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 2

1.2 输电网互联带来的挑战 4

1.2.1 电网互联带来的好处和挑战 4

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 12

1.4 新的解决方法——FACTS的诞生 12

1.4.1 FACTS出现的背景及其必然性 12

1.4.2 FACTS的历史、现状与前景 13

1.5 FACTS及其控制器概述 14

1.5.1 FACTS基本概念 14

1.5.2 FACTS控制器的基本类型 15

1.5.3 主要FACTS控制器的定义 17

1.5.4 FACTS的优越性 27

1.6 FACTS与HVDC 31

1.6.1 HVDC的发展历史回顾 31

1.6.2 HVDC的基本原理及其特点 32

1.6.3 HVDC的特点和等价距离概念 34

1.6.4 HVDC的传统应用领域和FACTS技术的影响 36

1.6.5 HVDC与FACTS的关系 38

1.7 电能质量与定制电力 40

1.7.1 电能质量问题概述 40

1.7.2 定制电力及其控制器 47

参考文献 52

第2章 电力电子学基础 56

2.1 概述 56

2.2 电力电子器件 56

2.2.1 发展历史与现状 56

2.2.2 分类 59

2.2.3 特性参数 60

2.2.4 主要器件简述 61

2.2.5 FACTS控制器中的电力电子器件 67

2.3 电力电子变换器概述 70

2.3.1 电力电子变换器及其分类 70

2.3.2 电压／电流源型变换器的一些基本概念 71

2.4 电压源型变换器 72

2.4.1 基本原理 72

2.4.2 单相变换器 73

2.4.3 三相二电平变换器 75

2.4.4 三相多电平变换器 81

2.4.5 脉宽调制技术 88

2.4.6 多电平变换器和PWM技术在FACTS中的应用 92

2.4.7 如何增大变换器容量 93

2.5 电流源型变换器概述 95

2.6 电压源型变换器与电流源型变换器的比较与综合 96

2.6.1 VSC和CSC的比较 96

2.6.2 混合变换器概念 97

2.6.3 阻抗型变换器概念 98

参考文献 99

第3章 并联补偿与静止无功补偿器 101

3.1 并联补偿概述 101

3.2 并联补偿的作用 101

3.2.1 输电系统并联补偿和动态性能控制 102

3.2.2 输电线路分段和中点并联补偿 103

3.2.3 并联补偿提高系统电压稳定性 104

3.2.4 并联补偿提高输电系统暂态稳定性 106

3.2.5 并联补偿提高输电系统振荡稳定性 108

3.2.6 负荷的三相不平衡补偿 109

3.2.7 电力系统谐波的并联补偿 110

3.3 电力系统并联补偿技术的历史与现状 110

3.4 并联补偿器的种类 112

3.5 静止无功补偿器 113

3.5.1 并联饱和电抗器 113

3.5.2 晶闸管控制／投切电抗器 114

3.5.3 晶闸管控制的高阻抗变压器 118

3.5.4 晶闸管投切电容器 119

3.5.5 组合式SVC概述 124

3.5.6 固定电容-晶闸管控制电抗型SVC 125

3.5.7 晶闸管投切电容-晶闸管控制电抗型SVC 127

3.5.8 机械式投切电容-晶闸管控制电抗型SVC 129

3.6 SVC的控制策略简介 130

3.6.1 面向电力系统的对称控制策略 130

3.6.2 面向负荷的控制策略 132

3.7 SVC的应用概述与工程举例 134

3.7.1 SVC应用概述 134

3.7.2 美国Eddy变电站高压直流联络线的并联无功补偿 134

3.7.3 武钢硅钢厂SVC工程 136

参考文献 139

第4章 静止同步补偿器STATCOM 141

4.1 概述 141

4.2 STATCOM工作原理简述 141

4.3 国产±20Mvar STATCOM的建模、分析与控制 142

4.3.1 ±20Mvar STATCOM简介 142

4.3.2 主电路结构 144

4.3.3 主电路建模 144

4.3.4 特性分析 155

4.3.5 控制系统 157

4.3.6 保护系统 162

4.3.7 运行与测试 163

4.4 国内外STATCOM应用工程概述及实例 165

4.4.1 国内外STATCOM应用工程概述 165

4.4.2 日本关西电力系统Inuyama开关站±80Mvar STATCOM 169

4.4.3 NGC—ALSTOM的±75Mvar链式STATCOM 175

参考文献 183

第5章 综合并联无功补偿系统 186

5.1 概述 186

5.2 SVC与STATCOM的基本特性比较 186

5.2.1 输出特性比较 186

5.2.2 响应速度比较 188

5.2.3 损耗特性比较 189

5.2.4 有功功率调节能力 190

5.2.5 交流系统不对称时的运行特性 190

5.2.6 其他方面的比较 190

5.3 SVG的系统控制 191

5.3.1 SVG的一般控制策略 191

5.3.2 电压控制策略及其闭环动态模型 192

5.3.3 STATCOM和SVC提高电压稳定性的比较 195

5.3.4 恒电压控制模式下STATCOM和SVC对提高传输容量的比较 196

5.3.5 暂态稳定控制 198

5.3.6 阻尼控制 200

5.3.7 无功储备控制 202

5.3.8 多目标控制策略 203

5.3.9 SVG控制系统构成 204

5.4 综合并联无功补偿 205

参考文献 208

第6章 并联储能系统 209

6.1 概述 209

6.2 电池储能系统 210

6.2.1 技术特点 210

6.2.2 基本原理与模型 211

6.2.3 控制系统 212

6.2.4 应用情况 215

6.3 SMES 215

6.3.1 技术特点 215

6.3.2 基本结构 216

6.3.3 运行特性与控制简述 218

6.3.4 在电力系统中的应用 218

6.3.5 国内外研究与应用状况 219

6.3.6 应用前景展望 221

参考文献 222

第7章 变阻抗型串联补偿器 225

7.1 电力系统串联补偿概述 225

7.1.1 基本概念 225

7.1.2 串联补偿的工作原理 226

7.2 串联补偿的作用 227

7.2.1 串联补偿与潮流控制 227

7.2.2 串联补偿提高系统电压稳定性 228

7.2.3 串联补偿提高输电系统暂态稳定性 229

7.2.4 串联补偿提高输电系统振荡稳定性 230

7.2.5 串联补偿抑制次同步振荡 230

7.3 电力系统串联补偿技术的历史与现状 233

7.4 可控串联补偿的方法和串联补偿器的种类 234

7.5 GTO控制串联电容器 235

7.6 晶闸管投切串联电容器 238

7.7 晶闸管控制串联电容器 240

7.7.1 基本原理 240

7.7.2 TCSC的电路分析 241

7.7.3 稳态基波阻抗模型 243

7.7.4 TCSC的动态特性 245

7.7.5 U-I工作区与损耗特性 246

7.7.6 谐波特性 248

7.7.7 同步信号 248

7.7.8 实用的TCSC电路结构及其参数选择 249

7.8 GCSC,TSSC和TCSC次同步谐振特性 251

7.9 GCSC,TSSC和TCSC的控制 253

7.9.1 控制系统概述 253

7.9.2 GCSC的内环控制原理 254

7.9.3 TCSC的内环控制原理 255

7.9.4 TCSC的系统级控制概述 259

7.10 TCSC的应用工程概述及实例 261

7.10.1 国内外TCSC应用工程概述 261

7.10.2 中国南方电网平果变电站TCSC工程 261

参考文献 271

第8章 静止同步串联补偿器 274

8.1 工作原理 274

8.2 SSSC装置对系统功角特性的影响 274

8.3 SSSC装置的主电路 277

8.4 SSSC装置的控制 281

8.5 SSSC与TCSC的比较 284

8.6 混合静止同步串联补偿器 286

参考文献 286

第9章 静止电压／相角调节器 288

9.1 电压／相角调节的作用 288

9.2 电压／相角调节的方法 290

9.3 TCVR/TCPAR的工作原理、控制方法 291

参考文献 300

第10章 统一潮流控制器及其他复合补偿器 302

10.1 概述 302

10.2 统一潮流控制器 303

10.2.1 工作原理 303

10.2.2 UPFC对输电系统功率特性的影响 304

10.2.3 控制方法及其改善电力系统稳定性和传输能力的分析 308

10.2.4 示范工程 313

10.3 线间潮流控制器 316

10.4 通用型多功能FACTS控制器 321

参考文献 322

第11章 其他FACTS控制器 324

11.1 晶闸管控制的制动电阻 324

11.2 短路电流限制器 327

参考文献 332

第12章 DFACTS与定制电力技术 334

12.1 有源电力滤波器 334

12.1.1 有源滤波器主电路拓扑结构 336

12.1.2 有源滤波器的控制策略 337

12.1.3 功率电路的设计 346

12.1.4 有源滤波器的技术要求 347

12.1.5 工程实例 347

12.2 动态电压调节器 351

12.2.1 动态电压调节器的结构分析 351

12.2.2 动态电压调节器的控制 354

12.2.3 DVR设计实例 358

参考文献 362

缩略词表 364