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第1章 概论1

1.1 引言1

1.2 大功率电力电子器件2

1.2.1 二极管3

1.2.2 晶闸管4

1.2.3 门极可关断晶闸管4

1.2.4 绝缘门极换相晶闸管5

1.2.5 绝缘栅双极晶体管6

1.2.6 基于新型材料的电力电子器件7

1.3 电力系统电力电子技术7

1.3.1 灵活交流输电8

1.3.2 高压直流输电9

1.3.3 柔性直流输电10

1.4 电力系统电力电子试验技术12

1.4.1 试验技术特点12

1.4.2 试验技术等效性评价13

1.4.3 试验研究对象14

1.4.4 研究思路14

第2章 电力系统电力电子装置及其工作原理16

2.1 概述16

2.2 灵活交流输电系统17

2.2.1 静止无功补偿器17

2.2.2 可控并联电抗器21

2.2.3 静止同步并联补偿器25

2.2.4 可控串联补偿器29

2.2.5 故障电流限制器35

2.2.6 统一潮流控制器39

2.3 高压直流输电系统43

2.3.1 高压直流系统拓扑43

2.3.2 直流换流技术45

2.3.3 高压直流换流阀50

2.4 柔性直流输电系统54

2.4.1 系统结构54

2.4.2 工作原理56

2.4.3 电压源换流阀61

第3章 相控晶闸管阀应力特性66

3.1 概述66

3.2 相控晶闸管阀开通应力68

3.2.1 开通di/dt68

3.2.2 阻尼回路储能单元对晶闸管的放电特性72

3.2.3 串联晶闸管阀的电压应力72

3.3 相控晶闸管阀通态应力73

3.3.1 晶闸管的热应力73

3.3.2 晶闸管阀的过电流应力74

3.3.3 晶闸管阀其他部件的热应力77

3.4 相控晶闸管阀关断应力77

3.4.1 TCR晶闸管阀关断过冲电压应力78

3.4.2 晶闸管阀关断过程中的动态均压79

3.4.3 TSC晶闸管阀的关断电压应力80

3.5 相控晶闸管阀断态应力81

3.6 相控晶闸管阀故障暂态应力82

3.6.1 交流系统故障状态下的晶闸管阀应力82

3.6.2 冲击电压作用下的晶闸管阀应力83

3.6.3 过电压作用下的晶闸管阀应力85

第4章 高压直流换流阀应力特性87

4.1 概述87

4.2 高压直流换流阀开通应力88

4.2.1 换流阀周期性开通电流应力89

4.2.2 换流阀非周期触发开通电流应力93

4.2.3 交流系统暂时过电压时的开通应力96

4.3 高压直流换流阀通态应力97

4.3.1 正常运行工况下的换流阀应力97

4.3.2 桥臂短路条件下的换流阀应力97

4.3.3 直流电流断续条件下的换流阀应力102

4.3.4 饱和电抗器的热应力103

4.4 高压直流换流阀关断应力103

4.4.1 直流换流阀关断等效电路103

4.4.2 直流换流阀运行状态对关断应力的影响106

4.4.3 晶闸管反向恢复特性对关断应力的影响109

4.4.4 直流换流阀关键零部件对关断应力的影响112

4.4.5 晶闸管元件差异性对关断应力的影响114

4.5 高压直流换流阀断态应力115

4.5.1 晶闸管级的断态电压应力115

4.5.2 直流换流阀的断态损耗116

4.6 高压直流换流阀故障态应力117

4.6.1 交流侧引起的操作冲击和暂态过电压117

4.6.2 直流系统的操作过电压和暂态过电压117

4.6.3 雷电过电压119

4.6.4 换相失败119

第5章 电压源换流器阀应力特性122

5.1 概述122

5.1.1 柔性直流换流阀结构122

5.1.2 链式阀结构123

5.2 柔性直流换流阀稳态应力124

5.2.1 系统级运行特性124

5.2.2 阀级运行特性133

5.2.3 稳态运行应力143

5.3 柔性直流换流阀暂态应力145

5.3.1 系统级故障特性145

5.3.2 阀级故障特性163

5.3.3 故障应力170

5.4 链式STATCOM阀应力172

5.4.1 基于链式阀的静止同步并联补偿器（STATCOM）172

5.4.2 稳态运行应力172

5.4.3 暂态运行应力176

第6章 电力电子等效试验机理和试验方法181

6.1 试验方法的基础理论问题181

6.1.1 试验方法论181

6.1.2 试验技术的一般原则与方法185

6.2 试验等效机理189

6.2.1 等效性问题190

6.2.2 等效分析数学模型190

6.2.3 等效分析方法192

6.2.4 等效性评价198

6.3 相控晶闸管阀等效试验方法198

6.3.1 试验相关的应力198

6.3.2 试验目的及内容200

6.3.3 晶闸管控制电抗器阀试验方法204

6.3.4 晶闸管投切电容器阀试验方法207

6.4 高压直流换流阀等效试验方法212

6.4.1 试验相关的应力212

6.4.2 试验目的及内容217

6.4.3 直流换流阀试验方法219

6.5 电压源换流器阀等效试验方法228

6.5.1 试验相关的应力228

6.5.2 试验目的及内容230

6.5.3 模块化多电平电压源换流器阀试验方法234

6.5.4 全桥链式STATCOM阀试验方法237

第7章 电力电子例行试验技术243

7.1 概述243

7.2 例行试验对象及内容243

7.3 例行试验方法244

7.3.1 串联晶闸管阀例行试验方法244

7.3.2 电压源换流器阀例行试验方法250

7.4 例行试验成套设备252

7.4.1 晶闸管级功能试验设备252

7.4.2 高压重复触发试验设备254

7.4.3 串联晶闸管阀热运行试验设备257

7.4.4 交流耐压和操作冲击试验设备258

7.4.5 水路试验设备259

7.4.6 电压源换流器阀子模块级功能试验设备260

7.4.7 电压源换流器阀热运行试验设备261

7.5 例行试验技术应用实例262

7.5.1 直流换流阀例行试验设备应用262

7.5.2 电压源换流器阀例行试验设备应用264

第8章 电力电子绝缘试验技术266

8.1 概述266

8.2 绝缘试验对象与专有试验技术266

8.2.1 绝缘试验对象266

8.2.2 等效负载270

8.2.3 高电位电压测量277

8.3 多源复合绝缘试验技术284

8.3.1 多源复合绝缘试验内容284

8.3.2 交—直流复合绝缘试验285

8.3.3 冲击复合绝缘试验285

8.4 交流高电压试验技术286

8.4.1 交流高电压试验装置287

8.4.2 交流高电压试验方法291

8.5 直流高电压试验技术295

8.5.1 基本整流电路原理295

8.5.2 直流高电压试验装置296

8.5.3 直流高电压试验方法297

8.6 冲击高电压试验技术300

8.6.1 冲击电压波形300

8.6.2 冲击高电压发生器301

8.6.3 冲击高电压的测量304

8.6.4 冲击高电压试验方法306

8.7 非周期触发试验技术313

8.7.1 概述313

8.7.2 非周期触发试验应力314

8.7.3 并联避雷器法315

8.7.4 并联电容器法317

8.7.5 非周期触发试验应用算例分析320

第9章 电力电子运行试验技术323

9.1 概述323

9.2 电力电子运行试验323

9.2.1 运行试验技术简述323

9.2.2 相控晶闸管阀的运行试验325

9.2.3 直流换流阀运行试验326

9.2.4 电压源换流器阀运行试验327

9.3 多源复合运行试验技术328

9.3.1 高电压源产生方式328

9.3.2 大电流源产生方式331

9.3.3 故障电流源产生方式333

9.3.4 其他应力源产生方式334

9.3.5 复合试验中过电压机理及保护措施334

9.3.6 复合试验控制保护系统339

9.4 相控晶闸管阀运行试验技术345

9.4.1 稳态运行试验345

9.4.2 恢复期暂态正向电压试验346

9.4.3 过电流试验347

9.4.4 运行试验案例349

9.5 高压直流换流阀运行试验技术350

9.5.1 稳态运行试验350

9.5.2 故障电流试验353

9.5.3 恢复期暂态正向电压试验356

9.5.4 最小交流电压试验356

9.5.5 运行试验案例359

9.6 电压源换流器阀运行试验技术362

9.6.1 稳态运行试验362

9.6.2 短路电流试验366

9.6.3 过电流关断试验369

9.6.4 运行试验案例370

第10章 电力系统电力电子实验室373

10.1 概述373

10.2 电力电子实验室屏蔽与接地374

10.2.1 实验室屏蔽374

10.2.2 实验室接地375

10.3 电力电子实验室装置布局378

10.3.1 常规高压设备绝缘距离378

10.3.2 高压电力电子装置绝缘距离381

10.3.3 电力电子实验室装置布置原则385

10.4 电力电子实验室成套试验装置385

10.4.1 绝缘试验装置385

10.4.2 高压串联晶闸管阀运行试验装置387

10.4.3 电压源换流器阀运行试验装置388

10.5 电力电子实验室附属设施389

10.5.1 电力电子实验室水系统389

10.5.2 电力电子实验室地面要求390

10.5.3 电力电子实验室供电及配电要求390

10.5.4 电力电子实验室悬吊设备391

10.5.5 电力电子实验室照明392

10.6 电力电子实验室基本安全规则392

索引394

参考文献409