- Giàn tụ được điều khiển bởi thyristo r Thyristor Controlled Capacitors (TSC)
4.4.2 Nguyên tắc làm việc của STATCOM
Một STATCOM là nguồn công suất kháng điều khiển được, nó cung cấp công suất và tiêu thụ công suất hoàn toàn bằng việc xử lý dạng sóng điện áp và dòng điện của bộ VSC. Ví dụ, đơn giản như hình 4.17a mô tả STATCOM một pha, 4.17b sơ đồ mạch tương đương, hình 4.17c,d,e,f sơ đồ vec-tơ. Gọi � là góc lệch giữa điện áp đầu ra của VSC (��∠����) và điện áp ac tại điểm kết nối ���∠�����, như hình 4.17b, trong trường hợp lý tưởng công suất tác dụng P và công suất kháng Q có thể được diễn đạt như sau:
� ������� sin ������ ����� ����� �� sin ������ ����� ����� �� ���� (4.29) � � ��� ������� �� ��������� ����� � ��� �� ����� �� ���� (4.30)
Từ công thức (4.29) và (4.30), việc trao đổi công suất giữa bộ VSC và hệ thống AC, có thể kiểm soát được bằng cách thay đổi góc lệch pha (�) giữa điện áp
ra của bộ VSC và điện áp thanh cái ac tại điểm kết nối chung. Trong hình 4.17c,d. mô tả vec-tơ trạng thái ổn định tại tần số cơ bản của chế độ điện cảm và điện dung, của sự chuyển đổi từ điện cảm sang điện dung và ngược lại. Điện áp tại thanh cái �� là cân bằng với tổng điện áp nghịch lưu �� và điện áp qua điện kháng �� trong cả hai chế độ điện dung và điện cảm, việc trao đổi công suất được diễn đạt như sau.
Hình 4.17: a. Mô hình STATCOM đơn giản, b. Mạch tương đương, c. chế độ điện dung, d. chế độ điện cảm, e. phát công suất P, f. nhận công suất P
Trường hợp � � ��:
+ Nếu biên độ �� � �� thì STATCOM cung cấp công suất kháng cho hệ thống AC, dòng chảy từ VSC qua cuộn kháng �� vào hệ thống AC, bộ biến đổi tạo ra nguồn có tính dung cho hệ thống AC.
+ Nếu biên độ �� � �� khiến dòng điện kháng chảy từ hệ thống vào STATCOM qua cuộn kháng ��, bộ biến đổi tiêu thụ công suất có tính cảm từ hệ thống AC.
Trường hợp � � ��:
+ Sự chuyển đổi từ chế độ điện dung sang điện cảm xuất hiện bởi sự thay đổi góc � chuyển từ 0 sang giá trị dương (vec –tơ điện áp ra của VSC là dẫn trước điện áp ac của hệ thống). Công suất tác dụng được chuyển đến hệ thống AC từ nguồn năng lượng tích lũy DC, bởi sự giảm điện áp trên liên kết DC (hình 4.17e).
+ Nếu vec – tơ điện áp của VSC trễ sau vec-tơ hệ thống ac (� chuyển từ 0 sang giá trị âm), do sự chuyển từ chế độ điện cảm sang điện dung. Như vậy, công suất tác dụng được truyền từ hệ thống AC vào hệ thống DC, do sự gia tăng điện áp liên kết DC (hình 4.17f).
Như vậy, điều chỉnh góc lệch giữa vec – tơ điện áp đầu ra bộ VSC và vec –tơ điện áp hệ thống AC tại điểm kết nối để điều khiển công suất tác dụng (công suất kháng) giữa bộ biến đổi và hệ thống AC. Việc trao đổi công suất giữa STATCOM và hệ thống AC, được thể hiện tóm tắt như trong bảng 4.3.
Bảng 4.3. trao đổi công suất, mối liên hệ giữa góc và điện áp �� của STATCOM với điện áp �� tại thanh cái AC.
Mối liên hệ điện áp và góc Trao đổi công suất
� V STATCOM Hệ thống AC
� � 0� |��| � |��| 0 0
� � 0� |��| � |��| �� ��
� � 0� |��| � |��| ��, �� ��, ��
|��| � |��| ��, �� ��, ��
� � 0� |��| � |��| ��, �� ��, ��
|��| � |��| ��, �� ��, ��
Ghi chú: “+” phát công suất, “�” nhận công suất