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一，概述：
SVG 靜止無(wú)功發(fā)生器 是指采用全控型電力電子器件組成的橋式變流器來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置。 SVG 的思想早在 20 世紀(jì) 70 年代就有人提出 ,1980 年日本研制出了 20MVA 的采用強(qiáng)迫換相晶閘管橋式電路的 SVG，1991 年和 1994 年日本和美國(guó)分別研制成功了80MVA 和 10OMVA 的采用 GTO 晶閘管的SVG 。目前國(guó)際上有關(guān) SVG 的研究和將其應(yīng)用于電網(wǎng)或工業(yè)實(shí)際的興趣正是方興未艾 , 國(guó)內(nèi)有關(guān)的研究也已見諸報(bào)道。
與傳統(tǒng)的以 TCR 為代表的 SVC 相比 ,SVG 的調(diào)節(jié)速度更快 , 運(yùn)行范圍寬 , 而且在采取多重化或 PWM 技術(shù)等措施后可大大減少補(bǔ)償電流中諧波的含量。更重要的是 ,SVG 使用的電抗器和電容元件遠(yuǎn)比 SVC 中使用的電抗器和電容要小 , 這將大大縮小裝置的體積和成本。由于 SVG 具有如此優(yōu)越的性能 , 是今后動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的重要發(fā)展方向。
二，SVG 的基本原理及特點(diǎn)
SVG 的基本原理是將橋式變流電路通過(guò)電抗器并聯(lián) ( 或直接并聯(lián) ) 在電網(wǎng)上 , 適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式變流電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流 , 使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流 , 從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>
在單相電路中 , 與基波無(wú)功功率有關(guān)的能量是在電源和負(fù)載之間來(lái)回往返的。但是在平衡的三相電路中 , 不論負(fù)載的功率因數(shù)如何 , 三相瞬時(shí)功率之和是一定的 , 在任何時(shí)刻都等于三相總的有功功率。因此總體上看，在三相電路的電源和負(fù)載之間沒有無(wú)功能量的來(lái)回往返 ,無(wú)功能量是在三相之間來(lái)回往返的。所以 , 如果能用某種方法將三相各部分總體上統(tǒng)一起來(lái)處理 , 則因?yàn)榭傮w來(lái)看三相電路電源和負(fù)載間沒有無(wú)功能量的傳遞 , 在總的負(fù)載側(cè)就無(wú)需設(shè)置無(wú)功儲(chǔ)能元件。三相橋式變流電路實(shí)際上就具有這種將三相各部分總體上統(tǒng)一起來(lái)處理的特點(diǎn)。因此 , 理論上講 ,SVG 的三相橋式變流電路的直流側(cè)可以不設(shè)儲(chǔ)能元件。但實(shí)際上 , 考慮到交流電路吸收的電流并不僅含基波 , 其諧波的存在多少會(huì)造成總體來(lái)看有少許無(wú)功能量在電源和 SVG 之間往返。所以 , 為維持橋式交流電路的正常工作 , 其直流側(cè)仍需要一定大小的電感或電容作為儲(chǔ)能元件 , 但所需儲(chǔ)能元件的容量遠(yuǎn)比 SVG 所能提供的無(wú)功容量要小 。而對(duì)傳統(tǒng)的 SVC, 其所需儲(chǔ)能元件的容量至少要等于其所提供無(wú)功功率的容量。因此 , SVG 中儲(chǔ)能元件的體積和成本比同容量的 SVC 中的大大減小。
根據(jù)直流側(cè)儲(chǔ)能元件的不同 ,SVG 分為采用電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型 , 其電路基本結(jié)構(gòu)如圖 1a 和1b 所示 , 分別采用電容和電感兩種不同的儲(chǔ)能元件。對(duì)電壓型橋式電路 , 還需再串聯(lián)上連接電抗器才能并入電網(wǎng) ； 對(duì)電流型橋式電路 , 還需在交流側(cè)并聯(lián)上吸收換相過(guò)電壓的電容器。實(shí)際上 , 由于運(yùn)行效率的原因 , 迄今投入實(shí)用的 SVG 大都采用電壓型橋式電路 , 因此目前 SVG 往往專指采用自換相的電壓型橋式電路作動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置，飛明佳公司研發(fā)的SVG也是采用的該種方式。在以下的內(nèi)容中，只介紹采用自換相電壓型橋式電路的 SVG 。
由于 SVG 正常工作時(shí)就是通過(guò)電力電子開關(guān)的通斷將直流側(cè)電壓轉(zhuǎn)換成交流側(cè)與電網(wǎng)同頻率的輸出電壓，就像一個(gè)電壓型逆變器 , 只不過(guò)其交流側(cè)輸出接的不是無(wú)源負(fù)載，而是電網(wǎng)。因此，當(dāng)僅考慮基波時(shí) SVG 可以等效地被視為幅值和相位均可控的與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源。它通過(guò)交流電抗器連接到電網(wǎng)上。這樣 ,SVG 的工作原理可用圖 2a 所示的等效電路來(lái)說(shuō)明。設(shè)電網(wǎng)電壓和 SVG 輸出交流電壓分別用相量 ?s 和?1 表示 , 則連接電抗 X 上的電壓 ?L 即為 ?s 和?1 的相量差, 而連接電抗的電流是可以由其電壓來(lái)控制的。這個(gè)電流就是 SVG 從電網(wǎng)吸收的電流 ? 。因此 , 改變 SVG 交流側(cè)輸出電壓 ?1 的幅值及其相對(duì)于 ?s 的相位 , 就可以改變連接電抗上的電壓 , 從而控制 SVG 從電網(wǎng)吸收電流的相位和幅值 , 也就控制了 SVG 吸收無(wú)功功率的性質(zhì)和大小。