SVG工作原理

一、SVG的工作原理

SVG的基本原理是，将电压源型逆变器，经过电抗器并联在电网上。电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分，其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成。

工作中，通过调节逆变桥中IGBT器件的开关，可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位，因此，整个装置相当于一个调相电源。通过检测系统中所需的无功，可以快速发出大小相等、相位相反的无功，实现无功的就地平衡，保持系统实事高高率因数运行。

SVG ILSystemUIILUsystem

上图为SVG原理图，将系统看作一个电压源，SVG可以看作一个可控电压源，连接电抗器或者可以等效成一个线形阻抗元件。表1给出了SVG三种运行模式的原理说明。

表 SVG的三种运行模式

运行模式

UI波形和相量图

没有电流说 明

Us空载运行模式

(a) UI = UsUI UsUIUI = Us，IL = 0，SVG不吸发无功。 UsILILUI > Us，IL为超前的电流，其幅

UsUIjxIL容性运行模式

值可以通过调节UI来连续控制，从而连续调节SVG发出的 无功。

UI < Us，IL为滞后的电流。此时

超前的电流(b) UI > UsUs滞后的电流ILUIILUsUIjxIL感性运行模式

SVG吸收的无功可以连续控制。 (c) UI < Us

SVG可以补偿基波无功电流，也可同时对谐波电流进行补偿，在中低压动态无功补偿与谐波治理领域得到广泛应用。

二、SVG与TCR/MCR的优势

SVG的核心技术是基于可关断电力电子器件IGBT（绝缘栅型双极晶体管，可实现快速的导通/关断控制，开关频率可达到3500Hz以上）的电压源型逆变技术。SVG也被称为“静止调相机”，它可以快速、连续、平滑地调节输出无功，且可实现无功的感性与容性双相调节。

在构成上，TCR是通过斩波控制，实现电抗器的等值阻抗调节；MCR是通过可控硅励磁装置控制铁心饱和度，从而改变等效电抗的装置，两者都属于阻抗型补偿装置；SVG是通过逆变器的控制实现无功的快速调节，不再需要大容量的交流电容/电抗器件，是属于电源型的主动式补偿装置。

与相控电抗器TCR和磁阀控制电抗器MCR相比，SVG的具有明显性能优势： (1) SVG能耗小，相同调节范围下，SVG的损耗只有MCR的1/4，TCR的1/2，运行

费用低，更节能环保；

(2) SVG是电流源型装置，主动式跟踪补偿系统所需无功；从机理上避免了大容量

电容/电抗元器件并联在电网中可能发生的谐振现象；在电网薄弱的末端使用，其安全性比阻抗型装置更高；

(3) SVG的响应速度更快，整体装置的动态无功响应速度小于10ms，而TCR型SVC

的响应时间约为20-40ms， MCR型无功补偿装置响应时间在200ms以上。相比之下，SVG实现了质的飞跃，首次将动态无功补偿的响应时间缩短到一个工频周期之内；

(4) SVG中的谐波特性更好。TCR/MCR运行过程中都产生较大的谐波，尤其是TCR，

最大谐波电流含量达到20%以上。而SVG自身不产生谐波，同时还能滤除系统谐波，保证运行安全性；

(5) SVG采用模块化设计和户柜式安装，工程设计和安装工作量小；

(6) TCR/MCR是阻抗型特性，输出无功容量和母线电压的平方成正比；SVG具有

电流源的特性，输出容量和母线电压成线形关系。在母线电压偏低的情况下，SVG出力大，不产效果更好；

系统电压(p.u.)1.0TSCMCRSVC++阻抗特性QU/X0.42电流源特性QIU容性电流0感性电流

图 MCR和SVG（STATCOM）补偿的电压电流特性

(7) SVG的噪音很小(45dB) ，更符合节能环保的设计理念。

与同类产品的比较分析汇总表

性能 特点 补偿 原理 SVG型 补偿装置 电压源型逆变器 TCR型 补偿装置 SVG型补偿装置的优势与特点 可动态快速连续调节无功输出，最大限度满足功率因数补可控硅调节电抗 偿要求，任意时刻的功率因数达到~。SVG的补偿原理和具体实现方式都更为先进，具备以下优势与特点。 和TCR相比，SVG只需要配一半容量的电容器，就可达到无功补偿 感性/容性双同样的容性无功补偿范围，且无需配置滤波支路。由于无只能提供感性无功 能力 向可调 需滤波，任何时候都可对SVG配套电容器组进行扩容或改造，满足可能的工况变化带来的新需求。 SVG在不需要增加滤波支路情况下，对背景谐波具备治理不需增加滤TCR自身产生较大能力。可完全滤除13次及以下谐波，可滤除风机产生谐波支路情况谐波特性 谐波，必须配备各波，或滤除背景谐波防止其对风机的影响。 下，具备滤除次滤波支路 TCR自身产生谐波，必须配备滤波器组滤除自身谐波才能谐波的能力 工作；若需要同时滤除背景谐波，还需要增加滤波器容量。 占地面积 小 大 TCR型：由控制、晶闸管阀体、相控电抗器、三组滤波装置构成；SVG：控制、启动、IGBT阀体、连接变压器、一组固定电容装置构成；SVG型的占地面积小一半以上。 运行安全性 可控电流源 SVG是直接电流控制，电流输出可以限幅，不会发生谐振或谐波电压放大，安全性高。TCR是阻抗型补偿，在长期阻抗型，易谐振 运行过程中，系统运行情况改变、SVC中的电抗器、电容器参数发生变化，都易导致谐波电压放大，影响系统安全性。 响应速度快，具备超强无功补偿与谐波滤除作用。SVG采用新型电力电子器件IGBT，开断时间小于10us，而TCR采用晶闸管的开断时间10ms，相差1000倍，导致SVG响应速度更快。 SVG运行损耗低，主要是连接变压器损耗和IGBT损耗，成套装置的运行损耗约%左右，而SVC中仅相控电抗器的损耗就达~1%，加上晶闸管损耗、滤波支路损耗，总损耗达到%左右。 输出无功补偿电流不随母线电压下降而下降。加上SVG的响应速度快，使得同容量的SVG的动态补偿及电压稳定控制能力是同容量TCR或MCR的倍以上。 由于没有相控电抗器、谐波特性好，SVG的噪声比TCR要小。 闭环响应速度 10ms以内 40~60ms以内 损耗 小，％ 1~% 无功调节方式 噪音 直接控制输出无功电流 小，45dB 调节并联阻抗 较大，65dB SVG可靠性高，维护量小：满足IGBT功率模块N-1运行可靠性、可模块化，设计方式，即一个功率模块故障后，整个设备仍可继续运行在复杂，占地面积大 维护性 与工程简单 额定容量。TCR中采用晶闸管串联，易发生晶闸管成组损坏。