基于SVG的供电无功补偿和电压平衡调节

路富胜

【摘 要】随着我国经济的不断向前发展，现在我国在煤矿开采方面的力度不断在加大，同时我国在煤矿开采的安全和经济节约方面还有待于改善，因此有必要采取措施来改善煤矿供电系统的电能质量和井下变压器电压平衡问题。本文利用SVG系统来解决电能质量和电压平衡问题。

【关键词】SVG；无功补偿；电压平衡

目前我国经济进入到一个新常态阶段，煤炭在我国能源消耗中占比很大，虽然国家正在整顿很多中小型煤矿，但是还有一部分的中小型煤矿在进行生产，因此有必要解决煤矿开采中的问题，其中煤矿下供电系统存在的问题尤为突出，通常情况下，煤矿下供电系统存在两个问题：

（1）井下变压器供电系统的三相电压不平衡问题

由于煤矿井下特殊的环境，井下供电系统的电压等级较多，并且变压器的输出端所接的负载在不同时期也有很大不同，同时井下供电系统线路大多采用电缆线路进行输电，这些问题将导致变压器的输出端电压不容易保持稳定。对于现在的煤矿开采工作，如果井下供电系统的三相电压平衡得不到解决，就会导致井下供电系统提供不稳定的三相电压，轻则会对井下设备的正常运转造成不良的影响，重则会导致井下设备的损毁。

（2）无功功率的损耗比较大问题

现在井下设备使用的供电系统的功率因数一般超过50%，同时井下供电系统采取的补偿方式一般是集中补偿，这些问题都会造成线路损耗大，因此这会造成了能源的浪费。

上述两个问题已经是井下供电系统的主要问题，因此有必要采取措施改善该问题。

本文采用SVG[1]作为无功补偿装置。

1 SVG系统的结构

SVG系统的主要结构如图1所示。

通常情况下，SVG系统运用在井下供电系统中的方式有两种方式——电压桥与电流桥，由于电流桥有滤除谐波的作用，而电压桥只有防止电路过电压的作用，由于矿井下需要考虑无功补偿的问题，因此选用电流桥作为井下SVG系统的安装方式[2]。

通常情况下，SVG系统里的执行电路选用四个半导体晶体管构成的自动换向逆变器，由于是为矿山供电，井下环境比较复杂，一般条件下，应选用六个半导体晶闸管的自动换向逆变器。

DSP控制模块控制着SVG系统的运行和数据的处理，DSP控制芯片具有运行速度快、数据兼容性好等优点，因此SVG系统选用DSP作为控制芯片能够实现系统的功能。

2 SVG无功补偿

2.1 无功补偿的介绍

无功补偿又名无功功率补偿，无功功率补偿分为动态无功功率补偿和稳态无功功率补偿两种方式，其中稳态无功功率补偿的补偿容量相对比较稳定，动态无功功率补偿主要针对供电系统中急剧变动的冲击电荷，由于井下特有的环境，因此选用动态无功功率补偿作为补偿方式。

2.2 SVG的工作原理

首先将自动换向逆变器通过电抗器并联到井下供电系统上，其后通过调节逆变器电路的电压和相位，使其能适应于井下特殊的环境，然后通过DSP控制逆变器电压和相位角的变化，在此过程中就实现了动态无功功率补偿的效果。在调节的过程中，如果忽略谐波的干扰，SVG系统就可以等效成为一个同频率的交流电压源，这就使得系统的效率大大提高。

3 SVG的电压平衡调节

DSP具有实时控制的作用，DSP芯片通过控制SVG系统的电压参数调节，可以正确判断电压是否出现异常，其中SVG系统需要配有PLL锁相环装置，只有这样才能使得输出的电压信号成为标准的离散化正弦波，当该离散化正弦波的最大值与最小值超出给定的范围，就会反映到DSP[3]上，故可以实施补救措施。

4 SVG系统的控制算法

为了SVG系统能够达到系统的实际要求，运用合适的算法是其中不可或缺的方式。

4.1 坐标变换法

此方法适应于无功功率检测模块，首先将三维坐标转换为二维坐标，将电压、电流进行矢量点乘运算，并将得到的结果进行三维坐标转换[4]，使得结果成为三相补偿电流。这种算法可以突破以前的平均值障碍，因此可以实现系统无功功率的实时检测。

4.2 SPWM控制算法

SPWM算法是以结论为研究的基础，运用脉宽调制的方法和等效正弦波的PWM波形来控制逆变器的通断，因此SVG系统运用SPWM算法能在DSP芯片的控制下实现该系统的要求，其后可以编写程序代码，来实现系统所要达到的效果，因此SVG系统可以实现电压平衡调节。

【参考文献】

[1]马春明，解大，余志文，等.SVG的电压控制策略[J].电力自动化设备，2013（3）：96-99，107.

[2]田艳兵.矿山井下供电系统无功功率因数与节能[J].煤矿机械，2010，31（6）：190-192.

[3]冯兴田，张家胜.斩控式PWM交流调压系统[J].电气时代，2006（10）：123-126.

[4]李夏青.低压配电变压器的SVG平衡补偿[J].电工技术，2003（1）：7，15.

[责任编辑：许丽]