SVG工作原理参考文档

1、SVG,培训,SVG,工作原理及运行特性,工作原理,基于大功率换流器，以电压型逆变器为核心，直流侧采用直流电,容为储能元件以提供电压支撑。在运行时相当于一个电压、相位和,幅值均可调的三相交流电源,逆变器正常运行依赖于直流侧的电压支撑，在逆变器接入交流,电源时，由各,IGBT,反向续流二极管构成整流器,对直流电容器充,电；正常运行后，直流电容器的储能将会用来满足逆变器的内部损,耗,电容电压会下降，必须不断的对电容器充电补能使电压保持在,工作范围,通过使逆变器输出电压滞后系统电压一个很小的角度来,实现,逆变器从系统吸收少量有功满足其内部损耗,保持电压水,平。改变逆变器输出电压的幅值，达到发出或吸收

2、无功的目的,稳定时，链式,SVG,输出的无功电流如下式,sin,2,2,s,q,U,I,R,SVG,工作原理及运行特性,SVG,原理示意图,I,L,可以通过调节,U,I,来,连续控制，从而连续,调节,SVG,发出或吸收,的无功,运行模式,波形和向量图,说明,空载运行,U,I,U,S,I,L,0,容性运行,U,I,U,S,I,L,为容性电流,感性运行,U,I,U,S,I,L,为感性电流,U,I,U,s,I,L,U,I,U,s,jxI,L,I,L,b,U,I,U,s,超前的电流,U,I,U,s,I,L,U,I,U,s,jxI,L,I,L,滞后的电流,c,U,I,U,s,U,I,U,s,U,I,U,

3、s,a,U,I,U,s,没有电流,SVG,工作原理及运行特性,运行特性,SVG,的工作原理决定了无论交流系统电压为多少，它都可以在其,最大的容性或感性范围内独立控制其输出电流，欠压条件下无功调,节能力更强,SVC,为阻抗型，输出,无功电流随母线电压降,低而线性下降,SVG,SVC,电压电流,特性曲线如图,SVG,工作原理及运行特性,SVG,链式结构,每相由若干单相桥串联组成，如图所示,SVG,工作原理及运行特性,SVG,链式结构特点,总的电压输出和整个装置的容量可以成倍提高,可以对串联的每个桥采用不同的驱动脉冲，使每个桥输出电压所,含谐波大小和相位不同，使最终叠加的总输出电压谐波含量很小,链式

4、结构可以模块化，而且在设计时便于采用冗余设计，串连桥,链中某一个损坏可以被旁路，不影响整个桥链的工作，便于容量,扩展,链式结构三相相互独立，在系统不平衡时其可通过三相独立控制,正常投入运行，更好的提供电压支撑,链式结构不足：三相独立且每个单相桥直流侧分隔，装置在工作,时，直流侧电压波动较大，因而直流侧需要安装容量较大的电容,器，同时串联的单相桥直流侧电压可能不平衡，因此需平衡直流,侧电容，否则影响装置安全,SVG,一次系统,结构,如图，组成部分主要为串联电阻箱、串联电抗器、启动柜、功率,柜、控制屏。三相逆变功率单元为星接,SVG,一次系统,串联电阻,SVG,采用电压源逆变器结构，连接电抗,或等

5、值电抗,及等效电阻,较小，由,SVG,无功电流公式可知，驱动脉冲一个小的角度偏移误差,可能导致,STATCOM,装置出现过电流进而引起输出电流波动，增大,相当于增大系统阻尼系数，减小输出电流过冲和震荡,另由于对,SVG,装置损耗有明确要求（大型,S,装置的效率都要求在,96,以上,，因此串联等效电阻,R,并不提倡使用。限于目前条件，使用串联,电阻作为临时应对措施，在后续工程验证中需进一步分析,现阶段控制器精度达到,0.01,电角度，即,0.55,s,不同容量对应的串联电阻值,2M,1,3M,0.67,5M,0.4,8M,0.25,10M,0.2,SVG,一次系统,串联电抗器,作用：限制无功输出

6、电流；滤除装置产生的高次谐波；将两个,电压源连接起来。电感值增大时，滤除补偿电流高次谐波效果较,好，但装置补偿电流减小,选取：通常工程选用装置总容量的,SVG,一次系统,启动柜,由接触器、旁路电阻、电压互感器、电流互感器、避雷器组成,SVG,一次系统,启动柜,主要作用：实现,SVG,自励启动，限制上电时直流电容的充电涌流,避免,IGBT,模块、直流电容损坏,SVG,上电时，旁路电阻串于充电,回路，起限流保护作用；需将电阻通过接触器旁路后,SVG,方能投入,运行。设计有接触器与上端口断路器的互锁，保证断路器“合”状,态时接触器执行“合”动作,其他作用：线电压、相电流二次信号输出；阀端过电压保护,

7、单相旁路电阻选用两只,640,2kW,并联，时间常数约为,100ms,启动柜尺寸：额定容量,10M,以下,1200,1500,2400,SVG,一次系统,功率柜,功率柜采用抽屉式结构设计，结构紧凑，便于安装,对装置整体发热进行估算，设计有专门风道，合理选取散热风量,现在主要采用,3000m,3,h,和,4000m,3,h,两款风机，如,3M,5M,3000,6m,3,8M-4000,8m,3,功率柜尺寸,3M,5M 4400X1500X2800,8M 5200X1500X2800,10M 7400X1500X2800,SVG,一次系统,功率柜损耗,每相由,12,链节串联，主要损耗集中在损耗和放

8、电电阻发热,功率理论计算值及功率柜损耗如下表,SVG,容量,IGBT,型号,单链节,损耗,W,功率柜,损耗,kW,6M,FF650R17IE4,1664,60,7M,FF650R17IE4,2052,74,8M,FF800R17KE3,2216,80,9M,FF800R17KE3,2612,94,10M,FF1000R17IE4,2792,101,11M,FF1000R17IE4,3180,114,12M,FF1000R17IE4,3588,129,SVG,一次系统,功率单元结构,链节单元包括散热器,IGBT,直流电容、铜排、放电电阻、触发,板、自取能电源模块,SVG,一次系统,IGBT,英飞

9、凌,EUPEC,进口模块,IGBT,电压定额的选择,其承受电压主要取决于直流侧电容电压。考虑到过载、电网波动,开关过程引起的电压尖峰等因素，耐压通常选择直流母线电压的,2,倍,当输出容性无功时直流侧电压最高，约为,800V,故选取额定电压,1700V,电流定额的选择,额定电流,通过,IGBT,电流有效值电流脉动率安全系数，电流脉,动率取为,1.2,电流安全系数取,2,SVG,一次系统,直流电容,直流电容的选型主要考虑以下几个因素,1,直流侧电压波动，一般要求电压波动不超过,5,电容电压波,动较大会引起输出谐波增加,2,SVG,的响应速度，当系统出现无功波动时,SVG,迅速补偿需,要电容电压快速

10、达到目标电压值,3,电容电压的选取主要取决于所串链节数，与,PSPWM,调制比,串联电抗值、线路等效电阻、额定容量也有一定关系,4,EACO,等电容器的通流限制，如,SHE-1200-470,长期工作电流,最大为,69A,5,借鉴其他厂家成型产品电容选取经验,当前链节单元电容选取：额定电压,1200V,额定容量取,SVG 1M,额定容量对应,550,F,电容并联后通流大于装置额定电流。以,8M,为例，选用,10,只,SHE-1200-470,并联使用,注：当前理论和实际中电容容量选取尚无定论，后续需经工程实,践，进一步优化,SVG,一次系统,直流电容电压控制,控制方式的精确性是建立在电容电压平

11、衡的基础上的。电容电压,的波动导致输出谐波增加、电容器过压等,链式,SVG,直流侧链节与链节的电压相互独立，并且电容电压与链,节并联损耗、混合型损耗及触发脉冲相互一致性有关。通常采用触,发脉冲循环换位、控制放电电阻增加相应损耗平衡电容电压,通常电容电压波动控制在,5,左右，目前,12,链节电压波动可以限,制在几十伏,SVG,一次系统,吸收电容,吸收电容主要吸收,IGBT,关断浪涌电压和续流二极管反向恢复浪涌,电压。吸收回路的类型和所需元器件值取决于主电路的布局结构,逆变器功率、工作频率等多重因素,主回路难以实现零杂散电感，回路电流较大时影响更甚，吸收回,路是必要的，选取时应简单可行。我们采用低

12、电感吸收电容构成的,缓冲回路，适合于低频、中小功率、杂散电感较小的电路中，电容,值相应可选取大一些,SVG,一次系统,功率单元设计需考虑的关键因素,1,损耗计算，散热器的选取,2,IGBT,主电路铜排的优化设计，以减小直流回路杂散电感，优化吸,收电路设计。这里采用叠层铜排布线结构，降低杂散电感,SVG,控制系统,触发板,抗干扰措施,1,对电容电压测量时用线性光耦进行隔离,2,电容放电,IGBT,采用光耦驱动,3,对触发装置的触发信号进行数字滤波,4,IGBT,驱动模块的输入信号采用,15V,电平,触发模块厂家,瑞士,concept,2SD315AI,半桥驱动模式，自带有可调节的死区时间,带有低

13、电压检测功能,具有,IGBT,短路保护功能,SVG,控制系统,触发板,触发板的功能,1,接收触发装置的触发信号，对触发信号解码后驱动相应,IGBT,2,测量直流电容电压,3,测量触发板的温度,4,检测,IGBT,散热器温度继电器的状态,5,检测,IGBT,驱动模块的状态,6,将直流电容电压、温度、继电器状态、驱动模块状态等信息通过,光纤传输到监控状态,7,接收监控装置的放电命令对直流电容进行放电控制,SVG,控制系统,主控屏,调节装置,1,台，数据采样、运算，得出阀组控制量，然后将此运算,结果通过光隔离,SPI,口送至触发单元，使用,F2812 DSC,作为主,CPU,触发装置,3,台，接收运

14、算单元发出的控制量，以控制量为输入信号,进行分析运算，产生各,IGBT,模块触发用的信号，主板核心部件为,Cyclone II FPGA EP2C5K,监控装置,3,台，收集每个,IGBT,模块的运行信息，能够对阀体故障,进行判断，主板核心控制部件核心逻辑部件系列,FPGA,同步装置,1,台，输出同步信号给调节装置,站控,1,台，将,SVG,装置所有运行信息进行打包封装存储，为操作人,员提供直观的监视界面,SVG,控制系统,控制单元原理框图,SVG,装置,启动单元,阀组,控制柜,站控,运算单元,触发单元,监控单元,阀单元,IGBT,桥,驱动板,SVG,控制系统,控制系统及方法,调制方式采用单极

15、倍频正弦脉宽调制技术产生,IGBT,触发脉冲，原理,如图所示，单相桥输出为三电平。单链节载波频率设计为,500Hz,调,制比可调，单相,SVG,频率达,6000Hz,采用载波移相,SPWM,在不提高开关频率的基础上，大大降低输出谐,波。最低次谐波在,120,次以上,SVG,控制系统,控制系统策略,装置针对系统的无功和电压波动实时补偿。风电场用户优先进行电,压控制，后续进行无功补偿。钢铁等企业用户主要关注其无功波动,上述功能通过控制器界面的参数设置实现,SVG,的出厂试验,1,启动柜试验,1.1,耐压试验,1.2,串联电阻试验,1.3,功能验证,2,功率柜试验,2.1,电路板检验,2.2,链节功能验证,2.3,链节耐压试验,2.4,链节对补试验,2.5,功率柜装配检验,2.6,功率柜耐压试验,3,控制系统试验,3.1,单板检查,3.2,高低温试验,3