作者/ 田安民1 牟晓春1 梁帅奇1 陈兴隆2 1.国电南瑞科技股份有限公司(江苏 南京 211006) 2.国网河南省汝州市供电公司(河南 汝州 467599)
摘要：现在，停止无功发生器(SVG)已广泛使用于风力发电、太阳能发电等清洁动力范畴。本文根据我公司自主研发的±10Mvar/10kV停止无功发生器，具体介绍了SVG链节(H桥级联)及其对冲实验(即等价额外工况下运转实验的内容、进程及其测验成果)。经过各链节的对冲实验及其测验成果，验证了各链节的功用和操控战略的作用，使得链节的规划契合国家电网公司《链式停止同步补偿器》技能标准的要求，然后确保±10Mvar/10kV停止无功补偿器能够在工程现场正常运转。
导言
现在，H桥级联(链节)的拓扑结构在大容量停止无功发生器(SVG)上已得到了广泛的使用[1]，该结构的长处包含：1)选用模块化结构，利于容量的扩展;2)选用冗余规划，进步体系牢靠性;3)成本低，牢靠性高，低谐波和畸变小。
H桥级联型SVG根据体系衔接办法的不同，可分为三角形衔接和星形衔接[2]。考虑到体系电压等级、体系容量、谐波特性以及规划对SVG功用和现场运转特色的要求，我公司自主研发的±10Mvar/10kV SVG设备选用星形衔接办法。±10Mvar/10kV SVG设备出厂前，有必要验证各链节的各项功用，对各链节进行对冲实验，即在等效额外工况下运转实验，查验各链节的操控功用、维护功用、冷却办法和作用以及电磁兼容等是否到达国家电网公司《链式停止同步补偿器》技能标准[8]及用户规划的要求。
1 SVG链节对冲实验的基本原理
在等效额外工况下，将两个链节输出侧经过一个衔接电抗相连，其间一个链节的直流电容由外部可调直流电源供电，另一个链节的直流电容不加外部直流源，经过调理两个链节输出电压的相位角来操控链节间沟通的无功功率方向和巨细，两个链节间只沟通无功功率，直流源供给的功率即为两个链节的功耗[3]。该实验办法称为对冲实验。
对冲实验时，使得一个链节宣布额外无功功率，另一个链节吸收额外无功功率。设定链节1为源，其参阅的电压信号为给定的正弦波，选用SVPWM操控原理完结脉冲宽度的生成;链节2为被操控的单元，其参阅电压信号为链节1给定信号的M(调制比)倍，且滞后一个视点δ，经过主控设备下发操控指令，完结M和δ的调理，然后操控链节间沟通的无功功率。
图1中电容C2两头的电压Udc2、i别离为直流侧的电压和沟通侧电流，用于主控设备的操控算法中;链节输出侧两头电压Uab、Ucd为实验丈量调查。该对冲实验体系类似于孤岛运转的电力体系，选用给定电压和频率的(V/f)操控办法，其间V和f是主控设备的设定值。
操控体系选用固定载波和调制波反相的办法[4]，具体原理如下：使用给定参阅电压作为链节1的调制电压信号，其间S1和S2选用直接给定的调制信号;将给定的参阅电压反相作为S3和S4的调制信号。与载波比较后，别离将正脉宽送给S1和S3，S2和S4别离取反。使用操控生成的调制信号作为链节2的调制信号，其间，S3`和S4`选用直接操控生成的调制信号，S1`和S2`选用操控生成的反相信号。与载波比较后，别离将正脉宽送给S1`和S3`，S2`和S4`取反。
本体系选用开环操控办法，即经过操控两个链节间调制信号的幅值和相角差来完结一切验证的测验内容。
2 SVG链节的对冲实验
2.1 链节对冲实验的意图
①各链节在周期注册和关断进程傍边，查验其耐受电压和电流的极限强度;
②验证各链节的操控板和驱动板等板件在额外工况运转下抗干扰才能;
③根据实验中对IGBT模块温度的丈量，验证链节中各功率元件的散热作用以及风机选型的合理性，确保IGBT模块的安全牢靠运转;
④核算各链节的功耗巨细。
2.2 对冲实验的要求
在实验进程傍边，为了测验链节的实践运转极限，有必要确保经过链节的电流、IGBT导通与关断时IGBT的瞬时电流和直流电容上的瞬时电压为SVG实践运转时的最大值的1.05倍。本体系的额外容量为10MVar，对应的电流为577.4A;在测验时，进行体系长时间运转在10.5MVar，即电流606A。
2.3 对冲实验的过程
①首要，经过可调直流电源将链节1的直流电容两头的直流电压升至840V，然后主控设备设置为服务状况，同步触发两个链节，使各链节的电压和电流到达额外工况时的最大值;
②经过操控相角δ使经过链节的电流上升到最大值，实验过载系数为1.1倍，坚持触发角安稳不变，直到IGBT结温度一直没有到闭锁脉冲的设定值即110℃，并能牢靠注册和关断;
③在额外工况下，测算每个链节的开关损耗，然后确认SVG功率单元的总损耗。丈量供电直流电源总输出功率，丈量衔接电抗上电压和电流，并核算其损耗，直流源总输出功率减去电抗器损耗即为SVG各链节的功耗;
④丈量链节各IGBT模块的温升，确保链节中各IGBT模块的温升在规划范围内，证明链节中的元件和资料在不同的稳态运转情况下都不超越过温维护门槛值，且冷却体系契合规划要求，然后确保确保SVG能够安全安稳运转。实验时的参阅温度为室内温度[4]。
3 对冲实验渠道及成果
在±10Mvar/10kV SVG设备出厂前，SVG的各链节有必要经过对冲实验，验证链节在等效额外工况运转下的各项技能指标和功用。SVG设备所需的链节均在对冲实验渠道进行各项测验，并对实验成果进行收拾和归档，对冲实验渠道如图2所示。其间，测验仪器包含一台四通道高带宽示波器、两个泰克高压差分电压探头(型号为P5210A)、一个罗氏线圈电流探头(型号为CWT15B)和一个万用表。高压差分探头丈量链节沟通输出侧电压Uab和Ucd，罗氏线圈电流探头丈量沟通侧电流。将电流互感器测得的沟通侧电流和链节2的直流电压上送至主控设备，进行V/f操控，调理两个链节间调制信号的幅值和相角差，使实验条件到达等效额外工况运转，即沟通侧电流为：
对冲实验还包含过电流、过电压和过温实验。链节输出电流和IGBT模块温度的维护门槛值别离为1000A和110℃，直流电压过压维护门槛值为1050V，欠压维护门槛值为600V，超越维护门槛值时，主控设备将宣布链节IGBT驱动脉冲的闭锁信号，然后避免损坏链节的IGBT模块。一起，查验链节中IGBT模块耐受电流的才能、直流电容耐受直流电压的才能以及过流、过压和过温维护能否正确动作。
链节到达额外工况运转下周期触发和平息实验[8]时的示波器波形和主控设备的录波波形别离如图3和图4所示。图3中深色和淡色波形别离为链节沟通输出侧两头电压Uab、Ucd的波形，m为沟通侧电流i的波形，因为选用开环操控办法，故沟通侧电流会呈现必定的动摇，不过能够满意SVG各链节在等效额外工况下各项功用的验证要求[5]。
图4中别离为沟通电流标幺值波形、链节1和链节2直流电容电压的波形以及各链节IGBT模块的温度值。沟通电流标幺值最大可到达88.91，因而可知，沟通电流有效值可到达88.91/0.145=613.2A，其间，0.145为标幺系数。此刻体系运转在10.5MVar的等效额外工况下，链节中的IGBT模块温度最大为95℃，链节直流%&&&&&%电压别离为850V和740V，均未超越设定的维护门槛值，然后确保链节对冲实验能够长时间牢靠地运转。
表1为±10Mvar/10kV SVG设备各链节对冲实验的测验数据，据表1所示，各链节在等效额外工况下运转正常，各项测验项目到达实验要求，且均在维护门槛值范围内，验证了各链节的功用和技能标准[6]。
4 结语
本文具体介绍了我公司±10Mvar/10kV SVG设备的链节功用的验证办法，即对冲实验，经过在等效额外工况运转实验[7]，查验链节的各项功用和技能指标是否满意国家电网公司《链式停止同步补偿器》技能标准及用户规划的要求。根据各链节在对冲实验渠道上的测验成果和波形剖析，各链节在等效额外工况下能够正常运转，然后为SVG设备的正常运转供给坚实的根据和确保。
参阅文献：
[1]刘钊.风力发电体系中链式STATCOM要害技能[D].武汉:华中科技大学,2010.
[2]刘正富.链式停止同步补偿器主电路及操控战略研讨[D].杭州:浙江大学，2012.
[3]赵波. 进步停止同步补偿器运转功用的要害技能研讨[D].北京:我国电力科学研讨院，2013.
[4]江道灼，张振华.单相H桥级联停止同步补偿器反应线性化解耦操控[J].电网技能,2011，35(11):74-79.
[5]王志冰,于坤山,周孝信.H桥级联多电平变流器的直流母线电压平衡操控战略[J].我国电机工程学报,2012,32(6):56-63.
[6]赵波,郭剑波,周飞.链式STATCOM相间直流电压平衡操控战略[J].我国电机工程学报,2012,32(34)：36-41.
[7]Hatano N, Ise T. Control scheme of cascaded H-bridge STATCOM using zero-sequence voltage and negative-sequence current[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2010, 25(2):543-550.
[8]《链式停止同步补偿器》公司技能标准，国家电网科[2009]166号文，2009.
本文来源于我国科技期刊《电子产品世界》2016年第11期第65页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
