AHZJSVG高壓大功率靜止無功發(fā)生器
一、概述
SVG 是當(dāng)今無功補償領(lǐng)域的代表。SVG 并聯(lián)于電網(wǎng)中，相當(dāng)于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(tǒng)所需無功功率。由于SVG的響應(yīng)速度極快，所以又稱為靜止同步補償器（Static SynchronousCompensator, 簡稱STATCOM）。
SVG的基本原理是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件（如IGBT）組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?/span>
靜止無功發(fā)生器（SVG）作為一代的無功補償產(chǎn)品，在補償效果、功率密度和運行效率等技術(shù)指標(biāo)上具有傳統(tǒng)無功補償設(shè)備的優(yōu)勢，是目前解決配電網(wǎng)尤其是快速變化的電網(wǎng)無功補償問題的技術(shù)手段。
二、型號定義
三、基本參數(shù)
額定電壓： 6KV、10KV、35KV
額定頻率：50Hz
補償容量：50kvar～10000kvar
電容器接線方式：星形
安裝方式：戶內(nèi)、戶外均可
海拔高度：≤2000m
相對濕度：95％ (25℃時)
環(huán)境溫度：-28℃ ～ +55℃
污穢等級：Ⅲ 級
抗震強度：水平加速度 0.2
四、工作原理
1、結(jié)構(gòu)形式
功率單元串聯(lián)鏈式多重化SVG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2、裝置工作原理
裝置工作原理圖
主回路
AHZJSVG主回路包括進線柜、啟動柜和功率柜。進線柜內(nèi)裝有隔離開關(guān)K1、真空接觸器（斷路器）J1、J2，啟動柜內(nèi)裝有預(yù)充電限流電阻R和連接電抗器L，功率柜內(nèi)裝有換流鏈（Link），換流鏈（Link）通過相同的功率單元體（Cell）級聯(lián)而成，功率單元體（Cell）內(nèi)又包含直流支撐電容Cd和IGBT構(gòu)成的換流電路。
控制系統(tǒng)
AHZJSVG控制系統(tǒng)包括主控制器、功率單元驅(qū)動板、輔助控制電路、人機界面及后臺監(jiān)控系統(tǒng)。控制系統(tǒng)中采用的核心元器件，如數(shù)字處理器DSP、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA、光纖頭、IGBT驅(qū)動模塊等均為國外，可靠性已在長期應(yīng)用中得到了的檢驗。
1）預(yù)充電限流電阻R
預(yù)充電限流電阻R能有效限制裝置啟動前的預(yù)充電電流，保護IGBT和直流支撐電容不會損壞。該電阻具有極大的熱容量，可在短時間內(nèi)反復(fù)承受沖擊電流。
2）連接電抗器L
換流鏈（Link）通過連接電抗器L接入電網(wǎng)，該電抗器將換流鏈（Link）的輸出電壓轉(zhuǎn)化為電流注入電網(wǎng)，同時平滑換流鏈（Link）產(chǎn)生的紋波。該電抗器采用優(yōu)質(zhì)材料和低磁密設(shè)計，具有高線性度、低損耗和抗諧波的特點。
3）換流鏈（Link）
功率單元體（Cell）串聯(lián)而成的換流鏈（Link）是ZG-dSVG的核心部件，單臺功率單元體（Cell）將直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，功率單元體級聯(lián)后疊加形成輸出的高電壓。
根據(jù)裝置接入點電網(wǎng)的電壓等級，ZG-dSVG每相換流鏈（Link）級聯(lián)的功率單元體（Cell）數(shù)量不同，如 10kV 系統(tǒng)每相換流鏈（Link）通常由 10~12 個功率單元體（Cell）級聯(lián)而成。
4）主控制器
主控制器由各個功能板卡組成，完成交流信號采集、開關(guān)量控制、PWM 脈沖分配、狀態(tài)檢測和系統(tǒng)保護等工作。
5）功率單元驅(qū)動板
功率單元驅(qū)動板安裝在功率單元內(nèi)，通過光纖與主控制器相連，將控制信號轉(zhuǎn)化為IGBT的驅(qū)動信號，同時反饋功率單元的狀態(tài)。
6）人機界面
AHZJSVG 采用液晶觸摸屏，具有完備的數(shù)據(jù)顯示、信息存儲和歷史查詢功能。友好的界面設(shè)計保證運行人員可以安全、便捷的操作設(shè)備。
五、SVG的技術(shù)優(yōu)勢
SVG 是目前的無功補償技術(shù)，基于電壓源型變流器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換。從技術(shù)上講，SVG較傳統(tǒng)的無功補償裝置有如下優(yōu)勢：
1、響應(yīng)速度更快
SVG響應(yīng)時間：≤5ms。
傳統(tǒng)靜補裝置響應(yīng)時間：≥10ms。
SVG可在極短的時間之內(nèi)完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種的響應(yīng)速度可以勝任對沖擊性負荷的補償。
2、電壓閃變抑制能力更強
SVC對電壓閃變的抑制可達2：1，SVG對電壓閃變的抑制可以達到5：1，甚至更高。SVC受到響應(yīng)速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會隨補償容量的增加而增加。而SVG力不會隨補償容量的增加而增加。而SVG大裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。
3、運行范圍更寬
SVG能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作，所以比SVC的運行范圍寬很多。更重要的是，在系統(tǒng)電壓變低時，SVG還能夠輸出與額定工況相近的無功電流。
4、補償功能多樣化
SVG不僅具有快速補償系統(tǒng)無功功率的目的，還能夠根據(jù)用戶實際需要，對負荷諧波電流、負序電流等電能質(zhì)量問題進行綜合補償。
5、諧波含量極低
SVG 采用了 PWM 技術(shù)、三電平技術(shù)和多重化技術(shù)，不僅自身產(chǎn)生的諧波含量極低，還能夠?qū)ω撦d的諧波和無功進行補償，實現(xiàn)有源濾波的功能，真正做到多功能化。
六、應(yīng)用領(lǐng)域
1、電力配電網(wǎng)（35 kV /10kV)
現(xiàn)場特點：
1）、多臺主變并列，運行方式會發(fā)生變化。
2）、發(fā)生故障后電壓恢復(fù)速度較慢。
3）、必須與變電站VQC或區(qū)域AVC協(xié)同工作。
AHZJSVG解決方案：
配備上層控制系統(tǒng)，將交流采樣、母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)檢測、開關(guān)柜斷路器狀態(tài)檢測以及數(shù)據(jù)
通信等放在上層控制系統(tǒng)內(nèi)進行處理。上層控制器根據(jù)本地控制策略或遠方調(diào)度命令實時計
算SVG的輸出容量，通過光纖將指令下發(fā)，SVG本體僅需要完成上層控制器的指令，同時反
饋裝置狀態(tài)即可。
2、風(fēng)力發(fā)電場
現(xiàn)場特點：
1）、地處偏遠，電網(wǎng)偏弱。
2）、電壓質(zhì)量直接關(guān)系到經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)。
3）、低電壓穿越能力亟待提高。
AHZJSVG解決方案：
1）、提供大容量和超大容量 AHZJSVG，以高壓母線電壓作為控制目標(biāo)，有效抑制電壓波動。
2）、AHZJSVG具有優(yōu)異的低電壓運行特性，對改善風(fēng)電場低電壓運行能力有顯著作用。
3、電力牽引供電系統(tǒng)
現(xiàn)場特點：
1）、負序分量比重較大。
2）、供電電網(wǎng)為單相27.5kV系統(tǒng)。
3）、交、直流混合系統(tǒng)，諧波含量大。
AHZJSVG的解決方案：
1）、提供單相27.5kV 的AHZJSVG。
2）、AHZJSVG具備綜合補償能力，在補償無功的同時平衡補償和有源濾波功能。
4、沖擊性大型工業(yè)負荷
現(xiàn)場特點：
1）、負荷快速變化，對電網(wǎng)造成強烈沖擊。
2）、無功波動造成的損耗很大。
3）、功率因數(shù)難以達標(biāo)。
AHZJSVG的解決方案
1）、AHZJSVG具有4ms以內(nèi)的動態(tài)響應(yīng)速度，可以滿足對任意負載進行治理的速度要求。
2）、以母線功率因數(shù)作為控制目標(biāo)，實現(xiàn)任意時刻高功率因數(shù)運行。
三、基本參數(shù)額定電壓： 6KV、10KV、35KV額定頻率：50Hz補償容量：50kvar～10000kvar電容器接線方式：星形安裝方式：戶內(nèi)、戶外均可海拔高度：≤2000m相對濕度：95％ (25℃時)環(huán)境溫度：-28℃ ～ +55℃污穢等級：Ⅲ 級抗震強度：水平加速度 0.2四、工作原理1、結(jié)構(gòu)形式
功率單元串聯(lián)鏈式多重化SVG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2、裝置工作原理
裝置工作原理圖主回路AHZJSVG主回路包括進線柜、啟動柜和功率柜。進線柜內(nèi)裝有隔離開關(guān)K1、真空接觸器（斷路器）J1、J2，啟動柜內(nèi)裝有預(yù)充電限流電阻R和連接電抗器L，功率柜內(nèi)裝有換流鏈（Link），換流鏈（Link）通過相同的功率單元體（Cell）級聯(lián)而成，功率單元體（Cell）內(nèi)又包含直流支撐電容Cd和IGBT構(gòu)成的換流電路。控制系統(tǒng)AHZJSVG控制系統(tǒng)包括主控制器、功率單元驅(qū)動板、輔助控制電路、人機界面及后臺監(jiān)控系統(tǒng)。控制系統(tǒng)中采用的核心元器件，如數(shù)字處理器DSP、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA、光纖頭、IGBT驅(qū)動模塊等均為國外，可靠性已在長期應(yīng)用中得到了的檢驗。1）預(yù)充電限流電阻R預(yù)充電限流電阻R能有效限制裝置啟動前的預(yù)充電電流，保護IGBT和直流支撐電容不會損壞。該電阻具有極大的熱容量，可在短時間內(nèi)反復(fù)承受沖擊電流。2）連接電抗器L換流鏈（Link）通過連接電抗器L接入電網(wǎng)，該電抗器將換流鏈（Link）的輸出電壓轉(zhuǎn)化為電流注入電網(wǎng)，同時平滑換流鏈（Link）產(chǎn)生的紋波。該電抗器采用優(yōu)質(zhì)材料和低磁密設(shè)計，具有高線性度、低損耗和抗諧波的特點。3）換流鏈（Link）功率單元體（Cell）串聯(lián)而成的換流鏈（Link）是ZG-dSVG的核心部件，單臺功率單元體（Cell）將直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，功率單元體級聯(lián)后疊加形成輸出的高電壓。根據(jù)裝置接入點電網(wǎng)的電壓等級，ZG-dSVG每相換流鏈（Link）級聯(lián)的功率單元體（Cell）數(shù)量不同，如 10kV 系統(tǒng)每相換流鏈（Link）通常由 10~12 個功率單元體（Cell）級聯(lián)而成。4）主控制器主控制器由各個功能板卡組成，完成交流信號采集、開關(guān)量控制、PWM 脈沖分配、狀態(tài)檢測和系統(tǒng)保護等工作。5）功率單元驅(qū)動板功率單元驅(qū)動板安裝在功率單元內(nèi)，通過光纖與主控制器相連，將控制信號轉(zhuǎn)化為IGBT的驅(qū)動信號，同時反饋功率單元的狀態(tài)。6）人機界面AHZJSVG 采用液晶觸摸屏，具有完備的數(shù)據(jù)顯示、信息存儲和歷史查詢功能。友好的界面設(shè)計保證運行人員可以安全、便捷的操作設(shè)備。五、SVG的技術(shù)優(yōu)勢SVG 是目前的無功補償技術(shù)，基于電壓源型變流器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換。從技術(shù)上講，SVG較傳統(tǒng)的無功補償裝置有如下優(yōu)勢：1、響應(yīng)速度更快SVG響應(yīng)時間：≤5ms。傳統(tǒng)靜補裝置響應(yīng)時間：≥10ms。SVG可在極短的時間之內(nèi)完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種的響應(yīng)速度可以勝任對沖擊性負荷的補償。2、電壓閃變抑制能力更強SVC對電壓閃變的抑制可達2：1，SVG對電壓閃變的抑制可以達到5：1，甚至更高。SVC受到響應(yīng)速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會隨補償容量的增加而增加。而SVG力不會隨補償容量的增加而增加。而SVG大裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。3、運行范圍更寬SVG能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作，所以比SVC的運行范圍寬很多。更重要的是，在系統(tǒng)電壓變低時，SVG還能夠輸出與額定工況相近的無功電流。4、補償功能多樣化SVG不僅具有快速補償系統(tǒng)無功功率的目的，還能夠根據(jù)用戶實際需要，對負荷諧波電流、負序電流等電能質(zhì)量問題進行綜合補償。5、諧波含量極低SVG 采用了 PWM 技術(shù)、三電平技術(shù)和多重化技術(shù)，不僅自身產(chǎn)生的諧波含量極低，還能夠?qū)ω撦d的諧波和無功進行補償，實現(xiàn)有源濾波的功能，真正做到多功能化。六、應(yīng)用領(lǐng)域1、電力配電網(wǎng)（35 kV /10kV)現(xiàn)場特點：1）、多臺主變并列，運行方式會發(fā)生變化。2）、發(fā)生故障后電壓恢復(fù)速度較慢。3）、必須與變電站VQC或區(qū)域AVC協(xié)同工作。
AHZJSVG解決方案：配備上層控制系統(tǒng)，將交流采樣、母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)檢測、開關(guān)柜斷路器狀態(tài)檢測以及數(shù)據(jù)通信等放在上層控制系統(tǒng)內(nèi)進行處理。上層控制器根據(jù)本地控制策略或遠方調(diào)度命令實時計算SVG的輸出容量，通過光纖將指令下發(fā)，SVG本體僅需要完成上層控制器的指令，同時反饋裝置狀態(tài)即可。2、風(fēng)力發(fā)電場現(xiàn)場特點：1）、地處偏遠，電網(wǎng)偏弱。2）、電壓質(zhì)量直接關(guān)系到經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)。3）、低電壓穿越能力亟待提高。
AHZJSVG解決方案：1）、提供大容量和超大容量 AHZJSVG，以高壓母線電壓作為控制目標(biāo)，有效抑制電壓波動。2）、AHZJSVG具有優(yōu)異的低電壓運行特性，對改善風(fēng)電場低電壓運行能力有顯著作用。3、電力牽引供電系統(tǒng)現(xiàn)場特點：1）、負序分量比重較大。2）、供電電網(wǎng)為單相27.5kV系統(tǒng)。3）、交、直流混合系統(tǒng)，諧波含量大。
AHZJSVG的解決方案：1）、提供單相27.5kV 的AHZJSVG。2）、AHZJSVG具備綜合補償能力，在補償無功的同時平衡補償和有源濾波功能。4、沖擊性大型工業(yè)負荷現(xiàn)場特點：1）、負荷快速變化，對電網(wǎng)造成強烈沖擊。2）、無功波動造成的損耗很大。3）、功率因數(shù)難以達標(biāo)。
AHZJSVG的解決方案1）、AHZJSVG具有4ms以內(nèi)的動態(tài)響應(yīng)速度，可以滿足對任意負載進行治理的速度要求。2）、以母線功率因數(shù)作為控制目標(biāo)，實現(xiàn)任意時刻高功率因數(shù)運行。
