SVG（静止无功发生器，Static Var Generator）无功补偿的核心工作原理是通过电力电子器件（如IGBT）动态生成与系统需求相匹配的容性或感性无功电流，实时调节电网中的无功功率，从而提升功率因数、稳定电压并改善电能质量。以下是其详细工作原理的分步解析：

　　一、基础概念：无功功率与补偿需求

　　无功功率的本质：在交流电路中，感性负载（如电动机、变压器）和容性负载（如电容器）会与电源之间进行能量交换（磁场储能/电场储能），这部分能量并不直接做功，但占用了电网的传输容量，表现为无功功率（Q）。当系统感性负载过多时，无功功率需求大，导致电网电压下降、功率因数降低；反之，容性负载过多则可能引发电压升高。

　　补偿目标：通过向系统注入反向无功电流（感性负载时补容性无功，容性负载时补感性无功），抵消多余的无功需求，使电网中的无功功率趋近于零（理想状态），提升有功功率传输效率、稳定电压并减少损耗。

　　二、SVG的核心工作原理

　　SVG本质上是一个受控电流源，通过实时检测电网的电压、电流信号，计算出当前系统所需的无功补偿量，并通过电力电子变换器生成对应的无功电流注入电网。其工作流程可分为以下关键步骤：

　　1. 实时检测与信号采集

　　传感器监测：SVG通过电压传感器和电流传感器，实时采集电网侧的**三相电压（$U_a, U_b, U_c$）和三相电流（$I_a, I_b, I_c$）**信号（采样频率通常＞10kHz，确保捕捉快速变化）。

　　参数计算：基于采集的电压、电流信号，通过瞬时无功功率理论（如$i_p - i_q$法或$d - q$坐标变换法），计算出当前系统的有功功率（P）、无功功率（Q）、功率因数（$cosvarphi$）及电压幅值/相位等关键参数。

　　例如：通过$d - q$变换将三相交流量转换为直流量（$d$轴对应有功分量，$q$轴对应无功分量），直接提取无功电流分量$I_q$，从而确定无功需求。

　　2. 补偿策略生成

　　目标设定：根据系统需求（如目标功率因数≥0.95、电压波动范围≤±2%），计算出需要补偿的无功电流值（$I_{Q_comp}$）。若系统无功过剩（$Q > 0$，感性负载主导），则SVG需生成容性无功电流（$I_{Q_comp} < 0$）；若无功不足（$Q < 0$，容性负载主导），则生成感性无功电流（$I_{Q_comp} > 0$）。

　　动态调节逻辑：SVG的控制单元（如DSP或FPGA）实时比较检测值与目标值，动态调整输出电流的幅值和相位，确保补偿精度（误差＜1%）。

　　3. 电力电子变换与无功电流输出

　　主电路结构：SVG的核心是电压源型逆变器（VSI），通常由直流电容（提供稳定直流母线电压，约600V - 1500V）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）桥臂（如三相全桥）及滤波电抗器组成。

　　直流侧：通过充电电阻或预充电电路建立初始直流电压，后续由电网侧的有功功率维持直流母线电压稳定（多余有功能量存储在电容中，不足时释放）。

　　交流侧：IGBT桥臂在控制信号驱动下，将直流母线电压逆变为与电网频率同步的三相交流电流（通过PWM调制方式调节IGBT的开关频率和占空比）。

　　无功电流生成：逆变器输出的交流电流经滤波电抗器（滤除高频开关纹波）后并入电网，其相位与电网电压正交（相差90°），仅包含无功分量（无有功功率传输）。通过控制逆变器输出电流的幅值，即可精准调节注入电网的无功功率大小（容性或感性）。

　　4. 动态响应与闭环控制

　　毫秒级响应：SVG的电力电子器件（IGBT）开关频率可达数千Hz（如2 - 5kHz），从检测到无功需求变化到输出补偿电流的延迟＜5ms（传统电容器组需秒级，SVC需20 - 100ms），可快速跟踪冲击性负荷（如电弧炉、轧钢机）的瞬时无功波动。

　　闭环调节：通过实时反馈电网电压、电流信号，不断修正补偿电流的指令值，形成“检测→计算→输出→反馈”的闭环控制，确保无功补偿的稳定性和准确性（即使负载频繁变化，也能维持功率因数≥0.98）。

　　三、SVG无功补偿的实际效果

　　电压稳定：通过快速注入容性无功电流，提升节点电压（如工业负荷突增时，电压跌落从传统方案的10% - 15%降至≤2%）。

　　功率因数提升：将功率因数从0.6 - 0.7补偿至0.95以上，减少无功电流传输，降低线路损耗（年节电约5% - 15%）。

　　设备保护：避免因电压过低导致的电机启动困难、变压器过热等问题，延长设备寿命。

　　谐波治理：部分SVG集成谐波滤波功能，可同步滤除2 - 50次谐波，提升电能质量。

　　总结

　　SVG无功补偿通过“实时检测→动态计算→电力电子逆变→精准输出”的技术路径，实现了无功功率的毫秒级动态调节，解决了传统补偿技术响应慢、精度低、谐波干扰等问题，是现代电力系统中保障电压稳定、提升能效及电能质量的核心技术之一。