Cấu trúc của một bộ lọc tích cực gồm hai khối chính là khối mạch lực và khối điều khiển đƣợc mô tả trên hình 3.8 [tl]:
Hình 3.8 Cấu trúc các khối chính của lọc tích cực
- Phần mạch lực, hiểu theo nghĩa đã phát biểu ở trên rằng AF là một máy phát sóng hài ngƣợc thì đƣơng nhiên AF có chức năng của một nghịch lƣu 3 pha.
- Phần điều khiển có khả năng phát hiện tức thời sự xuất hiện của sóng hài phát sinh trên lƣới để tính toán và điều khiển nghịch lƣu phát sóng hài ngƣợc.
Lịch sử ra đời các bộ nghịch lƣu đã trải qua một chặng đƣờng dài và ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi nhờ sự tiến bộ của công nghệ bán dẫn công suất và kỹ thuật điều khiển. Đặc biệt, kể từ khi công nghệ FACTS (ra đời từ thập kỷ 70 của thế kỷ 20) lên ngôi điều khiển hệ thống điện, các thiết bị chỉnh lƣu, nghịch lƣu đóng vai trò chính trong các thiết bị bù trên lƣới. Với nguyên lý chỉnh lƣu PWM (Pulse Width Modulation) một cầu 3 pha có thể thực hiện đƣợc cả hai chức năng chỉnh lƣu và nghịch lƣu đã đƣợc chọn làm cấu hình mạch lực chính cho các bộ biến đổi công suất lớn. Chính vậy, ngƣời ta thƣờng gọi theo các tên khác nhau là chỉnh lƣu PWM hay bộ biến đổi PWM... để đơn giản ta gọi tắt là CL.
Tiếp theo ta nghiên cứu nguyên lý làm việc của chỉnh lƣu PWM, cấu trúc mạch lực đƣợc mô tả trên hình 3.9
Hình 3.9. Sơ đồ mạch lực chỉnh lưu PWM
Trong đó:
- Cầu 3 pha gồm 6 van từ S1 đến S6 bán dẫn công suất, thƣờng dùng loại IGBT,
- Tụ điện một chiều đại diện cho khối một chiều,
- L là điện cảm tính toán, R là điện trở của điện cảm và dây nối, - uLa uLb uLc là giá trị điện áp pha tính tại điểm kết nối PCC.
Từ hình 3.9, có thể chuyển sang sơ đồ thay thế một pha nhƣ hình 3.10
R L
uL uS
iL
j LiL RiL
Hình 3.10. Sơ đồ thay thế một pha chỉnh lưu PWM
Trong đó:
- L, R nhƣ trên,
- uL là điện áp lƣới tại điểm kết nối,
- uS là điện áp của bộ biến đổi đƣợc điều khiển từ DC-side.
Rễ nhận thấy rằng chỉnh lƣu PWM có cấu trúc phần cứng giống nhƣ bộ nghịch lƣu nguồn áp VSC, uS phụ thuộc vào hệ số điều chế của VSC và điện áp trên tụ. Điện cảm L là một phần không thể thiếu của chỉnh lƣu PWM, nó
đóng vai trò nhƣ thành phần tích phân của hệ và một nguồn dòng để tạo đặc tính nâng của chỉnh lƣu PWM. Đây là điểm khác biệt căn bản với các chỉnh lƣu thông thƣờng. Điện áp rơi trên điện cảm L là u1 chính là hiệu giữa điện áp nguồn uL và điện áp của bộ biến đổi uS :
u1 = uL - uS (3.1)
Với uL không đổi, do đó sẽ điều khiển đƣợc u1 thông qua điều khiển uS. Từ việc điều khiển đƣợc u1 ta sẽ điều khiển đƣợc dòng điện iL chạy trên đƣờng dây. Biẻu thứ (3.10) có thể đƣợc diễn tả bằng đồ thị vector nhƣ hình 3.11
UL
IL US
RIL
j LIL
Hình 3.11. Giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM
Khi điều khiển iL trùng uL hoặc ngƣợc với uL thì cos =1 thể hiện dƣới đồ thị vecto nhƣ hình 3.12a,b: UL IL US RIL j LIL a) UL IL US RIL j LIL b) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.11. Giản đồ vectơ chỉnh lưu PWM
Khi iL trùng với uL thì công suất truyền từ lƣới qua chỉnh lƣu về phía một chiều; Khi iL ngƣợc với uL thì công suất truyền từ phía một chiều qua nghịch lƣu về lƣới. Nhƣ vậy, điều khiển vector dòng điện sẽ điều khiển đƣợc dòng công suất qua bộ biến đổi theo hai chiều ngƣợc nhau. Vấn đề điều khiển dòng điện iL thuộc về nhiệm vụ của khối điều khiển, thiết kế thuật toán.