2022年SVG工作原理.pdf
SVG工作原理SVG 的工作原理与同类产品比较一、SVG 的工作原理SVG 的基本原理就是 , 将电压源型逆变器 , 经过电抗器并联在电网上。电压源型逆变器包含直流电容与逆变桥两个部分, 其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成。工作中 , 通过调节逆变桥中IGBT 器件的开关 , 可以控制直流逆变到交流的电压的幅值与相位 , 因此, 整个装置相当于一个调相电源。通过检测系统中所需的无功, 可以快速发出大小相等、相位相反的无功, 实现无功的就地平衡 , 保持系统实事高高率因数运行。ILUIUsystemILSVGSystem上图为 SVG原理图 , 将系统瞧作一个电压源,SVG可以瞧作一个可控电压源 , 连接电抗器或者可以等效成一个线形阻抗元件。表1 给出了 SVG 三种运行模式的原理说明。表 SVG 的三种运行模式运行模式波形与相量图说明精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - - SVG工作原理空载运行模式UIUsUIUs(a) UI = Us没有电流UI= Us, IL= 0,SVG不吸发无功。容性运行模式UIUsILUIUsjxILIL(b) UI Us超前的电流UI Us, IL为超前的电流 , 其幅值可以通过调节UI来连续控制, 从而连续调节SVG发出的无功。感性运行模式UIUsILUIUsjxILIL滞后的电流(c) UI UsUI Us, IL为滞后的电流。此时SVG吸收的无功可以连续控制。SVG 可以补偿基波无功电流 , 也可同时对谐波电流进行补偿, 在中低压动态无功补偿与谐波治理领域得到广泛应用。二、SVG 与 TCR/MCR 的优势SVG 的核心技术就是基于可关断电力电子器件IGBT(绝缘栅型双极晶体管 , 可实现快速的导通 / 关断控制 , 开关频率可达到3500Hz以上) 的电压源型逆变技术。 SVG 也被称为“静止调相机” , 它可以快速、连续、平滑地调节输出无功, 且可实现无功的感性与容性双相调节。在构成上 ,TCR就是通过斩波控制 , 实现电抗器的等值阻抗调节;MCR 就是通过可控硅励磁装置控制铁心饱与度, 从而改变等效电抗的装置, 两者都属于阻抗型补偿装置;SVG就是通过逆变器的控制实现无功的快速调节, 不再需要大容量的交流电容/ 电抗器件 , 就是属于电源型的主动式补偿装置。与相控电抗器 TCR与磁阀控制电抗器MCR 相比,SVG的具有明显性能优势 : (1)SVG 能耗小 , 相同调节范围下 ,SVG的损耗只有 MCR 的 1/4,TCR 的 1/2, 运行费用低, 更节能环保 ; (2)SVG就是电流源型装置 , 主动式跟踪补偿系统所需无功; 从机理上避免了大容量电容 / 电抗元器件并联在电网中可能发生的谐振现象; 在电网薄弱的末端使精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - - SVG工作原理用, 其安全性比阻抗型装置更高; (3)SVG的响应速度更快 , 整体装置的动态无功响应速度小于10ms,而 TCR型 SVC的响应时间约为 20-40ms, MCR型无功补偿装置响应时间在200ms以上。相比之下,SVG 实现了质的飞跃 , 首次将动态无功补偿的响应时间缩短到一个工频周期之内 ; (4)SVG 中的谐波特性更好。TCR/MCR 运行过程中都产生较大的谐波, 尤其就是 TCR,最大谐波电流含量达到20% 以上。而 SVG自身不产生谐波 , 同时还能滤除系统谐波, 保证运行安全性 ; (5)SVG 采用模块化设计与户柜式安装, 工程设计与安装工作量小; (6)TCR/MCR 就是阻抗型特性 , 输出无功容量与母线电压的平方成正比;SVG具有电流源的特性 , 输出容量与母线电压成线形关系。在母线电压偏低的情况下,SVG出力大 , 不产效果更好 ; 系统电压(p.u.)SVC+MCRTSC0.4容性电流感性电流01.0UIQ电流源特性X/2UQ特性阻抗图 MCR 与 SVG(STATCOM)补偿的电压电流特性(7)SVG 的噪音很小 (45dB) , 更符合节能环保的设计理念。与同类产品的比较分析汇总表性能特点SVG型补偿装置TCR型补偿装置SVG型补偿装置的优势与特点补偿原理电压源型逆变器可控硅调节电抗可动态快速连续调节无功输出, 最大限度满足功率因数补偿要求 , 任意时刻的功率因数达到0、981、0。SVG的补偿原理与具体实现方式都更为先进, 具备以下优势与特点。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - - SVG工作原理无功补偿能力感性 / 容性双向可调只能提供感性无功与 TCR相比 ,SVG只需要配一半容量的电容器, 就可达到同样的容性无功补偿范围, 且无需配置滤波支路。由于无需滤波 , 任何时候都可对SVG 配套电容器组进行扩容或改造, 满足可能的工况变化带来的新需求。谐波特性不需增加滤波支路情况下, 具备滤除谐波的能力TCR自身产生较大谐波 , 必须配备各次滤波支路SVG 在不需要增加滤波支路情况下, 对背景谐波具备治理能力。可完全滤除13 次及以下谐波, 可滤除风机产生谐波, 或滤除背景谐波防止其对风机的影响。TCR 自身产生谐波, 必须配备滤波器组滤除自身谐波才能工作 ; 若需要同时滤除背景谐波, 还需要增加滤波器容量。占地面积小大TCR 型: 由控制、晶闸管阀体、相控电抗器、三组滤波装置构成 ;SVG:控制、启动、 IGBT阀体、连接变压器、一组固定电容装置构成;SVG型的占地面积小一半以上。运行安全性可控电流源阻抗型 , 易谐振SVG 就是直接电流控制, 电流输出可以限幅, 不会发生谐振或谐波电压放大,安全性高。 TCR就是阻抗型补偿,在长期运行过程中, 系统运行情况改变、SVC 中的电抗器、电容器参数发生变化, 都易导致谐波电压放大, 影响系统安全性。闭环响应速度10ms以内4060ms以内响应速度快 , 具备超强无功补偿与谐波滤除作用。SVG采用新型电力电子器件IGBT,开断时间小于10us, 而 TCR采用晶闸管的开断时间10ms,相差 1000 倍, 导致 SVG响应速度更快。损耗小,0 、811、2% SVG运行损耗低 , 主要就是连接变压器损耗与IGBT 损耗 ,成套装置的运行损耗约0、8% 左右 ,而 SVC中仅相控电抗器的损耗就达0、91%,加上晶闸管损耗、滤波支路损耗,总损耗达到1、2% 左右。无功调节方式直接控制输出无功电流调节并联阻抗输出无功补偿电流不随母线电压下降而下降。加上SVG的响应速度快, 使得同容量的SVG的动态补偿及电压稳定控制能力就是同容量TCR或 MCR 的 1、2 倍以上。噪音小,45dB 较大 ,65dB 由于没有相控电抗器、谐波特性好,SVG 的噪声比TCR要小。可靠性、 可维护性模块化 ,设计与工程简单复杂 , 占地面积大SVG可靠性高 , 维护量小 : 满足 IGBT功率模块N-1 运行方式 , 即一个功率模块故障后, 整个设备仍可继续运行在额定容量。 TCR中采用晶闸管串联, 易发生晶闸管成组损坏。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - - -
