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PHIMIKA PHIMIKA 静止无功发生器 ——（ SVG ）原理简介 深圳市兆晟科技有限公司飞明佳电气科技 PHIMIKA PHIMIKA 静止无功发生器 ——（ SVG ）原理简介 静止无功发生器 （SVG） 是指采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来进行动态无功补偿的装 置。 SVG 的思想早在 20 世纪 70 年代就有人提出 ,1980 年日本研制出了 20MVA 的采用强迫换相晶 闸管桥式电路的 SVG，1991 年和 1994 年日本和美国分 别研制成功了 80MVA和 10OMVA的 采用 GTO 晶 闸管的 SVG 。目前国际上有关 SVG 的研究和将其应用于电网或工业实际的兴趣正是方兴未艾 , 国内有 关的研究也已见诸报道。 与传统的以 TCR 为代表的 SVC 相比 ,SVG 的调节速度更快 , 运行范围宽 , 而且在采取多重化或 PWM技 术等措施后可大大减少补偿电流中谐波的含量。更重要的是 ,SVG 使用的电抗器和电容元件远比 SVC 中使用的电抗器和电容要小 , 这将大大缩小装置的体积和成本。由于 SVG 具有如此优越的性能 , 是今后动态无功补偿装置的重要发展方向。 一、SVG 的基本原理及特点 SVG 的基本原理是将桥式变流电路通过电抗器并联 （ 或直接并联 ） 在电网上 , 适当调节桥式变 流电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流 , 使该电路吸收或者发出满足要求的 无功电流 , 从而实现动态无功补偿的目的。 在单相电路中 , 与基波无功功率有关的能量是在电源和负载之间来回往返的。但是在平衡的三相 电路中 , 不论负载的功率因数如何 , 三相瞬时功率之和是一定的 , 在任何时刻都等于三相总的有功 功率。因此总体上看， 在三相电路的电源和负载之间没有无功能量的来回往返 , 无功能量是在三相之间 来回往返的。所以 , 如果能用某种方法将三相各部分总体上统一起来处理 , 则因为总体来看三相电路 电源和负载间没有无功能量的传递 , 在总的负载侧就无需设置无功储能元件。三相桥式变流电路实际 上就具有这种将三相各部分总体上统一起来处理的特点。因此 , 理论上讲 ,SVG 的三相桥式变流电路 的直流侧可以不设储能元件。但实际上 , 考虑到交流电路吸收的电流并不仅含基波 , 其谐波的存在多 少会造成总体来看有少许无功能量在电源和 SVG 之间往返。所以 , 为维持桥式交流电路的正常工作 , 其直流侧仍需要一定大小的电感或电容作为储能元件 , 但所需储能元件的容量远比 SVG 所能提供的无 功容量要小 。而对传统的 SVC, 其所需储能元件的容量至少要等于其所提供无功功率的容量。因此 , SVG 中储能元件的体积和成本比同容量的 SVC 中的大大减小。 根据直流侧储能元件的不同 ,SVG 分为采用电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型 , 其电路 基本结构如图 1a 和1b 所示 , 分别采用电容和电感两种不同的储能元件。对电压型桥式电路 , 还需 再串联上连接电抗器才能并入电网 ； 对电流型桥式电路 , 还需在交流侧并联上吸收换相过电压的电 容器。实际上 , 由于运行效率的原因 , 迄今投入实用的 SVG 大都采用电压型桥式电路 , 因此目前 SVG SVG也是采用的该种 SVG也是采用的该种 方式。在以下的内容中，只介绍采用自换相电压型桥式电路的 SVG 。 由于 SVG 正常工作时就是通过电力电子开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输 出电压，就像一个电压型逆变器 , 只不过其交流侧输出接的不是无源负载，而是电网。因此，当仅考 虑基波时 SVG 可以等效地被视为幅值和相位均可控的与电网同频率的交流电压源。它通过交流电抗器 连接到电网上。这样 ,SVG 的工作原理可用图 2a 所示的等效电路来说明。设电网电压和 SVG 输出交 流电压分别用相量 ?s 和?1 表示 , 则连接电抗 X 上的电压 ?L 即为 ?s 和?1 的相量差 , 而连接 电抗的电流是可以由其电压来控制的。这个电流就是 SVG 从电网吸收的电流 ? 。因此 , 改变 SVG 交 流侧输出电压 ?1 的幅值及其相对于 ?s 的相位 , 就可以改变连接电抗上的电压 , 从而控制 SVG 从 电网吸收电流的相位和幅值 , 也就控制了 SVG 吸收无功功率的性质和大小。 在图 2a 的等效电路中 , 将连接电抗器视为纯电感 , 没有考虑其损耗以及变流器的损耗 , 因此 不必从电网吸收有功能量。在这种情况下 , 只需使 ?1 与 ?s 同相，仅改变 ?1 的幅值大小即可以控 如图 2b 所示 , 当 U1时 , 电流滞后电压 90制 如图 2b 所示 , 当 U1 时 , 电流滞后电压 90 大于 Us 时 ,