Những lợi thế của các cấu trúc bộ biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp.
Trong tài liệu [2,27] đối với các hệ thống nối lưới có chỉ ra.
- Biến áp có thể được sử dụng để đảm bảo cách ly về điện cho DVR với lưới điện. - Tỷ lệ biến áp có thể được chọn thay vì một cách tùy ý, qua đó, bộ biến đổi cho phép sử dụng điện áp nhỏ hơn so với mức điện áp lưới.
- Máy biến áp có thể được sử dụng như là một phần của bộ lọc đầu ra, hoặc như điện cảm thứ nhất gần bộ biến đổi hoặc như một điện cảm gần với tải trong một cấu trúc bộ lọc LCL.
- Một cấu trúc liên kết bộ biến đổi tương đối đơn giản với sáu chuyển mạch hoạt động có thể được sử dụng để chèn điện áp vào lưới.
- Một DC-link là đủ, với DC-link đơn giản, mạch nạp và điều khiển điện áp DC-link. - Điều khiển đơn giản hơn so với các hệ thống bộ biến đổi kết nối trực tiếp.
30
Một số bất lợi, khi sử dụng máy biến áp nối tiếp.
- Máy biến áp nối tiếp được đặt kín cố định trong vỏ, thiết kế khác với các máy biến áp song song và điện áp định mức khác nhau theo yêu cầu điện áp chèn vào.
- Các tổn thất máy biến áp tăng, có tính chất phi tuyến, có thể là một yếu tố hạn chế về lựa chọn băng thông của hệ thống DVR.
- Các máy biến áp nối tiếp tần số thấp thường cồng kềnh và có giá thành cao, [2,27] Sau đây trình bày các cấu trúc tiêu biểu của bộ biến đổi nối lưới thông qua máy biến áp. Hình 2.1 là cấu trúc bộ biến đổi nửa cầu kết nối máy biến áp sao/sao hở, tài liệu[2,27], trong đó chỉ sử dụng sáu van chuyển mạch, tạo ra ba mức điện áp chèn - UDC/2 , 0, + UDC/2, luôn có ba van chuyển mạch trong đường dẫn dòng điện. Cấu trúc này có khả năng tạo ra các thành phần điện áp thứ tự thuận, thứ tự nghịch. Để có thể tạo ra thành phần thứ tự không, tụ điện phía DC-link được phân tách và điểm giữa được nối tới dây trung tính của máy biến áp nối tiếp.
Hình 2.2 Cấu trúc bộ biến đổi cầu ba pha kết nối máy biến áp nối tam giác/sao hở, tài liệu [35,36,]. Bộ biến đổi có 6 van chuyển mạch chỉ tạo ra hai mức điện áp chèn -UDC, +UDC . Phía DC-link chỉ một tụ điện có điện áp dễ dàng khống chế vì không phải điều khiển để đảm bảo cân bằng điện áp như sơ đồ nửa cầu. Sơ đồ này có khả năng tạo ra các thành phần điện áp thứ tự thuận và thứ tự nghịch trong trường hợp cần bù các biến cố điện áp mất cân bằng với ảnh hưởng của dòng thứ tự không không đáng kể hoặc cấu trúc liên kết được đặt ở vị trí lưới MV ba pha ba dây khi đó các dòng điện thứ tự không trong lưới sẽ được lưu thông trong các cuộn dây tam giác của máy biến áp.
Hình 2.1 Cấu trúc BBĐ nửa cầu kết nối máy Hình 2.2 Cấu trúc BBĐ cầu ba pha kết nối biến áp kiểu sao/sao hở [27,28]. máy biến áp kiểu tam giác/sao hở [27,28].
Hai cấu trúc trên đây khá đơn giản, số lượng các van bán dẫn nhỏ, điều khiển không quá phức tạp đủ để áp dụng cho DVR.
Hình 2.3 là cấu trúc nghịch lưu ba pha dùng ba cầu một pha nối lưới thông qua máy biến áp, tài liệu [39]. Cấu trúc gồm ba hệ thống một pha có chung phía DC-link, có 12 chuyển mạch hoạt động, tạo ra ba mức điện áp chèn -UDC/2, 0, +UDC/2 và luôn luôn có hai chuyển mạch trên mỗi pha trong đường dẫn dòng điện. Với một sơ đồ chuyển mạch uni- polar bộ biến đổi có thể phát ra ba mức điện áp và cho kết quả tần số chuyển mạch gấp đôi tần số chuyển mạch thực tế. Điều này tạo ra ít biến dạng điện áp, dẫn đến kích cỡ của đường lọc có thể được giảm xuống. Sử dụng ba bộ biến đổi cầu một pha kết nối với ba máy biến áp một pha có thể bơm vào thành phần điện áp thứ tự không mà không cần tách
UDC
VSC DC-Link
BANT
Phía nguồn Phía tải
UDC/2
UDC/2
VSC DC-Link
BANT
31
DC-link như cấu trúc liên kết nửa cầu. Trong cấu trúc này luôn có sáu van trong đường dẫn dòng điện, điều khiển DC-link đơn giản, nhưng không được sử dụng tốt như cấu trúc liên kết 2, bởi vì các thành phần thứ tự không và hài bậc ba sẽ bị chuyển vào lưới điện.
Hình 2.3 Cấu trúc nghịch lưu ba pha dùng ba BBĐ một pha [39].
Với cấu trúc nghịch lưu này có lợi thế trong bù lõm điện áp mất cân bằng khi áp dụng cho DVR có công suất trung bình.
Hình 2.4, hình 2.5, hình 2.6 là các cấu trúc được sử dụng bộ biến đổi đa mức, tài liệu [27,28]. Những lợi thế đối với cấu trúc liên kết đa mức là số bậc lớn lên, khi đó cùng với một mức áp và dòng điện ngỏ ra, các chỉ tiêu về độ méo dạng tổng thể do sóng hài (THD), kích cỡ bộ lọc đầu ra và công suất chuyển mạch đều giảm so với mạch nghịch lưu 2 bậc cơ bản. Mặt khác, nó có thể cung cấp điện áp cao hơn, các chuyển mạch công suất chịu điện áp thấp hơn.
Hình 2.4Cấu trúc bộ biến đổi đa mức Hình 2.5Cấu trúc bộ biến đổi đa mức diode kẹp nối máy biến áp tam giác/sao hở [27] tụ kẹp nối máy biến áp sao/sao hở [27]
Ngoài những lợi thế của bộ biến đổi đa mức mang lại, các cấu trúc tương ứng có tính chất và đặc điểm tương tự như những cấu trúc đã tình bày ở trên.
+
VSC DC-Link
Phía nguồn Phía tải
+ + - - E E UDC - BANT UDC/2 UDC/2 VSC DC-Link BANT
Phía nguồn Phía tải
UDC
VSC DC-Link
BANT
32
Hình 2.6Cấu trúc cascade đa mức nối máy biến áp sao hở/sao hở [63,64]