柔性交流输电系统的原理与应用PDF电子书下载

第1章 柔性交流输电系统概述 1

1.1 现代电力系统概述 1

1.1.1 输电技术的发展历史 1

1.1.2 现代电力系统的主要特点 3

1.2 输电网互联带来的挑战 5

1.2.1 电网互联带来的好处和挑战 5

1.2.2 输电网的潮流控制 5

1.2.3 提高传输容量 9

1.3 传统解决方法及其局限性 15

1.4 新的解决方法——FACTS的诞生 15

1.4.1 FACTS出现的背景及其必然性 15

1.4.2 FACTS的历史、现状与前景 16

1.5.1 FACTS基本概念 17

1.5 FACTS及其控制器概述 17

1.5.2 FACTS控制器的基本类型 18

1.5.3 主要FACTS控制器的定义 21

1.5.4 FACTS的优越性 32

1.6 FACTS与HVDC 36

1.6.1 HVDC的发展历史回顾 36

1.6.2 HVDC的基本原理及其特点 38

1.6.3 HVDC的特点和等价距离概念 40

1.6.4 HVDC的传统应用领域和FACTS技术的影响 42

1.6.5 HVDC与FACTS的关系 44

1.7 电能质量与用户电力 47

1.7.1 电能质量问题概述 47

1.7.2 用户电力及其控制器 56

参考文献 62

2.2 发展历史与现状 67

2.1 概述 67

第2章 电力电子器件 67

2.3 分类 70

2.4 特性参数 71

2.5 主要器件简述 72

2.5.1 整流器／电力二极管 72

2.5.2 双极型晶体管 73

2.5.3 功率场效应管 74

2.5.4 绝缘栅双极型晶体管 74

2.5.5 晶闸管 76

2.5.6 门极关断晶闸管 77

2.5.7 改进门极关断晶闸管 79

2.5.8 MOS栅控晶闸管 80

2.6 FACTS控制器中的电力电子器件 81

2.7 国内的电力电子器件发展水平 85

参考文献 86

第3章 电压型变换器 88

3.1 电力电子变换器及其分类 88

3.2 电压／电流型变换器的一些基本概念 89

3.3 电压型变换器的基本原理 90

3.4 单相变换器 91

3.4.1 单相全波变换器 91

3.4.2 单相桥变换器 93

3.5 三相二电平变换器 94

3.5.1 三相全桥变换器 94

3.5.2 变压器耦合的多脉波变换器 97

3.6 三相多电平变换器 101

3.6.1 多电平变换器的基本概念 101

3.6.2 三相三电平变换器 101

3.6.3 多电平变换器的主电路结构 105

3.7 脉宽调制技术 109

3.7.1 正弦脉宽调制 110

3.7.2 空间矢量PWM 112

3.7.3 优化PWM 116

3.8 多电平变换器和PWM技术在FACTS中的应用 117

3.9 如何增大变换器容量 118

参考文献 119

第4章 电流型变换器 121

4.1 基本原理 121

4.2 三相全波二极管整流器 122

4.3 三相全波晶闸管变换器 126

4.3.1 整流模式 127

4.3.2 逆变模式 128

4.3.3 交流电流和直流电压的谐波分析 132

4.3.4 大容量晶闸管变换器 137

4.4 基于可关断器件的电流型变换器 139

4.5 电压型变换器与电流型变换器的比较与综合 141

4.5.1 VSC和CSC的比较 141

4.5.2 混合变换器概念 143

4.5.3 阻抗型变换器概念 144

参考文献 144

第5章 并联补偿与静止无功补偿器 146

5.1 并联补偿概述 146

5.2 并联补偿的作用 146

5.2.1 输电系统并联补偿和动态性能控制 147

5.2.2 输电线路分段和中点并联补偿 148

5.2.3 并联补偿提高系统电压稳定性 150

5.2.4 并联补偿提高输电系统暂态稳定性 152

5.2.5 并联补偿提高输电系统振荡稳定性 155

5.2.6 负荷的三相不平衡补偿 156

5.2.7 电力系统谐波的并联补偿 157

5.3 电力系统并联补偿技术的历史与现状 158

5.4 并联补偿器的种类 159

5.5 静止无功补偿器 160

5.5.1 并联饱和电抗器 160

5.5.2 晶闸管控制／投切电抗器 161

5.5.3 晶闸管控制的高阻抗变压器 167

5.5.4 晶闸管投切电容器 168

5.5.5 组合式SVC概述 173

5.5.6 固定电容-晶闸管控制电抗型SVC 174

5.5.7 晶闸管投切电容-晶闸管控制电抗型SVC 177

5.5.8 机械式投切电容-晶闸管控制电抗型SVC 179

5.6 SVC的控制策略简介 179

5.6.1 面向电力系统的对称控制策略 180

5.6.2 面向负荷的控制策略 183

5.7.1 SVC应用概述 184

5.7 SVC的应用概述与工程举例 184

5.7.2 美国Eddy变电站高压直流联络线的并联无功补偿 186

5.7.3 武钢硅钢厂SVC工程 189

参考文献 192

第6章 静止同步补偿器STATCOM 193

6.1 概述 193

6.2 STATCOM工作原理简述 193

6.3 国产±20Mvar STATCOM的建模、分析与控制 194

6.3.1 ±20Mvar STATCOM简介 194

6.3.2 主电路结构 196

6.3.3 主电路建模 197

6.3.4 特性分析 207

6.3.5 控制系统 211

6.3.6 保护系统 219

6.3.7 运行与测试 220

6.3.8 关键技术创新总结 223

6.4 国内外STATCOM应用工程概述及实例 224

6.4.1 国内外STATCOM应用工程概述 224

6.4.2 日本关西电力系统Inuyama开关站±80Mvar STATCOM 229

6.4.3 TVA电网Sullivan变电站的±100Mvar STATCOM工程 235

6.4.4 NGC-ALSTOM的±75Mvar链式STATCOM 243

参考文献 251

第7章 综合并联无功补偿系统 256

7.1 概述 256

7.2 SVC与STATCOM的基本特性比较 256

7.2.1 输出特性比较 257

7.2.2 响应速度比较 258

7.2.3 损耗特性比较 259

7.2.5 交流系统不对称时的运行特性 260

7.2.4 有功功率调节能力 260

7.2.6 其他方面的比较 261

7.3 SVG的系统控制 261

7.3.1 SVG的一般控制策略 262

7.3.2 电压控制策略及其闭环动态模型 262

7.3.3 STATCOM和SVC提高电压稳定性的比较 265

7.3.4 恒电压控制模式下STATCOM和SVC对提高传输容量的比较 267

7.3.5 暂态稳定控制 268

7.3.6 阻尼控制 271

7.3.7 无功储备控制 273

7.3.8 多目标控制策略 274

7.3.9 SVG控制系统构成 275

7.4 综合并联无功补偿 276

参考文献 279

8.1 概述 281

第8章 并联储能系统 281

8.2 电池储能系统 282

8.2.1 概述 282

8.2.2 基本原理与模型 283

8.2.3 控制系统 285

8.2.4 应用情况 287

8.3 SMES 288

8.3.1 概述 288

8.3.2 基本结构 289

8.3.3 运行特性与控制简述 291

8.3.4 在电力系统中的应用 291

8.3.5 国内外研究与应用状况 292

8.3.6 应用前景展望 295

参考文献 296

9.1.1 基本概念 300

第9章 变阻抗型串联补偿器 300

9.1 电力系统串联补偿概述 300

9.1.2 串联补偿的工作原理 301

9.2 串联补偿的作用 302

9.2.1 串联补偿与潮流控制 302

9.2.2 串联补偿提高系统电压稳定性 303

9.2.3 串联补偿提高输电系统暂态稳定性 304

9.2.4 串联补偿提高输电系统振荡稳定性 305

9.2.5 串联补偿抑制次同步振荡 306

9.3 电力系统串联补偿技术的历史与现状 308

9.4 可控串联补偿的方法和串联补偿器的种类 309

9.5 GTO控制串联电容器 310

9.6 晶闸管投切串联电容器 315

9.7 晶闸管控制串联电容器 316

9.7.1 基本原理 316

9.7.2 TCSC的电路分析 318

9.7.3 稳态基波阻抗模型 320

9.7.4 TCSC的动态特性 322

9.7.5 U-I工作区与损耗特性 323

9.7.6 谐波特性 325

9.7.7 同步信号 326

9.7.8 实用的TCSC电路结构及其参数选择 326

9.8 GCSC,TSSC和TCSC次同步谐振特性 329

9.9 GCSC,TSSC和TCSC的控制 331

9.9.1 控制系统概述 331

9.9.2 GCSC的内环控制原理 331

9.9.3 TCSC的内环控制原理 333

9.9.4 TCSC的系统级控制概述 337

9.10 TCSC的应用工程概述及实例 338

9.10.1 国内外TCSC应用工程概述 338

9.10.2 美国西部电力局Kayenta变电站的先进串联补偿工程 341

9.10.3 美国BPA Slatt变电站的TCSC工程 349

9.10.4 中国南方电网平果变电站TCSC工程 358

参考文献 369

第10章 静止同步串联补偿器 376

10.1 工作原理 376

10.2 SSSC装置对系统功角特性的影响 376

10.3 SSSC装置的主电路 379

10.4 SSSC装置的控制 384

10.5 SSSC与TCSC的比较 386

10.6 混合静止同步串联补偿器 389

参考文献 389

第11章 静止电压／相角调节器 391

11.1 电压／相角调节的作用 391

11.2 电压／相角调节的方法 393

11.3 TCVR/TCPAR的工作原理、控制方法 395

参考文献 404

第12章 统一潮流控制器及其他复合补偿器 406

12.1 概述 406

12.2 统一潮流控制器 407

12.2.1 工作原理 407

12.2.2 UPFC对输电系统功率特性的影响 409

12.2.3 控制方法及其改善电力系统稳定性和传输能力的分析 412

12.2.4 示范工程 419

12.3 线间潮流控制器 422

12.4 通用型多功能FACTS控制器 428

参考文献 429

第13章 其他FACTS控制器 431

13.1 NGH次同步谐振阻尼器 431

13.2 晶闸管控制的制动电阻 436

13.3 短路电流限制器 439

参考文献 444

第14章 DFACTS与用户电力技术 446

14.1 有源电力滤波器 446

14.1.1 有源滤波器主电路拓扑结构 448

14.1.2 有源滤波器的控制策略 451

14.1.3 功率电路的设计 459

14.1.4 有源滤波器的技术要求 460

14.1.5 工程实例 460

14.2 动态电压调节器 463

14.2.1 动态电压调节器的结构分析 464

14.2.2 动态电压调节器的控制 467

14.2.3 DVR设计实例 471

参考文献 475

缩略词表 477