静止无功发生器控制策略研究

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翻新时间：2015-08-07

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静止无功发生器控制策略研究

摘要：随着社会的发展，用户不仅要求供电的连续可靠性，同时对供电质量提出了更高的要求，但是由于受到各种因素的影响，导致电网质量明显降低。静止无功发生器是电网无功补偿装置的一种。通过检测电网中的电流状况，并且反馈控制驱动电路来提高电网电能质量。为此，在对静止无功发生器的控制原理进行简单概述的基础上，对静止无功发生器的控制策略进行了分析和研究。

关键词：无功补偿；静止无功发生器；SVG；控制策略

1 引言

静止无功发生器（SVG）的控制系统包括检测、控制和驱动等多个环节，在一个典型的SVG控制系统中，其具体的工作流程如下：首先，SVG的检测模块将SVG输出的电流电压和电网电流电压输送到检测运算电路，并基于给定的算法计算出控制量，并将控制量传输给控制器；然后，控制模块按照给定的控制算法，对控制量进行处理，最终将处理结果转换为驱动信号输送到驱动电路；最后，驱动电路将驱动信号放大之后，控制变流器的导通或者截止，至此完成了SVG控制。

从如上的SVG控制流程可以看出，可以控制SVG对电网的补偿效果，通过对控制SVG的内部参数，从而改变所补偿的无功电流值，最终实现SVG的控制。

2 SVG控制原理

改变控制角，可以实现无功收发调节，从而实现SVG装置的控制。通过改变控制角的SVG控制方法也被称之为单控制原理，为了保障精度，通常在这种SVG控制方法中，会引入电流负反馈之后，在通过比例积分环节来调节SVG的控制精度。

在吸收滞后电流中，变流器交流侧电压U・SVG，电网电压U・S，以及连接电抗压降U・L间构成了一个三角形关系，根据三角形正弦定理，得到：

如图1所示，IQ与δ的关系近似于直线，因此可以通过调整δ的大小，来实现对电网吸收无功功率IQ的调整。

同时，根据公式

（1）可以得到SVG交流侧的输出电压设计如式

（4）所示。

U・SVG=U・Scos（δ+）cos

（4）

从式

（4）可以看出，在稳态状态下，补偿系统从电网吸收的无功功率计算如式

（5）所示，补偿系统从电网吸收的有功功率计算如式

（6）所示。

3 SVG控制方法研究

3.1 单δ控制

单δ控制是指在SVG控制过程中，仅对δ进行控制，来实现对SVG的控制，其中变流器的导通角θ的计算如公式

（7）所示。

3.2 δ与θ配合控制

由于单δ控制采用了普通的PI进行调节，需要将参数进行处理之后才能被用于控制，导致系统性能下降，因此单δ控制具有一定的局限性。在如图4所示的基于δ与θ配合控制的逆系统中的单比例积分控制方法就是对这一缺陷所进行的优化，因此逆系统单比例积分控制方法的性能更好。

其中，Iq表示参考无功电流，ud表示SVG直流侧参考电压，Id表示SVG直流侧参考电流，UdSVG表示有功指令电压，UqSVG表示无功指令电压，idSVG表示基于SVG直流侧电压变化所导致的有功电流，US表示电网电压，udSVG表示SVG输出反馈电压，iqSVG表示SVG输出反馈电流。

以吸收感性无功功率为例，负荷侧电压U・L，SVG输出电压U・SVG，系统电源侧电压US，之间的关系如下所示：

4 结束语

随着社会的发展，各种精密设备的广泛使用，要求电网供电可靠、波形良好、电压频率稳定，无功补偿是保障电网高效运行、提高电能质量的主要手段之一，在确保供电和用电设备安全可靠、减小设备容量、降低电路损耗、提高功率因素等方面都有非常明显的效果。SVG是一种基于大功率电力电子器件的最新型无功补偿装置。因此，本文主要以SVG为例，对无功功率补偿控制策略进行研究。