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1、SVGSVG 与与 SVCSVC 的作用及区别的作用及区别一、SVG 的 作 用SVG是 典 型 的 电 力 电 子 设 备,由 三 个 基 本 功 能 模 块 构 成:检 测 模 块、控 制 运 算 模 块 及 补偿 输 出 模 块。其 工 作 原 理 为 由 外 部 CT 检 测 系 统 的 电 流 信 息,然 后 经 由 控 制 芯 片 分 析 出 当前 的 电 流 信 息、如 PF、S、Q 等;然 后 由 控 制 器 给 出 补 偿 的 驱 动 信 号,最 后 由 电 力 电 子 逆变 电 路 组 成 的 逆 变 回 路 发 出 补 偿 电 流。SVG静 止 无 功 发 生 器 采 用
2、 可 关 断 电 力 电 子 器 件(IGBT)组 成 自 换 相 桥 式 电 路,经 过 电 抗器 并 联 在 电 网 上,适当 地 调 节 桥 式 电 路 交 流 侧 输 出 电 压 的 幅 值 和 相 位,或者 直 接 控 制 其 交流 侧 电 流。迅 速 吸 收 或 者 发 出 所 需 的 无 功 功 率,实 现 快 速 动 态 调 节 无 功 的 目 的。作 为 有 源形 补 偿 装 置,不 仅 可 以 跟 踪 冲 击 型 负 载 的 冲 击 电 流,而 且 可 以 对 谐 波 电 流 也 进 行 跟 踪 补 偿。二、SVG 与 SVC 的 区 别SVG是 英 文StaticVarG
3、enerator的 缩 写,意 思 是 静 止 无 功 发 生 器;SVC是 英 文StaticVarCompensator的 缩 写,是 无 功 补 偿 器 的 意 思(1)SVG它 可 分 为 电 压 型 和 电 流 型 两 种,其 既 可 提 供 滞 后 的 无 功 功 率,又 可 提 供 超 前 的 无 功 功 率。简 单 地 说,SVG的 基 本 原 理 就 是 将 自 换 相 桥 式 电 路 通 过 电 抗 器 或 者 直 接 并 联 在 电 网 上,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,就
4、可 以 使该 电 路 吸 收 或 者 发 出 满 足 要 求 的 无 功 电 流,实 现 功 率 无 功 补 偿 的 目 的。(2)SVC它 是 用 于 无 功 补 偿 典 型 的 电 力 电 子 装 置,它 是 利 用 晶 闸 管 作 为 固 态 开 关 来 控 制 接 入 系 统 的电 抗 器 和 电 容 器 的 容 量,从 而 改 变 输 电 系 统 的 导 纳。按 控 制 对 象 和 控 制 方 式 不 同,分 为 晶闸 管 控 制 电 抗 器(TCR)和 晶 闸 管 投 切 电 容 器(FC)配 合 使 用 的 静 止 无 功 补 偿 装 置(FC+TCR)和 TCR 与 机 械 投
5、 切 电 容 器(MSC)配 合 使 用 的 装 置。点 评:SVG 是 调 整 系 统 电 压 的 主 要 设 备,个 人 认 为 其 核 心 为 自 换 向 桥 式 电 路,通 过 IGBT(风 机 中 均 按 照 有 该 元 件)控制 实 现 自 换 相 桥 式 电 路 的 电 流 的 变 化,而自 换 相 桥 式 电 路 一般 有 多 个 功 率 单 元(目 前 暂 还 不 清 楚)串 联 组 织,形 成 一 个 星 形 接 线,发 出 补 偿 电 流 进 而调 整 母 线 电 压。三、SVG 与 SVC 对 比 之 优 点STATCOM与 同 步 调 相 机、SVC 装 置 比 较
6、具 有 如 下 优 点:1)采 用 数 字 控 制 技 术,系 统 可 靠 性 高,基 本 不 需 要 维 护,可 以 节 省 大 量 的 维 护 费 用;2)在 提 高 系 统 的 暂 态 稳 定 性、阻 尼 系 统 震 荡 等 方 面 的 性 能 大 大 优 于 传 统 的 同 步 调 相 机;3)控 制 灵 活、调 节 速 度 更 快、调 节 速 度 广,在 感 性 和 容 性 运 行 工 况 下 均 可 连 续 快 速 调 节,响 应 速 度 可 达 毫 秒 级;4)静 止 运 行、安 全 稳 定,没 有 调 相 机 那 样 的 大 型 转 动 设 备,无 磨 损,无 机 械 噪 声,
7、将 大 大提 高 装 置 寿 命,改 善 环 境 影 响;5)对 电 容 器 的 容 量 要 求 不 高,可 以 省 去 常 规 装 置 中 的 大 电 感 和 大 电 容 及 庞 大 的 切 换 机 构,使 STATCOM的 体 积 小、损 耗 低;6)连 接 电 抗 小。STATCOM接 入 电 网 的 连 接 电 抗,作 用 是 滤 除 电 流 中 存 在 的 较 高 次 谐 波,另 外 起 到 将 变 流 器 与 电 网 连 接 起 来 的 作 用,因 此 其 电 感 量 远 小 于 补 偿 容 量 相 同 的 TCR 等SVC 装 置 所 需 的 电 感 量7)STATCOM输 出
8、电 流 不 依 赖 于 电 压,表 现 为 恒 流 源 特 性,具 有 更 宽 的 运 行 范 围。而 SVC本 质 是 阻 抗 型 补 偿,输 出 电 流 和 电 压 成 线 性 关 系。因 此 系 统 电 压 变 低 时,同 容 量 STATCOM可 以 比 SVC 提 供 更 大 的 补 偿 容 量8)STATCOM比 SVC 具 有 更 快 的 响 应 速 度,因 而 更 适 合 抑 制 电 压 闪 变。STATCOM响 应时 间 在 10ms以 内,而 SVC 响 应 时 间 一 般 在 20 40ms。STATCOM从 额 定 容 性 无 功 功率 变 为 额 定 感 性 无 功
9、功 率(或 相 反)可 在 1ms之 内 完 成,这 种 响 应 速 度 完 全 可 以 胜 任 对 冲击 性 负 荷 的 补 偿;9)STATCOM的 桥 式 电 路 采 用 多 重 化 技 术、多电 平 技 术 或 PWM 技 术 来 消 除 次 数 较 低 的 谐波,并 使 如 7、11 等 较 高 次 数 谐 波 减 小 到 可 以 接 受 的 程 度。而 SVC 本 身 要 产 生 一 定 量 的谐 波,如 TCR 型 的 5、7 次 特 征 次 谐 波 量 比 较 大,占 基 波 值 的 5%8%;其 他 如 SR,TCT等 也 产 生 3、5、7、11 等 次 的 高 次 谐 波
10、,这 给 SVC 系 统 的 滤 波 器 设 计 带 来 许 多 困 难;10)在 故 障 条 件 下,STATCOM比 SVC 具 有 更 好 的 控 制 稳 定 性。SVC 使 用 了 大 量 电 容 器 电抗 器,当 外 部 系 统 容 量 与 补 偿 装 置 的 容 量 可 比 时,SVC 会 产 生 不 稳 定 性。STATCOM对 外部 系 统 运 行 条 件 和 结 构 变 化 不 敏 感;11)STATCOM比 同 容 量 SVC 占 地 面 积 小、成 本 低。STATCOM由 于 使 用 直 流 电 容 器 储 能,可 以 减 小 电 容 器 体 积,且不 需 要 并 联
11、电 抗 器 即 可 以 控 制 无 功 功 率 平 滑 变 化,因此 安 装 尺 寸大 大 减 小;12)STATCOM能 够 在 一 定 范 围 内 提 供 有 功 功 率,减 少 有 功 功 率 冲 击。SVC 只 能 提 供 无 功功 率,不 具 备 提 供 有 功 功 率 的 功 能。SVG 与 SVC 无 功 补 偿 装 置 的 对 比 分 析与 SVC 相 比,SVG 在 以 下 几 方 面 优 于 SVC:一、工 作 原 理 不 同(1)SVC可 以 被 看 成 是 一 个 动 态 的 无 功 源。根 据 接 入 电 网 的 需 求,它 可 以 向 电 网 提 供 容 性无 功,
12、也 可 以 吸 收 电 网 多 余 的 感 性 无 功,把 电 容 器 组 通 常 是 以 滤 波 器 组 接 入 电 网,就 可 以向 电 网 提 供 无 功,当 电 网 并 不 需 要 太 多 的 无 功 时,这 些 多 余 的 容 性 无 功,就 由 一 个 并 联 的电 抗 器 来 吸 收。电 抗 器 电 流 是 由 一 个 可 控 硅 阀 组 控 制,借 助 于 对 可 控 硅 触 发 相 角 的 调 整,就 可 以 改 变 流 过 电 抗 器 的 电 流 有 效 值,从 而 保 证 SVC 在 电 网 接 入 点 的 无 功 量 正 好 能 将 该点 电 压 稳 定 在 规 定 范
13、 围 内,起 到 电 网 无 功 补 偿 的 作 用。(2)SVG以 大 功 率 电 压 型 逆 变 器 为 核 心,通 过 调 节 逆 变 器 输 出 电 压 的 幅 值 和 相 位,或 者 直接 控 制 交 流 侧 电 流 的 幅 值 和 相 位,迅速 吸 收 或 发 出 所 需 的 无 功 功 率,实现 快 速 动 态 调 节 无功 功 率 的 目 的。二、响 应 速 度 快一 般 SVC 的 响 应 速 速 是 20 40ms;而 SVG 的 响 应 速 度 不 大 于 5ms,能 更 好 的 抑 制 电 压 波动 和 闪 变,在 相 同 的 补 偿 容 量 下,SVG 对 电 压 波
14、 动 和 闪 变 的 补 偿 效 果 最 好。三、低 电 压 特 性 好SVG 具 有 电 流 源 的 特 性,输 出 容 量 受 母 线 电 压 的 影 响 很 小。这 一 优 点 使 SVG 用 于 电 压 控制 时 具 有 很 大 的 优 势,系 统 电 压 越 低,越 需 要 动 态 无 功 调 节 电 压,SVG 的 低 电 压 特 性 好,输 出 的 无 功 电 流 与 系 统 电 压 没 有 关 系,可以 看 作 是 一 个 可 控 恒 定 的 电 流 源,系统 电 压 降 低时,仍 能 输 出 额 定 无 功 电 流,具 备 很 强 的 过 载 能 力;而 SVC 是 阻 抗
15、型 特 性,输 出 容 量 受 母线 电 压 的 影 响 很 大,系 统 电 压 越 低,输 出 无 功 电 流 的 能 力 成 比 例 降 低,不 具 备 过 载 能 力。因 此 SVG 的 无 功 补 偿 能 力 与 系 统 电 压 无 关,而 SVC 的 无 功 补 偿 能 力 随 系 统 电 压 的 下 降 线性 降 低。四、运 行 安 全 性 能 提 高SVC 以 可 控 硅 调 节 电 抗 加 多 组 电 容 作 为 无 功 补 偿 的 主 要 手 段,极 容 易 发 生 谐 振 放 大 现 象,导 致 安 全 事 故,系 统 电 压 波 动 大 时,补 偿 效 果 受 很 大 影
16、 响,运 行 损 耗 大;SVG配 套 电 容 器不 需 要 设 置 滤 波 器 组,不 存 在 谐 振 放 大 现 象,SVG是 有 源 型 补 偿 装 置,是 采 用 可 关 断 器件 IGBT 构 成 的 电 流 源 装 置,从 而 避 免 了 谐 振 现 象,运 行 安 全 性 能 大 大 提 高。五、谐 波 特 性SVC利 用 可 控 硅 控 制 电 抗 器 的 等 效 基 波 阻 抗,不 仅 受 到 系 统 谐 波 影 响 大,而 且 自 身 会 产生 大 量 的 谐 波,必 须 配 套 采 用 滤 波 器 组,滤 除 SVC 自 身 产 生 的 谐 波 含 量;SVG 采 用 三
17、 电 平单 相 桥 技 术,单 相 可 输 出5 电 平 电 压 波 形,采 用 载 波 移 相 的 脉 冲 调 制 方 法,不 仅 受 系 统谐 波 影 响 小,还 可 以 抑 制 系 统 的 谐 波。与 SVC 相 比,SVG 采 用 多 重 化、多 电 平 或 脉 宽 调节 技 术 等 措 施 后,大 大 减 少 了 补 偿 电 流 中 的 谐 波 含 量。六、占 地 面 积 小在 相 同 的 补 偿 容 量 下,SVG 的 占 地 面 积 比 SVC 的 减 少 1/2 到 2/3。由 于 SVG 使 用 的 电 抗器 和 电 容 器 比 SVC 少,因此 大 大 缩 小 了 装 置 的 体 积 和 占 地 面 积;SVC 中 的 电 抗 器 不 仅 本 身体 积 比 较 大,而 且 考 虑 到 相 互 间 的 安 装 间 隔,整 体 占 地 面 积 较 大。综 上 所 述,SVG无 功 补 偿 装 置 由 于 响 应 速 度 快、谐 波 含 量 少、无 功 调 节 能 力 强 等 优 点,可 以 大 大 改 善 电 网 的 电 能 质 量,目 前 已 成 为 无 功 补 偿 技 术 的 发 展 方 向。
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