基于SVG的供電無功補償和電壓平衡調節

路富勝

【摘 要】隨著我國經濟的不斷向前發展，現在我國在煤礦開采方面的力度不斷在加大，同時我國在煤礦開采的安全和經濟節約方面還有待于改善，因此有必要采取措施來改善煤礦供電系統的電能質量和井下變壓器電壓平衡問題。本文利用SVG系統來解決電能質量和電壓平衡問題。

【關鍵詞】SVG；無功補償；電壓平衡

目前我國經濟進入到一個新常態階段，煤炭在我國能源消耗中占比很大，雖然國家正在整頓很多中小型煤礦，但是還有一部分的中小型煤礦在進行生產，因此有必要解決煤礦開采中的問題，其中煤礦下供電系統存在的問題尤為突出，通常情況下，煤礦下供電系統存在兩個問題：

（1）井下變壓器供電系統的三相電壓不平衡問題

由于煤礦井下特殊的環境，井下供電系統的電壓等級較多，并且變壓器的輸出端所接的負載在不同時期也有很大不同，同時井下供電系統線路大多采用電纜線路進行輸電，這些問題將導致變壓器的輸出端電壓不容易保持穩定。對于現在的煤礦開采工作，如果井下供電系統的三相電壓平衡得不到解決，就會導致井下供電系統提供不穩定的三相電壓，輕則會對井下設備的正常運轉造成不良的影響，重則會導致井下設備的損毀。

（2）無功功率的損耗比較大問題

現在井下設備使用的供電系統的功率因數一般超過50%，同時井下供電系統采取的補償方式一般是集中補償，這些問題都會造成線路損耗大，因此這會造成了能源的浪費。

上述兩個問題已經是井下供電系統的主要問題，因此有必要采取措施改善該問題。

本文采用SVG[1]作為無功補償裝置。

1 SVG系統的結構

SVG系統的主要結構如圖1所示。

通常情況下，SVG系統運用在井下供電系統中的方式有兩種方式——電壓橋與電流橋，由于電流橋有濾除諧波的作用，而電壓橋只有防止電路過電壓的作用，由于礦井下需要考慮無功補償的問題，因此選用電流橋作為井下SVG系統的安裝方式[2]。

通常情況下，SVG系統里的執行電路選用四個半導體晶體管構成的自動換向逆變器，由于是為礦山供電，井下環境比較復雜，一般條件下，應選用六個半導體晶閘管的自動換向逆變器。

DSP控制模塊控制著SVG系統的運行和數據的處理，DSP控制芯片具有運行速度快、數據兼容性好等優點，因此SVG系統選用DSP作為控制芯片能夠實現系統的功能。

2 SVG無功補償

2.1 無功補償的介紹

無功補償又名無功功率補償，無功功率補償分為動態無功功率補償和穩態無功功率補償兩種方式，其中穩態無功功率補償的補償容量相對比較穩定，動態無功功率補償主要針對供電系統中急劇變動的沖擊電荷，由于井下特有的環境，因此選用動態無功功率補償作為補償方式。

2.2 SVG的工作原理

首先將自動換向逆變器通過電抗器并聯到井下供電系統上，其后通過調節逆變器電路的電壓和相位，使其能適應于井下特殊的環境，然后通過DSP控制逆變器電壓和相位角的變化，在此過程中就實現了動態無功功率補償的效果。在調節的過程中，如果忽略諧波的干擾，SVG系統就可以等效成為一個同頻率的交流電壓源，這就使得系統的效率大大提高。

3 SVG的電壓平衡調節

DSP具有實時控制的作用，DSP芯片通過控制SVG系統的電壓參數調節，可以正確判斷電壓是否出現異常，其中SVG系統需要配有PLL鎖相環裝置，只有這樣才能使得輸出的電壓信號成為標準的離散化正弦波，當該離散化正弦波的最大值與最小值超出給定的范圍，就會反映到DSP[3]上，故可以實施補救措施。

4 SVG系統的控制算法

為了SVG系統能夠達到系統的實際要求，運用合適的算法是其中不可或缺的方式。

4.1 坐標變換法

此方法適應于無功功率檢測模塊，首先將三維坐標轉換為二維坐標，將電壓、電流進行矢量點乘運算，并將得到的結果進行三維坐標轉換[4]，使得結果成為三相補償電流。這種算法可以突破以前的平均值障礙，因此可以實現系統無功功率的實時檢測。

4.2 SPWM控制算法

SPWM算法是以結論為研究的基礎，運用脈寬調制的方法和等效正弦波的PWM波形來控制逆變器的通斷，因此SVG系統運用SPWM算法能在DSP芯片的控制下實現該系統的要求，其后可以編寫程序代碼，來實現系統所要達到的效果，因此SVG系統可以實現電壓平衡調節。

【參考文獻】

[1]馬春明，解大，余志文，等.SVG的電壓控制策略[J].電力自動化設備，2013（3）：96-99，107.

[2]田艷兵.礦山井下供電系統無功功率因數與節能[J].煤礦機械，2010，31（6）：190-192.

[3]馮興田，張家勝.斬控式PWM交流調壓系統[J].電氣時代，2006（10）：123-126.

[4]李夏青.低壓配電變壓器的SVG平衡補償[J].電工技術，2003（1）：7，15.

[責任編輯：許麗]