一、鏈式SVG簡介

電力系統中的無功補償裝置發展到今天，從早期的電容器，同步調相機，到靜止無功補償裝置SVC, 以及現在的靜止無功發生器SVG。 SVG又稱為STATCOM, 是一種基于大功率逆變器的動態補償裝置，它以大功率三相電壓型逆變器為核心，其輸出電壓通過連接電抗器接入系統，與系統側電壓保持同頻，同相，通過調節輸出電壓與系統電壓的關系來確定輸出功率的性質，當幅值小于系統側電壓幅值時輸出容性無功，大于時輸出感性無功。

而多電平技術作為實現在高壓大功率應用下的代表性解決方案，也受到越來越多的關注。多電平技術具有功率容量大，開關頻率低，諧波少，響應快等一系列的優點。而其中鏈式H橋結構在SVG設備中得到廣泛應用。

高壓鏈式SVG是將自換相的橋式電路通過電抗器直接并聯在電網上，適當的調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值控制其交流側電流，使該電路吸收或發出滿足要求的無功電流和諧波電流，從而實現動態無功補償、諧波消除以及穩定交流母線電壓的目的。鏈式 SVG能夠省去笨重的變壓器，大大減少成本，并縮小裝置的體積。模塊化設計也容易實現冗余運行，可以極大地提高裝置運行的安全性和減少維修難度。

而鏈式SVG的H橋級聯逆變的調試策略的好壞，直接決定了輸出電壓電流中諧波含量的多少，同時直流側電容電壓的平衡控制，也是確保SVG安全有效運行的關鍵。所以建立有效的鏈式SVG 仿真驗證平臺是進行控制特性研究的有效手段。

二、鏈式SVG電路拓撲

鏈式SVG由基本功率單元直接串聯疊加而成，每一個單元模塊均為H橋型單相逆變器，其優點是直流側相互獨立，不存在電容上的均壓問題，不需要鉗位二極管或者鉗位電容，容易實現模塊化，所以維護很方便。同時，鏈式H橋結構控制方法簡單，每個功率單元可以獨立進行控制，要想獲得更多的電平，只要增多H橋的串聯個數即可，可以方便的提高輸出電壓等級和減少諧波含量。

三、EasyGo SVG系統實時仿真分享

EasyGo技術路線主要是基于FPGA進行開關精確建模的方式，在保證1us小步長仿真精度的前提下，盡量做到更多鏈式SVG單元模塊的串聯。如下圖Demo模型，為容量12MVA,10KV的鏈式SVG系統，交流電網側為10kv母線，SVG每相由8個H橋模塊級聯而成。每個H橋承壓1300V。主電路拓撲如下所示：

控制上外環控制電容電壓（Id_ref）以及無功功率(Iq_ref)，內環采用電流控制實現電容均壓以及相間平衡。

計算出調制波設定值后，采用 載波移相來生成多路脈沖。（本文主要介紹鏈式SVG的主電路仿真，控制系統系統只采用通用簡單的控制策略，不作過多研究）。

為了考慮模型實時仿真的可行性。整個系統采用多個步長設置。整個電力電子電路系統的仿真步長為1e-6；而控制系統的控制周期設定為1e-4，也就是10Khz，載波頻率設置在2000Hz。可以看到離線仿真結果能較好的跟隨電壓設定值以及無功設定值。

四、實時仿真的實現

我們將利用PXIBox來進行整個鏈式SVG的實時仿真。我們可以先將模型載入到DeskSim里面來快速分析模型的信息（DeskSim自帶模型分析功能），整個系統有135個關鍵元件，其中一共有96個開關器件，需要接收96路脈沖控制指令。整個系統的主電路部分通過模型的部署，我們將主電路部分放至在其中一塊FPGA上進行1.5us的實時仿真，CPU用來做控制算法運行，實時步長1e-4，另外一塊FPGA 用來做脈沖發生，這樣，我們利用PXIBox的多FPGA并行的獨特優勢，一臺PXIBox即可完成HIL+RCP的半實物放著驗證，控制系統和電路仿真系統通過物理IO對接起來。架構如下所示。

由于本demo系統中只使用了一塊FPGA HIL模塊，數字輸入通道的數量有限（可以通過擴展多塊HIL板卡來完成IO的擴展），而本算法中單個H橋的上下管直接采取的是取反操作。所以我們可以利用EasyGo FPGAcoder模塊，對單個DI 進行取反操作，這樣，我們只需要使用48路DI 即可完成控制指令的接收，在有限的硬件資源下完成超出硬件資源的系統仿真應用。具體模型搭建如下所示：

利用PXIBox，我們完成了以上鏈式SVG的demo實時運行。具體驗證結果如下：

以上就是為大家分享的鏈式SVG系統的實時仿真應用啦，歡迎感興趣的工程師們一起交流，仿真demo會在下期視頻里更新，需要的朋友可以關注哈。