二、
TCR型SVC（
静止型动态无功补偿装置)
TCR+FC型SVC设备的原理
设备由TCR和 FC两部分组成，FC向系统提供固定的容性无功并滤除高压母线上的各次谐波；TCR为晶闸管串联电抗器装置，由控制系统实时跟踪负荷变化来改变晶闸管触发角从而向系统提供实时可变的感性无功。容性无功和感性无功的相位相反，二者相加将改变无功变化量，从而达到抑制电压波动、提高功率因数等作用。FC是直挂于高压母线下多组固定不变的滤波器，其滤波阻抗曲线固定不变，能将负荷变化过程产生的变化的谐波有效滤除，达到国标要求；TCR快速跟踪负荷变化（响应时间小于10ms）。
无功补偿原理图
TCR+FC型SVC的无功补偿原理
-电网负荷产生的动态感性无功功率
-TCR设备提供的动态感性无功功率
-滤波器组（或电容器组）提供的固定无功功率
占地面积
由于TCR式SVC采用高压晶闸管阀组以及空心式相控电抗器，以及FC滤波器组，因此相应占地面积较大。
响应速度
由图十可以看出，
TCR+FC型SVC设备动态部分为采用的是晶闸管相控电抗器，可以保证SVC动态部分的响应时间小于10ms，且为平滑调节，满足负荷动态无功补偿快速、精确的要求。
谐波的治理
TCR+FC型SVC设备，通过FC部分设置与电网特征谐波相同的滤波器对谐波进行滤除。但TCR本身也属于整流负荷，当TCR投入工作时也产生一定量的谐波电流。
三相不平衡的治理
将不对称的电流进行分解，可以得到正序和负序电流，其中负序电流将使电力系统中以负序电流为起动元件的许多保护及自动装置产生误动作。
由于负序及正序的相序相反，注入旋转电机后产生附加电动力，引起振动及附加损耗。
荣信公司的SVC设备，采用STEINMETZ理论，可以有效地治理三相不平衡问题，减小不平衡度。
当不平衡负荷中每相间负荷既有有功Pab、Pbc、Pca，又有无功Qab、Qbc、Qca时，相间无功可用角接补偿网络来补偿，不平衡有功可以用另外两个相间电纳来平衡。
角接补偿网络：
Brab=-BLab+（GLca-GLbc）/
Brbc=-BLbc+（GLab-GLca）/
Brca=-BLca+（GLbc-GLab）/
补偿后的电路中，电流是完全平衡的，且功率因数为1。
STEINMETZ理论不仅能够提高功率因数，而且具有良好的分相调节能力，抑制负序电流达70%以上。上述理论成功应用于多个工程项目，为用户
电能质量综合治理取得了良好的效果。
设备损耗
SVC设备直接安装在高压侧，工作电流小，经统计，
TCR型SVC设备的平均损耗为设备补偿容量的0.3%～0.4%。
调节特性
TCR+FC型SVC通过调节晶闸管的触发角来改变TCR的无功输出，而荣信公司的TCR触发精度可以小于0.1电角度，所以可以得到线性平滑的无功输出。
应用
TCR+FC型SVC设备广泛应用在电力系统、冶金、煤矿、电气化铁路等行业，技术先进，应用广泛，荣信有数百套SVC设备在以上行业中运行。
三、
SVG型动态无功补偿装置
3.1 控制原理说明及框图
3.1.1 供电系统结构
一般电力系统用户负荷吸收有功功率 和无功功率 。
图3.1 简单的负荷连接
电源提供有功功率PS和无功功率QS（可能为感性无功，也可能是容性无功），忽略变压器和线路损耗，则有 ， 。没有足够无功补偿的电网存在以下几个问题：
1）电网从远端传送无功；
2）负荷的无功冲击影响本地电网和上级电网的供电质量；
3）负荷的不平衡与谐波也会影响电网的电能质量；
因此，电力系统一般都要求对用电负荷进行必要的无功、不平衡与谐波补偿，以提高电力系统的带载能力，净化电网，改善电网电能质量。
3.1.2 SVG用于补偿无功
图3.2 带有SVG无功补偿装置的系统
假设负荷消耗感性无功（一般工业用户都是如此）QL，此时控制SVG使其产生容性无功功率，并取QSVG=QL，这样在负荷波动过程中，就可以保证：QS=QSVG-QL=0。
如果对电网等比较复杂的补偿对象而言，当需要向电网提供感性无功时，可以通过对SVG的控制，使其产生感性无功功率，并取QSVG=QC，这样在负荷波动过程中，仍然可以保证：QS=QSVG-QC=0。
此外，SVG在补偿系统无功功率达同时，几乎不产生谐波。更重要的是，SVG还可以对系统的谐波、不平衡等电能质量问题进行多功能综合补偿，实现有源滤波（APF）的功能。
3.1.3 SVG用于有源滤波
图3.3 基本原理图
有源滤波器的基本思想如图3.3。谐波源一般为非线性负荷，如整流器、带有整流环节的变频器及大量带有开关器件的设备等，产生谐波电流Ih；供电系统一般为被保护对象，也即要达到最终流入或流出系统的电流是谐波含量极少的正弦波，有时还有功率因数要求；有源滤波装置表现为流控电流源，它的作用是产生和谐波源谐波电流有相同幅值而相位相反的补偿电流-Ih，来达到消除谐波的目的。与无源滤波装置相比，有源滤波器是一种主动型的补偿装置，具有较好的动态性能。
3.1.4 SVG的基本原理
所谓SVG（Static Var Generator），就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。
图3.4 SVG与系统的连接示意图
设电网电压和SVG输出的交流电压分别用相量 和 表示，则连接电抗X上的电压 即为 和 的相量差，而连接电抗的电流是可以由其电压来控制的。这个电流就是SVG从电网吸收的电流 。如果未计及连接电抗器和变流器的损耗，
SVG的工作原理可以用图3.5a)所示的单相等效电路图来说明。在这种情况下，只需使 与 同相，仅改变 幅值大小即可以控制SVG从电网吸收的电流是超前还是滞后90，并且能控制该电流的大小。
a）单相等效电路 b）相量图
图3.5 SVG等效电路及工作原理（未计及损耗）
SVG详细的工作模式及其补偿特性如表3.1所示。
表3.1 SVG的运行模式及其补偿特性说明
采用直接电流控制的有源滤波型中压SVG的工作原理如图3.6所示。从图中可以得出式(1)，即电源电流 是负载电流 和补偿电流 之相量和。假设负载电流 中含有基波正序电流（包括基波正序无功电流 和基波正序有功电流 ）、基波负序电流 和谐波电流 ，如式(2)所示。
图3.6 采用直接电流控制的
静止无功发生器的工作原理
(1)
(2)
为使电源电流 中不含有基波正序无功和基波负序电流，则需要控制SVG输出电流 满足式(3)。这样电源电流中就只含有基波正序有功和谐波电流，如式(4)所示。
(3)
(4)
所以，要想达到补偿目的，关键是控制SVG输出电流 满足式(3)。
从SVG工作原理的描述可以看出，如果要使SVG在补偿无功的基础上还对负载谐波进行抑制，只需要使SVG输出相应的谐波电流即可。因此，从这个意义上说，SVG能够同时实现补偿无功电流和谐波电流的双重目标。
3.1.5 SVG的优势
通过上一节对SVG原理的描述可以知道，SVG可以根据负载特点和工况，
自动调节其输出的无功功率的大小和性质（容性或者感性）。因此，从本质上讲，SVG可以等效为大小可以连续调节的电容或电抗器。
SVG是目前最为先进的无功补偿技术，其基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。从技术上讲，SVG较传统的无功补偿装置有如下优势：
(1) 响应时间更快
SVG响应时间：≤5ms。
传统静补装置响应时间： ≥10ms。
SVG可在极短的时间之内完成从额定容性无功功率到额定感性无功功率的相互转换，这种无可比拟的响应速度完全可以胜任对冲击性负荷的补偿。
(2) 抑制电压闪变能力更强
SVC对电压闪变的抑制最大可达2：1，SVG对电压闪变的抑制可以达到5：1，甚至更高。SVC受到响应速度的限制，其抑制电压闪变的能力不会随补偿容量的增加而增加。而SVG由于响应速度极快，增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。
(3) 运行范围更宽
SVG能够在额定感性到额定容性的范围内工作，所以比SVC的运行范围宽很多。也就是说，当SVC需要在正负全范围运行时，需要TCR和FC配合使用，整个装
置损耗较大，占地面积也较大。
更重要的是，在系统电压变低时，SVG还能够输出与额定工况相近的无功电流。而SVC输出的无功电流与电网电压成正比，电网电压越低，其输出的无功电流也越低，所以对电网的补偿能力也相应变弱。这是SVC技术本质的缺点。
(4) 补偿功能多样化
使同一套SVG装置，可以实现不同的多种补偿功能：
单独补偿负载无功
单独补偿负载谐波
单独补偿负载不平衡
同时补偿负载无功、谐波和不平衡
所以，SVG具有强大的补偿功能。
(5) 谐波含量极低
荣信SVG采用了
PWM技术、多电平技术和多重化技术，不仅自身产生的谐波含量极低，还能够对负载的谐波和无功进行补偿，实现有源滤波的功能，真正做到多功能化。
而TCR和TSC自身均要产生很大的谐波电流，所以还需要安装相应的FC滤波装置，增加了额外的成本。
(6) 占地面积较小
由于无需大容量的电容器和电抗器做储能元件，SVG的占地面积通常只有相同容量SVC的50%，甚至更小。所以，
在一些厂矿改造中SVG具有很大的优势。
补偿系统，略小于TCR+FC动态无功补偿系统。
设备损耗
该设备本
身的拓扑结构和高压变频的结构相似，因此损耗也基本差不多。电压源型逆变器的损耗一般很小，SVG由多个逆变器串联、或者并联组成，逆变器部分总的损耗一般不超过总容量的0.8%。由于
SVG容量只是MCR、TCR的一半， FC的损耗只有MCR、TCR的一半。
