SVG工作原理
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SVG工作原理
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SVG培訓(xùn)SVG工作原理及運(yùn)行特性
? 工作原理
★ 基于大功率換流器，以電壓型逆變器為核心，直流側(cè)采用直流電
容為儲能元件以提供電壓支撐。在運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電壓、相位和
幅值均可調(diào)的三相交流電源。
★ 逆變器正常運(yùn)行依賴于直流側(cè)的電壓支撐，在逆變器接入交流
電源時(shí)，由各IGBT反向續(xù)流二極管構(gòu)成整流器， 對直流電容器充
電；正常運(yùn)行后，直流電容器的儲能將會用來滿足逆變器的內(nèi)部損
耗， 電容電壓會下降，必須不斷的對電容器充電補(bǔ)能使電壓保持在
工作范圍。 通過使逆變器輸出電壓滯后系統(tǒng)電壓一個(gè)很小的角度來
實(shí)現(xiàn)， 逆變器從系統(tǒng)吸收少量有功滿足其內(nèi)部損耗， 保持電壓水
平。改變逆變器輸出電壓的幅值，達(dá)到發(fā)出或吸收無功的目的。
穩(wěn)定時(shí)，鏈?zhǔn)絊VG輸出的無功電流如下式:
U
I ? s sin 2?
q
2RSVG工作原理及運(yùn)行特性
運(yùn)行模式 波形和向量圖 說明
U 沒有電流
空載運(yùn)行
I
U s U s
U I=U
S
I =0
U L
I
(a) U = U
I s
U
SVG原理示意圖 I U s I L U s jxI L U I>U S
容性運(yùn)行
I
I L可以通過調(diào)節(jié)U I來 超前的L 電流 U I I L為容性電流
(b) U > U
連續(xù)控制，從而連續(xù) I s
調(diào)節(jié)SVG發(fā)出或吸收
滯后的電流
U
的無功。
s
I L U s U I感性運(yùn)行
U
I
I
U
I
jxI
L
I L為感性電流
L
(c) U < U
I sSVG工作原理及運(yùn)行特性
? 運(yùn)行特性
★ SVG的工作原理決定了無論交流系統(tǒng)電壓為多少，它都可以在其
最大的容性或感性范圍內(nèi)獨(dú)立控制其輸出電流，欠壓條件下無功調(diào)
節(jié)能力更強(qiáng) 。
★ SVC為阻抗型，輸出
無功電流隨母線電壓降
低而線性下降。
★ SVG、SVC電壓電流
特性曲線如圖：SVG工作原理及運(yùn)行特性
? SVG鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)
每相由若干單相橋串聯(lián)組成，如圖所示：SVG工作原理及運(yùn)行特性
? SVG鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)
★ 總的電壓輸出和整個(gè)裝置的容量可以成倍提高；
★ 可以對串聯(lián)的每個(gè)橋采用不同的驅(qū)動脈沖，使每個(gè)橋輸出電壓所
含諧波大小和相位不同，使最終疊加的總輸出電壓諧波含量很??；
★ 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)可以模塊化，而且在設(shè)計(jì)時(shí)便于采用冗余設(shè)計(jì)，串連橋
鏈中某一個(gè)損壞可以被旁路，不影響整個(gè)橋鏈的工作，便于容量
擴(kuò)展；
★ 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)三相相互獨(dú)立，在系統(tǒng)不平衡時(shí)其可通過三相獨(dú)立控制，
正常投入運(yùn)行，更好的提供電壓支撐；
★ 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)不足：三相獨(dú)立且每個(gè)單相橋直流側(cè)分隔，裝置在工作
時(shí)，直流側(cè)電壓波動較大，因而直流側(cè)需要安裝容量較大的電容
器，同時(shí)串聯(lián)的單相橋直流側(cè)電壓可能不平衡，因此需平衡直流
側(cè)電容，否則影響裝置安全。SVG一次系統(tǒng)
? 結(jié)構(gòu)
如圖，組成部分主要為串聯(lián)電阻箱、串聯(lián)電抗器、啟動柜、功率
柜、控制屏。三相逆變功率單元為星接。SVG一次系統(tǒng)
? 串聯(lián)電阻
★ SVG采用電壓源逆變器結(jié)構(gòu)，連接電抗(或等值電抗)及等效電阻
較小，由SVG無功電流公式可知，驅(qū)動脈沖一個(gè)小的角度偏移誤差
可能導(dǎo)致STATCOM裝置出現(xiàn)過電流進(jìn)而引起輸出電流波動，增大Ｒ
相當(dāng)于增大系統(tǒng)阻尼系數(shù)，減小輸出電流過沖和震蕩 ；另由于對
SVG裝置損耗有明確要求（大型SＶＧ裝置的效率都要求在96％以上
），因此串聯(lián)等效電阻R并不提倡使用。限于目前條件，使用串聯(lián)
電阻作為臨時(shí)應(yīng)對措施，在后續(xù)工程驗(yàn)證中需進(jìn)一步分析。
★現(xiàn)階段控制器精度達(dá)到0.01電角度，即0.55μs。
不同容量對應(yīng)的串聯(lián)電阻值：
★ 2M：1Ω 3M：0.67Ω 5M：0.4Ω 8M：0.25Ω 10M：0.2ΩSVG一次系統(tǒng)
? 串聯(lián)電抗器
★作用：限制無功輸出電流；濾除裝置產(chǎn)生的高次諧波；將兩個(gè)
電壓源連接起來。電感值增大時(shí)，濾除補(bǔ)償電流高次諧波效果較
好，但裝置補(bǔ)償電流減小。
★選?。和ǔ９こ踢x用裝置總?cè)萘康模保埃ァ玻埃?。SVG一次系統(tǒng)
? 啟動柜
由接觸器、旁路電阻、電壓互感器、電流互感器、避雷器組成。SVG一次系統(tǒng)
? 啟動柜
? 工作原理
★ 基于大功率換流器，以電壓型逆變器為核心，直流側(cè)采用直流電
容為儲能元件以提供電壓支撐。在運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電壓、相位和
幅值均可調(diào)的三相交流電源。
★ 逆變器正常運(yùn)行依賴于直流側(cè)的電壓支撐，在逆變器接入交流
電源時(shí)，由各IGBT反向續(xù)流二極管構(gòu)成整流器， 對直流電容器充
電；正常運(yùn)行后，直流電容器的儲能將會用來滿足逆變器的內(nèi)部損
耗， 電容電壓會下降，必須不斷的對電容器充電補(bǔ)能使電壓保持在
工作范圍。 通過使逆變器輸出電壓滯后系統(tǒng)電壓一個(gè)很小的角度來
實(shí)現(xiàn)， 逆變器從系統(tǒng)吸收少量有功滿足其內(nèi)部損耗， 保持電壓水
平。改變逆變器輸出電壓的幅值，達(dá)到發(fā)出或吸收無功的目的。
穩(wěn)定時(shí)，鏈?zhǔn)絊VG輸出的無功電流如下式:
U
I ? s sin 2?
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2RSVG工作原理及運(yùn)行特性
運(yùn)行模式 波形和向量圖 說明
U 沒有電流
空載運(yùn)行
I
U s U s
U I=U
S
I =0
U L
I
(a) U = U
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SVG原理示意圖 I U s I L U s jxI L U I>U S
容性運(yùn)行
I
I L可以通過調(diào)節(jié)U I來 超前的L 電流 U I I L為容性電流
(b) U > U
連續(xù)控制，從而連續(xù) I s
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I L為感性電流
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I sSVG工作原理及運(yùn)行特性
? 運(yùn)行特性
★ SVG的工作原理決定了無論交流系統(tǒng)電壓為多少，它都可以在其
最大的容性或感性范圍內(nèi)獨(dú)立控制其輸出電流，欠壓條件下無功調(diào)
節(jié)能力更強(qiáng) 。
★ SVC為阻抗型，輸出
無功電流隨母線電壓降
低而線性下降。
★ SVG、SVC電壓電流
特性曲線如圖：SVG工作原理及運(yùn)行特性
? SVG鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)
每相由若干單相橋串聯(lián)組成，如圖所示：SVG工作原理及運(yùn)行特性
? SVG鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)
★ 總的電壓輸出和整個(gè)裝置的容量可以成倍提高；
★ 可以對串聯(lián)的每個(gè)橋采用不同的驅(qū)動脈沖，使每個(gè)橋輸出電壓所
含諧波大小和相位不同，使最終疊加的總輸出電壓諧波含量很??；
★ 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)可以模塊化，而且在設(shè)計(jì)時(shí)便于采用冗余設(shè)計(jì)，串連橋
鏈中某一個(gè)損壞可以被旁路，不影響整個(gè)橋鏈的工作，便于容量
擴(kuò)展；
★ 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)三相相互獨(dú)立，在系統(tǒng)不平衡時(shí)其可通過三相獨(dú)立控制，
正常投入運(yùn)行，更好的提供電壓支撐；
★ 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)不足：三相獨(dú)立且每個(gè)單相橋直流側(cè)分隔，裝置在工作
時(shí)，直流側(cè)電壓波動較大，因而直流側(cè)需要安裝容量較大的電容
器，同時(shí)串聯(lián)的單相橋直流側(cè)電壓可能不平衡，因此需平衡直流
側(cè)電容，否則影響裝置安全。SVG一次系統(tǒng)
? 結(jié)構(gòu)
如圖，組成部分主要為串聯(lián)電阻箱、串聯(lián)電抗器、啟動柜、功率
柜、控制屏。三相逆變功率單元為星接。SVG一次系統(tǒng)
? 串聯(lián)電阻
★ SVG采用電壓源逆變器結(jié)構(gòu)，連接電抗(或等值電抗)及等效電阻
較小，由SVG無功電流公式可知，驅(qū)動脈沖一個(gè)小的角度偏移誤差
可能導(dǎo)致STATCOM裝置出現(xiàn)過電流進(jìn)而引起輸出電流波動，增大Ｒ
相當(dāng)于增大系統(tǒng)阻尼系數(shù)，減小輸出電流過沖和震蕩 ；另由于對
SVG裝置損耗有明確要求（大型SＶＧ裝置的效率都要求在96％以上
），因此串聯(lián)等效電阻R并不提倡使用。限于目前條件，使用串聯(lián)
電阻作為臨時(shí)應(yīng)對措施，在后續(xù)工程驗(yàn)證中需進(jìn)一步分析。
★現(xiàn)階段控制器精度達(dá)到0.01電角度，即0.55μs。
不同容量對應(yīng)的串聯(lián)電阻值：
★ 2M：1Ω 3M：0.67Ω 5M：0.4Ω 8M：0.25Ω 10M：0.2ΩSVG一次系統(tǒng)
? 串聯(lián)電抗器
★作用：限制無功輸出電流；濾除裝置產(chǎn)生的高次諧波；將兩個(gè)
電壓源連接起來。電感值增大時(shí)，濾除補(bǔ)償電流高次諧波效果較
好，但裝置補(bǔ)償電流減小。
★選?。和ǔ９こ踢x用裝置總?cè)萘康模保埃ァ玻埃?。SVG一次系統(tǒng)
? 啟動柜
由接觸器、旁路電阻、電壓互感器、電流互感器、避雷器組成。SVG一次系統(tǒng)
? 啟動柜
