解耦与非解耦控制的静止无功发生器(SVG)原理简介及仿真验证.pdf

微信公共账号：eliselina 解耦与非解耦控制的静止无功发生器(SVG)原理简介及仿真验证 ——艾莉斯琳娜 1.SVG 概述 静止无功发生器，即SVG，是目前无功功率控制领域内的最佳方案。SVG 采用可关断电力电子器件（如IGBT） 组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，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 制其交流侧电流。迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。 2.SVG 原理 2.1 三相SVG 原理 微信公共账号：eliselina 图1 三相SVG 控制框图 图1 所示为SVG 的主电路拓扑及控制算法，直流侧电容与直流电压给定值进行比较后进入PI 调节器，输出的 值作为有功轴的给定值，再通过dq 变换将电网电压与并网电流解耦为直流量，其中的d 轴代表有功轴，q 轴代表无 功轴，电压外环的输出值作为d 轴电流内环的给定值，而需要的无功补偿量作为q 轴电流内环的给定值，经极坐标 转换后使其转换为三相调制波，最后进入SPWM 模块产生控制开关器件的SPWM 脉冲，从而使系统中的无功得到补偿， 使电网侧的功率因数为1。 当系统负载为容性无功或者感性无功时，所需要的无功补偿量是不同的。 微信公共账号：eliselina 2.2 基于非解耦控制的单相SVG 原理 2.1 中所述三相SVG 的控制原理是基于三相解耦控制的，这种控制方法可有效实现有功与无功的调节，不会影 响网侧电流的输出。本节介绍单相SVG 的控制原理，该控制方法如图2 所示。 图2 非解耦的单相SVG 控制方法 直流侧由恒压源提供（例如蓄电池），由相角检测环节检测出网侧电压与网侧电流的无功功率，计算出相角， 然后将需要补偿的相角合入锁相环的输出信号，再送入电流内环进行 PI 调节，最终起到无功补偿的作用。这种控 制方法在起到无功补偿作用的同时会影响网侧电流的大小，因为电压外环的给定不是自动检测的，而是人为给定的， 微信公共账号：eliselina 因此电压外环的输出并非零，这将导致网测电流受到影响。 3. 仿真验证 为了使大家对SVG 有初步的了解，以MATLAB 为仿真平台，进行三相解耦控制的SVG 建模验证及单相非解耦控 制的SVG 建模验证。 3.1 三相解耦控制的SVG 建模 三相解耦控制的SVG 建模如图3，运行结果如图4 所示。 图3 三相SVG 模型 微信公共账号：eliselina 图4 SVG 补偿效果（0.1S 时投入SVG） 3.2 单相非解耦控制的SVG 建模 单相非解耦控制的SVG 建模如图5 所示，运行结果如图6 所示。 微信公共账号：eliselina 图5 单相SVG 模型 图6 SVG 补偿效果（0.1S 时投入SVG） 微信公共账号：eliselina 4. 结论 由上述仿真结果可知，无论是解耦控制还是非解耦控制，均能令SVG 实现无功补偿的效果，使系统的电压与电 流保持同相位，或是保持指定相位。但是解耦控制的SVG 相对于非解耦控制的SVG 拥有更好的控制效果，输出波形 更加完善，这是由于