角形链式SVG补偿不平衡负载的控制策略

山东华天电气有限公司的研究人员鞠洪兵、王德涛、张金斗，在2014年《电气技术》增刊上撰文，链式静止无功发生器（Static Var Generator,SVG）因其快速动态响应速度而成为动态无功补偿的理想选择。本文针对三角形结构的链式SVG，提出一种链节模块的具体控制策略，通过瞬时电流控制对负载的无功和谐波进行完全补偿，同时实现了直流电容电压的平衡控制。仿真和实验结果验证了控制策略的有效性。

电力系统中越来越多的大功率冲击性负载，例如电弧炉、电力机车等，使得三相不平衡、电压波动、电流谐波等电能质量问题日趋严重。因而，高电压大容量的动态无功补偿设备得到了越来越广泛的应用。目前，高压大容量的无功补偿装置主要包括变压器多重化和链式多电平两种结构。其中，链式静止无功发生器（SVG，又称STATCOM）由于其结构简单、易于模块化生产、体积小、响应速度快等优点，成为近年来的研究热点。

相比于输电系统，配电系统中的三相不对称和谐波等电能质量问题更为严重。众多学者对链式SVG补偿不平衡负载进行了研究。链式SVG的主电路拓扑分为星形和三角形两种结构。星形结构的链式SVG由于其三相输出电流之和必须为零，多用于补偿平衡负载的工况[1-3]。而三角形结构的链式SVG的各相输出电流在控制上相互独立，在不平衡补偿中得到了一定的关注[4,5]。

直流支撑电容电压的稳定和平衡是链式SVG正常工作的前提[6-10]。星形结构的链式SVG在补偿不平衡负载时各相出力不均，导致链式SVG不仅单相模块间直流电压存在不平衡问题，还存在相间直流电压不平衡的问题。而且由于中点悬浮，调节直流电压时三相相互干扰，加大了控制难度。而三角形结构的链式SVG由于链节串承受线电压，各相控制独立性强，易于调节和平衡直流电压。

本文针对角形结构的链式SVG，提出一种链节模块的控制策略，不仅可以对三相不平衡负载进行补偿，还可以补偿负载电流中的谐波，而且链式SVG自身的直流电压互相平衡，最后通过仿真和实验，验证了所提的控制策略。

图1 角形链式SVG拓扑结构

结论

本文以三角形结构的链式SVG为研究对象，采取直接电流控制策略，在此基础上阐明了有功电流指令、无功电流指令、谐波电流指令的产生机理；针对各相直流电压的调节问题，根据各链节模块的电压实际值和平均值间的偏差，产生修正量，微调各链节模块的调制信号，维持各相直流母线电压的稳定。

现在的SVG设备的容量正向更大容量发展，链节数量的增多也从电压的角度扩大了装置容量，适应了现场需求。因此，笔者认为，假以时日，角形链式SVG必将在无功和谐波补偿领域占有一席之地。