第一章 绪论
第一章 绪论
电网中有感性或容性负载，不可避免的出现无功功率问题。这些无功功率如果不能得到及时的补偿，有可能造成电力系统的崩溃或瘫痪，对电力系统的安全运行和设备的安全运行造成威胁，电力系统的稳定性也很受到很大的干扰。无功功率对电网如此的重要使得无功功率的研究具有很高的研究价值。电网是一个动态的、时刻快速变化的系统，基于这种要求，动态无功补偿应运而生，同时收到越来越多的关注和研究。
1.1 课题意义
电力系统和现代工业的迅猛发展，出现很多的电压波动及闪变，电压波
形出现畸形，功率因数低还有不平衡负荷导致的电网电压不平衡。各行各业都对电能质量问题很关注，要求电能不仅能持续，更要求稳定良好。要解决这些问题，就得对电网进行无功补偿。在经济和技术的支持下，对无功补偿装置进行了深入的研究。目前，SVG装置能很好的补偿负荷的无功功率问题，改善电能质量，值得深入探讨。
无功补偿装置主要经历了同步调相机、电容器、SVC和SVG几个阶段。
同步调相机作为早期的无功补偿装置，已渐渐不能适应现代的需要，目前很少使用了。
1.2.1 并联电容器
并联电容器能增大局部电压，吸收无功功率。并联电容器价格便宜，
安装方便，操作容易，稳定运行，方便维护，很受欢迎。但是 2QC?UXC
即无功功率输出与电压的平方成正比，低压时系统需要很多的无功功率，而无功输出很少，造成无法补偿的局面。另外，如果电压稳定，电容器不能提供变态的功率补偿，还可能造成过补偿或欠补偿。
并联电容器无功功率补偿方式有分组补偿，就地补偿，集中补偿三种。
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第一章 绪论
1.2.1 SVC简介
70年代以后，静止无功补偿装置受到亲睐。静止无功补偿装置往往专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor---TCR）和晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor---TSC），以及这两者的混合装置（TCR+ TSC）等。静止无功补偿装置能连续调节补偿装置的无功功率。晶闸管投切电容器TSC何时投切可控，响应快，能实现动态补偿，能较少电压波动，提高电能质量，减少损耗。但TSC不能连续调节，只能分组投切，与TCR配合使用，才能连续调节，不经济。
SVG是指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行发生和吸收无功功率的无功功率动态补偿装置。其基本原理就是直接控制其交流侧电流或者将自换相的桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当的调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，就可以使电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现无功动态补偿的目的。SVG分为电流型桥式电路和电压型桥式电路两种类型。
PWM技术能大大较少补偿电流中谐波的含量，是SVG发展的基础，能够动态平滑的调节瞬时无功功率，还缩小了成本和体积，前途一片光明。
1.3国内外研究现状
从上世纪70年代开始，成果相继问世：
1972年日本就研究了晶闸管的桥式电路被强迫换相当做调相的装置。 1976年各种利用半导体变流器对装置无功补偿的方案被美国学者L. Gyugyi利用，最受欢迎的当然是自换相的桥式变流装置。
1980年日本研制出来功率为20MVA采用晶闸管强制换相的电压型逆变器，并投入运营。
1986年10月，由美国电力研究院和美国西屋电气公司共同研制?1 Mvar的ASVG 投入运行，这是世界上第一次运用大功率门极可关断晶闸管（GTO）作为逆变器元件的静止补偿器。
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第一章 绪论
1991年，日本关西电力公司和三菱电机公司研制成功?80 Mvar的ASVG在犬山变电站154KV电网中运行，维持了该系统长距离送电线路中间点电压的恒定，提高了系统稳定性。
1993年3月，2台50Mvar ASVG被东京电力分别与东芝公司和日立公司开发的在东京所属新信浓变电所使用运营。
1996年10月美国田纳西电力局(Tennessee valley authority,缩写为TVA)、西屋电气公司合作，在电力系统的500KV变电站建造了?100 Mvar ASVG，并于投入运营至今，运行情况良好。
美国电力(American Electric Power，缩写为AEP)和西屋公司合作，研制目前世界上唯一的一台由静止同步发生器（SVG）和静止串联补偿器（SSSC）组成的统一潮流控制器(UPFC)。该装置并联部分静止同步发生器（SVG）己于1997年7月完成，串联部分补偿器（SSSC）于1998年6月投入运行。
在国内，90年代之前还较大进展，只有一些清华大学的知识分子做过相应的探讨，搞了一些比较具体的工作，得到了一些实际成果，相应的理论也得到了发展。1994年河南省电力局和清华大学共同研制了?20 Mvar ASVG 这是电力部门的重大研究项目，并于2000年6月成功地通过了鉴定，这是国内首台投入应用的大容量柔性交流输电装置。
但是，还存在很多问题：武功电流检测的误差的问题，算法的改进问题，控制方法的问题，参数选择问题。
1.4设计主要内容
（1）介绍SVG的基本原理，对其特性进行模型分析。 （2）电流检测的两种方法：p、q运算方式和ip、iq运算方式。
（3）SVG间接和直接控制方法，重点研究了电压外环电流内环的双向控制策略。
（4）对装置进行了软硬件的设计。以双向控制策略、检测方法为指导，还对各个木块画的东西进行了介绍。
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第二章 SVG的系统分析
第二章 SVG的系统分析
静止无功发生器是指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行发生和吸收无功功率的无功功率动态补偿装置。SVG是直流变交流，交流在变直流的装置，在变交流送往各个元件的装置，逆变器是其核心，主要是IGBT。
2.1 SVG基本原理
SVG简单来说就是将桥式电路通过电容器并联在电网上，通过调节电压幅值和相位或直接对交流测的电流进行控制，来达到满足系统的无功需要，实现动态实时的无功补偿。
2.1.1 SVG的组成
高压母线 主断路器 TV 变压器 曲折变压器 脉冲发生器 驱动板 同步信号 检测 控制器 监测 SVG主电路 保护板 逆变器 监测 图2.1 SVG装置构成 SVG有变流器，断路器，曲折变压器，电抗器，电压、电流互感器，监测、控制、驱动、保护电路构成。
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第二章 SVG的系统分析
电压电流互感器能得到装置的工作状况，还有隔离的作用；监测电路对信号进行实时监测；驱动电路能让指令顺利完成，保护电路能让电路安全正常工作。他们相辅相成，缺一不可。
2.1.2 SVG的结构
PWM整流电路分为电压型和电流型两大类，其结构的电路分别如下：
ab
（1）电压型桥式电路 （2）电流型桥式电路
目前，主要是电压型整流电路。与无功功率有关的能量都是可以双向流动的，既可以流往负载侧，也可以从负载侧流往电源侧。但是电网的能量只是所有元件有功功率之和，不管负荷功率因数如何，只要在三相平衡电路中，就满足这个关系。用三相桥式变流电路能将三相给统一起来，考虑到变流装置不仅仅吸收基波分量，还有谐波分量。在直流侧安装一个大小合适的电感作为储能元件，能维持桥式电路的正常运行。 2.1.3 SVG的工作原理
通过电力半导体开关的通断，将直流侧电压转变成与电网同频率的交流侧电压，其实跟逆变器一样，只是其交流侧输出接的是电网而不是所谓的负载。当仅仅考虑基频的时候，SVG可等效为相位和幅值都可控的并且与电网频率相同的电压源，通过交流电抗器连到电网上。以单相等效电路为例：
㈠ 不计电抗器和变流器损耗时的工作原理
?如图2-3表示，SVG输出的交流电压用UI表示，
??连接电抗的电流是可以由其电压来控制的，则连接电抗X上的电压UL即为US和
?所示，设电网电压用相量US- 5 -