当前课程知识点：现代电力电子技术及应用 > 第1章 PWM逆变电路及其在无功补偿与有源滤波中的应用 > 1.8SVG控制技术与仿真 > 1.8SVG控制技术与仿真
第八部分
SVG控制技术预防真
本节就SVG并网系统
SVG的主要构成
SVG的控制策略
算法及仿真验证
SVG的技术发展趋势等内容展开
第一部分
SVG的并网系统
SVG的基本原理
是将自换相桥式电路
通过电抗器并联在电脑上
如图1
适当的调节桥式电路
交流侧输出电压的相位和幅值
或间接控制其交流侧电流
使该电路吸收或者发出
满足要求的无功电流
实现动态的无功补偿
第二部分
SVG的主要构成
实际的SVG装置
主要由以下几部分构成
主电路
控制系统
保护系统
监测系统和冷却系统
目前世界上已运行的SVG装置
均是基于全控器件
早期的SVG主要采用GTO
近年来随着大功率器件
制造技术的发展
及对SVG性能要求的提高
基于其他可控可关断器件
如IGCT、IGBT
也开始得到了迅速发展
目前采用的主电路的基本单元结构为
如图2所示的单相桥
三相桥
三单相桥电路等
第三部分
SVG的控制策略
对于以输电补偿为目的的SVG
如果直流侧采用较大的储能电容
或者其他直流电源
如蓄电池组
采用电流型变流器时
直流侧用超导储能装置等
则SVG还可以在
必要时短时间内
向电网提供一定的有功功率
这是传统的SVC装置无法达到的
此外
如果对SVG补偿的无功电流
和无功功率进行反馈控制
则其响应速度
也将超过传统的SVC
特别的
如果将电流跟踪型的PWM技术
应用于SVG
则可以实现SVG电流的瞬时值控制
其动态响应将更加优越
SVG的控制方法是
SVG及其相关技术的重点
研究课题之一
对SVG装置的控制要求如下
控制速度快
一般要求控制系统本身的反应时间在
一毫秒以下
控制精度高
通常要求SVG装置的驱动脉冲
误差在0.1°电角度
多功能
多目标控制
如调节无功功率
稳定电压改善系统的动态特性
阻尼系统振荡
提高系统的暂态水平等
SVG的控制策略的选取
应根据其要实现的功能和应用场合
以决定采用开环控制
闭环控制或者两者相结合的控制策略
在SVG的控制中
外闭环调节器输出的控制信号
被视为其产生的无功电流
电压和无功功率的参考值
并且根据参考值
调节SVG产生所需的无功电流
或无功功率
这一点与SVC
所采用的触发延迟角的
移相控制原理是完全不同的
正是如何由无功电流
或无功功率参考值
调节SVG真正产生所需的无功电流
或无功功率
这个环节上
形成了SVG多种多样的
具体控制方法
SVG的外闭环反馈控制量
和调节器的选取
由其要实现的功能来决定
以SVG实现改善
电压调整的功能为例
简述一下各环节的功能
锁相环给定三相静止
abc坐标系下
到两相旋转dq坐标系下
坐标变换的频率和相角
外环电容电压环为有功保持不变
电网电压环是无功功率给定
以保持电网电压不变
内环电流采用间接电流控制
PWM跟踪技术
此已在第二节关键技术中阐述
图3为SVG的控制框图
其中uabc、iabc
为从电网侧的三相电压
三相电流
Udc*、Udc
分别为直流侧电压参考值及实际值
Us*、Us
分别为交流侧输出电压参考值
及有效值
Usd、Usq为uabc
经过Park变换得到的d轴
q轴电压分量
根据SVG控制框图
包括锁相环
坐标变换
直流侧电压控制
网测电压控制环
dq坐标系下电流控制环
得到调制电压
在与三角波做比较
得到IGBT的驱动型号
进而控制变流器交流侧输出电压
第四部分
SVG的仿真算例
为了验证SVG的控制策略的有效性
在仿真平台
Matlab/Simulink上
搭建了SVG模型
其主要参数
如表1所示
该仿真算例
主要研究在系统电压升高
或降低的情况下
SVG对电网接入点处的电压稳定
无功电流的跟踪
无功功率的补偿情况
系统电压在0.5 s降低到
额定值的95%
0.7s提升到额定值的105%
仿真结果如图4-7所示
四
系统电压在0.5s降低到
额定值的95%
0.7s提升到额定值的105%
仿真结果如图4-7所示
系统电压在0.5s降低到
额定值的95%
0.7s提升到额定值的105%
仿真结果如图4-7所示
图4（a）、（b）分别为
电网电压幅值波形图
及三相电网电压波形图
图4（a）、（b）分别为
电网电压幅值波形
及三相电网电压波形图
图5（a）、（b）分别为
补偿点电压幅值波形图
及补偿点三相电压波形图
由图可以看出
系统电压波动情况下
SVG装置可以有效的
补偿接入点电压
保证右侧负载的正常稳定供电
极大的提高了
电力系统的供电的可靠性
图6为SVG参考无功电流
以实际无功电流的对比图
图7为SVG输出有功
及无功功率的波形图
从图中可以看出
有功功率基本保持不变
无功功率在电网电压稳定时
保持不变
但在0.5s及0.7s电压波动时
很快进入新的稳定状态
及时补偿
SVG接入点所需的无功功率
稳定该点的电压
同时有无功功率的波形
基本不受无功功率波形的影响
也显示了良好的解耦特性
无功电流的波形
与无功功率的波形类似
在电网电压稳定时保持不变
在0.6、0.7s电网电压变化时
迅速做出反应
同时无功电流实时跟踪其参考值
显示了良好的跟踪特性
表明PI调节器的有效性
当0.9s负荷降低为原来一半时
图8为SVG直流电容电压波形
图9为负荷侧电流波形
从图中可以看出
在系统电压及负荷功率发生波动时
SVG直流电容电压
始终保持在额定值附近
系统稳定性良好
最后
我们来总结一下SVG的发展趋势
1、SVG主电路的主要形式由
变压器多重化的方波变流器
发展为PWM变流器
SVG变流器的控制器件
已由GTO发展为
IGBT和IGCT
SVG的补偿目的
已由对输电线路的补偿为主
扩展到对配电网补偿为主
装置可移移动化的发展
SVG向标准化方向方向发展
静止无功补偿器
SVG损耗小
效率高
无功功率补偿效果好
是现代电力电子技术
研究的热点问题
-1.1无功补偿与有源滤波概述
-1.2SVG与APF关键技术
-1.3三相桥式PWM逆变电路
-1.4瞬时功率计算方法
-1.5谐波和无功电流的实时检测
-1.6SVG工作原理及应用
-1.7APF系统控制与仿真
-1.8SVG控制技术与仿真
-第一章习题
-2.1 风力发电技术概述
-2.2 风力发电机组
-2.3 双PWM变流器的运行
-2.4 风力机模型
-2.5 双PWM变流器的数学模型
-2.6 DFIG的数学模型
-2.7 DFIG的控制策略
-2.8 PMSG的数学模型
-2.9 PMSG的控制策略
-第二章习题
-3.1 柔性直流输电系统概述
-3.2 柔性直流输电的拓扑结构
-3.3 子模块的拓扑结构及工作原理
-3.4 MMC的调制方法——NLM
-3.5 MMC的调制方法——PWM
-3.6 MMC-HVDC的建模
-3.7 MMC的谐波分析
-3.8 MMC的均压均流控制
-3.9 柔直换流器的控制系统
-第三章习题
-4.1 蓄电池储能系统概述
-4.2 双向DC-DC变换电路拓扑
-4.3 双向Buck/Boost变换器工作原理（一）
-4.4 双向Buck/Boost变换器工作原理（二）
-4.5 双向Buck/Boost变换器数学模型
-4.6 蓄电池模型
-4.7 基于双向Buck/Boost变换器的BESS充放电控制
--4.7 基于双向Buck/Boost变换器的BESS充放电控制
-第四章习题
-5.1 电力电子变压器及隔离型DC-DC变换器概述
--5.1 电力电子变压器及隔离型DC-DC变换器概述（上）
--5.1 电力电子变压器及隔离型DC-DC变换器概述（下）
-5.2 双有源桥式变换器拓扑及工作原理
-5.3 双有源桥式变换器最小无功功率控制
-5.4 双有源桥式变换器软开关技术
-5.5 双有源桥式变换器在直流电力电子变压器中的应用
-5.6 双有源桥式变换器在交流电力电子变压器系统中的应用
--5.6 双有源桥式变换器在交流电力电子变压器系统中的应用（上）
--5.6 双有源桥式变换器在交流电力电子变压器系统中的应用（下）
-第五章习题
