电力感应滤波原理与应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1电力滤波技术的现状与发展 1

1.1.1无源电力滤波技术 1

1.1.2有源电力滤波技术 4

1.1.3混合型电力滤波技术 6

1.1.4多重化谐波消除技术 7

1.2感应滤波技术的提出及其发展现状与应用前景 7

1.2.1多功能阻抗匹配平衡牵引变压器 8

1.2.2谐波屏蔽单相牵引变压器 9

1.2.3新型换流变压器及其感应滤波系统 10

1.2.4感应滤波的实用意义 10

1.3直流输电系统及其换流技术的现状与发展 11

1.3.1直流系统的分类与应用范围 11

1.3.2直流输电技术及其在我国的应用 12

1.3.3直流输电系统在工程应用中存在的问题 13

1.4本书的主要内容 18

第2章 电力感应滤波的工作机理与电磁特性 22

2.1感应滤波的机理分析及实现条件 22

2.1.1机理分析 22

2.1.2实现条件 25

2.2感应滤波装置的接线方案 25

2.2.1新型换流变压器接线方案 25

2.2.2感应滤波调谐装置接线方案 27

2.3感应滤波的场路耦合电磁分析法 30

2.3.1基本原理 30

2.3.2主要计算量 32

2.4感应滤波装置的场路耦合模型 33

2.4.1感应滤波换流变压器的绕组布置 33

2.4.2感应滤波全调谐装置的参数配置 35

2.4.3场路耦合模型 38

2.5感应滤波装置电磁特性分析 40

2.5.1电场特性 40

2.5.2磁场特性 42

2.5.3励磁特性 43

2.5.4试验研究 44

2.6本章小结 46

第3章 非理想参数下感应滤波性能的灵敏度分析 48

3.1感应滤波换流变压器的一般结构型式 48

3.1.1传统换流变压器的结构型式 48

3.1.2感应滤波换流变压器的结构型式及技术特点 49

3.1.3结构型式与技术特点对比分析 50

3.2考虑换流变压器电磁约束关系的谐波模型及其解耦电路 50

3.2.1传统换流变压器及其网侧无源滤波器 50

3.2.2含独立滤波绕组的感应滤波换流变压器 52

3.2.3含自耦滤波绕组的感应滤波换流变压器 55

3.3关键参数摄动的灵敏度函数分析法 58

3.3.1摄动作用与灵敏度的关联性 58

3.3.2灵敏度函数的定义 59

3.3.3动模试验系统关键参数 60

3.4谐波源扰动对感应滤波性能的影响 61

3.4.1负载侧谐波电流源扰动 61

3.4.2电网侧谐波电压源扰动 62

3.5电网参数波动对感应滤波性能的影响 63

3.5.1电网阻抗波动 63

3.5.2电网频率波动 65

3.6调谐装置参数摄动对感应滤波性能的影响 68

3.7换流变压器阻抗参数摄动对感应滤波性能的影响 71

3.7.1网侧绕组阻抗摄动 71

3.7.2滤波绕组阻抗摄动 73

3.8本章小结 75

第4章 感应滤波对直流输电谐波传递特性的影响 77

4.1采用感应滤波的新型直流输电系统 78

4.1.1主电路拓扑 78

4.1.2等值电路模型 78

4.2上桥新型换流变压器及其感应滤波系统谐波传递数学模型 80

4.2.1等值电路模型 80

4.2.2基本数学模型 80

4.2.3谐波传递数学模型 82

4.2.4模型正确性分析 84

4.3下桥新型换流变压器及其感应滤波系统谐波传递数学模型 87

4.3.1等值电路模型 87

4.3.2基本数学模型 87

4.3.3谐波传递数学模型 89

4.3.4模型正确性分析 91

4.4换流器谐波特性 94

4.4.1未计及换相过程 94

4.4.2计及换相过程 95

4.4.3解析模型正确性验证 97

4.5理论解析与系统仿真计算 99

4.5.1未实施感应滤波 99

4.5.2实施感应滤波 101

4.6试验验证 103

4.7本章小结 106

第5章 感应滤波抑制直流输电谐波不稳定的机理研究 108

5.1直流输电谐波不稳定 108

5.1.1产生机理 108

5.1.2直流偏磁工作原理 110

5.1.3抑制措施 111

5.2采用感应滤波的新型换流器阻抗网络 112

5.3 CIGRE直流输电标准模型及其等值转换新模型 113

5.3.1整流侧等值转换模型 113

5.3.2逆变侧等值转换模型 115

5.4感应滤波对换流器阻抗特性的影响 117

5.4.1换流器直流侧阻抗特性 117

5.4.2换流器交流侧阻抗特性 118

5.5感应滤波对并联谐振电流的双向抑制 121

5.5.1机理分析 121

5.5.2仿真验证 123

5.6本章小结 126

第6章 基于感应滤波的新型直流输电无功功率特性 128

6.1阀侧绕组无功补偿特性 129

6.2计及无功补偿度的等值阻抗求解 132

6.2.1数学模型 132

6.2.2三类阻抗的定义 135

6.2.3等值换相电抗的定义 139

6.3感应滤波对等值换相电抗的影响 141

6.3.1感应滤波全调谐装置投切的影响 141

6.3.2感应滤波无功补偿度的影响 141

6.4感应滤波对换流器无功功率特性的影响 143

6.4.1整流器定最小触发角控制 143

6.4.2整流器定直流电流控制 144

6.4.3逆变器定最小关断角控制 145

6.4.4逆变器定直流电压控制 146

6.5动模试验 147

6.5.1等值换相电抗测量 147

6.5.2换流器功率因数测量 148

6.6本章小结 150

第7章 逆变状态下感应滤波对换流器运行特性的影响 152

7.1感应滤波对逆变器换相特性的影响 153

7.1.1新型与传统逆变器正常运行时的换相特性 153

7.1.2新型与传统逆变器故障运行时的换相特性 155

7.2感应滤波对换流器稳态运行特性的影响 161

7.2.1新型与传统整流器的稳态伏安特性 161

7.2.2新型与传统逆变器的稳态伏安特性 165

7.3感应滤波对换流器暂态响应特性的影响 168

7.3.1整流侧交流系统故障时的暂态响应特性 168

7.3.2逆变侧交流系统故障时的暂态响应特性 171

7.4本章小结 175

第8章 感应滤波换流变压器的保护原理研究 176

8.1基于相分量法的感应滤波换流变压器数学模型 176

8.1.1基本数学模型 176

8.1.2节点拓展模型 180

8.1.3支路拓展模型 181

8.1.4算例 182

8.2基于模型的变压器保护基本原理 185

8.3动作方程的推导及保护判据的整定 186

8.3.1动作方程的推导 186

8.3.2保护判据 188

8.4仿真算例 188

8.4.1空载合闸 188

8.4.2内部故障 189

8.4.3外部故障 191

8.5本章小结 192

第9章 谐波条件下感应滤波换流变压器绕组振动研究 193

9.1感应滤波换流变压器绕组电磁力的计算 193

9.1.1计算方法的选择 193

9.1.2绕组电磁力的计算 195

9.2感应滤波换流变压器绕组振动的有限元计算 201

9.2.1计算方法描述 201

9.2.2绕组有限元建模 202

9.2.3绕组振动有限元计算 203

9.2.4有限元计算结果分析 208

9.3本章小结 208

第10章 感应滤波应用于轻型直流输电的可行性研究 210

10.1电压源型感应滤波换流器 210

10.2可行性及技术特性分析 212

10.3基于感应滤波的轻型直流输电测试系统 214

10.4基于感应滤波的轻型直流输电运行特性 216

10.4.1滤波特性 216

10.4.2换流器PQ特性 221

10.4.3双向潮流控制特性 223

10.4.4电压稳定性 226

10.4.5故障恢复特性 227

10.5本章小结 231

第11章 感应滤波平衡变压器的工程应用研究 232

11.1工程应用背景 232

11.2样机及其配套滤波器设计和制造中的关键技术 232

11.2.1多功能平衡变压器的设计与制造 232

11.2.2可调电抗器的设计与制造 232

11.2.3微机保护装置的开发与参数整定 233

11.3试验方案 233

11.3.1系统结构图 233

11.3.2滤波器的构成 233

11.4运行方式研究 235

11.4.1两相系统运行方式研究 235

11.4.2三相系统运行方式研究 238

11.4.3两相系统和三相系统同时运行方式研究 240

11.4.4运行效果分析 242

11.5本章小结 244

第12章 感应滤波在工业直流系统中的工程实践研究 246

12.1工程应用背景 246

12.1.1原金属阳极直流供电系统 246

12.1.2运行测试 248

12.2基于感应滤波的新型工业直流系统 250

12.2.1电气主接线与实物图 250

12.2.2主要设计参数 252

12.3运行测试与结果分析 253

12.4本章小结 256

第13章 高效能感应滤波整流系统工程应用及能效分析 258

13.1高效能12脉波整流系统工程应用典型案例 258

13.1.1主电路拓扑结构与实物图 258

13.1.2系统主要设计参数分析 264

13.2高效能12脉波整流系统工程应用能效分析 266

13.2.1系统测量接线及实施方案 266

13.2.2系统电能质量谐波指标分析 269

13.2.3系统电能质量功率因数指标分析 271

13.3系统效率分析 274

13.3.1系统总体效率指标分析 274

13.3.2系统效率指标修正 278

13.3.3系统额定工况下的机组效率 280

13.4本章小结 281

参考文献 282