndẫn động

Hình I.6 minh họa sơ đồ khối của hệ thống điều khiển hoàn chỉnh cùng đốitượng chấp hành chịu tác động điều khiển từ máy điều tốc Có hai loại phản hồi,phản hồi cứng và phản hồi mềm Cơ cấu phản hồi mềm chủ yếu làm việc trong quátrình vận hành ổn định trước khi máy phát chuyển sang chế độ làm việc song song

Cơ cấu phản hồi cứng có chức năng “điều tốc làm việc lâu dài” khi máy phát vậnhành song song trong hệ thống và điều chỉnh công suất phát của tua bin để khôiphục tần số của hệ thống

Hình I.7 minh họa nguyên lý làm việc cơ bản của máy điều tốc cơ khí Khi tốc

độ quay của bộ điều tốc tăng tỷ lệ với tốc độ quay của tua bin, quả cầu văng ra làmcho khớp nối đi lên và đẩy van phân phối xuống Khi servomotor đóng lại, điểm tựaphản hồi của đòn nối được nâng lên theo cơ cấu cam, đòn nối chuyển động từ vị tríđược vẽ bằng đường nét chấm gạch tới vị trí được vẽ bằng nét đứt Tốc độ quay sau

đó giảm xuống và đòn nối trở lại vị trí được vẽ bằng nét liền

Hình I.6: Hệ thống điều khiển có máy điều tốc

Hình I.7: Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điều tốc cơ khí

I.1.5.2 Điều tốc điện

Điện áp của máy phát được sử dụng làm tín hiệu vào, nó được đưa quamạch cộng hưởng hoặc mạch cầu, độ lệch tần số được xác định theo giá trị đặt sau

đó tín hiệu đầu ra được đưa qua bộ khuếch đại và chuyển đổi thành các chuyểnđộng cơ khí bằng các cơ cấu chuyển đổi điện-cơ

I.2 Hệ thống điều tốc của nhà máy thủy điện Bình Điền

Hệ thông điều tốc của nhà máy thủy điện Bình Điền được chia làm hai phần

rõ rệt là phần động lực và phần điều khiển

I.2.1 Phần điều khiển

Bộ điều tốc Turbine nhà máy thủy điện Bình Điền là loại SAFR-2000H.SAFR-2000H là bộ điều tốc kiểu số và được thực hiện nhờ bộ điều khiển PCC(Programmable control computer) và được lập trình bằng ngôn ngữ C#

Bộ điều tốc bao gồm các nguồn, mạch tương tự để đo lường tần số, đo lường

vị trí cánh hướng, tín hiệu điều khiển và các mạch giao diện với hệ thống điều khiểntrung tâm

Tín hiệu điều khiển từ người vận hành được truyền song song qua các card I/

O hay nối tiếp qua RS23, CAN hay qua đường truyền RS485

a Cấu trúc bên trong tủ điều tốc

- Bộ điều khiển PCC bao gồm:

+ Module xử lý CP476: CPU, bộ nhớ; chạy chương trình điều khiển

+ Module nguồn: Cấp nguồn 24VDC cho PCC

+ Module truyền thông IF321: Giao tiếp giữa PCC của điều tốc với PLC của

tổ máy qua bus truyền dữ liệu CAN

+ Module số đầu vào DI135: Đo lường và điều khiển tần số tổ máy và tần sốlưới

+ Module tương tự đầu vào AI774: Hổi tiếp vị trí cánh hướng và công suấttác dụng

+ Module tương tự đầu ra AO352: Module điều khiển vị trí cánh hướng+ Module lai số DM465: Module tín hiệu vào/ra số bộ điều tốc

+ Module ZEN: Lựa chọn PCC làm việc

+ Module nguồn SDZ-1: Cấp nguồn AC220 và DC220

+ Màn hình LCD: dùng để cài đặt các thông số điều tốc

+ LVDT DC/DC±10: Card biến đổi vị trí cánh hướng

R S

Gui de Control

Hình I.8: Sơ đồ khối hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện Bình Điền

b Trình tự khởi động tổ máy

Hình I.9: Sơ đồ khối trình tự khởi động bộ điều tốc

Kiểm tra trình tự khởi động tổ máy là đảm bảo an toàn cho tổ máy đủ điềukiện để bắt đầu khởi động tổ máy

+ Dừng và dừng khẩn cấp để reset

+ Hồi tiếp cánh hướng là bình thường

+ Bắt đầu tự động để đóng

Chương trình sẽ mở cánh hướng đến độ mở nào đó an toàn đảm bảo rằng độ

mở cánh hướng này sẽ không gây ra quá tốc cho tổ máy trong suốt thời gian khởiđộng Khi cánh hướng mở để mở an toàn trong một thời gian và thời gian này đượckết hợp chặc chẽ với hằng số thời gian chuẩn của tổ máy nó có quan hệ để lựa chọn

độ mở cánh hướng mở an toàn Sau chu kỳ của thời gian, tốc độ của tổ máy phảiđược kiểm tra để đảm bảo bộ điều tốc vận hành bình thường Nếu nó bình thường,

bộ điều tốc tự động điều chỉnh có thể được duy trì, nếu nó không bình thường, báođộng sẽ được đặt ra và chế độ vận hành sẽ được thay đổi để điều chỉnh bằng tay độ

mở cánh hướng để hoàn thành khởi động tổ máy Dưới điều kiện vận hành bìnhthường với sự hồi tiếp tốc độ tổ máy bình thường, cánh hướng mở được đặt ở độ mởkhông tải và nó sẽ vào vận hành ở điêu kiện có tải khi tốc độ lớn hơn 80% tốc độđịnh mức

Khi tốc độ tổ máy ổn định, tổ máy cho phép người vận hành điều chỉnh mởcánh hướng từ xa bằng cách đưa xung tăng/giảm độ mở cánh hướng và chuyến chế

độ bằng tay điều chỉnh tốc độ tổ máy Tuy nhiên, khi tốc độ tổ máy tăng đến phạm

vi điều khiển cho phép bởi thiết bị đồng bộ dưới chế độ điều khiển bằng tay, sựkhông đồng bộ phải được người vận hành đặt để đồng bộ tổ máy

c Trình tự khởi động không tải tổ máy

Hình I.10: Sơ đồ trình tự khởi động không tải bộ điều tốc

Trong trình tự điều khiển không tải tổ máy thì tổ máy phải đảm bảo điều kiệnkhông tải dưới những điều kiện sau:

thống và tần số đồng bộ (đặt khi vận hành) như là tần số cài đặt cho bộ điều chỉnhPID Trong chế độ vận hành này, chương trình sẽ bỏ qua tính hiệu tăng/giảm từ xa

và tín hiệu điều khiển thiết bị không đồng bộ

Khi hồi tiếp tần số hệ thống ra ngoài chức năng hoặc tần số hệ thống tiếp tụckhông đặt cho vận hành, chương trình sẽ sử dụng cộng tổng tần số định mức 50Hzchồng lên tín hiệu tăng giảm tần số như là sự cài đặt cho điều biến tần số

Trình tự điều khiển dừng của thiết bị phải bao gồm dừng khẩn cấp và dừngbình thường: Dừng khẩn cấp sẽ không được thực hiện hoặc phạm vi bảo vệ quá tốctrong suốt quá trình dừng bình thường

d Thuật toán điều khiển của bộ điều tốc Bình Điền NARI-PID 2

Hình I.11: Sơ đồ thuật toán của bộ điều tốc Bình Điền

Thuật toán điều khiển NARI-PID2 được phát triển bởi công ty điều khiểnđiện thuộc Tập đoàn NARI được áp dụng cho thiết bị điều chỉnh điện bộ điều tốcTurbine thủy lực series SAFR-2000H và các đặt tính chính với những thuận lợi:

+ Những cải tiến hiệu quả trong giải quyết vấn đề tăng dải chết và có hiệulực trong dải hẹp sau khi nhận thức đúng và lượng tử hóa số đó thường xảy ra vớithuật toán điều khiển PID

+ Tín hiệu đặt được so sánh với tín hiệu phản hồi thông qua bộ điều chỉnh

để điều chỉnh tần số

+ Nó cung cấp khả năng điều khiển hiệu quả cho dao động thủy lực bởiturbine thủy lực của hệ thống thủy lực và cải tiến đặc tính điều chỉnh

+ Tăng khả năng khử nhiễu của bộ điều tốc Turbine thủy lực

c Nguyên lý đo lường tần số tổ máy

Tần số đo lường được thiết kế cho bộ điều tốc Turbine thủy lực SAFR-2000H

là kết hợp giữa đo lường tần số của điện áp dư và đo lường tần số của đĩa đo tốc độhay đĩa có đường rãnh (Encorder)

Mặc dù tần số đo lường của điện áp dư có độ chính xác cao nhưng khi tổ máyvận hành ở tốc độ thấp, giá trị khuyếch đại tín hiệu điện áp dư nhỏ, vì vậy giá trị đolường này là không chính xác, khi mất kích từ xảy ra ngoài tổ máy hoặc tổ máy có ít

từ dư sau khi dừng máy kéo dài, đo lường tần số bằng điện áp dư sẽ không thíchhợp tương ứng với tốc độ thực tế của tổ máy, kết quả bộ điều tốc điều chỉnh không

ổn định hoặc tổ máy sẽ vượt ra khỏi khả năng điều khiển giống như quá tốc độ v.vTrong khi đĩa có rãnh đo lường tần số, cảm biến sẽ đưa tín hiệu ra dạng sóngvuông của giá trị hằng số khuyếch đại sự truyền tần số là tương đương đến tốc độ tổmáy Do đó, để cải thiện sự tinh cậy của tần số đo lường, đĩa đo lường tần số đượcthêm vào trong phương pháp đo lường

Tín hiệu tần số của tổ máy và tín hiệu tần số tổ máy trở thành tín hiệu songvuông sau đó được khuyếch đại và phục hồi hình dạng tách biệt của module điềukhiển tần số và dạng tín hiệu song vuông này được gởi đến TPU qua kênh đầu racủa CP476 qua cách ly và bộ lọc DI135; tần số được đo lường được xử lý bởi TPU

và CPU, do đó CPU tiến hành tính toán điều chỉnh và quá trình điều khiển của bộđiều tốc dựa trên tần số này

Yếu tố phát tín hiệu đo lường tần số đĩa gồm có các đầu dò trên đĩa được lắpđặt trên trục của Turbine máy phát và được đặt trên khung Khi trục của tổ máyquay, nó sẽ mang đĩa quay quanh trục, do đó các đầu dò sẽ phát ra một tín hiệuxung vuông với tần số tương đương với tần số tổ máy Tuy nhiên, nếu một cảm biến

đầu dò được sử dụng để phát hiện, khi dải tốc độ chết yêu cầu bộ điều tốc 0,02%,việc gia công chính xác đĩa có rãnh phải gấp đôi dãi tốc độ chết, nghĩa là khi bướcrăng là 200mm, lỗi gia công bước răng phải ít hơn 0,02mm

Thiết bị đo lường tần số đĩa được bao gồm cả đĩa có rãnh, tiếp điểm xấp xỉ và

đo lường tần số máy tính, như hình

Hình I.12: Sơ đồ nguyên lý đo lường tần số

I.2.2.Phần động lực:

Làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu thủy lực đóng mở cánhhướng thực hiện nhiệm vụ điều tốc

I.2.2.1 Hệ thống dầu áp lực

a Động cơ bơm dầu

- Loại: 3 pha Rotor lồng sóc

- Kiểu: bơm pittông

- Áp suất thiết kế: 4 MpaNgoài ra còn có các bộ phận khác như van an toàn, túi thở cao su, các đồng

hồ chỉ báo và Rơle bảo vệ tạo thành một hệ thống thủy lực chính

Hình I.13: Sơ đồ nguyên lý nguồn dầu thủy lực bộ điều tốc

Hình I.14: Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển thủy lực

I.5.2.2 Cấu trúc phần thủy lực

a Bộ điều khiển thủy lực

Bao gồm các van Solenoid, van dẫn động, van điện từ và van cơ khí mỗivan đảm nhiệm một chức năng trong bộ điều khiển

- Van S4.1: Van dẫn động cánh hướng có nhiệm vụ quan trọng nhấttrong việc điều chỉnh tốc độ của tổ máy phù hợp với tải ở chế độ tự động

- Van S3.1: Van lựa chọn chế độ làm việc của bộ điều tốc

- Van S2.1: Van dẫn động cánh hướng ở chế độ bằng tay

- Van S1.2: Chức năng đóng nhanh hoặc mở nhanh cánh hướng

- Van EU: Van phân phối dầu đến các secvor làm nhiệm vụ điều tốc

- Van S9.1: Chức năng đóng mở chốt thủy lực để chốt cánh hướng ở

Hình I.15: Sơ đồ Secvo điều chỉnh cánh hướng

c Thiết bị tác động quá tốc

Khi có quá tốc con lắc sẽ tác động lên van OSD điều khiển mở khẩncấp đường dầu điều khiển đóng cánh hướng

I.2.2.3 Cấu tạo của các loại van

a Van điện từ kiểu By pass (Van S2.1)

* Cấu tạo:

Hình I.16: Sơ đồ cấu tạo của van điện từ khiểu bypass

- 1,2 cuộn dây nam châm vĩnh cửu

- 3,4 lò xo phục hồi

- Có 3 vị trí làm việc: Cuộn 1 có điện hoặc cuộn 2 có điện hay cuộn 1hoặc cuộn 2 có đều không có điện

- Có 4 cửa: A,B, P,T

* Nguyên lý làm việc của van

- Khi cuộn dây 1 có điện: lò xo 4 nén lại (do lực điện từ sinh ra) đẩytrục van dịch chuyển sang phải làm mở thông các cửa dầu: P thông B và T thông A

- Khi cuộn dây 2 có điện: lò xo 3 nén lại (do lực điện từ sinh ra) đẩytrục van dịch chuyển sang phải làm mở thông các cửa dầu: P thông A và T thông B

- Khi cuộn dây 1 và cuộn dây 2 không có điện van được giữ ở trạngthái cân bằng, các cửa dầu A và B được khóa lại

b Van dẫn động cánh hướng (van tỉ lệ)

* Nguyên lý làm việc của van

Điều khiển van dẫn động trực tiếp

Tín hiệu điện tương ứng để điều khiển vị trí của lõi van được đặt từ bộ tíchphân và dòng điện vào cuộn dây làm dịch chuyển lõi van

Bộ dao động được kích thích từ bộ chuyển đổi vị trí cánh hướng LVDT củalõi van nó tạo ra một tín hiệu điện tỷ lệ với vị trí của lõi van

Tín hiệu chuyển đổi vị trí của lõi van được so sánh với lệnh điều khiển và kếtquả sai lệch của lõi van hình thành nên dòng điện vào cuộn dây điện từ và nó dẫnđộng lõi van cho đến lúc vị trí lõi van đúng với vị trí đã đặt lệnh và sai số vị trí củalõi van giảm về không (không còn sai lệch) Kết quả vị trí của lõi van tỉ lệ với tínhiệu đã đặt

Từ nguyên lý làm việc của van dẫn động cánh hướng ta thấy:

* Ưu điểm: Van làm việc tin cậy trong trường hợp mở nhanh và đóng nhanh

- Một cách khác khi dùng một cuộn dây điện từ như của van dẫn động cánhhướng nhà máy thủy điện Bình Điền sự trở về của lõi van là nhờ lực lò xo nên khảnăng ổn định là không cao

Để khắc phục các nhược điểm trên chung ta có thể thay cuộn dây điện từbằng một động cơ nối đồng trục để dẫn động lõi van

e Nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều tốc:

Dầu thủy lực được cung cấp tới hai điểm P và P1

* Hành trình mở cánh hướng ở chế độ tự động: dầu từ đường dầu P qua

van S4.1 ở vị trí mở (dầu chuyển từ AP) qua van S3.1 (dầu chuyển từ AP) quavan EU (dầu chuyển từ DE) qua van S7.1 cung cấp cho secvo đi mở cánh hướng.Dầu hồi về qua van EU (dầu chuyển từ BA) qua van S3.1 (dầu chuyển từ TB)qua van S4.1 (dầu chuyển từ TB) hồi về thùng dầu chính

* Hành trình đóng cánh hướng ở chế độ tự động: dầu từ đường dầu P qua

van S4.1 ở vị trí đóng (dầu chuyển từ AT) qua van S3.1 ( dầu chuyển từ BT)qua van EU (dầu chuyển từ AB) cung cấp cho secvo đi đóng cánh hướng Dầu hồi

về qua van S7.1, qua van EU (dầu chuyển từ ED) qua van S3.1 (dầu chuyển từPA) qua van S4.1 (dầu chuyển từ PB) hồi về thùng dầu

Kết lụân

Chất lượng điện năng là một trong những chỉ tiêu quan trong để đánh giá độ

ổn định của hệ thống điện hiện nay nên sự ra đời và phát triển của hệ thống điều tốc

đã thúc đẩy sự phát triển khả năng ổn định tần số của hệ thống điện đóng góp to lớnvào việc tạo ra của cải của xã hội Sự ra đời của hệ thống điều ổn định tần số máyphát điện đảm bảo cho chất lượng điện ngày càng tốt hơn Hệ thống điều tốc củamỗi loại Turbine có mỗi một công nghệ riêng, tuy nhiên xét tổng thể về nguyên lýthì các hệ thống điều tốc đều có cấu trúc và hệ điều khiển tương tự nhau Cấu trúccủa tất cả các hệ thống đều bao gồm: Phần xử lý trung tâm (giao diện người máy vàthực hiện nội suy, các module giao tiếp), phần điều khiển servo, động cơ servo,

phản hồi tốc độ-vị trí Hệ thống điều khiển thông thường có hai dạng: Điều khiểnvòng hở và điều khiển vòng kín Hệ thống điều khiển vòng hở thường có độ chínhxác không cao, nhưng rẻ tiền do đó trong thực tế người ta thường dùng hệ điềukhiển vòng hở cho những hệ thống không đòi hỏi cao về độ ổn định tần số (nhưmáy các máy phát ở chế độ điều tần cấp 2 thì giá trị điều chỉnh f = ±0.5 Hz) Hệthống điều khiển vòng kín có độ chính xác vị trí rất cao, nhưng giá thành đắt, ngàynay người ta sử dụng phổ biến hệ thống điều khiển là hệ thống vòng kín.

Hệ thống điều khiển điều tốc thông thường gồm các khối: Khối điều khiểnmáy, khối điều khiển servo, động cơ servo, khối phản hồi tốc độ, khối phản hồi vịtrí Khối điều khiển chính của hệ thống điều tốc bao gồm: một máy tính có nhiệm

vụ điều khiển chung các hoạt động của hệ thống, giao tiếp với người sử dụng, nhậntín hiệu từ cảm biến vị trí và cảm biến tốc và thực hiện các thuật toán nội suy, sosánh và đưa ra các lệnh điều khiển; các bộ điều khiển khả trình PCC làm nhiệm vụđiều khiển các chức năng tuần tự của máy Khối điều khiển servo làm nhiệm vụnhận lệnh điều khiển từ máy tính trung tâm, nhận tín hiệu phản hồi tốc độ từ cảmbiến tốc độ, thực hiện các thuật toán điều chỉnh hợp lý (PID, trượt, mờ, nơron) đểđiều khiển năng lượng cấp cho động cơ servo Cảm biến dùng để đo tốc độ trongmáy phát hiện nay thường dùng là các loại Encoder, Reslve, Synchro Cảm biếndùng để đo vị trí trong hệ thống điều tốc thường là biến áp vi sai hoặc Encoder hoặcInductosyn Từ những phân tích ưu nhược điểm của van dẫn động cánh hướng nêntrong phạm vi đề tài ta thay truyền động của lõi van thông qua cuộn dây điện từbằng truyền động của các hệ truyền động, động cơ một chiều, động cơ servo mộtchiều không chổi than hoặc động cơ servo xoay chiều

Chương tiếp theo sẽ đề cập tới các hệ truyền động trong hệ thống điều tốc.