svg静止无功发生器介绍（静止无功发生器工作原理）

本文中所谓静态无功发生器（SVG）特指采用自换相电力半导体桥式变流器进行动态无功补偿的装置。

与以TCR为代表的传统SVC装置相比，SVG具有更快的调节速度和更宽的工作范围，并且在采取复用、多电平或PWM技术等措施后可以大大降低补偿电流中的谐波含量。更重要的是，SVG中使用的电抗器和电容器元件比SVC中使用的电抗器和电容器元件小得多，这将大大减小设备的尺寸和成本。 SVG具有如此优越的性能，展示了动态无功补偿装置的发展方向。

基本的

简单来说，SVG的基本原理就是通过电抗器或者直接并联一个自换相桥式电路到电网，并适当调节桥式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。这使得电路能够吸收或发射符合要求的无功电流，达到动态无功补偿的目的。

控制方式

SVG与SVC的区别在于，在SVC中，采用外部闭环调节器输出的控制信号作为SVC等效电纳的参考值B ref ，通过该信号来控制SVC调整到所需的值。等效电纳，而在SVG中，外部闭环调节器输出的控制信号被视为补偿器应产生的无功电流（或无功功率）的参考值。正是在如何根据无功电流（或无功功率）参考值调节SVG真正产生所需的无功电流（或无功功率）这个环节，形成了SVG的多种具体控制方法。这与传统SVC采用的触发角移相控制原理完全不同。

根据无功电流（或无功功率）参考值调节SVG产生所需的无功电流（或无功功率）的具体方法可分为间接控制和直接控制两类。

1.电流的间接控制

所谓间接控制，就是根据SVG的工作原理，将SVG视为交流电压源，通过控制SVG产生的交流电压基波的相位和幅值来间接控制SVG的交流侧电流。 SVG 交流转换器。

图1 最简单的间接控制方法

a) 控制方法示意图b) 电压电流波形

将无功电流的参考值IQref乘以比例系数作为Delta角的指令，或者将比例系数设置为1，直接将IQref作为Delta角的指令，从而控制SVG使SVG 实际吸收的无功功率电流IQ 按照公式1 或图2 所示的关系变化。为了说明波形原理图，图1b 显示了交流电源上具有方波输出的转换器的情况边。图中us和uI均为线电压，i1为电流中的基波分量。由于稳态时变换器交流侧电压基波的与有效值UI满足式2所示的一一对应关系，因此当角改变时，UI会自动改变而不改变方波的脉冲宽度。实际上，UI随的变化而自动变化是通过变换器直流侧电压的变化来实现的。

在改变角后的瞬态调整过程中，变换器会吸收一定的有功电流，从而使直流侧电容充电或放电，引起直流电压Ud的变化，从而引起交流侧输出方波的幅值改变。它还改变了其基波的有效值。瞬态调节过程完成后，系统进入新的稳态，直流电压稳定在某个新值。该值对应交流侧输出方波基波分量的有效值UI，必须满足公式2。

公式1

二级方程式

图2 IQ、IP、UI与角的关系

如果基于这种控制方法对SVG吸收的无功电流（或无功功率）进行反馈控制（见图3），则无功电流的控制精度和响应速度将显着提高。这里，检测无功电流大小的方法有很多种，其中以dqo坐标变换法（也称Park变换，或旋转矢量坐标变换）和基于瞬时无功功率理论的检测方法最快。

图3 无功电流闭环控制的间接控制方法

2. 直接控制电流

所谓电流直接控制，就是利用跟踪PWM技术对电流波形的瞬时值进行反馈控制。其中，跟踪PWM技术可以采用磁滞比较法或三角波比较法。简单原理分别如图4a和b所示。

图4 电流的跟踪PWM控制

a) 磁滞比较法b) 三角波比较法

图5 显示了直接控制SVG 电流的方法。这里采用了利用三角波比较法的跟踪PWM技术。将瞬时电流无功分量参考值与瞬时电流有功分量参考值相加即可得到瞬时电流参考值i ref ；也可以如图所示取瞬时电流的无功分量参考值来计算。主要使用iQref，根据SVG的有功电能需求，对iQref进行相位修正，得到总瞬时电流参考值i ref 。其中，瞬时电流无功分量的参考值可以通过滞后电源电压90的正弦波与无功电流参考值IQref相乘得到，SVG对有功电能的需求可以通过下式反映：直流侧电压的反馈控制。

图5 一种直接控制SVG电流的方法（单相原理图）

在SVG电流直接控制方法中，还可以引入dq0变换或瞬时无功功率理论。图6所示为引入dq0坐标变换的直流控制方法。在这种控制方法中，由于其参考值I Qref、IPref和反馈值IQ（即-I q）和IP（即I d）都是稳态时的直流信号，因此可以不存在稳态误差。通过PI调节器实现电流跟踪控制。图5中，参考值iref和i的反馈均为正弦信号，因此最终的电流控制存在稳态误差。

SVG采用直接电流控制方式后，其响应速度和控制精度相比间接控制方式都会有很大的提高。在这种控制方式下，SVG实际上相当于一个受控电流源。用等效交流电压源的概念来分析SVG的工作原理并不那么准确。但由于直接控制方式是跟踪控制电流的瞬时值，因此要求主电路功率半导体器件具有较高的开关频率，目前对于较大容量的SVG来说很难实现。

图6 SVG中使用dq0变换的直接电流控制