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SVG工作原理
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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，达到发出或吸收无功的目的。
稳定时，链式SVG输出的无功电流如下式:
U
I s sin 2
q
2RSVG工作原理及运行特性
运行模式 波形和向量图 说明
U 没有电流
空载运行
I
U s U s
U I=U
S
I =0
U L
I
(a) U = U
I s
U
SVG原理示意图 I U s I L U s jxI L U I>U S
容性运行
I
I L可以通过调节U I来 超前的L 电流 U I I L为容性电流
(b) U > U
连续控制，从而连续 I s
调节SVG发出或吸收
滞后的电流
U
的无功。
s
I L U s U I感性运行
U
I
I
U
I
jxI
L
I L为感性电流
L
(c) U < U
I sSVG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Ｒ
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SＶＧ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0.55μs。
不同容量对应的串联电阻值：
★ 2M：1Ω 3M：0.67Ω 5M：0.4Ω 8M：0.25Ω 10M：0.2ΩSVG一次系统
• 串联电抗器
★作用：限制无功输出电流；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１０％～２０％。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
• 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，达到发出或吸收无功的目的。
稳定时，链式SVG输出的无功电流如下式:
U
I s sin 2
q
2RSVG工作原理及运行特性
运行模式 波形和向量图 说明
U 没有电流
空载运行
I
U s U s
U I=U
S
I =0
U L
I
(a) U = U
I s
U
SVG原理示意图 I U s I L U s jxI L U I>U S
容性运行
I
I L可以通过调节U I来 超前的L 电流 U I I L为容性电流
(b) U > U
连续控制，从而连续 I s
调节SVG发出或吸收
滞后的电流
U
的无功。
s
I L U s U I感性运行
U
I
I
U
I
jxI
L
I L为感性电流
L
(c) U < U
I sSVG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Ｒ
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SＶＧ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0.55μs。
不同容量对应的串联电阻值：
★ 2M：1Ω 3M：0.67Ω 5M：0.4Ω 8M：0.25Ω 10M：0.2ΩSVG一次系统
• 串联电抗器
★作用：限制无功输出电流；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１０％～２０％。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
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