Hệ thống bù đồng bộ STATCOM
Bộ bù đồng bộ STATCOM là một thiết bị hoạt động nhanh có khả năng cung cấp hoặc hấp thụ dòng điện phản kháng và do đó điều chỉnh điện áp tại điểm kết nối với lưới điện. Nó được phân loại theo các thiết bị hệ thống truyền tải AC linh hoạt (FACTS). Công nghệ này dựa trên các VSC có van bán dẫn trong cấu hình đa cấp mô-đun.
Phạm vi dòng điện đầu ra phản ứng động là đối xứng (trong điều kiện mạng bị nhiễu bình thường); tuy nhiên, có thể thiết kế không đối xứng bằng cách đưa vào các phần tử song song cơ học hoặc thyristor với các hệ thống điều khiển thống nhất để bao quát hầu hết các ứng dụng thông thường. Thiết kế STATCOM và phản hồi nhanh làm cho công nghệ này rất thuận tiện để duy trì điện áp trong các sự cố mạng (vì STATCOM có khả năng cung cấp dòng điện sự cố nhanh giới hạn ở dòng định mức), tăng cường độ ổn định điện áp ngắn hạn. Ngoài ra, STATCOM có thể cung cấp hiệu chỉnh hệ số công suất, điều khiển công suất phản kháng, giảm dao động công suất tần số thấp (thường bằng phương pháp điều chế công suất phản kháng), lọc sóng hài chủ động, giảm nhấp nháy và cải thiện chất lượng điện năng. Các ứng dụng điển hình là trong truyền tải điện, phân phối điện, mạng điện của các nhà máy công nghiệp nặng, lò hồ quang, hệ thống đường sắt cao tốc và các hệ thống điện khác, trong đó ổn định điện áp và chất lượng điện năng là vô cùng quan trọng.
Công nghệ:
Một cấu hình STATCOM điển hình bao gồm các VSC đa cấp dựa trên IGBT, cuộn kháng pha và máy biến áp tăng áp. Nó được kết nối shunt với lưới điện. Dòng điện phản ứng được cung cấp hoặc hấp thụ bằng cách tạo ra dạng sóng điện áp bên trong được kiểm soát. Hầu hết các STATCOM hiện có trên thị trường hoạt động như GFC và yêu cầu tham chiếu điện áp lưới để hoạt động (với mức cường độ lưới xác định). Dạng sóng điện áp được điều chỉnh theo đáp ứng của nó có tham chiếu đến điện áp điểm nối lưới. Nói chung, STATCOM hoạt động như một thiết bị điều khiển dòng điện xoay chiều, mặc dù việc điều khiển dòng điện đầu ra đạt được thông qua việc điều chỉnh biên độ của điện áp bên trong STATCOM (đằng sau cuộn kháng pha), trong khi góc gần bằng 90 độ so với điện áp điểm nối lưới. Nếu biên độ điện áp STATCOM cao hơn biên độ điện áp hệ thống, công suất phản kháng điện dung được cung cấp cho lưới điện.
Ngược lại, nếu dòng điện chạy từ hệ thống đến STATCOM và công suất phản kháng quy nạp được cung cấp. Lượng dòng điện phản ứng phụ thuộc vào điện kháng ngắn mạch của máy biến áp và chênh lệch điện áp và được giới hạn trong các giới hạn nhiệt của IGBT. Trong vận hành bình thường, tức là điện áp hệ thống nằm trong giới hạn nhất định, biên độ điện áp hai bên bằng nhau và không trao đổi công suất phản kháng với lưới. Hệ điều khiển được thiết lập là nếu điện áp lưới cao hơn giá trị ngưỡng, điều khiển STATCOM sẽ giảm biên độ của dạng sóng điện áp STATCOM, làm cho STATCOM hoạt động như một phần tử cảm ứng và hấp thụ công suất phản kháng từ lưới. Khi điện áp lưới cao hơn giá trị ngưỡng, độ lớn của dạng sóng điện áp sẽ tăng lên, làm cho STATCOM hoạt động như một phần tử điện dung và cung cấp dòng điện phản kháng cho lưới.
Ưu điểm & lĩnh vực ứng dụng
Các thiết kế hiện đại là mô-đun và cho phép khả năng mở rộng và tính linh hoạt ở mức độ cao, đảm bảo tổng xếp hạng trạng thái động và ổn định được yêu cầu. Thông qua việc bổ sung các phần tử shunt, phạm vi đầu ra đối xứng của thiết bị STATCOM thuần túy có thể được điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất không đối xứng. Đối với các điều kiện yêu cầu dải động không đối xứng nhanh, một mặt, các cuộn kháng và tụ điện chuyển mạch thyristor có thể được vận hành song song để tạo thành các giải pháp lai. Mặt khác, có thể thêm các cuộn kháng và tụ điện chuyển mạch cơ học để tối ưu hóa hiệu suất phản hồi chậm và cung cấp thêm công suất ở trạng thái ổn định theo yêu cầu của e. g. thay đổi lưu lượng phụ tải trong ngày điển hình.
