CN110571824A - 一种铁心磁化实验设备及其直压可调的svg控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种铁心磁化实验设备及其直压可调的SVG控制方法。所述SVG控制方法包括前馈控制和级联H桥直压控制；其在低电压下的铁心磁化实验设备的调压器输出电压连续可调，且严重畸变的情况下，对功率单元H桥直压进行基于前馈自适应PI直压可调控制。本发明的控制方法将传统额定环流法的实验电压降至1000V，电源电压可实现0V～1000V之间连续调压避免了合闸冲击的问题，同时采用自动无功补偿装置补偿实验中的无功电流，降低了实验所需的电源容量。

Description

一种铁心磁化实验设备及其直压可调的SVG控制方法
技术领域
本发明属于电力系统领域，具体涉及一种铁心磁化实验设备及其直压可调的SVG控制方法。
背景技术
针对发电机定子检修问题，在发电机定子铁心缠绕电缆形成励磁电抗，在电缆两端提供电压，用温度成像仪观察转子铁心温度，察看是否出现温度异常，其过程中会产生大量无功电流。传统的发电机定子检修时，通过10kV电压，通过断路器，在发电机定子铁心缠绕线缆形成励磁电抗，在断路器合闸瞬间会产生很大的尖峰电流，这容易引起10kV电压侧的波动，导致10kV的开关出现误动作，进而影响10kV网侧的电能质量，并且在整个实验过程中，电力线缆、断路器等器件需要的耐压等级比较高，并且10kV配电室距离发电机的安装位置比较远，所需的电力线缆都比较长，这些都使得实验成本很高，而且整个实验是在10kV高压环境下完成的。与低压环境相比，高压环境需要更高的技术人员，并且需要的设备成本更高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种铁心磁化实验设备及其基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法。所述方法在低电压下的铁心磁化实验设备的调压器输出电压连续可调，且严重畸变的情况下，对功率单元H桥直压进行基于前馈自适应PI直压可调控制。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种铁心磁化实验设备，所述实验设备是基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制，所述实验设备包括：
电源，用于提供初始交流电压和电流；
调压器，用于调节电压并输出；
励磁线圈，用于产生磁场；
控制台，用于控制所述调压器的电压输出；
SVG控制系统，用于补偿实验过程中励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
两个设备电压互感器，分别实时检测所述调压器两端的输入电压和输出电压值，并将电压值传输给所述SVG控制系统；
所述励磁线圈与所述SVG控制系统并联后与所述调压器连接；
所述调压器分别与所述电源和控制台连接。
进一步地，所述SVG控制系统包括：
单相SVG电路，用于补偿励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
控制箱，用于接收设备电压互感器采集的电压值并控制所述单相SVG电路补偿在实验过程中励磁线圈所产生的无功和谐波电流。
进一步地，所述单相SVG电路的拓扑结构包括：
第一母线、第二母线、第一线路、第二线路、第三线路、第四线路、第一滤波电容、第二滤波电容和SVG电压互感器；
所述第一线路和第三线路并联到所述第一母线，第二线路和第四线路并联到所述第二母线；且所述第一线路和第二线路的另一端闭合连接，第三线路和第四线路的另一端闭合连接；
所述第一线路和第三线路均包括：
第一断路器、熔断器和软启动控制回路；
所述断路器、熔断器和软启动控制回路依次串联连接；
所述第二线路和第四线路均包括：第二断路器；
所述第二断路器末端与所述第一线路或第三线路末端连接；
所述第一滤波电容和SVG电压互感器的一端均设置在所述第一线路的熔断器和第一线路的软启动控制回路之间，另一端均设置在所述第二线路的第二断路器与第二线路末端之间；
所述第二滤波电容一端设置在所述第三线路的熔断器和第三线路的软启动控制回路之间，另一端设置在所述第四线路的第二断路器与第四线路末端之间。
进一步地，所述软启动控制回路包括：
两条并联且两端均连接的控制电路；
所述控制电路包括：第一接触器、第二接触器、软启电阻、电抗器、电流互感器和两个功率单元；
所述第一接触器与所述软启电阻串联，串联后与所述第二接触器并联；并联后的电路与所述电抗器、电流互感器和两个功率单元依顺序串联。
进一步地，所述功率单元包括
电容和四个IGBT；
功率单元控制板；
所述电容和四个IGBT组成H桥结构；所述功率单元控制板包括用于采集所述电容两端的直压信号的电压采样芯片，所述电压采样芯片与所述电容两端连接。
进一步地，所述电容为直流薄膜电容。
进一步地，所述励磁线圈是将电力线缆缠在发电机定子上得到的。
进一步地，所述SVG控制系统将传统额定环流法的实验电压降至1000V，电源电压可实现0V～1000V之间连续调压避免了合闸冲击的问题，同时采用自动无功补偿装置补偿实验中的无功电流，降低了实验设备在实验时所需的电源容量，所述励磁线圈匝数为一匝，由多根绝缘电缆并联组成，采用分布式布置方式减小漏磁对发电机定子检修实验的影响。
进一步地，由于输入第一母线和第二母线的电压为调压器的输出电压，电压从0V逐渐升到1000V，在第一母线/第二母线电压较低时，所述第一线路和第二线路中功率单元的直压也较低，实现功率单元直压的大小与第一母线/第二母线电压相匹配。
进一步地，所述调压器为油式感应调压器；由于调压器的漏抗比较大，励磁线圈中的有功电流导致调压器的输出电压相位发生变化。
本发明的另一目的在于提供一种基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法，所述SVG控制方法适用于上述的实验设备，所述SVG控制方法包括如下步骤：
S1，前馈控制：SVG控制系统中的控制箱通过调压器的输入电压推算出输出电压的相位，得到调压器等效输出电压波形；再通过前馈系数乘以调压器等效输出电压波形，得到前馈调制信号；所述控制箱根据所述前馈调制信号调整所述单相SVG电路的相位，使所述SVG控制系统与所述调压器并网成功；
S2，级联H桥直压控制：所述控制箱采用H桥总直压控制和H桥均压控制来补偿励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
S3，当所述调压器输入和输出的电压变化时，重复S1和S2。
进一步地，S1所述前馈控制中，具体的控制内容包括：通过调压器输入电压Ui，输出电压Uo的正交分解，得到有功电压分量Ud、无功电压分量Uq以及输出电压的功率因数角cosθ，前馈系数K1是动态的，前馈信号振幅F是恒定的，K1＝F/UiRMS，UiRMS是调压器输入电压有效值。通过调压器输入电压推算出输出电压的相位，得到调压器等效输出电压波形，通过前馈系数乘以调压器等效输出电压波形，得到前馈调制信号。当调压器输入电压发生波动时，保持前馈调制信号中的幅值大小恒定不变，前馈调制信号中的相位随着调压器的相位变化而变化，确保功率单元直压处于稳定状态，增强了SVG控制系统的稳定性。
进一步地，S2中所述H桥总直压控制的内容包括：在功率单元H桥直压控制中，采用PI调节器对所有H桥直压总和进行控制，通过控制箱检测H桥直压的大小，实现H桥直压的连续可调控制。
进一步地，S2中所述H桥总直压控制的具体内容包括：通过第n(n＝1)路单元直压Udc1和Udc2，取得平均值Udcaven，参考值Udcref与平均值Udcaven做差，通过所述控制台的PI调节器控制，再与有功相位角coswt相乘，得到总直压信号tzn；通过检测功率单元直压的大小，实现功率单元H桥直压连续可调控制；在均压控制中，Udc1、Udc2与Udcaven(2个串联功率单元直压的平均值)做差，经PI调节器控制，再与功率单元调制波同向分量(+sinwt)或反向分量(-sinwt)相乘，得到调制信号tw1n和tw2n，即可实现对单个单元有功分量的独立调节，从而控制单元间的直压平衡；最后所有信号相加得到所述前馈调制信号t1n和t2n。
进一步地，S2中所述H桥均压控制用于消除由于H桥回路结构存在电气参数差异导致级联功率单元直压存在的偏差，具体内容包括；功率单元间直压均衡采用调制波控制；级联功率单元在正常工作时，流过功率单元的电流相同，通过在功率单元调制波上叠加与电流同向或反向分量，即可实现对单个功率单元有功分量的独立调节，从而控制单元间的直压平衡。
进一步地，所述电气参数差异包括：dc电容容抗误差、IGBT导通差异和关断损耗差异。
本发明具有如下有益技术效果：
(1)本发明的SVG控制方法将传统额定环流法的实验电压降至1000V，电源电压可实现0V～1000V之间连续调压避免了合闸冲击的问题，同时采用自动无功补偿装置补偿实验中的无功电流，降低了实验所需的电源容量，励磁线圈设计为一匝，由多根绝缘电缆并联组成，采用分布式布置方式减小漏磁对实验的影响。
(2)本发明的SVG控制方法中，由于第一母线和第二母线之间的电压为调压器的输出电压，电压从0V慢慢升到1000V，在第一母线和第二母线之间的电压较低时，功率单元的直压控制的较低，实现功率单元直压的大小与母线(第一母线和第二母线)电压大小相匹配。
(3)本发明的一种铁心磁化实验设备，接入了SVG控制系统，与励磁线圈并联，补偿实验过程中励磁线圈所产生的无功和谐波电流，降低了调压器提供实验所需的电源容量。
附图说明
图1为本发明实施例中一种铁心磁化实验设备的结构示意图。
图2为本发明实施例中单相SVG电路的拓扑结构的结构示意图。
图3为本发明实施例中功率单元的结构示意图。
图4为本发明实施例中前馈控制示意图。
图5为本发明实施例中调压器电压波形分析示意图。
图6为本发明实施例中H桥总直压控制示意图。
图7为本发明实施例中H桥均压控制示意图。
附图标记说明：1-第一母线，11-第一线路，111-第一断路器，112-熔断器，1131-第一接触器，1132-第二接触器，1133-软启电阻，1134-电抗器，1135-电流互感器，1136-功率单元；12-第二线路，121-第二断路器；2-第二母线，21-第三线路，22-第四线路；3-第一滤波电容；4-第二滤波电容；5-SVG电压互感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效教学方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
实施例1
本实施例提供一种铁心磁化实验设备，如图1所示，所述实验设备可基于前馈自适应PI直压可调，所述实验设备包括：
电源，用于提供初始交流电压和电流；
调压器，用于调节电压并输出给所述SVG电路；
励磁线圈，用于产生磁场；
控制台，用于控制所述调压器的电压输出；
SVG控制系统，用于补偿实验过程中励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
两个设备电压互感器(PT)，分别实时检测所述调压器两端的输入电压和输出电压值，并将电压值传输给所述SVG控制系统；
所述励磁线圈与所述SVG控制系统并联后与所述调压器连接；
所述调压器分别与所述电源和控制台连接。
所述SVG控制系统包括：
单相SVG电路，用于补偿励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
控制箱，用于接收设备电压互感器采集的电压值并控制所述单相SVG电路补偿在实验过程中励磁线圈所产生的无功和谐波电流。
参考图2，所述单相SVG电路的拓扑结构包括：
第一母线、第二母线、第一线路、第二线路、第三线路、第四线路、第一滤波电容、第二滤波电容和SVG电压互感器；
所述第一线路和第三线路并联到所述第一母线，第二线路和第四线路并联到所述第二母线；且所述第一线路和第二线路的另一端闭合连接，第三线路和第四线路的另一端闭合连接；
所述第一线路和第三线路均包括：
第一断路器、熔断器和软启动控制回路；
所述断路器、熔断器和软启动控制回路依次串联连接；
所述第二线路和第四线路均包括：第二断路器；
所述第二断路器末端与所述第一线路或第三线路末端连接；
所述第一滤波电容和SVG电压互感器的一端均设置在所述第一线路的熔断器和第一线路的软启动控制回路之间，另一端均设置在所述第二线路的第二断路器与第二线路末端之间；
所述第二滤波电容一端设置在所述第三线路的熔断器和第三线路的软启动控制回路之间，另一端设置在所述第四线路的第二断路器与第四线路末端之间。
所述软启动控制回路包括：
两条并联且两端均连接的控制电路；
所述控制电路包括：第一接触器、第二接触器、软启电阻、电抗器、电流互感器和两个功率单元；
所述第一接触器与所述软启电阻串联，串联后与所述第二接触器并联；并联后的电路与所述电抗器、电流互感器和两个功率单元依顺序串联。
参考图3，所述功率单元包括：
电容和四个IGBT(图2中的T1、T2、T3和T4)；
功率单元控制板；
所述电容和四个IGBT组成H桥结构；所述功率单元控制板包括用于采集所述电容两端的直压信号的电压采样芯片，所述电压采样芯片与所述电容两端连接。
所述电容为直流薄膜电容。
所述励磁线圈是将电力线缆缠在发电机定子上得到的。
所述SVG控制系统将传统额定环流法的实验电压降至1000V，电源电压可实现0V～1000V之间连续调压避免了合闸冲击的问题，同时采用自动无功补偿装置补偿实验中的无功电流，降低了实验设备在实验时所需的电源容量，所述励磁线圈匝数为一匝，由多根绝缘电缆并联组成，采用分布式布置方式减小漏磁对发电机定子检修实验的影响。
由于输入第一母线和第二母线的电压为调压器的输出电压，电压从0V逐渐升到1000V，在第一母线/第二母线电压较低时，所述第一线路和第二线路中功率单元的直压也较低，实现功率单元直压的大小与第一母线/第二母线电压相匹配。
所述调压器为油式感应调压器；由于调压器的漏抗比较大，励磁线圈中的有功电流导致调压器的输出电压相位发生变化。
实施例3
本实施例提供一种基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法，如图4～7所示，所述SVG控制方法适用于如实施例1中所述的实验设备，所述SVG控制方法包括如下步骤：
S1，前馈控制：SVG控制系统中的控制箱通过调压器的输入电压推算出输出电压的相位，得到调压器等效输出电压波形；再通过前馈系数乘以调压器等效输出电压波形，得到前馈调制信号；所述控制箱根据所述前馈调制信号调整所述单相SVG电路的相位，使所述SVG控制系统与所述调压器并网成功；
S2，级联H桥直压控制：所述控制箱采用H桥总直压控制和H桥均压控制来补偿励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
S3，当所述调压器输入和输出的电压变化时，重复S1和S2。
在实际实验中，大功率感应式调压器的漏抗相对较大，导致调压器的输入电压与输出电压相位不一致，并且随着有功和无功比例的变化而变化，如图5所示。锁相和前馈控制以调压器输出电压为目标，并不满足SVG的正常工作。本实施例通过调压器输入电压推算出输出电压的相位，得到调压器等效输出电压波形，通过前馈系数乘以调压器等效输出电压波形，得到前馈调制信号。如图5所示，Ui为调压器输入电压，Uo为调压器输出电压，Ud为有功电流在漏抗上的压降，Uq为无功电流对应的电压，通过Ui*cosθ得到输出电压的相位，乘以前馈系数K1，即K1*Ui*cosθ，获得与调压器输出电压同相位的调制量。
S1所述前馈控制中，如图4所示，其具体的控制内容包括：通过调压器输入电压Ui，输出电压Uo的正交分解，得到有功电压分量Ud、无功电压分量Uq以及输出电压的功率因数角cosθ，前馈系数K1是动态的，前馈信号振幅F恒定，K1＝F/UiRMS，UiRMS是调压器输入电压有效值；通过调压器输入电压推算出输出电压的相位，得到调压器等效输出电压波形，通过前馈系数乘以调压器等效输出电压波形，得到前馈调制信号。当调压器输入电压发生波动时，前馈调制信号中的幅值大小恒定不变，确保功率单元直压处于稳定状态，增强了SVG控制系统的稳定性。
S2中所述H桥总直压控制的内容包括：在功率单元H桥直压控制中，采用PI调节器对所有H桥直压总和进行控制，通过控制箱检测H桥直压的大小，实现H桥直压的连续可调控制。
S2中所述H桥总直压控制的具体内容包括：如图6所示，通过第n(n＝1)路单元直压Udc1和Udc2，取得平均值Udcaven，将参考值Udcref与Udcaven做比较，得到的误差信号通过所述控制台的PI调节器控制，再与有功相位角coswt相乘，得到总直压信号tzn；通过检测功率单元直压的大小，实现功率单元H桥直压连续可调控制；H桥总直压控制分为四路控制，最后得到四组独立的总直压指令信号。其核心控制，在不同的前馈调制比的情况下，H桥直压大小是不一样的，且Udcref是动态参考值，会随着H桥直压变化。图6中，Udcn(n＝1,2…8)是8个功率单元的直压大小，Udcaven(n＝1,2,3,4)是每两个串联单元的平均值，Udcref是功率单元直压的参考值。
所述SVG控制方法中，无论母线电压如何变化，前馈控制对应的调制比一直是0.9，当前馈调制比降低时，在同样母线电压下，直压控制大，反之亦然。直压控制的判断条件是直压本身，其中，参考值Udcref是一个变化量，初始值设为40V，ΔU是参考值Udcref步进的大小，假定以20为步进(步进可以根据实际工况来选择)，最后增加到800V，Udc1和Udc2是两个串联功率单元实际直压的大小。单元直压参考值Udcref只与单元直压大小有关系，判断依据如公式(3)，当出现任何一种情况(如调压器输出电压在0-1000V的任何数值时)时，Udcref如公式(2)，该控制策略即为基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法。功率单元直压大小自适应调压器输出电压的变化，提高了补偿电流的精度和控制系统的稳定性。
S2中所述H桥均压控制的内容包括：由于H桥回路设计存在电气参数差异，这会导致级联功率单元模块直压存在偏差，需要做均压控制；功率单元间直压均衡采用调制波控制；级联功率单元的H桥在正常工作时，流过功率单元的电流相同，通过在功率单元调制波上叠加与电流同向或反向分量，即可实现对单个功率单元有功分量的独立调节，从而控制单元间的直压平衡。
在H桥均压控制中，提取每路所有功率单元H桥直压的平均值Udcaven(n＝1,2,3,4)作为指令，以每路功率单元H桥直压实际值Udcn(n＝1,2)作为反馈，两者差值先通过PI调节器控制，通过±sinωt(容性无功取-sinωt，感性无功取+sinωt)来改变调制信号的方向，最终得到均压调制信号tw1n和tw2n(n＝1,2,3,4)；即可实现对单个单元有功分量的独立调节，从而控制单元间的直压平衡；最后所有信号相加得到所述前馈调制信号t1n和t2n。
所述电气参数差异包括：dc电容容抗误差、IGBT导通差异和关断损耗差异。
以上对本发明实施例所提供的基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制装置及方法进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铁心磁化实验设备，所述实验设备是基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制，其特征在于，所述实验设备包括：
调压器，用于调节电压并输出；
励磁线圈，用于产生磁场；
控制台，用于控制所述调压器的电压输出；
SVG控制系统，用于补偿实验过程中励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
两个设备电压互感器，分别实时检测所述调压器两端的输入电压和输出电压值，并将电压值传输给所述SVG控制系统；
所述励磁线圈与所述SVG控制系统并联后与所述调压器连接；
所述调压器与所述控制台连接。
2.根据权利要求1所述的一种铁心磁化实验设备，其特征在于，所述SVG控制系统包括：
单相SVG电路，用于补偿励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
控制箱，用于接收设备电压互感器采集的电压值并控制所述单相SVG电路补偿在实验过程中励磁线圈所产生的无功和谐波电流。
3.根据权利要求2所述的一种铁心磁化实验设备，其特征在于，所述单相SVG电路的拓扑结构包括：
第一母线、第二母线、第一线路、第二线路、第三线路、第四线路、第一滤波电容、第二滤波电容和SVG电压互感器；
所述第一线路和第三线路并联到所述第一母线，第二线路和第四线路并联到所述第二母线；且所述第一线路和第二线路的另一端闭合连接，第三线路和第四线路的另一端闭合连接；
所述第一线路和第三线路均包括：
第一断路器、熔断器和软启动控制回路；
所述断路器、熔断器和软启动控制回路依次串联连接；
所述第二线路和第四线路均包括：第二断路器；
所述第二断路器末端与所述第一线路或第三线路末端连接；
所述第一滤波电容和SVG电压互感器的一端均设置在所述第一线路的熔断器和第一线路的软启动控制回路之间，另一端均设置在所述第二线路的第二断路器与第二线路末端之间；
所述第二滤波电容一端设置在所述第三线路的熔断器和第三线路的软启动控制回路之间，另一端设置在所述第四线路的第二断路器与第四线路末端之间。
4.根据权利要求3所述的一种铁心磁化实验设备，其特征在于，所述软启动控制回路包括：
两条并联且两端均连接的控制电路；
所述控制电路包括：第一接触器、第二接触器、软启电阻、电抗器、电流互感器和两个功率单元；
所述第一接触器与所述软启电阻串联，串联后与所述第二接触器并联；并联后的电路与所述电抗器、电流互感器和两个功率单元依顺序串联。
5.根据权利要求4所述的一种铁心磁化实验设备，其特征在于，所述功率单元包括
电容和四个IGBT；
功率单元控制板；
所述电容和四个IGBT组成H桥结构；所述功率单元控制板包括用于采集所述电容两端的直压信号的电压采样芯片，所述电压采样芯片与所述电容两端连接。
6.一种基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法，所述SVG控制方法适用于如权利要求1～5任一项所述的实验设备，其特征在于，所述SVG控制方法包括如下步骤：
S1，前馈控制：SVG控制系统中的控制箱根据调压器的输入电压计算得到前馈调制信号；所述控制箱根据所述前馈调制信号调整所述单相SVG电路的相位，使所述SVG控制系统与所述调压器并网成功；
S2，级联H桥直压控制：所述控制箱采用H桥总直压控制和H桥均压控制来补偿励磁线圈所产生的无功和谐波电流；
S3，当所述调压器输入和输出的电压变化时，重复S1和S2。
7.根据权利要求6所述的一种基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法，其特征在于，S1所述前馈控制中，具体的控制内容包括：通过调压器输入电压、输出电压的正交分解，得到有功电压分量、无功电压分量以及输出电压的功率因数角，前馈系数K1是动态的，前馈信号振幅F是恒定的，K1＝F/UiRMS，UiRMS是调压器输入电压有效值；通过调压器输入电压推算出输出电压的相位，得到调压器等效输出电压波形，通过前馈系数乘以调压器等效输出电压波形，得到前馈调制信号。
8.根据权利要求6所述的一种基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法，其特征在于，S2中所述H桥总直压控制的内容包括：在功率单元H桥直压控制中，采用PI调节器对所有H桥直压总和进行控制，通过控制箱检测H桥直压的大小，实现H桥直压的连续可调控制。
9.根据权利要求6所述的一种基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法，其特征在于，S2中所述H桥均压控制用于消除由于H桥回路结构存在电气参数差异导致级联功率单元直压存在的偏差，具体内容包括；功率单元间直压均衡采用调制波控制；级联功率单元在正常工作时，流过功率单元的电流相同，通过在功率单元调制波上叠加与电流同向或反向分量，实现对单个功率单元有功分量的独立调节，从而控制功率单元间的直压平衡。
10.根据权利要求9所述的一种基于前馈自适应PI直压可调的SVG控制方法，其特征在于，所述电气参数差异包括：电容容抗误差、IGBT导通差异和关断损耗差异。
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