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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3

1.2 输电网互联带来的挑战5

1.2.1 电网互联带来的好处和挑战5

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15

1.4 新的解决方法——FACTS的诞生15

1.4.1 FACTS出现的背景及其必然性15

1.4.2 FACTS的历史、现状与前景16

1.5.1 FACTS基本概念17

1.5 FACTS及其控制器概述17

1.5.2 FACTS控制器的基本类型18

1.5.3 主要FACTS控制器的定义21

1.5.4 FACTS的优越性32

1.6 FACTS与HVDC36

1.6.1 HVDC的发展历史回顾36

1.6.2 HVDC的基本原理及其特点38

1.6.3 HVDC的特点和等价距离概念40

1.6.4 HVDC的传统应用领域和FACTS技术的影响42

1.6.5 HVDC与FACTS的关系44

1.7 电能质量与用户电力47

1.7.1 电能质量问题概述47

1.7.2 用户电力及其控制器56

参考文献62

2.2 发展历史与现状67

2.1 概述67

第2章 电力电子器件67

2.3 分类70

2.4 特性参数71

2.5 主要器件简述72

2.5.1 整流器／电力二极管72

2.5.2 双极型晶体管73

2.5.3 功率场效应管74

2.5.4 绝缘栅双极型晶体管74

2.5.5 晶闸管76

2.5.6 门极关断晶闸管77

2.5.7 改进门极关断晶闸管79

2.5.8 MOS栅控晶闸管80

2.6 FACTS控制器中的电力电子器件81

2.7 国内的电力电子器件发展水平85

参考文献86

第3章 电压型变换器88

3.1 电力电子变换器及其分类88

3.2 电压／电流型变换器的一些基本概念89

3.3 电压型变换器的基本原理90

3.4 单相变换器91

3.4.1 单相全波变换器91

3.4.2 单相桥变换器93

3.5 三相二电平变换器94

3.5.1 三相全桥变换器94

3.5.2 变压器耦合的多脉波变换器97

3.6 三相多电平变换器101

3.6.1 多电平变换器的基本概念101

3.6.2 三相三电平变换器101

3.6.3 多电平变换器的主电路结构105

3.7 脉宽调制技术109

3.7.1 正弦脉宽调制110

3.7.2 空间矢量PWM112

3.7.3 优化PWM116

3.8 多电平变换器和PWM技术在FACTS中的应用117

3.9 如何增大变换器容量118

参考文献119

第4章 电流型变换器121

4.1 基本原理121

4.2 三相全波二极管整流器122

4.3 三相全波晶闸管变换器126

4.3.1 整流模式127

4.3.2 逆变模式128

4.3.3 交流电流和直流电压的谐波分析132

4.3.4 大容量晶闸管变换器137

4.4 基于可关断器件的电流型变换器139

4.5 电压型变换器与电流型变换器的比较与综合141

4.5.1 VSC和CSC的比较141

4.5.2 混合变换器概念143

4.5.3 阻抗型变换器概念144

参考文献144

第5章 并联补偿与静止无功补偿器146

5.1 并联补偿概述146

5.2 并联补偿的作用146

5.2.1 输电系统并联补偿和动态性能控制147

5.2.2 输电线路分段和中点并联补偿148

5.2.3 并联补偿提高系统电压稳定性150

5.2.4 并联补偿提高输电系统暂态稳定性152

5.2.5 并联补偿提高输电系统振荡稳定性155

5.2.6 负荷的三相不平衡补偿156

5.2.7 电力系统谐波的并联补偿157

5.3 电力系统并联补偿技术的历史与现状158

5.4 并联补偿器的种类159

5.5 静止无功补偿器160

5.5.1 并联饱和电抗器160

5.5.2 晶闸管控制／投切电抗器161

5.5.3 晶闸管控制的高阻抗变压器167

5.5.4 晶闸管投切电容器168

5.5.5 组合式SVC概述173

5.5.6 固定电容-晶闸管控制电抗型SVC174

5.5.7 晶闸管投切电容-晶闸管控制电抗型SVC177

5.5.8 机械式投切电容-晶闸管控制电抗型SVC179

5.6 SVC的控制策略简介179

5.6.1 面向电力系统的对称控制策略180

5.6.2 面向负荷的控制策略183

5.7.1 SVC应用概述184

5.7 SVC的应用概述与工程举例184

5.7.2 美国Eddy变电站高压直流联络线的并联无功补偿186

5.7.3 武钢硅钢厂SVC工程189

参考文献192

第6章 静止同步补偿器STATCOM193

6.1 概述193

6.2 STATCOM工作原理简述193

6.3 国产±20Mvar STATCOM的建模、分析与控制194

6.3.1 ±20Mvar STATCOM简介194

6.3.2 主电路结构196

6.3.3 主电路建模197

6.3.4 特性分析207

6.3.5 控制系统211

6.3.6 保护系统219

6.3.7 运行与测试220

6.3.8 关键技术创新总结223

6.4 国内外STATCOM应用工程概述及实例224

6.4.1 国内外STATCOM应用工程概述224

6.4.2 日本关西电力系统Inuyama开关站±80Mvar STATCOM229

6.4.3 TVA电网Sullivan变电站的±100Mvar STATCOM工程235

6.4.4 NGC-ALSTOM的±75Mvar链式STATCOM243

参考文献251

第7章 综合并联无功补偿系统256

7.1 概述256

7.2 SVC与STATCOM的基本特性比较256

7.2.1 输出特性比较257

7.2.2 响应速度比较258

7.2.3 损耗特性比较259

7.2.5 交流系统不对称时的运行特性260

7.2.4 有功功率调节能力260

7.2.6 其他方面的比较261

7.3 SVG的系统控制261

7.3.1 SVG的一般控制策略262

7.3.2 电压控制策略及其闭环动态模型262

7.3.3 STATCOM和SVC提高电压稳定性的比较265

7.3.4 恒电压控制模式下STATCOM和SVC对提高传输容量的比较267

7.3.5 暂态稳定控制268

7.3.6 阻尼控制271

7.3.7 无功储备控制273

7.3.8 多目标控制策略274

7.3.9 SVG控制系统构成275

7.4 综合并联无功补偿276

参考文献279

8.1 概述281

第8章 并联储能系统281

8.2 电池储能系统282

8.2.1 概述282

8.2.2 基本原理与模型283

8.2.3 控制系统285

8.2.4 应用情况287

8.3 SMES288

8.3.1 概述288

8.3.2 基本结构289

8.3.3 运行特性与控制简述291

8.3.4 在电力系统中的应用291

8.3.5 国内外研究与应用状况292

8.3.6 应用前景展望295

参考文献296

9.1.1 基本概念300

第9章 变阻抗型串联补偿器300

9.1 电力系统串联补偿概述300

9.1.2 串联补偿的工作原理301

9.2 串联补偿的作用302

9.2.1 串联补偿与潮流控制302

9.2.2 串联补偿提高系统电压稳定性303

9.2.3 串联补偿提高输电系统暂态稳定性304

9.2.4 串联补偿提高输电系统振荡稳定性305

9.2.5 串联补偿抑制次同步振荡306

9.3 电力系统串联补偿技术的历史与现状308

9.4 可控串联补偿的方法和串联补偿器的种类309

9.5 GTO控制串联电容器310

9.6 晶闸管投切串联电容器315

9.7 晶闸管控制串联电容器316

9.7.1 基本原理316

9.7.2 TCSC的电路分析318

9.7.3 稳态基波阻抗模型320

9.7.4 TCSC的动态特性322

9.7.5 U-I工作区与损耗特性323

9.7.6 谐波特性325

9.7.7 同步信号326

9.7.8 实用的TCSC电路结构及其参数选择326

9.8 GCSC,TSSC和TCSC次同步谐振特性329

9.9 GCSC,TSSC和TCSC的控制331

9.9.1 控制系统概述331

9.9.2 GCSC的内环控制原理331

9.9.3 TCSC的内环控制原理333

9.9.4 TCSC的系统级控制概述337

9.10 TCSC的应用工程概述及实例338

9.10.1 国内外TCSC应用工程概述338

9.10.2 美国西部电力局Kayenta变电站的先进串联补偿工程341

9.10.3 美国BPA Slatt变电站的TCSC工程349

9.10.4 中国南方电网平果变电站TCSC工程358

参考文献369

第10章 静止同步串联补偿器376

10.1 工作原理376

10.2 SSSC装置对系统功角特性的影响376

10.3 SSSC装置的主电路379

10.4 SSSC装置的控制384

10.5 SSSC与TCSC的比较386

10.6 混合静止同步串联补偿器389

参考文献389

第11章 静止电压／相角调节器391

11.1 电压／相角调节的作用391

11.2 电压／相角调节的方法393

11.3 TCVR/TCPAR的工作原理、控制方法395

参考文献404

第12章 统一潮流控制器及其他复合补偿器406

12.1 概述406

12.2 统一潮流控制器407

12.2.1 工作原理407

12.2.2 UPFC对输电系统功率特性的影响409

12.2.3 控制方法及其改善电力系统稳定性和传输能力的分析412

12.2.4 示范工程419

12.3 线间潮流控制器422

12.4 通用型多功能FACTS控制器428

参考文献429

第13章 其他FACTS控制器431

13.1 NGH次同步谐振阻尼器431

13.2 晶闸管控制的制动电阻436

13.3 短路电流限制器439

参考文献444

第14章 DFACTS与用户电力技术446

14.1 有源电力滤波器446

14.1.1 有源滤波器主电路拓扑结构448

14.1.2 有源滤波器的控制策略451

14.1.3 功率电路的设计459

14.1.4 有源滤波器的技术要求460

14.1.5 工程实例460

14.2 动态电压调节器463

14.2.1 动态电压调节器的结构分析464

14.2.2 动态电压调节器的控制467

14.2.3 DVR设计实例471

参考文献475

缩略词表477