Khi DVR hoạt động, c n có m t nguầ ộ ồn năng lượng cho nó để có th t o ra ể ạ điện áp chèn vào lưới khi x y ra lõm. Ngu n cung c p ả ồ ấ ở đây có thể chia làm 2 phương pháp chính đó là sử ụ d ng b tích tr ộ ữ năng lượng như pin, acquy, siêu t ụ điện hay các cu n c m siêu d nộ ả ẫ … và sử ụ d ng luôn phần điện áp còn lại trên lưới [8]. Mỗi phương pháp đều có đặc điểm riêng được trình bày dưới đây.
2.5.1. C u trúc DVR có b tích tr ấ ộ ữ năng lượng
B tích tr ộ ữ năng lượng s d ng cho DVR có th ử ụ ể là có điện áp c ố định như pin, ác quy hay điện áp không c ố định như các siêu tụ điện, cu n c m siêu dộ ả ẫn…
Trước khi x y ả ra lõm, năng lượng đã được n p vào trong các b tích tr này, và ch ạ ộ ữ ỉ c n qua m t b biầ ộ ộ ến đổi nhỏ để cung c p cho DVR. ấ
22
C u trúc DVR s d ng b tích tr ấ ử ụ ộ ữ năng lượng có điện áp c ố định được mô t hình 2. . Trong quá trình xả ở 11 ảy ra lõm, năng lượng được chuy n t b ể ừ ộ lưu trữ năng lượng l n qua m t DC-link nh cung c p cho DVR, t ớ ộ ỏ để ấ ừ đó có thể ể ki m soát và ổn định điện áp DC. Ưu điểm chính của phương pháp này là có thể cung c p ấ điện áp m t chi u liên t c t i m i thộ ề ụ ạ ọ ời điểm và không làm tăng dòng điện rút ra t ừ lưới.
Công suấ ủt c a lư i điớ ện khi có lõm được tính b ng: ằ
(2.8)
Supply Load
VSC DC/DC
Storage
Isupply Iload
Udvr
Usupply Uload
Udc
Hình 2.11. DVR có DC-link không đổi [8].
C u trúc DVR s d ng b tích tr ấ ử ụ ộ ữ năng lượng có điện áp biến đổi được mô t hình 2.12. ả ở
Supply Load
VSC
Isupply Iload
Udvr
Usupply Uload
Udc
Hình 2.12. DVR có DC-link biến đổi [8].
Đây là mộ ất c u trúc rất đơn giản, hoạ ột đ ng dựa trên năng lượng tích tr ữ trong tụ DC, do đó, điện áp DC là biến đổi. Năng lượng đượ ưc l u tr ữEstorage được tính bằng:
23
(2.9)
Ở đây, uDC,rated: là i n đ ệ áp DC định m c ứ cho bộ ế đổ ủ bi n i c a DVR.
Tuy nhiên, điện áp DC-link ch có th ỉ ể đượ ử ục s d ng xu ng m t mố ộ ức điện áp nào đó, chứ không phải hoàn toàn. Do đó, năng lượng c a DC-link th c t ủ ự ếlà:
(2.10)
2.5.2. C u trúc DVR không có b d ấ ộ ựtrữ năng lượng
Đặc trưng của các DVR ki u này ể là không có hệ th ng êng ố ri để lưu ữ tr n ng l ng. Ngu n că ượ ồ ấp đượ ấc l y tr c ti p t phự ế ừ ần điện áp còn lại trên lưới khi xảy ra lõm, qua m t b biộ ộ ến đổi AC/DC và DC-link. Vi c s d ng b biệ ử ụ ộ ến đổi AC/DC cũng có hai phương án đó là mắc phía ngu n và m c phía t i. Còn t i n ồ ắ ả ụ đ ệ DC link- ch phỉ ục vụ như ộ ọ b l c làm gi m dao ả động i n áp. đ ệ
DVR s d ng b ử ụ ộbiến đổi AC/DC m c phía ngu nắ ồ có cấu trúc như hình 2.13.
Supply Load
VSC AC/DC
Isupply Iload
Udvr
Uload
Udc
IAC/DC
Usupply
Hình 2.13. DVR có BBĐ AC/DC m c ph ngu n [8]. ắ ía ồ
Ở ấ c u trúc này, dòng điện iAC/DC và điện áp DC-link khó kiểm soát và đối với các lõm không đối xứng, điện áp l y cho b AC/DC s ấ ộ ẽ không đồng đều giữa các pha. Điện áp DC-link t l thu n vỉ ệ ậ ới độ sâu điện áp lõm và v i nh ng lõm ớ ữ nghiêm trọng, điện áp chèn vào yêu c u ph i caoầ ả , nhưng điện áp DC có th s ể ẽ thấp:
24
(2.11)
(2.12)
Các công thức dưới đây biểu diễn điện áp tối đa cho các bộ chuyển đổi:
(2.13)
(2.14)
Dòng điện trong các b biộ ến đổi là:
(2.15)
(2.16)
Và công su t bấ ằng:
(2.17)
(2.18) DVR s d ng b ử ụ ộbiến đổi AC/DC m c phía t iắ ả có cấu trúc như hình 2.14.
V ề cơ bản có th gi ể ữ cho điện áp DC-link gần như không đổi, bởi điện áp tải được điều khi n bể ởi chính các DVR. Điện áp DC-link được tính b ng: ằ
(2.19)
i n nh m c c a b bi n i ph c và kh n ng ch i n áp vào
Đ ệ ápđị ứ ủ ộ ế đổ ụ thuộ ả ă èn đ ệ
và c p khôi phấ ục củ ải.a t
(2.20)
(2.21)
Nhưng dòng i n nh m c t i đđ ệ đị ứ ố a c a b bi n i DC/AC t ng b i vì nó v n ủ ộ ế đổ ă ở ẫ phải cung cấp dòng vào b bi n i AC/DC nh i v i t i. ộ ế đổ ư đố ớ ả
25
(2.22)
(2.23)
Do đó, công su t c a hai b bi n i ấ ủ ộ ế đổ được tính nh ưsau:
(2.24)
Supply Load
VSC AC DC/
Isupply Iload
Udvr
Uload
Udc
IAC/DC
Usupply
Hình 2.14. DVR có BB ACĐ /DC m c ph tắ ía ải [8].
2.5.3. So sánh gi a các c u trúc. ữ ấ
Các DVR s d ng b ử ụ ộ lưu trữ ă g lượ n n ng có th bù lõm ể điện áp, c bi t đặ ệ là các lõm sâu, khi đó điện áp ngu n cung c p b s t gi m ồ ấ ị ụ ả vượt quá 40-50%. N u vế ới lõm đ ệi n áp có th i gian t n t không quá dài c u trúc liên k t hình 2.12 h p lý. ờ ồ ại thì ấ ế ợ N u lõm x y ra trong ế ả thời gian dài h n, nên áp d ng c u úc 11 v i m t b ơ thì ụ ấ tr 2. ớ ộ ộ lưu ữ ă tr n ng l ng c l p và m t b bi n i DC/DC m b o duy trì i n áp trên ượ độ ậ ộ ộ ế đổ đả ả đ ệ DC-link không đổi. Nhược điểm chính của cấu trúc này là giá thành và kích thước c a h ủ ệthống s ẽ tăng đáng kể do s d ng thêử ụ m bộ tích tr ữ năng lượng.
Các DVR có c u trúc không dùng b ấ ộ lưu trữ năng lượng có ưu điểm là được cung c p ngu n liên tấ ồ ục, do đó có thể bù các lõm có th i gian x y ra dài. Tuy nhiên, ờ ả h n ch c a các c u trúc này là l i tiêu th ạ ế ủ ấ ạ ụ năng lượng khi lõm, khiến cho điện áp gi m nhiả ều hơn, do đó chúng không phù hợp v i các lõm sâu. Giá thành và kích ớ thước c a h th ng lo i này th p do s d ng các thi t bịủ ệ ố ạ ấ ử ụ ế bán d n nh g n, giá r . ẫ ỏ ọ ẻ
26
S so sánh gi a công su t c a b n cự ữ ấ ủ ố ấu trúc trên được th hiể ện trong sơ đồ hình 2.15. Theo đó, cấu trúc DVR có b biộ ến đổi AC/DC n i phía t yêu c u công ố ải ầ suất cao nh t, tiấ ếp theo là đến c u trúc s d ng b biấ ử ụ ộ ến đổi n i phía ngu n, DC-link ố ồ không đổi và DC- k bilin ến đổi. Để có th bù m t tể ộ ải có lõm điện áp t 1pu xu ng ừ ố 0,5pu, b n c u trúc yêu c u ít nh t công su t thi t k ố ấ ầ ấ ấ ế ế tương ứng là 0,5pu, 1pu, 1,5pu và 2pu.
Hình 2.15. T l công suỉ ệ ất của các cấu trúc DVR s d ng ngu n cung c p khác nhau ử ụ ồ ấ đố ới lõm điệi v n [8]. áp