L ỜI CAM ĐOAN
2.2.1.2. Kháng điều chỉnh bằng thyristor TCR (thyristor controlled reactor)
Kháng điều chỉnh nhanh bằng thyristor (TCR) được cấu tạo dựa trên nguyên lý hoạt động và khả năng điều khiển của cặp thyristor mắc song song và ngược chiều nhau. Nhờ có khả năng khống chế được trị số hiệu dụng của dòng điện đi qua thyristor liên tục thông qua việc thay đổi góc mở α bằng thời điểm phát xung điều khiển vào cực G mà TCR có khả năng điều chỉnh phát hay tiêu thụ công suất phản kháng rất nhanh. * Sơ đồ nguyên lý hoạt động:
Hình 2.3. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCR
Qua đó, ta thấy TCR thực chất là cuộn kháng đ ược điều khiển bằng 2 thyristor nối ngược chiều nhau. Góc mở thay đổi liên tục từ 00 đến 1800 thì TCR sẽ thay đổi liên
tục giá trị điện kháng L nhờ các tín hiệu điều khiển. Khi góc mở α thay đổi từ 900 đến 1800 thì dòng điện hiệu dụng qua TCR sẽ thay đổi giảm dần từ giá trị cực đại đến zêzo. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của TCR được thể hiện trên hình 2.3.
TCR được cấu tạo từ 4 phần tử chính sau: L: cuộn điện kháng chính
LH: cuộn điện kháng hãm, có chức năng giới hạn dòng đi qua thyristor và chống lại sự cộng hưởng với hệ thống điện.
Thyristor: có chức năng điều chỉnh dòng điện đi qua TCR
- Hệ thống điều khiển: Có chức năng điều khiển tín hiệu xung đến cực điều khiển của thyristor hệ thống này là một khâu quan trọng để điều chỉnh liên tục dòng điện hay giá trị XL hay thay đổi trị số công suất phản kháng phát ra hay tiêu thụ.
TCR có nhiều ưu điểm khi tham gia vào các thiết bị bù trong hệ thống điện: - Có khả năng làm cân bằng lại phụ tải, vì TCR có thể điều khiển độc lập trên từng pha.
- Khả năng điều khiển, điều chỉnh các thông số rất nhanh, hầu như không có giai đoạn quá độ nhờ bộ van thyristor. Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR thể hiện trên hình 2.4
Hình 2.4. Đặc tính điều chỉnh liên tục của TCR * Đặc tính làm việc của TCR:
TCR có khả năng điều khiển, điều chỉn h các thông số rất nhanh nhờ việc thay đổi góc cắt (góc mở) α bằng các tín hiệu xung điều khiển tác động vào bộ van thyristor. Việc thay đổi góc cắt này sẽ làm thay đổi giá trị dòng điện chạy qua TCR được thể hiện trên hình 2.5 sau:
Hình 2.5. Ảnh hưởng của giá trị góc cắt đến dòng điện của TCR
Dòng điện I chạy qua TCR thay đổi từ Idđ giảm đến 0 khi góc cắt thay đổi từ 900
đến 1800
. Tin hiệu này không phải là tín hiệu hình sin mà là tín hiệu có dạng hàm chu kỳ với tần số bằng tần số của tín hiệu đặt vào (f = 50Hz). Giá trị của dòng điện chạy qua TCR là một hàm biến thiên phụ thuộc vào góc cắt α được biểu diễn như sau:
ITCR = I0.Iα (2.8) Trong đó:
I0 = là dòng điện chạy qua TCR khi α = 900
XKmin là điện kháng của TCR khi α = 900 (thyristor dẫn hoàn toàn) Gọi góc cắt α0 xác định tại thời điểm t0 xuất hiện tín hiệu điều khiển xung vào cực điều khiển của thyristor.
Ta có: α0 = .t0 với chu kỳ T = 2π
Hình 2.6. Dạng sóng của tín hiệu dòng điện của TCR
Như vậy, ta có thể hiểu TCR như là một cuộn kháng có trị số XK thay đổi được: (2.9)
Từ đó ta thấy XKthay đổi liên tục từ XKminđến XKmax khi góc cắt α thay đổi liên tục từ 900 đến 1800. Do vậy công suất phản kháng Q được tính bằng công thức:
QK = (2.10) nên công suất phản kháng của TCR cũng thay đổi khi góc cắt α thay đổi.
Do các tính chất trên mà TCR là một thành phần quan trọng, đóng vai trò chính trong thiết bị bù có điều khiển thyristor ứng dụng trong hệ thống điện.
Như ta nhận thấy rằng cường đ ộ dòng điện của thành phần bậc cao tỷ lệ với công suất của mạch TCR, thông thường trong SVC chỉ có một TCR còn các phần tử khác là TSR và TSC là những phần tử đóng mở nhảy bậc nên trong quả trình làm việc không sinh ra thành phần bậc cao, chỉ có TCR là phầ n tứ thay đổi liên tục của SVC mới sinh ra các thành phần dòng điện bậc cao trong quá trình làm việc. Để giảm cường độ dòng điện bậc cao người ta còn có biện pháp là chia nhỏ công suất của SVC ra nhiều phần tử TSR, TSC và TCR. Việc chia nhỏ công suất của SVC ra nhiều phần tử có lợi sau:
- Giảm dòng điện thành phần bậc cao.
- Khả năng điều chỉnh công suất phàn kháng phát ra mềm dẻo hơn. - Công suất của thyristor sẽ được chọn nhỏ đi tương ứng.
Như vậy việc chia ra nhiều phần tử của SVC sẽ làm cho hệ điều khiển phức tạp nhưng ta có thể sử dụng các thiết bị vi điều khiển để giải quyết vấn đề này.
Tuy nhiên hiện nay công nghệ nước ta chưa sản xuất được SVC mà phải mua trọn bộ của nước ngoài thì bài toàn này chưa cần đề cập đến.