SVG工作原理.pdf

SVGSVG 的工作原理与同类产品比较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和逆变桥两个部分，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和相位，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。SVGSVGILSystemSystemUIILUsystem上图为 SVG 原理图，将系统看作一个电压源，SVG 可以看作一个可控电压源，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 的三种运行模式精选文档运行模式U UI I波形和相量图没有电流说明U Us s空载运行模式(a)UI=UsU UI IU Us sU UI IUI=Us，IL=0，SVG 不吸发无功。U Us sILILUI Us，IL为超前的电流，其U Us sU UI IjxIL容性运行模式幅值可以通过调节UI来连续控制，从而连续调节 SVG 发出的无功。超前的电流(b)UI UsU Us s滞后的电流ILU UI IILU Us sU UI IjxILUI Us，IL为滞后的电流。此时 SVG 吸收的无功可以连续控制。感性运行模式(c)UI UsSVG 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 是通过斩波控制，实现电抗器的等值阻抗调节；MCR 是通过可控硅励磁装置控制铁心饱和度，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，是属于电源型的主动式补偿装置。与相控电抗器 TCR 和磁阀控制电抗器 MCR 相比，SVG 的具有明显性能优势：(1)(1)SVGSVG 能耗小，相同调节范围下，能耗小，相同调节范围下，SVGSVG 的损耗只有的损耗只有 MCRMCR 的的 1/41/4，TCRTCR 的的 1/21/2，运行，运行2精选文档费用低，更节能环保；费用低，更节能环保；(2)(2)SVGSVG 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容/电抗元器件并联在电网中可能发生的谐振现象；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用，在电网薄弱的末端使用，其安全性比阻抗型装置更高；其安全性比阻抗型装置更高；(3)(3)SVGSVG 的响应速度更快，的响应速度更快，整体装置的动态无功响应速度小于整体装置的动态无功响应速度小于 10ms10ms，而，而TCRTCR 型型 SVCSVC的响应时间约为的响应时间约为 20-40ms20-40ms，MCR MCR 型无功补偿装置响应时间在型无功补偿装置响应时间在 200ms200ms 以上。以上。相比相比之下，之下，SVGSVG 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；周期之内；(4)(4)SVGSVG 中的谐波特性更好。中的谐波特性更好。TCR/MCRTCR/MCR 运行过程中都产生较大的谐波，尤其是运行过程中都产生较大的谐波，尤其是 TCRTCR，最大谐波电流含量达到最大谐波电流含量达到 20%20%以上。而以上。而SVGSVG 自身不产生谐波，同时还能滤除系统自身不产生谐波，同时还能滤除系统谐波，保证运行安全性；谐波，保证运行安全性；(5)(5)SVGSVG 采用模块化设计和户柜式安装，工程设计和安装工作量小；采用模块化设计和户柜式安装，工程设计和安装工作量小；(6)(6)TCR/MCRTCR/MCR 是阻抗型特性，输出无功容量和母线电压的平方成正比；是阻抗型特性，输出无功容量和母线电压的平方成正比；SVGSVG 具有电具有电流源的特性，流源的特性，输出容量和母线电压成线形关系。输出容量和母线电压成线形关系。在母线电压偏低的情况下，在母线电压偏低的情况下，SVGSVG出力大，不产效果更好；出力大，不产效果更好；系统电压系统电压(p.u.)(p.u.)1.01.0TSCTSCMCRMCRSVC+SVC+阻抗阻抗特性特性Q Q U U/X X0.40.42 2电电流源特性流源特性Q Q I I U U容性电流容性电流0 0感性电流感性电流图 MCR 和 SVG（STATCOM）补偿的电压电流特性(7)SVGSVG 的噪音很小的噪音很小(45dB)(45dB)，更符合节能环保的设计理念。，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与同类产品的比较分析汇总表3精选文档性能性能特点特点补偿原理SVGSVG 型型补偿装置补偿装置电压源型逆变器TCRTCR 型型补偿装置补偿装置SVGSVG 型补偿装置的优势与特点型补偿装置的优势与特点可动态快速连续调节无功输出，最大限度满足功率因数补可控硅调节电抗偿要求，任意时刻的功率因数达到0.981.0。SVG 的补偿原理和具体实现方式都更为先进，具备以下优势与特点。和 TCR 相比，SVG 只需要配一半容量的电容器，就可达到无功补偿感性/容性双同样的容性无功补偿范围，且无需配置滤波支路。由于无只能提供感性无功能力向可调需滤波，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。SVG 在不需要增加滤波支路情况下，对背景谐波具备治理不需增加滤TCR 自身产生较大 能力。可完全滤除 13 次及以下谐波，可滤除风机产生谐波支路情况谐波特性谐波，必须配备各 波，或滤除背景谐波防止其对风机的影响。下，具备滤除次滤波支路TCR 自身产生谐波，必须配备滤波器组滤除自身谐波才能谐波的能力工作；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SVG 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 是阻抗型补偿，在长期阻抗型，易谐振运行过程中，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。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。SVG 运行损耗低，主要是连接变压器损耗和 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。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是同容量 TCR 或 MCR 的 1.2 倍以上。由于没有相控电抗器、谐波特性好，SVG 的噪声比 TCR 要小。闭环响应速度10ms 以内4060ms 以内损耗小，0.811.2%无功调节方式噪音直接控制输出无功电流小，45dB调节并联阻抗较大，65dBSVG 可靠性高，维护量小：满足 IGBT 功率模块 N-1 运行可靠性、可 模块化，设计方式，即一个功率模块故障后，整个设备仍可继续运行在复杂，占地面积大维护性与工程简单额定容量。TCR 中采用晶闸管串联，易发生晶闸管成组损坏。4