单相SVG的数学建模与仿真

摘 要 静止无功功率发生器（SVG）具有动态响应速度快、调节范围广且可以减少补偿电流中的谐波含量的优点，是无功补偿的重点研究对象。本文建立了SVG的动态数学模型，提出电流内环与电压外环相结合的双闭环控制思想，且在电压环的设计中用了小信号模型，最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建了仿真模型，验证了可行性。

【关键词】单相SVG 数学建模 仿真

1 SVG动态建模

图1所示为SVG动态控制的结构框图。其中，IQ*为无功电流的幅值指令，ie*为总电流指令，ie为电流反馈， Gi（s）为电流环调节器，G1（s）为PWM变换器的传递函数，Gdc（s）为直流侧电压近似控制传递函数。直流母线电压环的设计是为了保持直流母线电压稳定，直流母线电压指令Udc*与直流母线电压反馈Udc的偏差经调节器Gv（s）后产生SVG有功电流的幅值指令IP*，SVG有功电流与无功电流的相位均通过对前级负载电压UL锁相得到。

2 仿真结果与分析

根据上文设计的调节器在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，仿真参数：电流的指令是20A，直流母线电压的指令400V，仿真时间0.5S。 电流环的仿真结果如图2所示，从图中可以得到电流反馈跟踪指令效果良好，二者波形完全一致，且调节器的响应速度快。图3所示为电压环的仿真结果，可以看到直流母线电压反馈能够很好的跟踪指令，稳定性好，母线电压幅值上下波动不超过1V，可以证明在误差允许的范围内设计的调节器可以使直流母线电压维持恒定。

3 结论

本文主要建立了单相SVG的动态数学模型，设计了电流环与电压环两个闭环，对建立的动态调节器在Matlab/Simulink仿真平台进行了仿真验证，结果表明设计的调节器可行，且系统动态响应速度快，跟踪良好。

参考文献

[1]熊桥波，罗安等.链式静止无功发生器直流侧电压稳定性分析[J].电力系统自动化，2014，38（03）：25-29.

[2]王兆安，杨俊等.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，1998.

[3]胡寿松等.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2007.

作者简介

刘翠翠（1991-），女，山西省临汾市人。工学硕士学位。主要研究方向为静止无功功率补偿。

作者單位

西安工程大学电子信息学院 陕西省西安市 710048