SVG型无功发生器提高电力系统电压稳定性的理论研究陈端云谢巧云江凡李文成米为民摘要：非线性、冲击性负荷大量接入电网，引起了电网无功功率不足。闪变，谐波分量占的比重越来越大等一系列电能质量问题。静止无功发生器（StaticVarGeneration，简称SVG）是指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。它适于实时补偿冲击性负荷的无功电流和谐波电流。研究采用跟踪型PWM控制技术对晶闸管的开关进行直接控制的新技术。通过供给电网需要的无功功率使得补偿后的电压电流的相位角接近于0。补偿后的电流在很大程度上降低电力系统谐波能量损耗，提高电力系统电压稳定性。仿真结果表明该控制技术具有控制精度高、鲁棒性强等特点，验证了该控制方法的正确性和有效性。关键词：SVG;无功补偿;实时补偿;谐波能量损耗;电压稳定性：TM714.2文献标识码：A：1007-0079（2014）32-0192-03我国是一个人口大国，自然资源相对紧张，能源日益减少，伴随着能源的减少和资源的紧缺，我国提出了“节约型”社会的口号。在工业和日常生活用电负荷中，阻感负载占很大比例。随着电力电子装置的普及，电压不平衡对并网的电力电子装置的危害问题受到了更大的重视。[1]非线性原件的大量存在，严重的加剧了电力系统中的谐波所占的比重，使得系统的电压质量大大下降，功率因数尤其低。三相电压不平衡度是衡量电网电能质量的一个重要标志。随着人们对电能质量要求的提高，电压不平衡问题受到越来越多的关注。[2]改善工业企业用电的功率因数是提高用电效率节约电能的重要手段。[3]IEEE和IEC均对电压不平衡的定义、最大允许值等做了明确的规定。[4]目前，在我国普遍采用的无功补偿装置主要是并联电容器和晶闸管控制电抗器（TCR）及晶闸管投切电容器（TSC）。电容器在调解时不能平滑调节，且自身分相调节能力有限。目前关于电容补偿比较创新的一种方法是通过晶闸管开关装置直接调节电容两端电压来调节电容无功。[5]而SVC型无功补偿器受系统谐波影响大，自身产生较大量谐波，受系统阻抗影响大，响应时间长，且体积较大。SVG型无功发生器相对于上述补偿装置在各个方面都有所改善。为了充分利用SVG的优点，国内的研究机构及企业开始大量研究基于SVG型无功发生器的补偿装置。如何在补偿无功的基础上进一步扩展SVG的功能，也是目前SVG的发展趋势之一。[6]除此之外利用其它新型无功补偿装置进行无功补偿的例子还有很多，其中有基于单相STATCOM的不平衡负荷平衡化补偿，基于有源电力滤波器控制的补偿方式等一系列控制方式，单相STATCOM由于具有输出无功电流谐波含量低、响应速度快等优点而适合于不平衡负荷的平衡化补偿。[7]有源电力滤波器能同时补偿大容量变电站的功率因素和电流谐波。[8]本文借鉴上述一系列的研究理论，研究利用跟踪型PWM控制技术，对晶闸管的开关进行直接控制，进而控制输入电网的无功功率的新技术。该研究在实现电网无功就地补偿的原则下，使得电网电压、电流相同步，相位角接近于0。补偿后的电流在很大程度上降低线路损耗，降低电力系统谐波能量损耗，提高电力系统电压稳定性。为企业研究新产品提供理论依据。一、SVG的基本结构及工作原理1.SVG的结构及原理SVG并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅或者直接控制其交流侧电流的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。SVG分为电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型，其电压源型逆变电路的电路结构原理图如图1所示。电网电压为US，SVG侧的电压为USVG，它们之间通过一个电感相连，两者之间的电压差就是电电感上消耗的电压，两端输出电压的幅值和相位的关系确定了输出功率的性质与容量，当USVG幅值大于US电压幅值时吸收容性无功，当USVG小于US电压幅值时消耗感性无功。2.SVG的电压-电流工作特性SVG的电压-电流特性如图2所示。在电压电流特性曲线中可以看出SVG无功发生器两端的电压与电流相量是成直线关系的，当电压电流发生变化时，其端电压与电流的关系是水平移动的，故可保证其能输出最大感性和容性电流，进而可以提高整个系统运行的稳定性。二、PWM控制原理1...