SVG由VSC主电路和测控系统两大部分组成。VSC主电路包括电压源换流器本身、交流串联电抗器和直流链接电容器，测控系统包括电压电流检测和PWM控制，主电路与测控系统通过电压电流传感器和IGBT驱动电路连接到一起。
图3-8给出了不同VSC主电路拓扑和不同控制方式下VSC逆变输出的交流侧电压波形。从图3-7和图3-8可以看出，尽管波形各不相同，但其主要分量显然都是一个工频正弦波。因此，从VSC的交流侧看进去，在稳态条件下VSC等效为一个与电源电压同步的可控交流电压源。VSC交流侧线电压可表示为
式中 Udc——当前VSC的直流侧电压；
λ——VSC的PWM调制深度；
δ——VSC逆变输出电压相对于电源电压的相角；
kc——VSC的电压变换系数。
图3-8 不同拓扑的VSC交流侧电压波形
a）二电平VSC的输出相电压波形 b）三电平VSC的输出相电压波形 c）模块串联多电平VSC的输出电压波形
kc值与VSC的电路拓扑和PWM调制方法有关，在电路拓扑和调制方法确定的情况下，kc为常数。
即为换流器的直流电压利用率。
若三相平衡，则SVG的单相等效电路如图3-9所示。图中，X表示串联电抗器的电抗，R表征SVG的损耗，us为电源，而uc为VSC的等效电压源。
在理想情况下，忽略SVG的损耗等效电阻R，以电源电压作为相位参考，则SVG各相量之间的关系如图3-10所示。
图3-9 理想情况下SVG等效电路模型
由理想条件下的相量图可以得到如下结论：VSC逆变输出电压uc与电网电压us同相（δ＝0），SVG输出无功功率的大小和流向取决于VSC逆变输出电压与电网电压的幅值差。当Uc大于Us时，电流超前电压90°，SVG发出容性无功功率；当Uc小于Us时，电流滞后电压90°，SVG吸收感性无功功率。因此，调节VSC逆变输出电压的大小，可以改变SVG无功电流以及与电网交换的无功功率的大小。
图3-10 理想条件下SVG相量图
a）电流超前（容性无功） b）电流滞后（感性无功）
在实际系统中，SVG总是有损耗的，损耗主要包括串联电抗器中的铜耗、VSC开关器件的通态损耗和开关损耗以及直流电容器中的介质损耗。为了简化分析，将总的损耗集中作为连接电抗器的等效电阻来考虑，此时将VSC视为一个无损开关换流器，则SVG的等效电路如图3-9所示。考虑实际损耗之后，SVG相量图如图3-11所示，VSC逆变输出电压uc与电网电压us不再同相，而是存在一个比较小的相角差δ（以后称δ为控制角）。电流i与电网电压us的相角差也不再是90°，因为电网要提供一定的有功功率来补偿SVG中的损耗，即电流i不再是一个纯无功电流，它将包含一定的有功分量。
(www.xing528.com)
图3-11 实际工况下SVG相量图
a）电流超前（容性无功） b）电流滞后（感性无功）
设
超前于
一个相角δ，由图3-9有：
以
相位为参考，则存在如下关系：
由于存在X＞＞R，输出电流可简化为
SVG与电网交换的复功率为
即SVG与电网交换的有功功率（VSC整流为正）和无功功率（容性为正）分别为
对于SVG而言，它与电网主要交换无功功率，稳态时所交换的有功功率只是用于补偿SVG的功率损耗而已。因此，SVG的控制角δ通常是很小的，一般小于6°或0.1弧度.SVG的有功功率和无功功率可以近似表示为
由式(3-15)可得如下结论：
1)uc滞后于us即δ＜0时，P＞0，表示SVG从电源吸收有功功率。吸收的能量一部分用于补偿SVG的功耗，另一部分用于向直流电容器充电，升高直流电压。
2)uc超前于us即δ＞0时，P＜0，表示SVG向电源回馈能量。回馈能量必然来自直流电容器的放电，导致直流电压回落。
3)Uc＞Us时，Q＞0，SVG发出容性无功。
4)Uc＜Us时，Q＜0，SVG吸收感性无功。
可见，只要使VSC逆变输出电压与电网电压同步并且能够控制其幅值和相位，则可以控制VSC直流侧电压以及SVG与电网交换的无功功率。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
