Hệ thống kích từ

Hệ thống kích từ máy phát điện

1 Hệ thống kích thích nhà máy hơi nước 1

2 Hệ thống kích thích nhà máy hơi nước 2 và 3

3 Hệ thống kích thích nhà máy Tua bin khí 1

4 Hệ thống kích thích nhà máy Tua bin khí 3

5 Hệ thống kích thích nhà máy Tua bin khí 4 và 5

Máy phát Máy kích thích

Hình 1: Hệ thống kích thích một chiều (DC).

1 - 1/ Nguyên lý

hệ thống kích thích.

• Hệ thống kích thích xoay chiều

Bộ điều áp Nối lưới

Máy phát Máy kích thích AC

Biến áp kích thích

1 - 1/ Nguyên lý

hệ thống kích thích.

• Hệ thống kích thích tĩnh:

Bộ điều áp Nối lưới

Máy phát

Hình 3: Hệ thống kích thích tĩnh.

Biến áp kích thích

1-2: Diode bán dẫn, chỉnh lưu không điều khiển:

• Diode bán dẫn : Cấu tạo

K (cathode)

N P

A (anode)

A K

1-2: Diode bán dẫn, chỉnh lưu không điều khiển:

• Diode bán dẫn : Phân cực ngược

1-2: Diode bán dẫn, chỉnh lưu không điều khiển:

• Diode bán dẫn : Chỉnh lưu ½ chu kỳ

1-2: Diode bán dẫn, chỉnh lưu không điều khiển:

• Diode bán dẫn: Mạch chỉnh lưu 2 x ½ chu kỳ

1-2: Diode bán dẫn, chỉnh lưu không điều khiển:

• Diode bán dẫn : Mạch chỉnh lưu cầu

1-3: Thyristor, chỉnh lưu có điều khiển:

• Diode bán dẫn : Cấu tạo

P

PNN

1-3: Thyristor, Nguyên lý làm việc:

• Thyristor : Phân cực thuận

K ( ＋ )

K ( ＋ )

P

P N

N G

J1 J2

J3

V (E)

P

N G

J1 J2

J3

V (E) P

depletion layer

: electron : hole N

1-3: Thyristor, nguyên lý làm việc:

• Thyristor : Phân cực thuận

N G

J1 J2 J3

V (E)

P G

V (E)

＋ G

I G N

P

P N

N

J1 J2 J3

V (E)

P G

1-3: Thyristor, chỉnh lưu có điều khiển:

• Chỉnh lưu có điều khiển : ½ chu kỳ

V

θ

Firing angle

V

θ Firing

angle

1-3: Thyristor, chỉnh lưu có điều khiển:

• Thyristor : Chỉnh lưu cầu 2 x ½ chu kỳ

α: góc kích π ＋ α θ E

Id

e＋Z

Mạch 1 pha 2*1/2 chu kỳ

1-3: Thyristor, chỉnh lưu có điều khiển:

• Thyristor : Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha 2 x ½ chu kỳ

1-3: Thyristor, chỉnh lưu có điều khiển:

• Thyristor : Dạng sóng Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha.

• Amplidyn

1-4: Máy khuếch đại điện quay:

1-5: Nguyên lý khuếch đại từ tĩnh:

• Đường cong từ hóa, : các đường cong từ trễ làm việc:

AC

Nguyên lý điều khiển tự động

• Sơ đồ điều khiển vòng

kín:

– u: tín hiệu vào,

– y: tín hiệu ra,

– z: tín hiệu phản hồi,

– e: tín hiệu sai biệt,

– x: tín hiệu điều khiển

Nguyên lý điều khiển tự động

• Sơ đồ điều khiển vòng kín

– u: tín hiệu vào,

– y: tín hiệu ra,

– z: tín hiệu phản hồi,

– e: tín hiệu sai biệt,

– x: tín hiệu điều khiển e C x O y

Nguyên lý điều khiển tự động

• Sơ đồ điều khiển nhiều vòng kín nối tiếp:

• Sơ đồ điều khiển nhiều vòng kín bao lẫn nhau:

Nguyên lý điều khiển tự động

• f) Sơ đồ điều khiển nhiều vòng kín nối song song:

K1

K2 M1

M2 K3 M3

Nguyên lý điều khiển tự động

• f) Sơ đồ điều khiển vô sai:

Nguyên lý điều khiển tự động

Nguyên lý điều khiển tự động

Cách khắc phục:

• Tính toán kỹ lưỡng, phân tích các đặc tuyến của từng

khâu và của cả hệ thống khi thiết kế

• Hiệu chỉnh lại đặc tuyến chung bằng cách:

– Sử dụng các khâu điều khiển trong hệ thống là các

Khâu tỷ lệ - vi phân – tích phân (PID).

– Hồi tiếp từng phần hay mạch hồi tiếp bao trùm, sử

dụng các kiểu hồi tiếp phức tạp như hồi tiếp vi phân, hồi tiếp tích phân

– Đặt các bộ phận chỉnh được để có thể điều chỉnh khâu điều khiển và khâu hồi tiếp.

– Cân chỉnh hệ thống theo thực tế.

2-1: Hệ thống kích thích S1:

• Các thiết bị chính:

Bộ điều thế tự động

Máy phát điện Máy kích thích Biến trở điều thế

Điện trở Tiêu từ

Amplidyn

Các nhiệm vụ của bộ điều thế

• Nhiệm vụ của bộ điều áp tự động:

– Điều chỉnh điện áp máy phát điện.

– Điều chỉnh công suất vô công máy phát điện.

– Tạo độ tăng điện áp theo công suất vô công, để

giảm sụt áp trên đường dây hoặc giảm sụt áp qua trổng trở máy biến áp khi máy vận hành độc lập.

– Tạo độ suy giảm điện áp theo công suất vô công,

đề cân bằng sự phân phối công suất vô công giữa các máy với nhau trong hệ thống khi máy vận

hành nối lưới.

– Khống chế dòng điện kháng do thiếu kích thích,

nhằm tạo sự ổn định cho hệ thống, khi máy nối

lưới.

Các chức năng của bộ điều áp tự

động khối máy Hơi nước 1:

• Điều chỉnh điện áp máy phát điện.

thực hiện theo sơ đồ điều khiển vòng kín.

Các thành phần trong hệ thống

Đối tượng điều chỉnh O:

Máy phát điện và máy kích thích

• Tín hiệu đầu ra là điện áp

13800 v xoay chiều 3 pha

được đưa ra máy biến áp

tăng áp lên 110 kV để hòa

vào lưới

• Tín hiệu trung gian giữa 2

khâu là điện áp kích từ, dòng

kích từ của máy phát

• Tín hiệu đầu vào x, là dòng

điện kích từ cho máy kích

Thiết bị điều khiển: Amplidyn

• Có 2 cuộn dây điều khiển

• Cuộn điều khiển chính F1, F2

nhận điện từ bộ điều thế

• Cuộn điều khiển phụ F3, F4,

lấy tín hiệu từ hồi tiếp vi phân

đầu ra máy kích thích, để tăng

cường ổn định

• Dòng điện đi từ F1 > F2

hoặc F3 > F4, sẽ gọi là

chiều “boost” (tăng cường)

• Nếu dòng điện đi theo hướng

ngược lại, gọi là chiều “buck”

(suy giảm)

O C

Thiết bị điều khiển:

Amplidyn.

Thiết bị

đo lường M:

O C

M Thiết bị đo lường Biến áp đolường chính.

Biến áp đo lường phụ.

Mạch

đo lường (mạch tuyến tính).

Thiết bị tạo điện áp chuẩn

u :

O C

M

u

Mạch tạo

áp chuẩn (Mạch phi tuyến).

Mạch

so sánh.

buck boost

của cuộn dây lõi thép

• Khi lõi từ bị bão hòa từ, đặc

tuyến của nó gần như nằm

ngang

• Do đó, nó tạo ra một điện áp

không đổi, trong khi dòng có

thể thay đổi lớn

• Khi điện áp < định mức, cuộn

cảm trong mạch phi tuyến chưa

bị bão hòa, dòng trong mạch rất

nhỏ Dòng điện chênh lệch giữa

2 mạch qua cuộn dây amplidyn

theo chiều “Boost”

phi tuyến bão hòa Dòng điện

theo chiều “boost” bắt đầu giảm

dần

giảm xuống 0 Amplidyn không

còn tác dụng điều khiển

trong mạch phi tuyến bão hòa

Dòng điện trong mạch này tăng

mạnh Sai biệt dòng giữa 2 mạch

qua cuộn dây Amplidyn theo

chiều “buck”

Mạch so sánh:

Boost Buck

F1 F2

Vùng làm việc bình thường

U MP

I dk amplidyn Buck

Boost

• Để ngăn ngừa sự thay đổi quá mức của điện áp

• Cuộn sơ cấp của các máy biến

áp nhận điện áp từ điện áp ra của kích thích

• Nếu có biến động điện áp đầu ra máy kích thích, sẽ tạo điện áp cảm ứng, tạo dòng kích từ đưa vào amplidyn,

• Dòng này gây tác động ngược lại, làm giàm sự thay đổi đó

• Dòng điện F3, F4 gọi là dòng điện hồi tiếp

• Vòng hồi tiếp này gọi là hồi tiếp nội bộ

• Chỉ lấy tín hiệu thay đổi đột ngột, nên gọi là hồi tiếp vi phân

• Hồi tiếp vi phân này làm tăng phần ổn định cho hệ thống

Bộ biến thế ổn định:

F3 F4

Chương trình còn tiếp tục

Hẹn gặp lại các bạn lần sau.

Chào tất cả các bạn