4. Cấu trúc của luận văn
3.1.4 Bộ biến ựổi công suất
Bộ biến ựổi công suất trong hệ thống máy phát ựiện gió sử dụng máy phát SRG là một thiết bị rất quan trọng. Việc lựa chọn bộ biến ựổi công suất hợp lý sẽ làm tăng hiệu quả cũng như làm giảm giá thành của hệ thống. Việc lựa chọn bộ biến ựổi công suất của máy phát SRG ựược căn cứ vào nhiều yếu tố, trong ựó phải kể ựến như ựiện áp, số pha của máy phát, cũng như loại thiết bị bán dẫn thực hiện chức năng ựóng ngắt ựiều khiển dòng phát. Sơ ựồ cấu trúc của bộ biến ựổi công suất hiện nay khá ựa dạng, tuy nhiên bộ biến ựổi công suất thường dùng hiện nay gồm một số dạng sơ ựồ như: bộ biến ựổi nửa cầu không ựối xứng, bộ biến ựổi công suất tổ dây kép, bộ biến ựổi công suất có số thiết bị ựóng ngắt ắt nhất, hoặc bộ biến ựổi công suất theo phương thức phân chia nguồn một chiều, sơ ựồ cấu trúc của chúng ựược thể hiện trên hình 3.5.
1) Hình 3.5a - Bộ biến ựổi công suất nửa cầu không ựối xứng: Mỗi pha có 2 van ựóng mở V1, V2 và 2 diode VD1, VD2, trong ựó cả 2 van sẽ cùng thông (ựóng mạch) hoặc cùng ngắt (mở mạch). Khi V1, V2 thông (ựóng mạch); VD1, VD2 ựóng thì cuộn dây pha A của máy phát ựược cấp nguồn từ nguồn một chiều Us ban ựầu thông qua 2
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 34 diode VD1, VD2 và tạo ra dòng ựiện ia chạy trên cuộn dây. Còn khi V1, V2 ngắt (hở mạch) và VD1, VD2 mở (ựóng mạch do ựiện áp ựặt thuận chiều với diode) thì dòng ựiện ia sẽ qua 2 diode VD1, VD2 nối tiếp với ựiện dung Cs ựể tắch ựiện cho nó. điện dung Cs sẽ thu nhận năng lượng từ trường của cuộn dây pha A máy phát. Trong sơ ựồ này thì mạch ựiều khiển giữa các pha của máy phát làm việc hoàn toàn ựộc lập với nhau. Sơ ựồ này có ựặc ựiểm là số cuộn dây pha của máy phát sẽ không bị hạn chế nên sẽ có nhiều số thiết bị ựiện tử bán dẫn vì vậy nó thắch hợp với máy phát SRG có công suất lớn, ựiện áp cao và số pha nhỏ.
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.5 - Sơ ựồ nguyên lý bộ biến ựổi công suất
a Ờ Bộ biến ựổi công suất nửa cầu không ựối xứng; b Ờ Bộ biến ựổi công suất cuộn dây kép;
c Ờ Bộ biến ựổi công suất có số thiết bị ựóng ngắt ắt nhất;
d Ờ Bộ biến ựổi công suất theo phương thức phân chia nguồn một chiều
2) Hình 3.5b - Bộ biến ựổi công suất cuộn dây kép: Khi cuộn dây pha của máy phát gồm 2 phần lần lượt có cực tắnh ngược nhau thì người ta dùng bộ ựổi công suất cuộn dây kép. Trên sơ ựồ cuộn dây pha ựược tách thành cuộn dây 1 và cuộn dây 2. Khi khóa S thông, ựiện áp cảm ứng trên cuộn dây 2 sẽ có cực tắnh là ựầu ① ứng với dấu
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 35 Ộ+Ợ và ựầu ② ứng với dấu Ộ-Ợ. Do 2 cuộn dây có cùng trị số ựiện áp Us nên lúc này ựiện áp ựặt lên VD sẽ ngược chiều so với Us ban ựầu và có trị số là 2Us. Khi S ngắt mạch, ựiện áp cảm ứng trên cuộn dây 2 có ựầu ① ứng với dấu Ộ-Ợ và ựầu ② ứng với
dấu Ộ+Ợ và diode VD thông, dòng ựiện i1 trên cuộn dây pha 1 ựảo chiều, hình thành dòng i2 cấp ựiện cho tụ Cs. Sơ ựồ này có nhược ựiểm là ựiện áp ựịnh mức của thiết bị ựóng cắt phải lớn hơn ắt nhất 2 lần ựiện áp ựịnh mức của cuộn dây máy phát ựiện, và hiệu quả sử dụng dây ựồng của máy phát ựiện cũng thấp.
3) Hình 3.5c - Bộ biến ựổi công suất có số thiết bị ựóng ngắt ắt nhất: đây là một dạng sơ ựồ cải tiến mới từ sơ ựồ bộ biến ựổi công suất nửa cầu không ựối xứng. Ở sơ ựồ này phắa nửa trên của mạch nửa cầu chỉ dùng 1 thiết bị ựóng cắt nối với các cuộn dây pha của máy phát nhằm giảm thiểu số lượng thiết bị bán dẫn trong bộ biến ựổi công suất. Trên hình 3.5c thì khóa Sb ở phắa trên ựược nối với cả hai cuộn dây, còn ở phắa dưới mỗi cuộn dây pha lại ựược nối với 1 bộ ựóng cắt, cụ thể là Sa và Sc.
4) Hình 3.5d - Bộ biến ựổi công suất theo phương thức phân chia nguồn một chiều: điện áp một chiều ở ựầu ra Us ựược phân thành 2 phần bằng nhau và ựặt lên 2 tụ ựiện có ựiện dung bằng nhau Cs. Các thiết bị ựóng cắt ựược nối nối tiếp với các diode và lần lượt nối so le với các cuộn dây pha. Khi khóa S1 thông, tụ ựiện Cs phắa trên ựược xung ựiện; sau ựó S1 ngắt và VD1 thông, cuộn dây 1 thông qua diode VD1 sẽ xung ựiện cho tụ ựiện Cs phắa dưới. Còn khi S2 thông, tụ ựiện Cs phắa dưới ựược xung ựiện bởi cuộn dây 2; sau ựó khi S2 ngắt thì cuộn dây 2 thông qua diode VD2 sẽ xung ựiện cho tụ ựiện Cs phắa trên. Với sơ ựồ này, ựể ựảm bảo ựiện áp làm việc các pha ựối xứng nhau thì yêu cầu bắt buộc là máy phát phải có số pha là số chẵn.