链式结构SVG发展综述

谢树根

（福建华电泉惠能源有限公司，福建 泉州362000）

0 引言

随着电力电子技术的发展，电能质量成为电力部门和电力用户共同关注的焦点。一方面，各种非线性负荷（如电弧炉、逆变电源、电力机车、大功率电机变频调速系统）的使用导致了电网电压频繁波动，电能质量恶化，影响了其他设备正常运行；另一方面，新一代的风力发电、光伏发电技术的应用也引起了发电侧的电网不稳定。新能源电能越来越多地并入电网，也对电网的稳定运行提出了挑战。

1 链式SVG

静止无功发生装置（Static Var Generator，简称SVG）作为一种电力电子装置，能够实时快速调节无功功率，可以输出容性无功，也可以输出感性无功，且无功输出电流不受电网电压的影响，可以在较大的范围内输出稳定电流，为电网电压提供无功支撑。而传统的无功补偿设备如分组投切电抗器，TCR型SVC或MCR型SVC，均存在响应速度慢，只能补偿容性无功或感性无功，补偿容量受电网电压影响等缺点。此外，SVG能够跟踪无功变化，响应速度快，提高了电能质量。

1.1 SVG工作原理

静止无功发生器由电压源型变流器和连接电抗器组成，电压源型变流器可输出幅值、相位、频率均可调的三相交流电压。通过给定无功电流指令控制输出感性还是容性的无功电流，最后实现无功电流指令跟踪和无功补偿。实际运行时，电压源型变流器输出频率与系统同步，连续调节SVG输出无功大小和方向，最终实现电压稳定。图1为SVG静止无功发生器基本工作原理示意图。

图1 SVG的工作原理

链式SVG电路结构如图2所示。三相每相由若干功率单元串联，三相星形连接电网，功率单元一般采用H桥拓扑。控制器根据电网无功变化情况，通过光纤与各级功率单元进行通讯，实现三相链式SVG向系统发出感性或容性无功。

1.2 SVG主要运行模式

SVG的运行模式主要分为空载运行、容性运行和感性运行3种，如表1所示。

链式SVG控制包含内外环控制，外环控制主要计算无功补偿电流指令，内环控制主要跟踪电流指令，产生PWM输出。近年来，涌现了如智能控制、神经网络控制和专家控制等新的控制方法。

图2 链式结构电压型SVG的电路

表1 SVG 3种运行模式的波形和相量图

2 SVG与SVC的优势比较

和传统的SVC装置相比，SVG具备明显优势：

（1）应用场合广。SVG在感性负荷和容性负荷的场合均可自动连续调节，SVC只输出感性或容性无功功率。

（2）控制精准高，灵活性强。SVG装置具有恒功率因数、恒无功等多种可选控制方式。

（3）谐波量小。由于采用多重化技术，链式SVG本身产生的谐波小；此外，SVG还能够对电网谐波进行补偿。SVC谐波特性差，自身产生谐波，属于谐波源，须配置滤波器。

（4）不易产生谐振，安全性高。而SVC易产生谐振，影响系统运行。

（5）占地少，噪声小，运行损耗低。同容量SVC的运行损耗约是SVG的2倍。

3 SVG的发展趋势

目前，链式SVG的发展呈现以下趋势：

（1）新功率器件在SVG中的应用。目前IEGT（电子注入增强门极晶体管）、IGCT（集成门极大功率晶体管）已有商用，具有耐压高、导通压降低等优点，能够减少功率模块，降低控制难度，提高设备可靠性。

（2）集装箱式一体化SVG的应用。集装箱式一体化SVG借鉴了预装式变电站的建设理念，具有占地少、安装快、即插即用的优点，具有很好的推广空间。

（3）高效散热技术的应用。水冷技术、热管散热技术具有噪声小、效率高、防盐雾等优点，在特定的区域如高海拔、高盐雾等环境中具有一定的技术优势。

（4）应用领域的拓展。链式SVG本质上是一种电能治理设备，目前仅在风电、光伏发电行业获得了广泛的应用。随着技术的成熟，SVG将在配电网、冶金、轨道交通等多个行业占有大量的市场。

4 结语

链式结构的SVG具有动态响应速度快、应用场合广、谐波小、控制精度高等明显的优势，能够实现感性无功或容性无功连续调节。SVG较传统的无功补偿装置具有很大的优势，相对于SVC无论从技术上还是经济上都有了大幅提升。随着技术和材料的不断更新换代，SVG将有更大的发展。

［1］杜晟，张鹏远，方刚.SVG技术综述［J］.中国新技术新产品，2009（17）：5.

［2］官正强.SVG技术及其应用［J］.制造业自动化，2010，32（10）：206－208，215.

［3］陈建业，蒋晓华，于歆杰，等.电力电子技术在电力系统中的应用［M］.北京：机械工业出版社，2007.

［4］粟时平，刘桂英.静止无功功率补偿技术［M］.北京：中国电力出版社，2006.