基于simulink的SVC与SVG的性能比较

基于simulink的SVC与SVG的性能比较

82(2009.No.4)《电气开关》

文章编号:1004-289X(2009)04-0082-03

基于simulink的SVC与SVG的性能比较

郑中

(广西河池创元有限责任公司,广西　河池　547000)

摘　要:静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)是改善电能质量的重要无功补偿装置,已被用来提高功

率因数、抑制电压波动与闪变、使电压的幅值和波形符合要求等。分析了SVC和SVG的工作特性和基本原理,并基于simulink建立了SVC和SVG的仿真模型,通过仿真结果指出SVG比SVC、损耗小、谐波量小及在系统发生短路故障电压跌落时,相同容量的SVG可以比SVC点。

关键词:SVC;SVG;simulink;无功补偿中图分类号:TM71　　　　　文献标识码:TheofSVCandSVGBasedonSimulink

ZHENGZhong

(GuangxiChuangYuanLimitedLiabilityCompany,HechiCityofGuangxi,547000).Abstract:StaticVarCompensator(SVC)andStaticVarGeneration(SVG)areimportantreactivepowercompensation

devicesinpowerqualityimprovement,whichavebeenusedtoimprovethepowerfactor,inhibitvoltagefluctuationandflicker,maketheamplitudeofvoltageandvoltagewaveformsmeettherequirements,andsoon.ThebasicprinciplesandcharacteristicsofSVCandSVGhavebeenanalyzedinthepaper,andbasedonsimulink,theSVCandSVGsimulationmodelhavebeenestablished,andthroughthesimulationresults,itispointedoutthatcomparedwithSVC,SVGhastheadvantagesofrapidresponse,lessloss,asmallamountofharmonicsandSVGcanprovidemorereactivepowertomain2tainthesystemvoltagestability,etc.

Keywords:SVC;SVG;simulink;reactivepowercompensation1　引言

现代工业系统中,诸如炼钢电弧炉、电气化铁道、可逆式大型轧钢机等均属于动态变化的非线性负荷。这类负荷的特点是有功和无功功率随时间做快速变化,导致供电电压的波动和闪变、供电电压的波形畸变、功率因数恶化以及不平衡负荷引起三相供电电压

[1]

的动态不平衡,从而使电网电能质量变坏。

SVC是目前应用较普遍的无功补偿装置,其显著特点是能快速、平滑调节容性或感性无功功率,实现动态补偿,广泛应用于输电系统、工业网系统,取得了较好的技术经济效益,因而在国内外得到了较快的发展和实际应用。而SVG是一种更先进、更可靠、更灵活的无功补偿装置,通过控制可关断器件的通断来向系统提供无功,在电能质量研究的领域发挥越来越大的作用。文中对SVC和

SVG的基本原理和工作特性进行了分析,并基于simulink

建立了SVC和SVG的仿真模型,通过仿真结果分析比较了SVC和SVG的性能。有利于在实际应用中根据电网的具体要求选择合适的补偿设备,或综合两者的优点,更

[2]

好地改善电网性能。

2　静止无功补偿器(SVC)

SVC装置是一种快速调节无功功率的装置,它可

使所需无功功率作随机调整,从而保持在冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。它可有效抑制冲击性负荷引起的电压波动和闪变、高次谐波,提高功率因数,还可实现按各相的无功功率快速补偿调节实现三相无功功率平衡,使负荷处于稳定、安全、可靠的运行状态。SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成,主要有4种型式,即:晶闸管控制电抗器

基于simulink的SVC与SVG的性能比较

(2009.No.4)《电气开关》83

(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)、自饱和电抗器

[3]

(SR)、晶闸管控制高阻抗变压器(TCT)。

TSC具有分组投切、快速反应、操作没有涌流和过

电压、可任意频繁操作、完全自动、不产生谐波等特点,可对频繁变化的负荷作无功功率补偿,可作电压支撑,可以配合其他SVC设备提供无功功率最高量。TCR具有连续调节无功功率量、快速反应、可以频繁操作、产生谐波、运行可靠等特点,可用来补偿系统的中心环节,将FC与TSC多送的无功功率量抵消到最合适的位置,是系统电压调节和扩大稳定极限的方法,可以抑制闪变、电压波动。SR具有勿需复杂的控制系统、反应时间较短、可分相补偿等特点,但因其制造复杂且价格较高而得不到广泛应用。TCT的优点与TCR差不多,其中高阻抗变压器制造复杂,容量在30MVA[4]

时价格较贵。

以晶闸管控制电抗器(T(FC)其典型结构图如图1,使得总的无功功率为TCR功功率,因而可以将固定电容器的TCR+FC型静止无功功率补偿系统的总体无功电流偏置的范围从感性范围延伸到容性范围内,其电压-电流特性如图2所示。从图2中可以看出,它既可以吸收感性,也可以吸收容性无功功率。改变控制系统的参考电压可以改变特性的截距。因而特性可以在水平段上下移动。作为特性左边界的斜线,就是晶闸管导通角为零,而仅有固定电容器并联在母线上的电容器的伏安特性;作为特性右边界的斜线,就是晶闸管完全导通,其串联电抗器直接接在母线上,并与并联电容器并联产生的总等效阻抗的伏安特性,而它对应的无功功率是电容器与电抗器无功功率对消后的净无功功率

。

分为电压型和电流型两种类型,直流侧分别采用电容和电感作为储能元件。实际上,由于运行效率的原因,迄今投入实用的SVG大都采用电压型桥式电路,如图3所示,其结构简单、能量损耗小、成本低而且易于控制,因此SVG往往专指采用自换相的电压型桥式电

[5]

路作为动态无功补偿的装置。

SVG的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联到电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位,或者直接控制其交流侧就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流,实现动态无功补偿的目的SVG的工:,保持电压稳定。控制,通过6个全控型开关器件。SVG向系统注入的无功可用下式表示。

2

δ/2R(1)Q=Ussin2式中:Us—系统电压;

R—逆变桥等效电阻;δ—SVG输出电压与Us的夹角。

由式(1)可知,通过调节δ的大小,就可以控制SVG注入系统的无功功率。由于RS很小,所以调节范围非常大。如果多台SVG并联移相输出,则既可提升补偿容量,又能抑制装置本身的谐波电流。

SVG的工作特性的标志是运行范围大,根据工作原理的分析,SVG的电压-电流特性如图4所示。

同

图3　SVG的电路结构图　　图4　SVG的电压-电流特性图

TCR等型式的SVC装置一样,改变控制系统的参数(电网电压的参考值Uref)可以使得到的电压-电流特

图1　TCR+FC型SVC结构图　　图2　SVC动作特性图

3　静止无功发生器(SVG)

由于电力电子技术的飞速发展,使用大功率可关断晶闸管(GTO)器件代替普通的晶闸管构成的无功补偿器已开始进入实用阶段。这种装置称为静止无功发生器(StaticVarGeneration,简称SVG)。SVG可以

性上下移动,但是可以看出,与SVC的电压-电流特性不同的是,当电网电压下降,补偿器的电压-电流特性向下调整时,SVG可以调整其变流器交流侧电压的幅值和相位,以使其所能提供的最大无功电流ILmax和ICmax维持不变,仅受其电力半导体器件的电流量限制。而对SVC系统,由于其所能提供的最大电流分别受其并联电抗器和并联电容器的阻抗特性限制,因而随着电压的降低而减小。因此,SVG的运行范围比SVC大,SVC的运行范围是向下收缩的三角形区域,而

基于simulink的SVC与SVG的性能比较

84(2009.No.4)《电气开关》

SVG的运行范围是上下等宽的近似矩形的区域,这是SVG优越于SVC的一大特点。

同时,从图8和图9的013s故障切除时刻,可 …… 此处隐藏：3420字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……