电网谐波治理和无功补偿技术及装备PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 谐波问题研究概述 2

1.2 谐波治理的意义 3

1.3 谐波治理的措施 5

1.4 有源滤波器的发展现状 7

1.5 无功补偿的意义及发展趋势 12

1.6 STATCOM国内外研究现状 14

2 无源滤波器的设计与分析 17

2.1 无源滤波器PF的多目标优化设计 17

2.1.1 PF的设计原则 17

2.1.2 现有的设计方法 20

2.2 基于多目标遗传算法的PF优化设计方法 21

2.2.1 PF优化设计问题的数学描述 21

2.2.2 无源滤波器参数优化设计问题的改进遗传算法 23

2.2.3 设计实例 26

2.2.4 PSIM仿真 27

2.3 三相互感对无源滤波器的影响分析 28

2.3.1 三相电抗器的互感作用机理 28

2.3.2 三相叠放下的三相电抗器互感分析 30

2.3.3 水平直线排列下的三相电抗器互感分析 33

2.3.4 梯形排列下的三相电抗器互感分析 35

2.3.5 水平三角排列下的三相电抗器互感分析 36

2.3.6 其他排列方式下的三相电抗器互感分析 37

3 谐波和基波无功的检测 38

3.1 傅立叶级数及其改进算法 39

3.1.1 傅立叶级数的基本概念 39

3.1.2 傅立叶级数的指数形式 41

3.1.3 离散傅立叶变换（DFT） 42

3.1.4 一种滑窗迭代DFT检测算法的实现 44

3.2.1 基于功率不变条件下的坐标变换基础 47

3.2 ip-iq算法及实现 47

3.2.2 ip-iq算法基础 49

3.2.3 ip-iq法的推广应用 51

3.2.4 基于ip-iq算法的谐波电流检测方法的实现 52

3.2.5 一种改进的ip-iq谐波和基波检测方法 56

3.3 预测方法在谐波检测中的应用 58

3.3.1 延时对有源滤波器补偿性能的影响分析 58

3.3.2 预测方法的选择 61

3.3.3 基于FIR自适应滤波器的预测算法 62

3.3.4 有源电力滤波器参考电流的自适应预测实现技术 66

4 谐波监测与分析系统 71

4.1 谐波监测与分析装置的实现技术 72

4.1.1 系统的硬件设计 72

4.1.2 系统软件构成 73

4.2.1 FFT计算方法及技巧 74

4.2 电网谐波分析软件的关键技术 74

4.2.2 压缩数据窗口法计算电网中负序分量 75

4.2.3 多线程技术 75

4.2.4 包技术 76

4.2.5 海量存储技术 77

4.2.6 预测方法实现故障记录 77

4.2.7 二维图形拟合技术 78

4.2.8 三维图形投影技术 79

5.1.1 SHAPF的结构及特点 80

5 几种典型的混合有源电力滤波器的建模和控制性能分析 80

5.1 SHAPF的结构及其电气模型 80

5.1.2 SHAPF的电气模型 81

5.2 不同控制策略下混合有源电力滤波器的工作特性 82

5.2.1 根据滤波器支路谐波电流进行控制 83

5.2.2 根据电源谐波电流进行控制 89

5.2.3 根据负载谐波电流进行控制 94

5.2.4 根据负载谐波电压进行控制 98

5.3.1 单独注入式混合有源滤波器结构及滤波原理分析 103

5.3 单独注入式混合有源滤波器 103

5.3.2 单独注入式有源电力滤波器特性分析 105

5.3.3 单独注入式有源电力滤波器输出的频率特性 115

5.4 大功率混合有源电力滤波器（HHAPF） 117

5.4.1 HHAPF的结构及工作原理 117

5.4.2 HHAPF的控制特性分析 119

5.5 谐振阻抗型混合有源滤波器 124

5.5.1 RITHAF的结构和原理 124

5.5.2 RITHAF的补偿特性分析 125

6 混合型有源滤波器的控制策略和仿真 137

6.1 有源滤波器控制算法的研究现状 137

6.2 广义积分迭代控制算法 139

6.2.1 广义积分器原理 139

6.2.2 广义积分迭代控制算法 142

6.2.3 控制算法仿真 143

6.3.1 递推积分PI控制算法 145

6.3 递推积分PI控制 145

6.3.2 控制算法仿真 146

7 有源滤波器主电路和输出滤波器的设计 150

7.1 有源滤波器主电路的设计 150

7.2 输出滤波器OF对APF的影响 158

7.2.1 OF类型 158

7.2.2 OF的性能指标函数 159

7.2.3 OF对APF性能影响的分析 161

7.2.4 LCR输出滤波器对APF影响的实验 163

8 混合型有源电力滤波器的工程应用 166

8.1 并联混合型有源电力滤波器（HHAPF）的工程应用背景 166

8.2 数字控制系统 167

8.2.1 TMS320 F240模块 168

8.2.2 TMS320 C32模块 170

8.2.3 基于改进规则采样法的PWM调制方法 171

8.2.4 死区时间补偿 172

8.3 主电路子系统 173

8.3.1 输出滤波器的设计 173

8.3.2 耦合变压器的设计 174

8.3.3 逆变器直流侧电容的设计 174

8.3.4 电网电压对有源滤波器直流侧电压的影响 174

8.3.5 主电路中三相逆变桥的设计 177

8.4 并联混合型有源电力滤波器（HHAPF）的工程应用实例 178

8.4.1 无源支路和注入支路 179

8.4.2 有源滤波器 179

8.4.3 系统投运效果 181

9 配电网智能无功补偿系统 183

9.1 无功补偿、提高功率因数的意义 183

9.2 配电网无功功率及功率因数 184

9.3 无功功率补偿的原理 186

9.5 电网无功优化补偿系统控制器的设计 187

9.4 配电网中常用的无功补偿方式 187

9.5.1 配电网无功补偿的无级调节的实现 194

9.5.2 晶闸管投入时刻的选取 195

9.6 无功补偿装置电流谐波放大及其抑制措施 198

10 静止同步补偿器（STATCOM）对电力系统稳定性的影响及STATCOM装置的研制 199

10.1 STATCOM对电力系统暂态稳定的影响 199

10.1.1 STATCOM的基本结构及工作原理 199

10.1.3 基于李雅普诺夫直接法的稳定性分析 201

10.1.2 包含静止同步补偿器的电力系统模型 201

10.2 静止同步补偿器对电压稳定性的影响 206

10.3 静止同步补偿器装置研制 209

10.3.1 STATCOM装置主电路结构设计 209

10.3.2 STATCOM装置控制系统硬件结构 211

10.3.3 STATCOM装置控制系统软件结构 213

10.3.4 STATCOM装置的输出波形情况 220

附录 遗传算法的程序代码 222

参考文献 234