1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO THIẾT BỊ
ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG NGUỒN CÔNG SUẤT − PSS
NGUYỄN ĐỨC NINH
THÁI NGUYÊN - 2011
Luận văn được hoàn thành tại trường Đại học Kỹ tuật Công nghiệp
Thái Nguyên.
Cán bộ HDKH : TS. Phạm Quang Đăng
Phản biện 1 : PGS.TS Nguyễn Doãn Phước
Phản biện 2 : TS. Trần Xuân Minh
Luận văn đã được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn, họp tại: Phòng cao
học số 01, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Vào 10 giờ 30 phút ngày 07 tháng 12 năm 2011.
Có thể tìm hiển luận văn tại Trung tâm Học liệu − Đại học Thái Nguyên và
Thư viện trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
2
MỞ ĐẦU
Ở Việt Nam, sự khởi sắc của nền kinh tế sau đổi mới, làm nhu cầu về điện gia
tăng đột biến. Để đáp ứng được sự gia tăng đó, chúng ta đang xây dựng rất nhiều
các nhà máy điện như: thủy điện Sơn La, nhiệt điện Vĩnh Tân 2, nhiệt điện Vũng
Áng… đồng thời mở rộng các nhà máy nhiệt điện đang có: Phả Lại 2, Uông Bí,
Cẩm Phả, trung tâm nhiệt điện Phú Mỹ… Đặc biệt là việc phát triển các nhà máy
thủy điện nhỏ: thủy điện Nho Quế 3 hay thủy điện Nậm Ly…, phần lớn thiết bị của
chúng là ngoại nhập.
Trong các nhà máy điện thì máy phát điện đồng bộ là thiết bị quan trọng, mà
hệ thống kích từ là một trong các hệ thống thiết bị quan trọng nhất quyết định đến

Chương 4: Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị ổn định hệ thống nguồn
công suất.
3
Trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái
Nguyên cũng như thời gian làm và hoàn thành luận văn này, tôi luôn nhận được sự
chỉ bảo, quan tâm cùng với những lời góp ý chân thành từ các thầy, cô giáo, các anh
chị, bạn bè và đồng nghiệp.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TS. Phạm Quang Đăng, người đã tận tình
hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hiền Trung, đã giúp đỡ tôi trong quá
trình tìm tài liệu tham khảo cũng như trong thời gian làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, Khoa Sau Đại Học cùng Ban
Giám Hiệu Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp đã tận tình truyền đạt kiến thức,
hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học.
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi
rất nhiều trong quá trình tìm kiếm số liệu để hoàn thành tốt luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 30 tháng 09 năm 2011
Tác giả luận văn
Nguyễn Đức Ninh
4
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ MÁY PHÁT
ĐIỆN TRONG ĐIỀU KIỆN HÒA LƯỚI
1.1. Máy phát điện đồng bộ
1.1.1. Giới thiệu chung
Máy phát điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng tốc độ quay của từ
trường phần ứng n
1
gọi là máy phát điện đồng bộ. Ở chế độ xác lập máy phát điện
đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi.

Khi máy điện làm việc có tải, dòng điện trong dây quấn stato sẽ sinh ra từ
trường của dây quấn stato và còn gọi là từ trường phần ứng. Từ trường khe hở lúc
có tải là do từ trường cực từ
t
F
và từ trường phần ứng
ö
F
sinh ra, khi mạch từ của
máy không bão hòa có thể xem như các từ trường
t
F
,
ö
F
độc lập sinh ra trong dây
quấn các sức điện động
E
0
và
ö
E
. Ứng dụng nguyên lý xếp chồng ta có:
5
U,I,fF
Năng lượng
sơ cấp
Turbine
Máy phát


. Từ thông
öd
Φ
và
öq
Φ
tương ứng với các sức từ động
öd
F
,
öq
F
sẽ sinh ra
trong dây quấn phần ứng các sức điện động:
öq q öq
E jI x= −
và
öd d öd
E jI x= −
.
Kết quả là ở đây phương trình cân bằng sức điện động có dạng:
( )
öd öq ö ö
U E E E I r jx
0
δ
= + + − +

=
( )

jI x jI x
δ δ
− −
Do đó (1.8) trở thành:
( )
( )
d öd ö q öq ö ö
U E jI x x jI x x Ir
0
δ δ
= − + − + −
=
d d q q ö
E jI x jI x Ir
0
− − −
(1.9)
Trong đó:
d öd ö
x x x
δ
= +
là điện kháng đồng bộ dọc trục.
q öq ö
x x x
δ
= +
là điện kháng đồng bộ ngang trục.
6
ưd

t
E U f i
0 0
= =
khi
I 0=
và
ñm
f f=
.
1.2.3. Đặc tính ngắn mạch và tỷ số ngắn mạch K
Đặc tính ngắn mạch là quan hệ
( )
n t
I f i=
khi
U=0
và
ñm
f f=
.
1.2.4. Đặc tính ngoài
Đặc tính ngoài là quan hệ
( )
U f I
=
khi i
t
= const, cos
ϕ

Tải của hộ dùng điện trong lưới điện thường thay đổi theo điều kiện sản xuất
và tiêu dùng. Có trường hợp tải không thay đổi nhưng do điều kiện vận hành của
lưới điện nên phải thay đổi chế độ làm việc của máy phát điện, cho nên trên thực tế
phải điều chỉnh công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q của máy phát.
Có hai trường hợp điều chỉnh: trường hợp thứ nhất là máy phát điện làm việc
trong hệ thống điện lực có công suất vô cùng lớn với U,
f const=
.
Trường hợp thứ hai là trường hợp chỉ có hai hay vài máy phát điện công suất
tương tự làm việc song song và sự thay đổi chế độ làm việc của một máy sẽ làm
thay đổi điện áp U, tần số
f
chung của cả các máy phát điện đó.
1.3.1. Điều chỉnh công suất tác dụng P
1.3.2. Điều chỉnh công suất phản kháng Q
1.4. Mô hình toán máy phát điện đồng bộ
1.4.1. Phương trình máy phát điện đồng bộ trong hệ trục 3 pha
Để nghiên cứu quá trình quá độ trong máy điện đồng bộ thường sử dụng
phương trình vi phân ở hệ trục tọa độ pha (hệ trục không chuyển động) của máy.
Các phương trình viết dưới dạng ma trận như sau:
Phương trình cân bằng sức điện động mạch stato:
s s s s
d
u R i
dt
ψ
       
= − +
       
(1.30)

− Hệ quay đồng bộ với từ trường quay hệ (dq0) được gọi là hệ Park.
Trong phần này sẽ trình bày về hệ trục quay đồng bộ Park. Trong đó biểu thức
toán học biến đổi hệ trục 3 pha sang hệ trục vuông góc có dạng tổng quát như sau
(ma trận Park):
[ ]
( ) ( )
( ) ( )












+−
+−
=
2
1
2
1
2
1
120sin120sinsin
120cos120coscos











−
0
d
q
ψ
ψ
dt
d
γ
(1.42)
1.4.2.2. Phương trình rôto
[ ]
r
u
,
=
[ ]
r
R
[ ]

X 0 0 i
X
i
,
0 0 0
,
0
0 0
1 1
0 0
0 0
1 3 1
2
0 0
ψ
ψ ψ
ω ω
ψ
ψ
ψ ψ
ω ω
ψ
  
    
  
    
 
= =− +
  
    



 
 

 
 

 
 

 
 

 
 
 

(1.53)
1.4.2.4. Phương trình mômen
2
2
dt
d
J
γ
+
d q q d
I I
ψ ψ

sin2,
↔
( ) ( )
[ ]
xxU
u
ψ
,
(1.73)
Biểu diễn biểu thức (1.81) dưới dạng hàm điều hòa ta được:
( ) ( ) ( )
xteAxteAtxu
xx
βψωβψω
αα
+++−+=
−
2211
sin2sin2,
(1.82)
Theo biểu thức (1.82) ta thấy những hàm mũ đó biểu diễn những sóng chạy
dọc đường dây theo chiều ngược nhau, một sóng chạy thuận chiều x có dạng hình
sin với biên độ giảm dần theo x (bằng
x
eA
α
−
1
2
), một sóng chạy ngược chiều x cũng

động điều chỉnh điện áp AVR (Automatic Voltage Regulator), bộ phận diệt từ, thiết
bị bảo vệ quá áp và tất cả trang thiết bị cần thiết cho việc điều khiển, bảo vệ hệ
thống kích từ và máy phát trong các điều kiện vận hành bình thường cũng như trong
trường hợp không bình thường.
2.1.3. Bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát
Để tự động điều chỉnh dòng kích từ của máy phát điện đồng bộ, người ta sử
dụng hệ thống tự động điều chỉnh kích từ có bộ phận điều khiển chính là thiết bị tự
động điều chỉnh điện áp AVR. Thiết bị này có nhiệm vụ giữ cho điện áp đầu cực
máy phát là không đổi (với độ chính xác nào đó) khi phụ tải thay đổi, nhằm nâng
cao giới hạn truyền tải công suất của máy phát vào hệ thống điện (HTĐ). Đặc biệt
khi máy phát được nối với hệ thống lưới qua đường dây dài, những yêu cầu chung
với hệ thống tự động điều chỉnh kích từ là:
− Hệ thống phải đảm bảo ổn định tĩnh và nâng cao tính ổn định động.
− Hệ thống cần có chế độ kích thích cưỡng bức, khi máy làm việc ở chế độ sự
cố (như ngắn mạch trong lưới)…
2.1.4. Bộ chỉnh lưu kích từ thyristor
Sử dụng cho hệ thống kích từ tĩnh, bộ chỉnh lưu sử dụng ở đây là kiểu chỉnh
lưu 3 pha gồm hai cầu như nhau nối song song. Trong chế độ vận hành bình
thường, cả hai cầu đều ở vị trí làm việc nhưng chỉ một cầu có xung kích từ để mở
thyristor, cầu còn lại ở trạng thái đóng.
2.1.5. Một số hệ thống kích từ cho máy phát điện đồng bộ
Trong thực tế có bốn loại hệ thống kích từ điển hình được sử dụng cho máy
phát điện đồng bộ là:
2.1.5.1. Hệ thống kích từ dùng máy phát điện một chiều
2.1.5.2. Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều tần số cao
2.1.5.3. Hệ thống kích từ không chổi than
2.1.5.4. Hệ thống kích từ tĩnh (Static Exciter)
2.1.6. Thiết lập hệ phương trình của hệ thống điều chỉnh kích từ
2.1.6.1. Hệ thống tự động điều chỉnh kích từ (Automatic Voltage Regulator)
2.1.6.2. Thiết lập hệ phương trình của hệ thống điều chỉnh kích từ

∆+∆=∆
cs
MMM
(2.6)
Trong đó:
δ
∆
s
M
là thành phần của mômen với góc phụ tải thay đổi (được xem như
mômen đồng bộ).
ω
∆
c
M
là thành phần mômen với tốc độ thay đổi (được xem như mômen hãm).
Cả hai thành phần của mômen trên đều có trong mỗi máy phát đồng bộ, thành
phần mômen đồng bộ có sai lệch góc phụ tải
δ
∆
, vì một lý do nào đó mà góc phụ
tải cứ tăng dẫn đến công suất điện giảm. Đến khi công suất điện nhỏ hơn công suất
cơ, rôto quay nhanh dẫn đến góc phụ tải tăng làm cho máy phát mất đồng bộ. Việc
mất đồng bộ có thể tránh được nếu có một hệ thống kích từ ban đầu tác động nhanh,
hệ thống này có khả năng cưỡng bức rất tốt và đáp ứng nhanh ngăn cản việc tăng
hay giảm tốc độ của rôto. Để chống lại việc tăng hay giảm tốc của rôto, bộ kích từ
phải có khả năng cưỡng bức điện áp. Ví dụ như khi rôto tăng tốc độ đối với từ thông
stato, góc phụ tải tăng dẫn đến công suất điện giảm, có nghĩa là mômen điện nhỏ
11
W

fd
W
CL
(p)f
W
0f
(p) K
0f
∆f
W
1f
(p)
f
’
K
1f
W
X
(p)–
hơn mômen cơ. Hệ thống kích từ phải tăng kích từ lên, bằng cách tăng điện áp kích
từ đến định mức nhanh nhất để có thể thay đổi điện áp đầu cực máy phát càng
nhanh càng tốt.

Hình 2.7: Trạng thái ổn định tức thời.

90 180
1
2
3
Máy phát sẽ
mất đồng bộ
2.2.4. Ổn định các kích động nhỏ
Ổn định kích động nhỏ được định nghĩa như khả năng của HTĐ duy trì ổn
định khi có sự xuất hiện của các kích động nhỏ, những kích động nhỏ này có thể
làm thay đổi rất ít về phụ tải hay máy phát trong hệ thống. Nếu mômen hãm không
đủ, kết quả có thể là làm cho các dao động góc phụ tải thay đổi với biên độ lớn hơn.
Sự thay đổi các mômen điện từ M, mômen gia tốc hay mômen cản dịu cũng có
thể làm cho máy phát dao động.
Trong hệ thống điện, các máy phát khi làm việc với lưới điện có thể xảy ra các
loại dao động sau:
2.2.4.1. Dao động máy phát khi làm việc song song với lưới điện
Khi làm việc song song với lưới điện công suất lớn, máy phát điện đồng bộ có
thể dao động tự do hoặc dao động cưỡng bức.
Dao động tự do của máy phát điện đồng bộ.
Dao động cưỡng bức của máy phát điện đồng bộ.
2.2.4.2. Dao động cưỡng bức của máy phát điện đồng bộ khi làm việc ở chế độ ốc
đảo (dao động nội tại của máy phát điện)
Khi làm việc ở chế độ ốc đảo (đơn độc) trong lưới điện thì tần số và điện áp
của máy phát điện đồng bộ có thể thay đổi, sự dao động của rôto không phụ thuộc
vào góc
θ
vì
o
E
và U cùng dao động.

giản sau:
m c
H d
M M M
f
dt
2
2
δ
π
= − −
(2.23)
Hay:
cm
MMM
dt
dH
−−=
2
2
2
δ
ω
(2.24)
Các mômen cơ và điện gần như bằng nhau về mặt giá trị trong mỗi thiết bị.
Phương trình (2.6) có thể được viết lại khi có sự thay đổi về điểm vận hành:
ωδ
∆+∆=∆
cs
MMM

2
1
(2.26)
Phương trình thể hiện nguyên lý hoạt động của các bộ ổn định dựa theo công
suất trước đây.
Vì đã có sẵn hai tín hiệu là công suất và tốc độ, nên cách tính toán này đã
được thay thế và ưu tiên dành cho một phương pháp gián tiếp. Mục đích là nhằm
loại bỏ những thành phần không mong muốn ra khỏi tín hiệu tốc độ trong khi vẫn
tránh được khó khăn khi đo tín hiệu công suất cơ. Để đạt được điều này, mối quan
14
hệ của phương trình (2.26) được biến đổi lại nhằm đạt được tín hiệu công suất cơ
trọn vẹn, xuất phát từ công suất điện và tốc độ:
( )
dtMM
H
m
∫
∆−∆=∆
2
1
ω
, trong hệ đơn vị tương đối công suất bằng mômen.
Bởi vậy:
( )
dtPP
H
m
∫
∆−∆=∆
2

Hằng số thời gian trễ và vượt pha được điều chỉnh trong khoảng:
0.01s
≤
T
≤
6s.
15
1
S
K
2
1
sT1
1
+
+ sT
4
3
sT1
1
+
+ sT
H
V
STmin
V
STmax
V
ST
ω

động
AVR
Giới hạn
V/Hz
+
+
–
∑
HV
gate
Giới hạn
UEL
LV
gate
Giới hạn
OEL
+
+
∑
Bộ điều
khiển PI
Tạo tín hiệu
Q đặt
+
∑
–
Q
Bộ điều
chỉnh Q
SW1

gồm:
3.1.1. Phương pháp tiếp cận mômen tắt dần
Nội dung phương pháp này là phải tìm các hằng số (K) của các khâu, cũng
như sự ảnh hưởng của các máy phát khác nhau tác động lên một máy cụ thể, để tính
toán bổ xung mômen làm giảm sự dao động được gọi là mômen tắt dần.
3.1.2. Phương pháp tiếp cận đáp ứng tần số
Nội dung của phương pháp là lặp đi lặp lại các điều kiện hoạt động khác nhau
và hệ số khuếch đại được chọn từ khoảng trên. Mục đích chính là xem xét đặc tính
pha của một PSS, mô hình hóa sự trễ pha của hàm truyền G
PSS
(s), phản hồi một cách
chính xác các pha trễ trong hàm truyền của hệ thống kích từ. Với hệ thống nhiều
máy phát, các thông số của khối trễ pha và hệ số khuếch đại cho mômen tắt dần có
được bằng cách thiết lập các phương trình phi tuyến. Để tính được các thông số đó
ta phải thiết lập đủ ba phương trình phi tuyến, được giải bằng phương pháp Newton.
3.1.3. Phương pháp tiếp cận giá trị riêng và biến trạng thái
Phân tích giá trị riêng là phần chính của các nghiên cứu liên quan đến ổn định
tín hiệu.
Việc phân tích, tính toán ổn định tín hiệu nhỏ hay thiết kế bộ điều khiển với hệ
số khuếch đại và định lượng tương thích giữa các PSS là rất quan trọng.
Để có bộ PSS, ta sẽ tạo ra một cấu trúc điều khiển cố định
( ) ( )
PSSij ij ij
G s k H s=
mà sẽ liên kết đầu ra thứ j với đầu vào thứ i của hệ thống
( )
ij
G s
. Giả thiết rằng, nhà
máy có chế độ điện tới hạn

Trace R H
k
λ
λ
∂
 
=
 
∂
(3.2)
Đối với những thay đổi đủ nhỏ của
ij
k∆
trong hệ số khuếch đại
ij
k
, sẽ thay đổi
giá trị
h
λ
∆
là:
( )
ij ij
h h ij h ij
R H k
λ λ
∆ = ∆
(3.3)
17

= =
∆ = ∆
∑∑
(3.5)
Nghiên cứu phương trình (3.4) ta thấy, thường thì pha của
( )
ii
H s
được chọn
để tạo ra mômen tắt dần với chế độ h thông qua
( )
ii
G s
phù hợp với hệ số khuếch đại
ii
k
.
Ràng buộc tuyến tính được áp dụng như sau:
Ta giả thiết rằng cần phối hợp hệ số khuếch đại pha của n PSS để tăng chế độ
điện tới hạn m
m1 2

λ λ λ
 
 
. Đồng thời cũng giả thiết thay đổi
σ
∆
với hệ số
âm mong muốn

d
X
/
là rất phức tạp và được tính bởi:
( )
B
B
t
T T
E E E cos
E E
S P jQ E I j
X X
/ /
/
/ / /
sin
δ
δ
∗
−
= + = = +
%%
(3.15)
18
I
t
E
/
δ

( )
e
B
e
T
T
E E
T cos
X
/
0
δ δ δ
δ
∂
∆ = ∆ = ∆
∂
(3.17)
Phương trình chuyển động trong hệ tương đối là:
( )
r m e D r
p T T K
H
1
2
ω ω
∆ = − − ∆
(3.18)
r
p
0

T
H H
H
dt
0
1
2 2
2
0
0
ω ω
δ δ
ω
 
−
−
 
   
∆ ∆
 
 
= + ∆
   
 
 
∆ ∆
   
 
 
 

s
0
ω
δ
∆
S
K
e
T∆
-
-
+
∑
m
T∆
D
K
Phương trình từ thông máy phát điện trong hệ đơn vị tương đối là:
( )
fd
fd fd fd fd fd fd fd
adu
R
p e R i E R i
L
0
0 0
ω
ψ ω ω
= − = −

*. Phương trình mạng
Việc giải hai phương trình (3.51) và (3.52) gặp nhiều khó khăn, nên ta phải
chuyển về dạng sai phân và tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc:
d fd
i m m
1 2
δ ψ
∆ = ∆ + ∆
(3.53)
q fd
i n n
1 2
δ ψ
∆ = ∆ + ∆
(3.54)
Tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc phương trình (3.38) ta có:
e ad q q ad aq d d aq
T i i i i
0 0 0 0
ψ ψ ψ ψ
∆ = ∆ + ∆ − ∆ − ∆
Thay thế
d
i∆
,
q
i∆
,
ad
ψ

L
fd
i
fd
L
fd
ψ
d
ψ
ad
ψ
l
L
q
i
aqs
L
q
ψ
aq
ψ
( )
( )
ads
ad aqs d aq ads q q
fd
L
K n L i m L i i
L
/

ψ ψ
 
   
 
∆
∆
 
∆
 
   
 
∆ = ∆ +
 
 
   
 
∆
 
 
 
   
 
∆ ∆
 
   
 
&
&
&
(3.62)

TI
ψ
Bước thứ nhất: tính toán giá trị ổn định ban đầu của các biến hệ thống.
Bước thứ hai: tăng giá trị bão hòa tương ứng với
ads
L
,
aqs
L
,
ads
L
/
và
T
R
,
Tq
X
,
Td
X
,
D
,
m
1
, …
Bước thứ ba: tính các tham số của ma trận A từ phương trình (3.63).
Các hệ số

r
ω
∆
δ
∆
∑
K
sT
3
3
1+
K
2
-
+
+
-
∑
+
∑
D
Hs K
1
2 +
s
0
ω
K
4
K

0 0
/
1 0 0 0 0
sin sin
δ δ δ δ
= + + − −
(3.70)
Tương tự ta có:
( )
( )
Tq q d
ads T
q q
ads fd
X X X
L
R
K E i
D D
L L
/
2 0 0
1
 
 
−
 
 ÷
= + +
 

E
K X R cos
L L D
4 0 0
sin
δ δ
= −
+
(3.75)
Bỏ qua độ bão hòa từ phương trình (3.75) trở thành:

( )
( )
B
d d Tq T
E
K X X X R cos
D
/
4 0 0
sin
δ δ
= − −
(3.76)
3.5. Ảnh hưởng của hệ thống kích từ
Theo phần 3.6.2 tài liệu [7] thì
t
E
%
được tính như sau:

E e e
E E
0
0
0 0
∆ = ∆ + ∆
(3.77)
Sử dụng phương trình (3.53), (3.54) và (3.56) để loại các ẩn số
d
i∆
,
q
i∆
,
aq
ψ
∆
và
ad
ψ
∆
của phương trình biến trạng thái, đồng thời sử dụng kết quả của
d
e∆
,
q
e∆
cho phương trình (3.77) ta thu được:

t fd

e
e
K R m L n L n R n L m L m
E E L
0
/
0
6 2 2 2 2 2 2
0 0
1
 
 
 
= − + + + − − + −
 
 ÷
 
 ÷
 
 
 
(3.80)
Hình 3.7 là hệ thống kích từ tương đương với hệ thống thực.
Hình 3.7: Hệ thống kích từ thyristor với AVR.
Ta luôn mong muốn độ lệch điện áp đặt
ref
V 0∆ =
. Nên:
fd r fd
p a a a a v

13
12
11
1
21
34
32 33
44
42 43
1
1
0
0
0 0
0
0
0
0
0
ω
ω
δ
δ
ψ
ψ
 
 
∆
∆
 

 
 
 
&
&
&
&
(3.87)
Như vậy ta có sơ đồ khối tổng thể như trên hình 3.8.
Hình 3.8: Mô hình sơ đồ khối hệ thống kích từ và máy phát đồng bộ với AVR.
3.6. Thiết kế bộ điều khiển PSS
3.6.1. Thiết kế bộ điều khiển
23
t
E
v
1
-
+
Kích từ
FMAX
E
FMIN
E
fd
E
ref
V
1
2

+
+
t
E∆
e
T∆
∑
( )
ex
G s
∑
K
sT
3
3
1+
K
2
∑ ∑
D
Hs K
1
2 +
δ
∆
s
0
ω
K
1

2
1
1 1
+
=
+ +
Để thiết kế bộ điều khiển PSS chúng ta phải xác định được những tham số
trong hàm truyền
( )
PSS
G s
như:
STAB
K
,
w
T
,
T
1
,
T
2
.
Chúng ta sẽ kiểm chứng hiệu quả của PSS tác động ra sao tới hệ thống kích từ,
bằng cách so sánh hệ thống khi có PSS và hệ thống không có PSS được sử dụng
trong các phần trước. Các thông số của hệ thống phần trước (mục 12.4 tài liệu [7]):
K
1
1.591=

( )
A
fd fd s
K K
K v
sT
3
6
3
1
ψ ψ
∆ = − ∆ + ∆
+
Do đó:
fd
A
s A
K K
v sT K K K s
3
3 3 6
66.66
1 1.91 21
ψ
∆
= =
∆ + + +
Trong quá trình làm việc, cần phải xem xét giai đoạn PSS bù pha để sinh ra
mômen điện làm rôto dao động tắt dần ở tần số 10 rad/s. Với
s j j10

∆
δ
∆
δ
∆
r
ω
∆
+
+
t
E∆
∑
( )
ex
G s
∑
K
sT
3
3
1+
K
2
∑
K
1
K
6
K

Do đó, ở tần số 10 rad/s thì:
o
PSS
s
T
K
v j j
2
66.66 1.5*66.66
3.522 42.3
21 19.1 21 19.1
∆
 
= = = ∠ −
 ÷
∆ + +
 
Nếu sai lệch hằng số thời gian
PSS
T
∆
được đưa vào trùng pha với
r
ω
∆
, tín hiệu
r
ω
∆
cần được xử lý thông qua một mạch của mạng lưới, sau đó được chỉnh vượt


Chúng ta sẽ xem xét cấu trúc cơ bản mô hình hóa và hiệu suất ổn định hệ
thống điện, bằng cách xét một hệ thống kích thích thyristor như trên hình 3.10:
Hình 3.10: Sơ đồ khối hệ thống kích từ thyristor AVR và PSS.
Trên hình 3.10 là sơ đồ khối hệ thống kích thích bao gồm cả AVR và PSS, vì
chúng có liên quan đến hiệu suất tín hiệu nhỏ. Đầu ra của PSS cung cấp một tín
hiệu cho đầu vào AVR, bộ PSS trình bày như trên bao gồm ba khối:
Khối bù pha: Cung cấp đặc tính vượt pha thích hợp, để bù vào sự chậm pha
giữa tín hiệu đầu vào kích từ và mômen điện máy phát đồng bộ.
Khối lọc thông cao: Cho phép PSS chỉ phản ứng với những thay đổi về tần số
từ
( )
0.1 5÷
Hz.
25
t
E
(1)
v
1
-
+
+
ref
V
(2)
fd
E∆
Kích từ
r

+
PSS