1 引言
靜止無(wú)功發(fā)生器svg(static var generator) 是靈活交流輸電系統(tǒng)facts(flexible ac transmission system)技術(shù)中的一個(gè)重要基礎(chǔ)部件。隨著facts技術(shù)不斷的發(fā)展和完善，目前世界上已有很多國(guó)家研制出了容量各不相同的svg裝置，尤其是在高壓、大容量輸電系統(tǒng)中。如90年代日本研制的20mvar靜止無(wú)功發(fā)生器，美國(guó)研制出的100mvar靜止無(wú)功發(fā)生器等。國(guó)內(nèi)最近幾年來(lái)在svg方面的研究工作也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和突破性的進(jìn)展，并逐漸向國(guó)際先進(jìn)水平靠攏。如1999年清華大學(xué)與河南電力局共同研制的靜止無(wú)功發(fā)生器和2001年國(guó)家電力公司電力自動(dòng)化研究院研制的靜止無(wú)功發(fā)生器都成功的投入了運(yùn)行�？梢哉f(shuō)svg在高壓輸電系統(tǒng)中得到了蓬勃發(fā)展，并且在實(shí)際應(yīng)用中都起到了極為重要的作用。
2 svg的基本原理
圖1所示的是電壓型svg的原理圖，其基本原理在參考文獻(xiàn)[1]中有詳細(xì)論述。
考慮到連接電抗器的損耗和變流器本身的損耗(如管壓降、線性電阻等)，并將總的損耗集中作為連接電抗器的電阻考慮，則svg的單相等效電路如2(a)所示，吸收容性無(wú)功與吸收感性無(wú)功時(shí)的向量圖如圖2(b)所示:當(dāng)大于時(shí)，電流超前系統(tǒng)電壓，svg從系統(tǒng)吸收容性的無(wú)功功率(即發(fā)出感性無(wú)功功率);當(dāng)小于時(shí)，電流滯后系統(tǒng)電壓，svg從系統(tǒng)吸收感性的無(wú)功功率(即發(fā)出容性無(wú)功功率)，如圖2(b)所示�；谏鲜龅脑恚M(jìn)行具體的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，構(gòu)件實(shí)驗(yàn)電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
3 svg的實(shí)驗(yàn)研究
圖3所示的是基于ipm的svg實(shí)驗(yàn)裝置方案，控制方案采用直接控制策略，svg實(shí)驗(yàn)裝置的容量為士3kvar，交流電源380v，經(jīng)變壓后接到svg交流側(cè)。svg主電路由不控整流橋和一組三相逆變器構(gòu)成，控制系統(tǒng)硬件電路包括dsp控制器，無(wú)功檢測(cè)板及電網(wǎng)頻率、相位捕獲單元，系統(tǒng)還設(shè)置了過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)電路。
3.1 硬件設(shè)計(jì)
在實(shí)驗(yàn)中，由于直流側(cè)采用不可控的整流模塊給電容供電，所以電容側(cè)的電壓是恒定的。輸入信號(hào)只有4路電流和1路電壓，在我們的硬件電路中也相應(yīng)的有4路電流采樣和1路電壓采樣。4路電流采樣是完成對(duì)無(wú)功電流的閉環(huán)控制，1路電壓采樣是完成對(duì)頻率和相位的捕獲，如圖4所示。
此外，還對(duì)驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路(包括:過(guò)壓保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)電路、泵升保護(hù)電路等)、驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從而構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。
3.2 軟件設(shè)計(jì)
軟件大體包括以下幾個(gè)子程序模塊:系統(tǒng)初始化模塊、系統(tǒng)保護(hù)模塊、過(guò)零檢測(cè)模塊、a/d檢測(cè)模塊、數(shù)字濾波模塊、dq變換與反變換模塊、spwm脈沖生成模塊。
4 實(shí)驗(yàn)示波圖
經(jīng)過(guò)軟件編程，得到了dsp輸出的同一橋臂互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且含有6.46μs的死區(qū)時(shí)間，如圖6所示。
圖10為逆變器輸出電流滯后系統(tǒng)電壓約90°的波形。2路為系統(tǒng)電壓信號(hào)，1路為逆變器輸出電流信號(hào)。
圖11為逆變器輸出電流超前系統(tǒng)電壓約90°的波形。2路為系統(tǒng)電壓信號(hào)，1路為逆變器輸出電流信號(hào)。
5 結(jié)束語(yǔ)
顯然，圖10反映了逆變器輸出電流滯后系統(tǒng)電壓約90°，svg吸收感性無(wú)功;圖11反映了逆變器輸出電流超前系統(tǒng)電壓約90°，svg發(fā)出感性無(wú)功。靜止無(wú)功發(fā)生器svg能向電網(wǎng)提供連續(xù)可控的感性和容性無(wú)功功率，可使電網(wǎng)功率因數(shù) 為任意指令值、電流波形接近正弦，同時(shí)能調(diào)控電網(wǎng)電壓，它在提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、阻尼系統(tǒng)振蕩等方面，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于晶閘管相控電抗器，它是電網(wǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展方向。
svg能動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償無(wú)功電流和諧波電流，從而對(duì)減少線路損耗，增大有功輸送能力，抑制諧波，提高電能質(zhì)量都起到很好的作用。目前將svg技術(shù)應(yīng)用到補(bǔ)償?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)或工業(yè)負(fù)荷相對(duì)較少，而國(guó)外一些大型生產(chǎn)廠家和研發(fā)機(jī)構(gòu)在這方面已經(jīng)有了相對(duì)成熟的產(chǎn)品，但是裝置價(jià)格昂貴，因此開發(fā)研制svg具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] 王兆安，楊 君，劉進(jìn)軍. 諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1998
作者簡(jiǎn)介
