62河北煤炭2011年第1期SVG选型中需关注的几个问题孟健056031）（中煤邯郸设计工程有限责任公司热电所，河北邯郸摘要：文章详细介绍了ＳＶＧ选型中需要关注的几个问题。关键词：ＳＶＧ；选型；注意事项中图分类号：TM76文献标识码：B文章编号：1007-1083（2011）01-0062-02PayattentiontoseveralissuesintheSVGmodelselectionMENGJian的性能。目前多数厂家生产的SVG中IGBT的工作频率为500～1000Hz。在产品设计中，考虑到寿命、散热等问题后，IGBT的实际工作频率一般可取最大值的10%，因此，所选用的IGBT的最高工作频率一般应在5～10kHz左右。IGBT应用中的最大问题是过压能力差，为减少“雪崩式击穿”的概率，选择具有较高耐压能力的IGBT是必要的，同时应当注意生产厂家是否设计了完善的过压保护措施。在工厂化生产中，元器件的检验是质检的重要环节，国内较好的生产厂家对供货商的IGBT采用全检方式，可有效控制元件质量。目前我国尚不能自主生产IGBT，进口产品中口碑较好的有英飞凌、东芝（已于三菱合并）、西门康等，其中英飞凌所占市场最大。位于株洲的国家变频器工程研究中心最近收购了一家生产IGBT的英国公司，核心元件在英国制造，最终产品在国内封装。经过金融危机后，西方国家对我国出口高品质IGBT的管制有所放松，希望我国的IGBT产业能够有所突破。2.3控制硬件的构建IGBT的开关工作是在很高频率下进行的，其触发电路不可避免地受杂散电流和周围电磁场的干扰。搭建合理的硬件电路、采取有效的防电磁干扰措施是最为有效的手段。由于缺乏精准的数学模型，对消除各种干扰进行理论上的设计是不现实的。事实上，国内较好的厂商都是在反复试验和改进中获得经验，进而采取上述有效措施。煤炭企业的设计人员很少对此进行专门研究，也没有必要为此付出很大的精力。因此，建议在考虑设备选型时1概述SVG是采用现代电力电子技术改善电网供电品质的重要设备，其应用范围迅速扩大。由于目前尚未颁布SVG的国家标准，各厂商所采用的技术、元件、控制软件不尽相同，进而影响产品的性能价格比。因此，研究分析SVG的有关问题，对设计选型具有重要意义。2产品中需要关注的几个问题2.1系统组成目前的SVG主要有直挂链式和升压式两种组成方式，其根本目的是解决输出高电压问题。直挂链式的优点是没有升压变，从而节约了占地面积，没有变压器损耗，不必设置变压器的保护控制系统。其缺点是需要由若干个IGBT功率模块串联以形成需要的高电压，所以必须解决好IGBT的开关同时性问题，同时要为IGBT元件设置完善的过电压保护，升压式的优缺点与之相反。随着IGBT制造水平的提高，各厂家已可以购买耐压达到4500V的IGBT，35kV级直挂链式SVG也已投入运行，使得这种形式的SVG的性能得到了检验。同时，在10kV及以下系统中，采用升压式SVG在经济性上没有优势，尤其是在容量较大时，制造成本甚至高于直挂链式SVG。考虑到煤炭系统的SVG主要应用于10kV和35kV，建议优先考虑采用直挂链式SVG。2.2IGBT元件性能及其过压保护IGBT元件是SVG的核心，其质量决定了SVG2011年第1期河北煤炭63重点注意厂商的生产批量、实际运行的效果等方面，因为实际运行是最好的检验。2.4响应时间多数SVG的产品说明书上说明的响应时间是5ms，事实上，所谓“响应时间”是一个很模糊的概念，至少可以有以下两种解释：①“响应时间”是从微处理器接收到扰动信号开始到微处理器发出调整指令所需要的时间；②“响应时间”是系统发生扰动到SVG作出调整并使系统恢复到预计状态所需要的时间。2.5与FC回路的联合运行及可扩展性SVG成本较高，且滤除系统13次及以上谐波的能力不足，因此，采用SVG+FC成为降低造价、改善滤波效果的最佳方式。当采用SVG+FC方式时，要求控制软件能够根据系统情况分别对SVG和FC进行调节或投/切操作。一般而言，采用SVG+FC方式时，SVG与FC的容量是相等的。当采用一组FC时，整套系统的调节范围为-Q～+2Q（Q为SVG额定输出容量）。由于SVG的输出是平滑的且容量与FC相同，所以合理地配合FC的投/切操作，整套系统可以在-Q～+2Q范围内实现平滑调节。同理，当系统扩大时，可以通过增加FC回路的数量，来实现-Q～+nQ范围内的平滑调节。当然，这需要系统控制软件具有良好的开放性。目前国内已有厂商进行了这方面的探索。2.6SVG输出波形有的厂家采用堆波技术来模拟正弦波，但基于成本原因，不可能选用大量的功率模块来模拟较为接近的正弦波，所以采用堆波技术的SVG将会产生较大的谐波。目前多数SVG采用调制技术来模拟输出正弦波，由于IGBT的开关频率较高，其模拟输出的波形更接近正弦波形，谐波含量很少。虽然目前采用调制技术模拟输出正弦波的厂家占了多数，但仍有采用堆波技术的厂家，大家在选型时应当注意这一点。滤除谐波时，需要再增加相应的软件（但主电路可以不变）；②SVG的主电路是以无功作为控制目标的，因此，只能滤除13次及以下的谐波（事实上，多数工程滤除13次及以下谐波即可满足要求）。因此，当需要滤除13次以上的谐波时，建议采取SVG+FC或SVG+APF的方式。注意：APF的工作特性（主要是极高的开关频率）决定了其主要元件（IGBT、电抗器、电容器等）的质量要求非常高，所以，其造价要比同容量的SVG高得多，在要求不高的场合，尽量少用APF，满足工程要求就可以了。4实际应用目前SVG的应用主要集中在无功波动较大、谐波含量较高的行业。由于SVG是新型产品，投入实际运行的时间还比较短。上海铁路局南翔牵引站是SVG较早投运的单位之一，单台容量为5MVar。经现场测试，系统功率因数可稳定地达到0.98以上，电压基本无波动，谐波含量符合国家要求。石太电气化铁路也采用了鞍山某公司的SVG，在实际运行中也取得了很好的效果。山西司马矿也有SVG投入运行，据介绍，目前运行效果良好。另外，在冶金、电力、风电场、煤炭、电气化铁路等多个行业中，SVG陆续投入到了运行中。5建议①对于电压品质、安全性要求较高的矿井，主变电站建议采用10kV级直挂链式的方式，但要注意散热问题；②在变频器应用较多的660V、380V母线上，可采用低压SVG进行动态无功补偿，同时滤除13次及以下谐波。现在的低压SVG多为安装，希望今后的产品可以以标配的方式安装在不同型号的低压柜内，以方便安装，并节约占地面积；③从煤炭行业的特点看，SVG主要以补偿感性无功为主，考虑到成本因素，建议选型时单台SVG最大输出容量不超过5MVar，当需要补偿的容量较大时，应考虑SVG+FC的方式。作者简介：孟健（1969-），男，山东邹平人，高级工3关于SVG的滤波功能只要配以适当的软件，SVG是完全可以担负消除谐波的任务的。但需要注意以下两个问题：①必须在订货技术要求中明确写明要求进行谐波防治，并写清楚需要滤除的谐波次数。因为多数SVG的软件设计是以无功为控制目标的，当需要程师，中煤邯郸设计工程有限责任公司热电所所长。（收稿日期：2010-10-27；编辑：毛志国）
