一种新型svc装置的设计应用

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1、一种新型SVC装置的设计应用【摘要】近些年，配电网中无功容量迅速上升，配电网对无功补偿的标准也日益完善，对这方面问题的研究越来越重视。若出现无功功率不足的情况，将导致电压不稳定，造成对设备的损坏，会产生非常严重的后果。本文就无功补偿方面做了深入研宄，设计了一种新型静止无功补偿器（SVC）来向系统提供无功补偿，并通过MATLAB搭建无功检测平台进行仿真，验证无功补偿器的可行性。【关键词】无功补偿；SVC；MATLAB；IGBT0引言虽然无功功率不直接向系统提供可以被负荷利用的能量，但在系统中却有着至关重要的作用，如果无功分布不合理、

2、无功补偿设备不足、无功补偿设备投运率较低等等，都会对系统电压的运行造成了极大的破坏；当有功和无功在电力系统中不平衡时，系统电压将会下降。而电压的质量是否稳定，是判断电力系统能否经济安全运行的一个重要指标。1设计原理1.1传统无功补偿装置同步调相机［1］，等效于空载运行的同步电动机，它是通过调节励磁来进行无功功率的补偿：过励磁运行时，它提供感性无功，欠励磁时，它吸收感性无功；但是由于同步调相机是机械旋转结构，存在很多机构上的缺点，如噪声大、损耗高、维护复杂和响应慢等等，在无功补偿领域已不被经常使用。并联电容器，可以分散安装，从而实现

3、无功能够就地补偿，它的优点就是结构简单、造价便宜，以及后期的运行维护非常方便，然而，其致命缺点在于其供给的无功与所在节点电压的平方成正比，若出现电压跌落的情况，它所输出的无功功率反而会减少，导致恶性循环，使得电压持续跌落，因此其无功功率调节能力是比较差的。上述提到的无功补偿装置器都存在各自存在缺点对整个电网的技术运行以及所带来的经济效益都偏低所以最后导致了它们应用的局限性，必须被更为先进和更具实用性的补偿装置所替代。由此引出本文的研宄对象：基于电力电子开关器件的新型无功补偿装置中的静止无功补偿器（SVC）。1.2新型无功补偿器调相

4、机和电容器是传统的变电站主要的无功补偿装置。随着现代电力电子技术广泛应用于电力系统中，将GTO、IGBT等交流无触点开关作为投切开关，不仅能进行单相调节，并且还可以在一个周期的时间内完成无功补偿。SVC就是使用GTO、IGBT等全控开关器件构成自换向变流器，它在电压下降时接入节点端，通过控制向系统提供无功补偿支撑，使得系统满足无功需求，从而维持电压的稳定，对于一些单相的大容量负荷投入到电网，引起电网三相电出现了各相电压不平衡的情况，SVC可以通过分相控制策略，使得负序所引起的不平衡功率流入SVC，最后达到系统的平衡与稳定。特别对于

5、有谐波污染的电网，可以通过加装带滤波器的SVC(TCR+FC、TCR+PF)等，使电网的谐波功率流入SVC中的滤波支路来完成谐波的滤除。对于存在大型电动机冲击性负荷的电网，功率因数都比较低，SVC的投入可以使得电网的功率因数得到提高，以弥补经济利益的损失。SVC装置是通过控制晶闸管的导通角来达到无功补偿的目地，即控制电抗器的投入与切出时间差，来完成补偿电流值的控制，采用的是快速，直接简易的控制方式。而且与其他无功补偿装置相比较，电容器装置具有对安装环境要求不高，不需要除电气专业方面以外的附加设备，易于扩建，运行、维护检修最简单等优

6、点。当无功负荷变化频率不是很大，分组投切固定电容器便可满足要求时，SVC将是现在和今后很长时间变电站无功补偿的主要装置。SVC装置补偿无功的原理是根据功率流动的规律将由IGBT构成的自换相的三相桥式逆变电路（包括电压型逆变电路和电流型逆变电路）通过电抗器或是滤波器装置连接到电网系统中，作为SVC无功补偿装置的核心硬件部分。然后，由电流、电压检测电路在线检测电网参数，并实时反馈到控制中心，控制中心根据一定的算法规律计算需要补偿的无功功率，控制交流侧的输出电流或控制交流侧注入电网的电压相位和幅值，从而实现吸取或发出所需无功量，达到补偿

7、目的。整个过程响应速度快，控制准确度高，因此能够有效维持电网的稳定性。根据无功功率理论可知：在SVC装置与电网之间只是交换彼此功率，不存在消耗，因此电网中的总的瞬时功率值是固定的，无论是感性还是容性的负载，均不在SVC中产生能量的消耗。SVC装置的电路包含两大要素，即由电力电子器件构成的逆变桥式电路以及直流侧储能元件（可以是电容元件也可以是电感元件，本文研宄电容元件）［2］。SVC装置三桥臂电压主电路结构如图1所示：本课题主要以电压型逆变电路为主要研究对象，具体的电路连接包含IGBT电压型逆变电路（六组IGBT六组反相并联二极管，

8、并接电容或电抗），其中电容是储能元件提供电压支撑，三相桥臂中的两个晶体管各反并一个二极管，且选择频率高功耗小驱动简单的晶体管，各个桥臂的导电角为120两个桥臂交替导电从而防止直流侧短路（即总有三个桥臂保持导通），导通角差为120因此，能保证给开关管