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第1章 绪论 1

1.1 市电电源——“粗电” 1

目录 1

1.2 感性与非线性负载对市电质量的污染 2

1.3 用户对市电电能质量的要求 4

1.4 用于市电电能质量补偿的高频电能变换器 5

1.4.1 高频电能变换器的定义及应用领域 5

1.4.2 高频电能变换器的电压型和电流型电路 6

1.4.3 高频电能变换器的控制方式 8

1.5.2 高频变换器的串联、并联和串并联补偿 11

1.5 采用高频变换器的补偿电路及其工作状态 11

1.5.1 电压源与电流源的概念 11

1.5.3 高频电能变换器所用的开关器件 13

1.6 市电质量补偿指令值的检测与同步参考系 14

1.6.1 电压和电流的瞬时值波形比较法 15

1.6.2 瞬时值无功理论检测法 16

1.6.3 自适应干扰消除法 23

1.7 50Hz交流标准电压发生器 26

1.8 iq,ih检测电路中的低通滤波器 28

2.1.1 现状与发展 31

第2章 对市电电压质量的补偿 31

2.1 引言 31

2.1.2 补偿方式及分类 32

2.2 HFPC对单相市电电压的串联补偿——串联式DVR 33

2.2.1 对市电电压波动值±Δu的补偿 34

2.2.2 对市电电压波动值±Δu和谐波uh的补偿 37

2.2.3 开关整流器的功能和补偿容量的传输 38

2.2.4 高频变换器的类型与变压器的电压变比 39

2.3 AC调节器对单相市电电压的串联补偿 40

2.3.1 补偿电路的组成与工作原理 40

2.3.2 AC调节器的稳压控制电路 44

2.4 HFPC对市电电压的并联补偿——单相并联式DVR 47

2.5 HFPC对市电电压的串并联补偿——单相串并联式DVR 50

2.6 对三相市电电压的串联补偿——三相串联式DVR 52

2.6.1 市电电压波动值±Δu和谐波分量uh的检测 52

2.6.2 三相串联净化稳压电源的SPWM开关整流器 56

2.6.3 三相HFPC变换器的串联补偿 62

2.6.4 三相串联补偿式交流净化稳压电源的其他电路类型 64

2.7 对三相市电电压的并联补偿——三相并联式DVR 66

2.7.1 采用三相全桥式HFPC的并联补偿式DVR 66

2.8 三相串并联补偿式交流净化稳压电源电路 72

2.7.2 三相并联补偿式交流净化稳压电源的其他电路类型 72

2.9 多功能并联补偿式三相交流净化稳压电源 73

2.9.1 电路组成与各部分功能 73

2.9.2 对市电电压波动、谐波和不对称度的补偿 80

2.9.3 对市电电压波动补偿时高频变换器的工作情况 83

2.9.4 市电掉电时高频变换器向负载提供100％功率 83

2.9.5 市电三相三线制电源变换成三相四线制电源 84

2.9.6 对负载无功和谐波电流的补偿与试验波形 85

2.10 只补偿市电电压波动的交流稳压电源 87

2.10.1 无触点N个补偿变压器切换式交流稳压电源 88

2.10.2 等脉宽调制斩波式交流稳压电源 94

2.10.3 采用EPWM桥式斩波器的交流稳压电源 104

第3章 对市电电流质量的补偿 112

3.1 引言 112

3.1.1 现状与发展 112

3.1.2 补偿方式及分类 113

3.1.3 电力有源滤波器的主电路形式 114

3.2 HFPC对电流无功与谐波分量的补偿原理 114

3.3 采用瞬时值波形比较法的电压型并联补偿APF 119

3.3.1 高频变换补偿器的数学模型 120

3.3.2 电感L的值 121

3.3.3 控制方式 123

3.4 HFPC有源与无源滤波器的混合补偿及注入电路方式 124

3.4.1 并联APF与无源滤波器的混合补偿 124

3.4.2 注入电路方式 126

3.5 电压型串联补偿电力有源滤波器 129

3.6 电力有源滤波器的主电路形式 131

3.6.1 单个高频变换器的主电路形式 132

3.6.2 多重化主电路形式 133

3.7 三相并联电力有源滤波器 134

3.7.1 高频变换器的容量与所用开关器件 135

3.7.2 无功与谐波电流的检出与直流电压的控制 135

3.7.3 被检测电流的提取点与控制方式 138

3.7.4 与LC无源滤波器的混合应用 141

3.8 三相串联电力有源滤波器 145

3.8.1 单独使用的串联电力有源滤波器 146

3.8.2 与LC无源滤波器的混合应用 148

3.9 有源滤波器的应用 156

3.9.1 单独使用的几种并联的电力有源滤波器 159

3.9.2 单独使用的几种串联的电力有源滤波器 161

3.9.3 单独使用的几种串-并联电力有源滤波器 164

3.9.4 元件参数、经济考虑和类型选择 164

4.1 引言 169

第4章 对市电电压和电流质量的串并联综合补偿 169

4.2 单相HFPC电能质量综合补偿器 171

4.2.1 对市电电压的补偿 172

4.2.2 对负载无功与谐波电流的补偿 177

4.2.3 对市电电压波动补偿时变换器Ⅰ和Ⅱ的工作状态 179

4.2.4 对市电电压波动补偿过程中的功率平衡 181

4.2.5 高频变换器的补偿功率 183

4.2.6 滤波及抗干扰功能 184

4.3 AC调节器式单相电能质量综合补偿器 185

4.4 三相全桥式HFPC电能质量综合补偿器 188

4.4.1 三相全桥式HFPC电能质量综合补偿器的组成与工作原理 189

4.4.2 高频变换器Ⅱ对不对称负载电流的补偿 191

4.4.3 不对称电流补偿指令值的计算实例及NFT功能 195

4.4.4 采用dq0变换的三相全桥式电能质量综合补偿器 199

4.5 三相半桥式HFPC电能质量综合补偿器 201

4.5.1 组成与工作原理 201

4.5.2 高频变换器Ⅰ对市电电压的补偿原理 206

4.5.3 高频变换器Ⅱ对负载电流的补偿原理 207

4.5.4 高频变换器Ⅰ和Ⅱ的PWM控制电路 214

4.5.5 对市电电压波动补偿时变换器Ⅰ和Ⅱ的工作状态 215

4.5.6 对市电电压波动补偿过程中的功率平衡 216

4.5.7 高频变换器Ⅰ和Ⅱ的补偿功率 219

4.5.8 滤波与抗干扰功能 220

4.5.9 试验波形 221

4.6 采用瞬时无功理论检测法的综合补偿器 221

4.7 三相四桥臂式HFPC电能质量综合补偿器 227

4.7.1 高频变换器Ⅰ的控制 229

4.7.2 高频变换器Ⅱ的控制 230

4.8 综合补偿器控制电流的取法与功能特点 233

4.8.1 控制电流的取法 233

4.7.3 高频变换器Ⅰ和Ⅱ的PWM控制 233

4.8.2 电能质量综合补偿器的功能特点 236

第5章 双HFPC变换器串并联补偿式UPS 239

5.1 引言 239

5.1.1 UPS的现状与发展 239

5.1.2 UPS的分类及技术特点 241

5.2 单相HFPC串并联补偿式UPS 242

5.2.1 高频变换器Ⅰ的工作与控制方式 245

5.2.2 高频变换器Ⅱ的工作与控制方式 248

5.2.3 高频变换器Ⅰ和Ⅱ对市电电压波动进行补偿时的工作状态 250

5.2.4 对市电电压波动的补偿与补偿电压的建立 253

5.2.6 市电中断时由高频变换器Ⅱ提供100％功率 258

5.2.5 高频变换器Ⅱ向负载提供无功与谐波电流 258

5.2.7 高频变换器Ⅰ和高频变换器Ⅱ的补偿功率 259

5.2.8 对市电电源干扰的抑制 260

5.3 采用AC调节器的单相串并联补偿式UPS 262

5.3.1 电路组成及各部分的功能 262

5.3.2 AC调节器的工作与控制方式 265

5.3.3 高频变换器的工作与控制方式 268

5.3.4 高频变换器向负载提供无功与谐波电流 269

5.3.5 对市电电压波动的补偿 270

5.4.1 三相全桥式HFPC串并联在线UPS的组成与工作原理 272

5.4 三相全桥式HFPC串并联补偿式UPS 272

5.4.2 高频变换器Ⅰ对不对称负载电流的补偿 275

5.4.3 不对称电流补偿指令值的计算及NFT功能 279

5.4.4 采用dq0变换的三相全桥式串并联补偿式UPS 282

5.5 三相半桥式HFPC串并联补偿式UPS 285

5.5.1 三相半桥式HFPC串并联补偿式UPS的构成和各部分功能 287

5.5.2 高频变换器Ⅰ的工作与控制方式 291

5.5.3 高频变换器Ⅱ的工作与控制方式 299

5.5.4 高频变换器Ⅰ和Ⅱ对市电电压波动补偿时的工作状态 302

5.5.5 对市电电压波动的补偿与补偿电压的建立 304

5.5.6 高频变换器Ⅰ和Ⅱ的补偿功率 310

5.5.7 对市电电源干扰的抑制 311

5.5.8 试验波形 312

5.5.9 采用dq0变换的三相半桥式HFPC串并联补偿式UPS 313

5.6 三相三线制HFPC串并联补偿式UPS 318

5.6.1 高频变换器Ⅰ和Ⅱ的工作与控制方式 320

5.6.2 控制方程与控制电路框图 325

5.6.3 仿真结果 328

5.7 三相四桥臂式HFPC串并联补偿式UPS 332

5.7.1 高频变换器Ⅰ的控制 332

5.7.2 高频变换器Ⅱ的控制 335

5.8 高频变换器Ⅰ电流指令值检测电流的取法 336

5.9 HFPC串并联补偿式UPS的分析法与基本运行状态 337

5.9.1 串并联补偿式UPS的分析方法——功率平衡法 338

5.9.2 串并联补偿式UPS的基本运行状态 340

5.10 HFPC串并联补偿式UPS的特点 344

5.10.1 与传统UPS在电路组成和结构上的区别 345

5.10.2 串并联补偿式UPS的功能特点及技术指标 347

5.10.3 不同类型UPS对市电电源及负载的适应能力 349

5.10.4 串并联补偿式UPS的所属类型、效率特性及应用范围 351

5.10.5 串并联补偿式UPS的蓄电池 354

参考文献 357