2.1.2.1. Tụ cố định – cuộn kháng điều chỉnh bằng thyristor (TCR - FC)
Sơ đồ của bộ bù biến đổi này sử dụng 1 tụ cố định cùng với một cuộn kháng điều khiển đƣợc mô tả theo chức năng nhƣ hình 2.11a. Dòng điện trong cuộn kháng đƣợc biến đổi dựa theo việc điều chỉnh góc mở. Trong thực tế thì bộ tụ cố định thƣờng đƣợc thay một phần hay toàn bộ bởi một hệ thống lọc, hệ thống này có một trở kháng cần thiết ở tần số cơ bản để phát ra công suất phản kháng đƣợc yêu cầu, tuy nhiên nó cũng cung cấp một trở kháng nhỏ ở tần số đƣợc lựa chọn để chuyển hƣớng những sóng hài trội gây ra bởi TCR.
Hình 2.11. Máy phát biến đổi tĩnh kiểu FC – TCR và đặc tính công suất đầu ra
Bộ bù tĩnh kiểu TCR – FC bao gồm một cuộn kháng biến đổi (đƣợc điều khiển bởi góc trễ α) và một tụ cố định, với những yêu cầu biến đổi tổng thể và đặc tính biến đổi đầu ra đƣợc chỉ ra trong hình 2.11 b. Công suất phản kháng của tụ điện (Qc) ngƣợc với công suất phản kháng tiêu thụ của cuộn kháng điều khiển (QL) để nhận đƣợc công suất phản kháng theo yêu cầu (Q). Công suất phản kháng đầu ra của tụ điện là lớn nhất khi cuộn kháng không dẫn dòng α =900. Để giảm dòng dung
kháng đầu ra, dòng qua cuộn cảm phải đƣợc tăng lên bằng cách giảm góc trễ α. Công suất phản kháng đầu ra của tụ là 0 khi dòng điện cảm và dòng điện dung cân bằng nhau và do đó cảm kháng và dung kháng đƣợc triệt tiêu. Với sự giảm đi của góc α (giả sử rằng định mức của cuộn cảm thì lớn hơn của tụ điện), dòng cảm
kháng bắt đầu lớn hơn dòng dung kháng. Khi góc điều khiển băng quả là công suất phản kháng của cảm kháng cực đại đầu ra thì cân bằng với độ chênh lệch giữa công suất phản kháng phát ra và công suất phản kháng tiêu thụ bởi dòng đƣợc dẫn hoàn toàn.
2.1.2.2. Tụ đóng cắt bằng thyristor – cuộn kháng điều khiển bằng thyristor (TSC - TCR)
Bộ bù loại tụ đóng cắt bằng thyristor – cuộn kháng điều khiển bằng thyristor (TSC - TCR) ban đầu đƣợc phát triển để bù động các hệ thống truyền tải điện với ý định giảm thiểu các tổn thất dự phòng và tăng độ linh hoạt vận hành tổ hợp TSC và TCR 1 pha nhƣ hình vẽ 2.12 Đối với 1 dải công suất dung kháng đầu ra cho trƣớc, thông thƣờng SVC bao gồm n nhánh TSC và 1 nhánh TCR. Số nhánh TSC xác định dựa vào mức điện áp vận hành, công suất đầu ra lớn nhất, dòng điện định mức của valve thyristor, chi phí lắp đặt và vận hành thanh góp… Dải cảm kháng cũng đƣợc mở rộng đến 1 giá trị định mức lớn nhất bằng cách thêm các nhánh TCR.
Hoạt động của SVC đƣợc minh họa trên hình 2.12 và đƣợc mô tả nhƣ sau: Dải công suất dung kháng tính đầu ra bị chia thành n khoang. Ở khoang đầu tiên, đầu ra của bộ phát đƣợc điều chỉnh từ 0 đến QCmax/n, với Qcmax là tổng công
Hình 2.12. Máy phát công suất tĩnh loại TSC – TCR cơ bản và đặc tính công suất đầu ra của nó
(bằng cách đánh lửa, ví dụ valve thyristor sw1) và đồng thời dòng điện trong TCR đƣợc thiết lập bởi góc trễ đánh lửa phù hợp mà tổng đầu ra của TSC (âm) và đầu ra của TCR (dƣơng) cân bằng với công suất đầu ra dung kháng yêu cầu.
Hoạt động của SVC đƣợc minh họa trên hình 2.12 và đƣợc mô tả nhƣ sau: Dải công suất dung kháng tính đầu ra bị chia thành n khoang. Ở khoang đầu tiên, đầu ra của bộ phát đƣợc điều chỉnh từ 0 đến QCmax/n, với Qcmax là tổng công suất do tất các nhánh TSC cung cấp. Trong khoảng này, 1 tụ điện đƣợc đóng vào (bằng cách đánh lửa, ví dụ valve thyristor sw1) và đồng thời dòng điện trong TCR đƣợc thiết lập bởi góc trễ đánh lửa phù hợp mà tổng đầu ra của TSC (âm) và đầu ra của TCR (dƣơng) cân bằng với công suất đầu ra dung kháng yêu cầu.
Ở các khoảng thứ 2, 3…và thứ n, công suất đầu ra đƣợc điều chỉnh trong khoảng Qcmax/n tới 2Qcmax/n, 2Qcmax/n tới 3Qcmax/n,… và (n-1)Qcmax/n tới nQcmax/n bằng việc đóng khóa tụ thứ 2, 3, … và n và sử dụng TCR để tiêu thụ công suất dung kháng thừa.
Nhờ khả năng khóa tụ vào hoặc ra khỏi mạch điện trong 1 chu kỳ của điện áp xoay chiều của nguồn, giá trị công suất dung kháng tính dƣ thừa lớn nhất trong dải công suất đầu ra tổng có thể đƣợc giới hạn tới giá trị công suất do 1 tụ sinh ra, và do đó, về mặt lý thuyết, định mức của TCR cần lớn hơn của TSC để đủ xếp chồng (hiện tƣợng trễ) giữa mức đóng và cắt.
Ta có thể thấy là đầu ra dung kháng, Qc thay đổi bậc thang và công suất đầu ra cảm kháng tƣơng đối nhỏ của TCR, QL, đƣợc dùng để tiêu thụ công suất dƣ thừa trên tụ.