SVG的基本原理是利用可關斷大功率電力電子器件(如IGBT)組成自換相橋式電路,經過電抗器並聯在電網上,適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制其交流側電流,就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流,實現動態無功補償的目的。
圖3:1為SVG的三種執行模式:
SVG並聯於電網中,相當於一個可變的無功電流源,其無功電流可以快速地跟隨負荷無功電流的變化而變化,自動補償系統所需無功功率。由於SVG的響應速度極快,所以又稱為靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator, 簡稱STATCOM)。
一種可靠性更高、基本無諧波汙染、體積更小、對環境適應能力更強的動態無功補償裝置SVG將在電力系統動態無功補償,動態調壓,變電站可調低抗、高抗,冶金、電氣化鐵路等場所的動態無功補償等領域發揮積極的作用。
圖3.2給出了SVG的示意圖。(星接)
圖3.2 SVG裝置示意圖(星接)
功率單元採用IGBT進行整流,中間採用電容濾波和儲能,輸出側為4只IGBT組成的H橋,電路結構如下圖3.3所示。
圖3.3功率單元電路結構
在任意時刻,每個單元僅有三種可能的輸出電壓,如果G2和G3導通,從A到B的輸出電壓將為+U,如果G1和G4導通,從A到B的輸出電壓將為-U,如果G1和G3或者G2和G4導通,則從A到B的輸出電壓為0V。透過控制G1、G2、G3、G4 四隻IGBT的導通和關斷狀態,在A、B輸出端子可以得到U的等幅PWM波形。改變PWM波形中正電壓和負電壓的佔空比,就改變了功率單元輸出電壓中交流基波的大小。
G5為洩放IGBT,當單元母線電壓超過一定幅值時,G5開通,降低母線電壓,使單元母線電壓正常,使裝置能正常執行
上圖說明了如何透過改變G1、G2、G3、G4四隻IGBT的觸發脈衝,實現功率單元變壓變頻輸出的基本原理。功率單元PWM輸出波形為下圖3.4所示。
圖3.4為功率單元PWM輸出
在實際系統中,控制器根據當前需要的輸出電壓和頻率,用處理器產生G1、G2、G3、G4的觸發脈衝,透過光纖傳遞給功率單元。因為功率單元逆變橋同橋臂上下管不能直通,需要考慮適當互鎖時間,從而在每個功率單元的輸出端得到大小和頻率滿足需要的交流基波電壓輸出。
SVG輸出側由每個單元的A、B輸出端子相互串接而成,按照星型接法往電網輸出相應電壓,中性點懸浮。雖然每個功率單元輸出的都是等幅PWM電壓波形,但相互間有確定的相位偏移,透過串聯疊加,可得到正弦階梯狀PWM波形。
圖3.5各單元輸出電壓及疊加後的相電壓波形(4級)
圖3.6單元輸出電壓及疊加後的相電壓波形(7級)
從以上波形圖看出,SVG提供的輸出電壓正弦度很好。每個功率單元的開關頻率可以較小(以減小器件損耗和發熱),但SVG輸出電壓等效的開關頻率卻很高,僅含少量的極高次諧波,有確定的相位偏移,透過串聯疊加,可得到正弦階梯狀PWM波形。SVG採用這種單元串聯的結構,使SVG裝置可以實現單元旁路功能(該功能為選件),當某一個單元出現故障時,透過使功率單元輸出端子並聯的繼電器閉合,將此單元旁路出系統而不影響其他單元的執行。
SVG的基本原理是利用可關斷大功率電力電子器件(如IGBT)組成自換相橋式電路,經過電抗器並聯在電網上,適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制其交流側電流,就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流,實現動態無功補償的目的。
圖3:1為SVG的三種執行模式:
SVG並聯於電網中,相當於一個可變的無功電流源,其無功電流可以快速地跟隨負荷無功電流的變化而變化,自動補償系統所需無功功率。由於SVG的響應速度極快,所以又稱為靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator, 簡稱STATCOM)。
一種可靠性更高、基本無諧波汙染、體積更小、對環境適應能力更強的動態無功補償裝置SVG將在電力系統動態無功補償,動態調壓,變電站可調低抗、高抗,冶金、電氣化鐵路等場所的動態無功補償等領域發揮積極的作用。
圖3.2給出了SVG的示意圖。(星接)
圖3.2 SVG裝置示意圖(星接)
功率單元採用IGBT進行整流,中間採用電容濾波和儲能,輸出側為4只IGBT組成的H橋,電路結構如下圖3.3所示。
圖3.3功率單元電路結構
在任意時刻,每個單元僅有三種可能的輸出電壓,如果G2和G3導通,從A到B的輸出電壓將為+U,如果G1和G4導通,從A到B的輸出電壓將為-U,如果G1和G3或者G2和G4導通,則從A到B的輸出電壓為0V。透過控制G1、G2、G3、G4 四隻IGBT的導通和關斷狀態,在A、B輸出端子可以得到U的等幅PWM波形。改變PWM波形中正電壓和負電壓的佔空比,就改變了功率單元輸出電壓中交流基波的大小。
G5為洩放IGBT,當單元母線電壓超過一定幅值時,G5開通,降低母線電壓,使單元母線電壓正常,使裝置能正常執行
上圖說明了如何透過改變G1、G2、G3、G4四隻IGBT的觸發脈衝,實現功率單元變壓變頻輸出的基本原理。功率單元PWM輸出波形為下圖3.4所示。
圖3.4為功率單元PWM輸出
在實際系統中,控制器根據當前需要的輸出電壓和頻率,用處理器產生G1、G2、G3、G4的觸發脈衝,透過光纖傳遞給功率單元。因為功率單元逆變橋同橋臂上下管不能直通,需要考慮適當互鎖時間,從而在每個功率單元的輸出端得到大小和頻率滿足需要的交流基波電壓輸出。
SVG輸出側由每個單元的A、B輸出端子相互串接而成,按照星型接法往電網輸出相應電壓,中性點懸浮。雖然每個功率單元輸出的都是等幅PWM電壓波形,但相互間有確定的相位偏移,透過串聯疊加,可得到正弦階梯狀PWM波形。
圖3.5各單元輸出電壓及疊加後的相電壓波形(4級)
圖3.6單元輸出電壓及疊加後的相電壓波形(7級)
從以上波形圖看出,SVG提供的輸出電壓正弦度很好。每個功率單元的開關頻率可以較小(以減小器件損耗和發熱),但SVG輸出電壓等效的開關頻率卻很高,僅含少量的極高次諧波,有確定的相位偏移,透過串聯疊加,可得到正弦階梯狀PWM波形。SVG採用這種單元串聯的結構,使SVG裝置可以實現單元旁路功能(該功能為選件),當某一個單元出現故障時,透過使功率單元輸出端子並聯的繼電器閉合,將此單元旁路出系統而不影響其他單元的執行。