在有色金屬冶煉加工企業(yè)中，供電的質(zhì)量指標(biāo)、電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性是最根本的問題。近年來，隨著有色冶煉加工企業(yè)的發(fā)展，有色金屬冶煉加工設(shè)備尤其是軋制設(shè)備趨向設(shè)備大型化、大容量、數(shù)字化、智能化，由電力電子器件構(gòu)成的各種交交變頻、交-直-交變頻、軟啟動以及新型的直流傳動調(diào)速等產(chǎn)品在有色金屬軋制設(shè)備系統(tǒng)中普遍應(yīng)用。這些技術(shù)在給有色金屬加工企業(yè)帶來各種益處的同時，也對有色金屬加工企業(yè)的供電質(zhì)量提出了更高的要求，另外，這些技術(shù)在使用的同時也會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。此外，有色金屬軋制生產(chǎn)的一些特定工況，例如軋機(jī)咬坯、設(shè)備頻繁啟停變速等也會對供電系統(tǒng)帶來很大影響。因此，有色金屬冶煉加工系統(tǒng)的電能質(zhì)量均必須治理。相比較傳統(tǒng)無源濾波器或SVC作為最先進(jìn)動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的代表，靜止無功發(fā)生器SVG有著巨大技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用市場。由此針對靜止無功發(fā)生器SVG的技術(shù)進(jìn)行一些探討，以讓更多的人了解這項(xiàng)產(chǎn)品及其特點(diǎn)。

　　從SVG工作原理的描述可以看出，如果要使SVG在補(bǔ)償無功的基礎(chǔ)上還對負(fù)載諧波進(jìn)行抑制，只需要使SVG輸出相應(yīng)的諧波電流即可。因此，從這個意義上說，SVG能夠同時實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償無功電流和諧波電流的雙重目標(biāo)。

　　1.4 SVG與SVC的比較

　　通過上一節(jié)對SVG原理的描述可以知道，SVG可以根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)和工況，自動調(diào)節(jié)其輸出的無功功率的大小和性質(zhì)(容性或者感性)。因此，從本質(zhì)上講，SVG可以等效為大小可以連續(xù)調(diào)節(jié)的電容或電抗器。

　　SVG是目前最為先進(jìn)的無功補(bǔ)償技術(shù)，其基于電壓源型變流器的補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了無功補(bǔ)償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實(shí)現(xiàn)無功能量的變換。從技術(shù)上講，SVG較傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置有如下優(yōu)勢：

　　響應(yīng)時間更快。SVG響應(yīng)時間小于等于1ms;傳統(tǒng)靜補(bǔ)裝置響應(yīng)時間大于等于5ms;SVG可在極短的時間之內(nèi)完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種無可比擬的響應(yīng)速度完全可以勝任對沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償。

　　抑制電壓閃變能力更強(qiáng)。SVC對電壓閃變的抑制最大可達(dá)2:1，SVG對電壓閃變的抑制可以達(dá)到5:1，甚至更高。SVC受到響應(yīng)速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會隨補(bǔ)償容量的增加而增加。而SVG由于響應(yīng)速度極快，增大裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。

　　運(yùn)行范圍更寬。SVG能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作，所以比SVC的運(yùn)行范圍寬很多。也就是說，當(dāng)SVC需要在正負(fù)全范圍運(yùn)行時，需要TCR和FC配合使用，整個裝置損耗較大，占地面積也較大。更重要的是，在系統(tǒng)電壓變低時，SVG還能夠輸出與額定工況相近的無功電流。而SVC輸出的無功電流與電網(wǎng)電壓成正比，電網(wǎng)電壓越低，其輸出的無功電流也越低，所以對電網(wǎng)的補(bǔ)償能力也相應(yīng)變?nèi)酢＿@是SVC技術(shù)本質(zhì)的缺點(diǎn)。

　　補(bǔ)償功能多樣化。使同一套SVG裝置，可以實(shí)現(xiàn)不同的多種補(bǔ)償功能：單獨(dú)補(bǔ)償負(fù)載無功;單獨(dú)補(bǔ)償負(fù)載諧波;單獨(dú)補(bǔ)償負(fù)載不平衡;同時補(bǔ)償負(fù)載無功、諧波和不平衡。所以，SVG具有強(qiáng)大的補(bǔ)償功能。

　　諧波含量極低。主流SVG采用了PWM技術(shù)、多電平技術(shù)和多重化技術(shù)，不僅自身產(chǎn)生的諧波含量極低，還能夠?qū)ω?fù)載的諧波和無功進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)有源濾波的功能，真正做到多功能化。而TCR和TSC自身均要產(chǎn)生很大的諧波電流，所以還需要安裝相應(yīng)的FC濾波裝置，增加了額外的成本。

　　占地面積較小。由于無需大容量的電容器和電抗器做儲能元件，SVG的占地面積通常只有相同容量SVC的50%，甚至更小。所以，在一些廠礦改造中SVG具有很大的優(yōu)勢。

　　2 SVG系統(tǒng)的組成及控制原理

　　2.1當(dāng)前主流SVG系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(示例)

　　常見的SVG拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有包括兩電平方案和多電平方案。其中兩電平方案有簡單的三相橋式結(jié)構(gòu)-低壓和IGBT串聯(lián)的三相橋式結(jié)構(gòu)-中壓、高壓兩種結(jié)構(gòu);多電平方案有二極管嵌位變流器、飛跨電容變流器、H橋串聯(lián)結(jié)構(gòu)(鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu))和多重化四種方式。

　　2.4 恒無功控制，保證功率因數(shù)及抑制電壓波動

　　SVG連接到系統(tǒng)中，通過控制SVG輸出電流的幅值與相位來決定從SVG輸出的無功的性質(zhì)與大小QSVG，SVG輸出的無功與系統(tǒng)負(fù)荷無功相抵消，只要Qs(系統(tǒng))=QL(負(fù)載)-QSVG=恒定值(或0)，功率因數(shù)就能保持恒定，電壓幾乎不波動。最重要的是精確計(jì)算出負(fù)載中的瞬時無功電流。采集的進(jìn)線電流及母線電壓經(jīng)運(yùn)算后得出要補(bǔ)償?shù)臒o功功率，計(jì)算機(jī)發(fā)出觸發(fā)脈沖，光纖傳輸至脈沖放大單元，經(jīng)放大后觸發(fā)IGBT或IGCT，獲得所補(bǔ)償?shù)臒o功電流。

　　3 SVG實(shí)際應(yīng)用

　　中達(dá)在某銅礦閃速爐6KV配電系統(tǒng)上應(yīng)用了二套高壓多電平-H橋串聯(lián)(鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu))的SVG，系統(tǒng)功率因數(shù)始終穩(wěn)定在0.97，電壓波動問題基本消除，諧波含量符合國標(biāo)。配電系統(tǒng)電能質(zhì)量顯著改善，節(jié)能效果明顯。為中高壓配電系統(tǒng)電能質(zhì)量治理打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用寫下了新篇章，值得大力推廣。