前言 1
第1章 柔性交流输电系统的基本概念 1
1.1 概述 1
1.2 电能质量的基本概念 2
1.3 输电线路的互连 4
1.3.1 输电线路互连的重要性 4
1.3.2 FACTS的机遇 5
1.4 交流输电系统中的潮流 7
1.4.1 并行线路中的潮流 7
1.4.2 环网潮流 8
1.5 限制负荷容量的因素 11
1.6 输电网络互连的潮流和动态稳定 11
1.7 有关参数控制的说明 13
1.8 FACTS控制器的基本类型 14
1.9 FACTS控制器的定义和功能简介 17
1.9.1 FACTS控制器的功能简介 17
1.9.2 并联型控制器 18
1.9.3 串联型控制器 20
1.9.4 串并联组合型控制器 22
1.9.5 其他控制器 23
1.10 FACTS的发展历史与应用简介 24
1.10.1 FACTS的发展概况 24
1.10.2 FACTS的应用简介 26
1.11 FACTS技术的优势 29
1.12 高压直流输电与FACTS 33
复习思考题 36
第2章 电网络理论的基本概念 37
2.1 电网络理论的回顾 37
2.1.1 网络理论的基本定律 37
2.1.2 串并联电路 39
2.1.3 回路方程与节点方程 40
2.1.4 线性叠加原理 41
2.1.5 戴维南与诺顿等效电路 42
2.2 二端口网络 43
2.3 感性和容性电路元件 45
2.3.1 一阶和二阶暂态电路 45
2.3.2 二阶电路应用举例 47
2.4 交流线性网络的潮流 49
2.4.1 正弦交流量表达式 49
2.4.2 阻抗 51
2.4.3 系统函数与频率响应 53
2.4.4 矢量法 54
2.4.5 能量与功率 56
2.4.6 功率守恒 58
2.4.7 阻抗吸收的功率 59
2.4.8 输电线路的补偿 61
2.4.9 输电线路的等效电路 61
2.5 多相电路 64
2.5.1 两相系统 64
2.5.2 三相系统 65
2.5.3 线电压 67
2.6 变压器 70
2.6.1 单相变压器 70
2.6.2 三相变压器 71
2.6.3 多相电路与单相电路的等效 73
2.6.4 标幺制 75
2.7 对称分量法 78
2.7.1 对称分量的转换 79
2.7.2 阻抗的序 80
2.7.3 不平衡电源 81
2.7.4 不对称故障 83
复习思考题 89
第3章 电压型变流器 92
3.1 电压型变流器的基本概念 92
3.2 单相全波桥式变流器的运行 94
3.3 单桥臂运行 95
3.4 单相桥式方波电压的谐波 97
3.5 三相全波桥式变流器 97
3.5.1 变流器的运行 97
3.5.2 三相桥式变流器的基波和谐波 100
3.6 各相桥臂开关阀导通顺序 102
3.7 12脉波变流器的变压器联结方式 105
3.8 24和48脉波变流器的运行 107
3.9 三电平电压型变流器 108
3.9.1 三电平变流器的运行 108
3.9.2 三电平变流器的基波和谐波电压 110
3.9.3 桥臂并联的三电平变流器 112
3.10 脉宽调制 113
3.11 谐波消除和电压控制的一般技术 116
3.12 变流器额定容量的一般性解释 117
复习思考题 118
第4章 电流型自换相与线性换相变流器 121
4.1 电流型变流器的基本概念 121
4.2 三相全波二极管整流器 123
4.3 晶闸管变流器 127
4.3.1 晶闸管整流器的运行 127
4.3.2 逆变运行 129
4.3.3 开关阀电压 132
4.3.4 换相失败 133
4.3.5 交流电流谐波 133
4.3.6 直流电压谐波 138
4.4 刚性电流型变流器 140
4.5 电流型与电压型变流器的比较 142
复习思考题 143
第5章 静止并联补偿器SVC和STATCOM 146
5.1 并联补偿器的目的 146
5.1.1 输电线路中点的电压调节 146
5.1.2 线路终端电压的支撑及稳定性的提高 148
5.1.3 暂态稳定性的提高 149
5.1.4 功率振荡的阻尼 151
5.1.5 补偿装置的要求 152
5.2 产生无功的控制方法 153
5.2.1 可变阻抗型静止无功发生器 154
5.2.2 开关型无功发生器 170
5.2.3 与TSC和TCR组合的开关变流器 180
5.2.4 无功发生器的基本特性 181
5.3 无功补偿器SVC和STATCOM 182
5.3.1 调节斜率 183
5.3.2 传递函数和暂态性能 185
5.3.3 暂态稳定性的增强和功率振荡的阻尼 187
5.3.4 无功运行点的控制 191
5.3.5 补偿器控制总结 192
5.4 STATCOM和SVC的比较 193
5.4.1 U-I和U-Q特性 194
5.4.2 暂态稳定性 195
5.4.3 响应时间 196
5.4.4 交换有功功率的能力 197
5.4.5 不平衡交流系统的运行 197
5.4.6 损耗与无功输出特性 199
5.4.7 实际尺寸与安装 199
5.4.8 混合补偿器的优点 200
5.5 静止无功系统 200
复习思考题 201
第6章 静止串联补偿器GCSC、TSSC、TCSC和SSSC 206
6.1 串联补偿的目的 206
6.1.1 串联电容补偿的概念 206
6.1.2 电压稳定性 208
6.1.3 暂态稳定性的改善 208
6.1.4 功率振荡的阻尼 209
6.1.5 次同步振荡的阻尼 210
6.1.6 串联补偿的功能及要求 211
6.1.7 可控串联补偿的实现方法 211
6.2 可变阻抗型串联补偿器 212
6.2.1 GTO控制的串联电容 212
6.2.2 晶闸管投切串联电容 217
6.2.3 晶闸管控制串联电容 219
6.2.4 次同步特性 226
6.2.5 GCSC、TSSC和TCSC的基本运行控制 228
6.3 开关型变流器构成的串联补偿器 230
6.3.1 静止同步串联补偿器 231
6.3.2 SSSC的传输特性 232
6.3.3 控制范围与额定容量 233
6.3.4 提供有功补偿的能力 235
6.3.5 次同步谐振的消除 237
6.3.6 SSSC的内部控制 239
6.4 串联无功补偿器的外环控制系统 241
6.5 SSSC的性能和特征归纳 243
复习思考题 244
第7章 静止电压、相位角调节器：TCVR和TCPAR 249
7.1 静止电压、相位角调节器的作用 249
7.1.1 电压和相位角调节 250
7.1.2 相位角调节器对潮流控制的基本概念 251
7.1.3 有功和无功环路潮流的控制 253
7.1.4 利用相位角调节器改善暂态稳定性 255
7.1.5 相位角调节器对功率振荡的阻尼 256
7.1.6 相位角调节器的功能要求 256
7.2 晶闸管控制的电压和相位角调节器 257
7.2.1 连续型可控晶闸管控制的抽头调节器 259
7.2.2 离散电压等级的晶闸管抽头调节器 264
7.2.3 晶闸管抽头调节器中开关阀额定值的考虑 267
7.3 开关型电压和相位角调节器 267
7.4 混合型相位角调节器 269
复习思考题 270
第8章 组合型补偿器：统一潮流控制器和线间潮流控制器 273
8.1 引言 273
8.2 统一潮流控制器 275
8.2.1 基本工作原理 275
8.2.2 UPFC的常规传输控制能力 276
8.2.3 独立的有功和无功潮流控制 279
8.2.4 UPFC与串联补偿器和相位角调节器的比较 282
8.2.5 控制结构 287
8.2.6 基本的P、Q控制系统 291
8.2.7 动态性能 292
8.2.8 移相变压器与UPFC的混合结构 298
8.3 线间潮流控制器 302
8.3.1 IPFC的基本工作原理和特性 302
8.3.2 控制结构 309
8.3.3 计算仿真 311
8.3.4 IPFC实际应用的说明 312
8.4 通用型和多功能FACTS控制器 313
复习思考题 316
第9章 磁介质的电磁特性及损耗 320
9.1 磁路分析 320
9.1.1 磁路中的基尔霍夫定律 320
9.1.2 磁路 322
9.1.3 法拉第电磁感应定律 324
9.2 电磁力和损耗机理 326
9.2.1 能量转换过程 326
9.2.2 数学系统理论和坡印廷逼近方法的结合 336
9.2.3 线性感应电动机的简单描述 337
9.2.4 均匀导体的表面阻抗 338
9.2.5 铁磁材料 340
9.2.6 计算铁损耗的半经验算法 346
复习思考题 349
参考文献 351