VÀ CÁC TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN
CHƯƠNG 8: ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH TĨNH ĐỐI VỚI BỘ KÍCH THÍCH PILOT VÀ BỘ KÍCH THÍCH QUAY
8.7 CẦU CHỈNH LƯU LỰC
Cầu chỉnh lưu bao gồm: bộ phận tản nhiệt có gắn các linh kiện bán dẫn lực, cầu chì giới hạn dòng điện và một bộ phận triệt tiêu điện áp xung kích và hạn chế các điện áp cao cảm ứng trong cuộn dây rotor máy phát từ stator. Các linh kiện này cùng được lắp trên
một cái khung hình thành cầu chỉnh lưu.
8.7.1 Hệ thống 3 Thyristor
Cầu chỉnh lưu lực có thể là bán điều khiển hoặc điều khiển hoàn toàn để thực hiện quá trình chỉnh lưu và điều khiển kích từ máy phát. Cầu chỉnh lưu có lắp đặt các cầu chì lực và mạch giảm sóc R-C để điều khiển chính xác các thyristor lực. Hình 2, thể hiện một sơ đồ hệ thống 3 thyristor và cùng với hình dạng sóng đầu ra khi điện áp ra cao và thấp trong hình 3.
Phần nhô lên theo chiều thẳng đứng dạng sóng thể hiện khoảng thời gian các thyristor được dẫn. Lưu ý rằng, xung mở được mở trễ thêm một khoảng thời gian (được dịch chuyển về phía phải), thì điện áp DC trung bình đầu ra sẽ giảm. Với sơ đồ này thì giá trị điện áp đầu ra sẽ thay đổi từ 0 đến giá trị lớn nhất. Diod thứ tư được gọi là diod freewheeling, nó được nối ngang qua các đầu ra của cầu chỉnh lưu để tạo ra một đường dẫn an toàn cho dòng kích thích khi các thyristor chuyển mạch (chuyển mạch on và off). Diod freewheeling thay thế cho máy cắt một chiều và điện trở dập từ khi sử dụng đối với các hệ thống kích từ nhỏ nhằm giảm chi phí cho thiết bị hệ thống kích từ mới. Ở đây, người ta thường lựa chọn sử dụng sơ đồ cầu có 3 thyristor và 3 diod cho các loại máy phát nhỏ mà ở đó ngân sách lắp đặt hệ thống kích từ bị hạn chế.
Hình 2: Sơ đồ cầu chỉnh lưu điều khiển bán sóng (3 Thyristor)
Hệ thống cầu chỉnh lưu 3 thyristor được thể hiện trên hình 2 phù hợp với hệ thống góc một phần tư, bởi vì áp một chiều đầu ra có thể thay đổi từ 0 đến giá trị lớn nhất về phía điện áp kích thích dương với việc không có cường hành áp về phía âm. Việc ứng dụng hệ thống cầu 3 thyristor có thể sử dụng trên bất kỳ máy phát kích cỡ nào, mặc dù chúng chiếm ưu thế hơn khi được sử dụng trên các máy dưới 2-3MVA và/hoặc dòng điện lên đến 150A của cuộn dây kích thích chính.
Hình 3: Dạng sóng của điện áp đầu ra bộ chỉnh lưu 3 thyristor 8.7.2 Hệ thống 6 Thyristor
Đối với các loại máy phát có công suất lớn hơn 3-4 MVA hoặc có dòng trong cuộn dây kích từ chính lớn hơn 150 A, hệ thống cầu chỉnh lưu có 6 thyristor được thích hợp hơn so với các loại cầu thyristor khác. Mặc dù thời gian đáp ứng của hệ thống cầu 3 thyristor rất nhanh, áp đầu ra của hệ thống này được giới hạn trong khoảng từ 0 đến mức điện áp dương cao nhất trong cuộn dây kích từ. Xem ở hình 3. Khi yêu cầu điện áp máy phát thay đổi nhanh thì áp nhỏ nhất trên cầu 3 thyristor lại giới hạn tốc độ giảm áp, trong khi thời gian phục hồi của áp phụ thuộc vào tốc độ giảm kích từ, hằng số thời gian máy phát, được gây ra bởi diod freewheeling được lắp qua cuộn dây kích từ.
Cầu 6 thyristor trên hình 4 thể hiện một hệ thống 2 góc phần tư bởi áp kích thích đầu ra được điều khiển theo cả chiều âm và chiều dương, cho phép phục hồi áp máy phát một cách nhanh chóng. Khi cầu chỉnh lưu toàn sóng 6 thyristor được điều khiển về phía cực âm, thì công suất sẽ chạy từ cuộn dây kích từ vào máy phát thông qua máy biến thế lực. Hình 4 thể hiện sơ đồ cầu có 6 thyristor, trong khi đó hình 5 cho chúng ta thấy được áp kích thích đầu ra thay đổi theo sự thay đổi góc dẫn của các thyrisror lực.
Hình 4: Sơ đồ cầu chỉnh lưu điều khiển toàn sóng (6-Thyristor)
Khi có sự cố trong hệ thống kích thích để làm cho áp máy phát giảm thì các thyristor sẽ được điều khiển với góc dẫn lớn nhất. Hình 5 thể hiện hình dạng sóng đầu ra điển hình theo từng vùng làm việc của cầu chỉnh lưu thyistor phụ thuộc vào góc mở thyristor mà áp của máy phát sẽ giảm dần theo từng vùng điều chỉnh A, B và C. Chú ý góc dẫn thyristor thay đổi từ 0 đến 60o dương tương ứng với AVR thực hiện lệnh điều chỉnh công suất kích từ cao. Khi a = 0, thì áp được cường hành lớn nhất. Ở chế độ tải bình thường, thyristor làm việc trong vùng D, ứng với góc dẫn xấp xỉ 90 độ. Khi áp máy phát vượt trên điểm đặt, đầu ra của bộ chỉnh lưu thyristor sẽ chuyển sang dẫn ở phía âm ngay lập tức nhằm thực hiện quá trình nghịch lưu để nhanh chóng giảm dòng từ thông trong cuộn dây rotor. Đầu ra của cầu chỉnh lưu thyristor có thể thay đổi góc dẫn lớn nhất từ 120 đến 150 độ . Xem vùng E và F trên hình 5
= góc mở cho SCR
A B C D E F