UNT-SVG静止无功发生器

UNT-SVG静止无功发生器

技术简介
    SVG(又称STATCOM))是FACTS元件中一种十分重要的关键设备,面临巨大的研究机遇与应用前景,近年来,保定市尤耐特电气有限公司紧抓发展机遇,依据国家电网发展规划逐步调整公司的发展战略,与国际知名研究机构和多个国内高校紧密合作,拥有一批高水平研发队伍,成功推出了6.0-35KV,容量达50Mvar的SVG系列化产品,取得了良好的应用业绩。
工作原理
    静止无功发生器(SVG-Static Var Generator)属于柔性交流输电系统(FACTS)中的电压稳定及无功补偿装置,也可用于输电系统的潮流控制。它以大功率三相电压型逆变器为核心,接入系统后,与系统侧电压保持同频、同相,通过调节逆变器输出电压幅值与系统电压幅值的关系来确定输出功率的性质,当其幅值大于系统侧电压幅值时提供容性无功,小于时提供感性无功。
系统部分组成
1、控制单元
1)主控制器
主控制器采用FPGA+DSP相结合,计算速度快、冗余度高。它们都具有强大的数字信号处理能力,编程相互独立,数据通过内部通讯实现共享。主控制器主要包括逻辑控制、通讯等几部分,主要功能有:
  •  无功电流(无功功率)检测
  •  电流跟踪检测
  •  PWM脉冲输出
  •  测控保护、通讯
  •  实时多模块协同控制
2)从控制器
从控制器主要控制每一组级联H桥模块PWM脉冲发生,对每相模块进行状态检测,故障保护,监测每一相无功潮流输出值。在SVG需要扩容的时候,只需要增加3×N个从控制器即可实现容量的增加,无需增加主控制器。
2、逆变单元
 近年来,随着功率半导体器件制造技术水平的提高,以IGBT为功率开关元件的电力电子设备拓扑结构和制造技术不断进步。在我国,应用IGBT实现静止无功发生器SVG仍然沿袭10年前以耐压1700V IGBT模块为功率开关的拓扑结构,通过增加每相串联的模块数满足高电压要求,未能充分利用先进半导体制造技术,与国际成熟应用设计存在一定差距。
 UNT-SVG系列静止无功发生器采用级联H桥多电平结构,每相包含多台由高耐压HIV  IGBT模块构成的H桥单元,符合国际技术发展潮流,不但提高了SVG的功率密度和可靠性,进一步减小了占地面积。采用模块化设计的高耐压H桥单元,具有良好的互换性,易于安装和维护。

主要拓扑
  •  主电路采用链式串联结构,星型连接,每相由多个换流链模块组成;
  •  模块化设计,功率单元可以互换;
  •  模块间互为备份,可靠性高;
  •  冗余化设计,余量大;
  •  换流元件IGBT选用优质原装进口产品;
  •  多个模块输出电压叠加,实现更高开关频率;
  •  输出电压波形质量好;
  •  结构紧凑,体积小;
  •  功率密度高。
1)10KV以上SVG


2)10KV以下SVG

技术特点
  •  以高电压IGBT模块为逆变开关元件,减少串联模块数,缩短各H桥模块直流电压Rotation Swapping时间,抑制模块直流电压不均衡及谐波畸变率,提高可靠性;
  •  采用SPWM技术与SHE算法相结合,输出电流总谐波畸变率≦3%;
  •  采用多处理器并行运算,缩短采样控制时间,提高动态响应速度,响应时间≦10ms;
  •  以FPGA控制IGBT门极驱动脉冲,控制精度可达0.005度,无功输出平滑连续;
  •  面向电力系统设计的控制策略包括快速电压控制、恒定电压控制、电压优先恒定无功控制、电压优先恒定功率因数控制等可选控制方式及其它用户定制控制方式;
  •  各H桥单元均采用先进的叠层母排设计,模块式结构,互换性良好;
  •  一次回路与二次控制接口为光纤连接,抗干扰能力强,稳定性良好;
  •  具备低电压穿越能力,符合国家电网公司关于低电压穿越能力的规定;
  •  具有主从控制能力,方便支路并列扩容;
  •  以通讯管理机作为SVG系统和后台控制数据节点,兼容多种通讯规约,方便综自系统数据整合;
  •  采用强迫风冷冷却方式,冷却效果良好;
  •  所有关键控制部件均具有自主知识产权,可为用户提供深度技术服务和全方位技术支持;
  •  适应环境能力强,适合高海拔、低温、高温辐射场合。
应用领域
风、光发电
    光伏及风力发电蓄能逆变和集群并网供电,功率输出随光照和风速而变化,需要稳定电压,滤除谐波,补偿无功等。
电弧炉
    在熔化期会产生电弧截断及短中现象,导致各相电流不平衡、电压闪变、功率因数低、无功和有功电流变化剧烈,还会产生2-7次谐波,严重影响电网电能质量。
远距离电力传输
    全球电力正趋于大功率电网,长距离输电,能量损耗大,电网的可靠性成为突出问题。
港口、煤矿的大型提升机
    大型提升机负荷特性变换迅速且频繁,电机启动电流大,瞬间达到最大值,并产生大量无功,而在提升机不工作时,几近为空载,直流调速整流器不公发出无功还会产生谐波。
电力机车供电的牵引变电站
    电力机车为单相供电,并牵引变流器整流部分产生大量谐波,牵引变电站负荷随时间变化很快。
冶金行业(交、直流轧机)
    采用交流调速电机或直流电机传动的轧钢机会产生无功冲击,其产生大量无功,变化迅速,引起电网电压波动。
高频焊机、电(点)焊机、中频炉
    典型整流-逆变装置,为冲击性负载,产生大量高次谐波,严重影响电网电能质量。
汽车生产线
    传动装置,电焊,喷漆等装置采用直流调速,整流器会产生无功和谐波,产生无功变换会随传动负荷变换迅速变化。
国防、航天
    为集群敏感负荷的高质量供电系统提供优质电源。
钻井平台
    一般为6脉动整流器供电,5、7、11、13次谐 波较为严重,使系统内电流增大,导致电机效率低。
智能大厦、大型商场、写字楼
    大量的荧光灯、投射灯、电脑、电梯等用电设备可以引起电压波形严重畸变,影响电能质量。
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