SVG型靜止無(wú)功補(bǔ)償器穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的理論研究

摘 要：隨著電力電子設(shè)備、交直流電弧爐和電氣化鐵道等非線性、沖擊性負(fù)荷的大量接入電網(wǎng)，引起了電網(wǎng)無(wú)功功率不足、電壓波動(dòng)與閃變、三相供電不平衡以及電壓電流波形畸變等其它一系列電能質(zhì)量問(wèn)題，并嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償 SVG 穩(wěn)定電壓

中圖分類號(hào)：TM761.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）11（b）-0109-01

1 SVG的基本工作原理

SVG采用將自換式相橋電路并聯(lián)電網(wǎng)，也可以是電路通過(guò)電抗器之后并聯(lián)電網(wǎng)，然后通過(guò)對(duì)橋式電路交流側(cè)輸出的幅值和相位做適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，達(dá)到動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果，也可以通過(guò)對(duì)其交流側(cè)電流直接控制來(lái)使電路發(fā)出或者吸收能達(dá)到要求的武功電流來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。如果三相電路平衡，不管負(fù)荷的功率因數(shù)責(zé)任怎么樣，三相電路在瞬時(shí)的功率和等于有功功率的總和，在任何時(shí)候都是一定的。由此看來(lái)，無(wú)功能量只是在三相電路之間來(lái)回，并沒有在三相電路的電源和負(fù)載之間往返。因此想要是三相電路的電源和負(fù)載之間沒有無(wú)功能量傳遞，就要想辦法能夠統(tǒng)一處理三相各部分的無(wú)功能量，而其實(shí)三相橋式變流電路就可以總的統(tǒng)一處理三相電路，這樣就不在負(fù)載側(cè)設(shè)置無(wú)功儲(chǔ)能元件。變流電路事實(shí)上并不只吸收基波電流，而總體上看來(lái)，諧波電流的存在或多或少會(huì)影響到有少量的無(wú)功能量往返在電源以及SVG之間；因而，安裝一個(gè)一定大小的電感或者電容在直流側(cè)作為儲(chǔ)能元件，使橋式變流電路能夠維持正常工作，不過(guò)這個(gè)儲(chǔ)能元件的容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于SVG能夠提供的無(wú)功能量。但是SVC裝置所需的儲(chǔ)能元件容量要和本身能夠提供的無(wú)功功率至少相等，所以SVG裝置比SVC裝置所需的儲(chǔ)能元件的體積以及成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)要小，SVG裝置可以分為電壓式以及電流式橋式電路。

電容和電感兩種不同的儲(chǔ)能元件可以分別采用在直流側(cè)。如果采用電壓型橋式電路，要在并入電路前串聯(lián)連接電抗器；如果采用電流型橋式電路，要在并入電網(wǎng)前將電容器并聯(lián)在交流側(cè)，用來(lái)吸收換相過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓；而因?yàn)閷?shí)際運(yùn)行效率的原因，到現(xiàn)在投入使用的SVG裝置多數(shù)使用電壓型橋式電路，所以SVG通常專指動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償使用自換相的電壓型橋式電路的裝置。

2 SVG穩(wěn)定系統(tǒng)電壓

使用SVG型靜止無(wú)功補(bǔ)償器，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)通過(guò)電抗器或直接并聯(lián)在電網(wǎng)上的自換相橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，也可以通過(guò)對(duì)器交流側(cè)電流的直接控制來(lái)使電路達(dá)到吸收和發(fā)出要求的無(wú)功電流，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。根據(jù)負(fù)荷無(wú)功功率的變化情況，來(lái)實(shí)施改變電抗器的無(wú)功功率（感性無(wú)功功率），當(dāng)負(fù)荷無(wú)功功率增大時(shí)，SVG型靜止無(wú)功補(bǔ)償器產(chǎn)生的無(wú)功功率減少；當(dāng)負(fù)荷無(wú)功功率減少時(shí)，SVG產(chǎn)生的無(wú)功增加。即不管負(fù)載的無(wú)功功率如何變化，總要使二者之和為常數(shù)，即常數(shù)，則能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)=常數(shù)，電壓幾乎不波動(dòng)，從而達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康模砸种曝?fù)載波動(dòng)所造成的系統(tǒng)電壓波動(dòng)和閃變。關(guān)鍵是準(zhǔn)確控制晶閘管的觸發(fā)角，得到所需的流過(guò)補(bǔ)償電抗器的電流，晶閘管變流裝置和控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，通過(guò)采集母線的無(wú)功電流值和電壓值，合成無(wú)功值，和所設(shè)定的恒無(wú)功值進(jìn)行比較，計(jì)算得到觸發(fā)角大小，通過(guò)晶閘管觸發(fā)裝置，使晶閘管流過(guò)所需電流。

下面以改善電壓調(diào)整的基本功能為例。

結(jié)論分析：無(wú)功功率補(bǔ)償器能夠很好地補(bǔ)償無(wú)功功率，使補(bǔ)償后的功率因數(shù)接近1，達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康?。電壓和電流都能夠穩(wěn)定。我們還能夠看到補(bǔ)償器能夠很好的跟蹤無(wú)功功率的變化，并且進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，補(bǔ)償后的電流與電壓相位相差不大，補(bǔ)償后的電流在很大程度上降低了線路損耗。

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