襄阳源创电气有限公司小王告诉我们煤矿工业是我国目前最主要的能源行业。由于井下机械化设备不断增加，已成为工业系统耗能大户，电力消耗在煤矿生产成本中占有很大比例。从节电情况看，虽然加强了用电管理，推广了部分节电产品，但远远没有达到国家对重点煤矿企业节能降耗的要求，尤其是井下采、掘、开、运、通系统，功率因素长期运行在0.4-0.7之间，随着煤炭产量增加，巷道延伸，负荷增加，井下电能损耗相当严重，这种状况在全国煤炭系统带有普遍性，而且大部分矿井没有采取任何节电措施。目前煤矿井下大量使用变频设备、整流设备，以及广泛应用电力电子设备，这些电器设备产生谐波电流、谐波电压，正在严重污染井下电网，导致谐波问题日益严重的主要原因是：对无功、谐波、三相不平衡等问题不能实施有效，灵活的控制，进而不能改善电压质量，降低谐波含量，使电网运行环境日趋恶劣。矿用井下无补偿主要是针对解决以上问题而被提出的。

 

　　SVG型动态无功补偿装置工作原理

 

　　SVG 动态无功补偿装置的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或变压器并联在电网上，适当的调节桥式电路交流侧输出电压相对系统电压的相位和幅值，迅速吸收或发出满足要求的无功电流，实现快速动态无功补偿的目的。其基于 VSC(Voltage Source Converter, 电压源变流器 ) 的结构实现了无功补偿方式质的飞跃，不需采用大容量的电容、电感器件，而是通过可关断大功率电力电子器件 IGBT 将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压，实现无功能量的交换，补偿基波无功。此外在考虑谐波补偿时，SVG 动态无功补偿装置相当于一个可控的谐波源，可根据系统情况，进行主动式跟踪补偿。采用电压型自换相桥式变流器的SVG动态无功补偿装置电路基本结构如图所示。

 

　　工作原理

 

　　SVG动态无功补偿装置的基本工作原理是将电压型自换相桥式电路通过电抗器或变压器并联在电网上，当只考虑基波频率时，SVG 动态无功补偿装置可等效视为幅值和相位均可控的一个与电网同频率的交流电压源，适当调节交流侧输出电压的相位和幅值，实现该电路吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿。SVG动态无功补偿装置工作原理可用下图所示的单相等效电路图说明。

 

　　SVG动态无功补偿装置借鉴国内外先进的技术经验，采用先进的控制策略，具有自主知识产权。

 

　　SVG动态无功补偿装置具有以下技术特点：

 

　　(1) 装置由控制系统、电压源变流器等部分组成，补偿范围宽，能够实现连续感性和容性补偿;

 

　　(2) 采用链式结构，安装调试周期短，运输方便，将每相作为一个独立的链;

 

　　①各链节结构一致，可实现模块化设计，便于扩展装置容量;

 

　　②链式 SVG 动态无功补偿装置可实现独立分相控制，有利于解决系统的相间平衡问题，在系统受到扰动时，更好的提供电压支撑;

 

　　③降低了可关断器件的开关频率和损耗;

 

　　④每相设有冗余链节，提高装置的可靠性;

 

　　⑤在系统平衡及不平衡的状态下，链式结构的谐波特性优于其他结构形式;

 

　　⑥采用SPWM(正弦脉宽调制)控制技术，极大降低了谐波含量，有效利用直流侧电压、减小装置自身损耗，并能做到短时有功及谐波补偿。下图所示为SVG动态无功补偿装置并网运行波形。

 

　　感性无功补偿电流(滞后)

 

　　(b) 容性无功补偿电流 (超前) 实测SVG动态无功补偿装置并网运行电压电流波形

 

　　⑦采用脉冲循环控制和单链节电压补偿机制，直流侧电压波动小。

 

　　(3) 控制系统采用

 

　　DSP+FPGA+CPLD 的硬件模式，能够并行处理大量数据，实时数字运算，运算结果

 

　　(4) 换流链装置采用强制风冷散热方式 ,效率高,体积紧凑,可以充分利用IGBT 等器件容量;

 

　　(5) 控制系统和换流链之间采用光纤传输信号，彻底解决高低压隔离问题，保证操作人员的安全，增强系统抗干扰性能;

 

　　(6) 保护系统采用分级保护策略，将数字保护、逻辑硬件保护和继电保护融为一体，为装置的安全运行提供有力保障;站控系统采用一体化工作站，通过分层式的结构实现对多个监控量的采集和监控，实现系在各种异常状况下的可靠保护，具有良好的人机界面，便于控制和查询故障类型和位置;

 

　　(7) 站控系统可提供远方通讯接口，实现远方监控，并可作为 AVC终端。

 

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