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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2

1.2 输电网互联带来的挑战4

1.2.1 电网互联带来的好处和挑战4

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12

1.4 新的解决方法——FACTS的诞生12

1.4.1 FACTS出现的背景及其必然性12

1.4.2 FACTS的历史、现状与前景13

1.5 FACTS及其控制器概述14

1.5.1 FACTS基本概念14

1.5.2 FACTS控制器的基本类型15

1.5.3 主要FACTS控制器的定义17

1.5.4 FACTS的优越性27

1.6 FACTS与HVDC31

1.6.1 HVDC的发展历史回顾31

1.6.2 HVDC的基本原理及其特点32

1.6.3 HVDC的特点和等价距离概念34

1.6.4 HVDC的传统应用领域和FACTS技术的影响36

1.6.5 HVDC与FACTS的关系38

1.7 电能质量与定制电力40

1.7.1 电能质量问题概述40

1.7.2 定制电力及其控制器47

参考文献52

第2章 电力电子学基础56

2.1 概述56

2.2 电力电子器件56

2.2.1 发展历史与现状56

2.2.2 分类59

2.2.3 特性参数60

2.2.4 主要器件简述61

2.2.5 FACTS控制器中的电力电子器件67

2.3 电力电子变换器概述70

2.3.1 电力电子变换器及其分类70

2.3.2 电压／电流源型变换器的一些基本概念71

2.4 电压源型变换器72

2.4.1 基本原理72

2.4.2 单相变换器73

2.4.3 三相二电平变换器75

2.4.4 三相多电平变换器81

2.4.5 脉宽调制技术88

2.4.6 多电平变换器和PWM技术在FACTS中的应用92

2.4.7 如何增大变换器容量93

2.5 电流源型变换器概述95

2.6 电压源型变换器与电流源型变换器的比较与综合96

2.6.1 VSC和CSC的比较96

2.6.2 混合变换器概念97

2.6.3 阻抗型变换器概念98

参考文献99

第3章 并联补偿与静止无功补偿器101

3.1 并联补偿概述101

3.2 并联补偿的作用101

3.2.1 输电系统并联补偿和动态性能控制102

3.2.2 输电线路分段和中点并联补偿103

3.2.3 并联补偿提高系统电压稳定性104

3.2.4 并联补偿提高输电系统暂态稳定性106

3.2.5 并联补偿提高输电系统振荡稳定性108

3.2.6 负荷的三相不平衡补偿109

3.2.7 电力系统谐波的并联补偿110

3.3 电力系统并联补偿技术的历史与现状110

3.4 并联补偿器的种类112

3.5 静止无功补偿器113

3.5.1 并联饱和电抗器113

3.5.2 晶闸管控制／投切电抗器114

3.5.3 晶闸管控制的高阻抗变压器118

3.5.4 晶闸管投切电容器119

3.5.5 组合式SVC概述124

3.5.6 固定电容-晶闸管控制电抗型SVC125

3.5.7 晶闸管投切电容-晶闸管控制电抗型SVC127

3.5.8 机械式投切电容-晶闸管控制电抗型SVC129

3.6 SVC的控制策略简介130

3.6.1 面向电力系统的对称控制策略130

3.6.2 面向负荷的控制策略132

3.7 SVC的应用概述与工程举例134

3.7.1 SVC应用概述134

3.7.2 美国Eddy变电站高压直流联络线的并联无功补偿134

3.7.3 武钢硅钢厂SVC工程136

参考文献139

第4章 静止同步补偿器STATCOM141

4.1 概述141

4.2 STATCOM工作原理简述141

4.3 国产±20Mvar STATCOM的建模、分析与控制142

4.3.1 ±20Mvar STATCOM简介142

4.3.2 主电路结构144

4.3.3 主电路建模144

4.3.4 特性分析155

4.3.5 控制系统157

4.3.6 保护系统162

4.3.7 运行与测试163

4.4 国内外STATCOM应用工程概述及实例165

4.4.1 国内外STATCOM应用工程概述165

4.4.2 日本关西电力系统Inuyama开关站±80Mvar STATCOM169

4.4.3 NGC—ALSTOM的±75Mvar链式STATCOM175

参考文献183

第5章 综合并联无功补偿系统186

5.1 概述186

5.2 SVC与STATCOM的基本特性比较186

5.2.1 输出特性比较186

5.2.2 响应速度比较188

5.2.3 损耗特性比较189

5.2.4 有功功率调节能力190

5.2.5 交流系统不对称时的运行特性190

5.2.6 其他方面的比较190

5.3 SVG的系统控制191

5.3.1 SVG的一般控制策略191

5.3.2 电压控制策略及其闭环动态模型192

5.3.3 STATCOM和SVC提高电压稳定性的比较195

5.3.4 恒电压控制模式下STATCOM和SVC对提高传输容量的比较196

5.3.5 暂态稳定控制198

5.3.6 阻尼控制200

5.3.7 无功储备控制202

5.3.8 多目标控制策略203

5.3.9 SVG控制系统构成204

5.4 综合并联无功补偿205

参考文献208

第6章 并联储能系统209

6.1 概述209

6.2 电池储能系统210

6.2.1 技术特点210

6.2.2 基本原理与模型211

6.2.3 控制系统212

6.2.4 应用情况215

6.3 SMES215

6.3.1 技术特点215

6.3.2 基本结构216

6.3.3 运行特性与控制简述218

6.3.4 在电力系统中的应用218

6.3.5 国内外研究与应用状况219

6.3.6 应用前景展望221

参考文献222

第7章 变阻抗型串联补偿器225

7.1 电力系统串联补偿概述225

7.1.1 基本概念225

7.1.2 串联补偿的工作原理226

7.2 串联补偿的作用227

7.2.1 串联补偿与潮流控制227

7.2.2 串联补偿提高系统电压稳定性228

7.2.3 串联补偿提高输电系统暂态稳定性229

7.2.4 串联补偿提高输电系统振荡稳定性230

7.2.5 串联补偿抑制次同步振荡230

7.3 电力系统串联补偿技术的历史与现状233

7.4 可控串联补偿的方法和串联补偿器的种类234

7.5 GTO控制串联电容器235

7.6 晶闸管投切串联电容器238

7.7 晶闸管控制串联电容器240

7.7.1 基本原理240

7.7.2 TCSC的电路分析241

7.7.3 稳态基波阻抗模型243

7.7.4 TCSC的动态特性245

7.7.5 U-I工作区与损耗特性246

7.7.6 谐波特性248

7.7.7 同步信号248

7.7.8 实用的TCSC电路结构及其参数选择249

7.8 GCSC,TSSC和TCSC次同步谐振特性251

7.9 GCSC,TSSC和TCSC的控制253

7.9.1 控制系统概述253

7.9.2 GCSC的内环控制原理254

7.9.3 TCSC的内环控制原理255

7.9.4 TCSC的系统级控制概述259

7.10 TCSC的应用工程概述及实例261

7.10.1 国内外TCSC应用工程概述261

7.10.2 中国南方电网平果变电站TCSC工程261

参考文献271

第8章 静止同步串联补偿器274

8.1 工作原理274

8.2 SSSC装置对系统功角特性的影响274

8.3 SSSC装置的主电路277

8.4 SSSC装置的控制281

8.5 SSSC与TCSC的比较284

8.6 混合静止同步串联补偿器286

参考文献286

第9章 静止电压／相角调节器288

9.1 电压／相角调节的作用288

9.2 电压／相角调节的方法290

9.3 TCVR/TCPAR的工作原理、控制方法291

参考文献300

第10章 统一潮流控制器及其他复合补偿器302

10.1 概述302

10.2 统一潮流控制器303

10.2.1 工作原理303

10.2.2 UPFC对输电系统功率特性的影响304

10.2.3 控制方法及其改善电力系统稳定性和传输能力的分析308

10.2.4 示范工程313

10.3 线间潮流控制器316

10.4 通用型多功能FACTS控制器321

参考文献322

第11章 其他FACTS控制器324

11.1 晶闸管控制的制动电阻324

11.2 短路电流限制器327

参考文献332

第12章 DFACTS与定制电力技术334

12.1 有源电力滤波器334

12.1.1 有源滤波器主电路拓扑结构336

12.1.2 有源滤波器的控制策略337

12.1.3 功率电路的设计346

12.1.4 有源滤波器的技术要求347

12.1.5 工程实例347

12.2 动态电压调节器351

12.2.1 动态电压调节器的结构分析351

12.2.2 动态电压调节器的控制354

12.2.3 DVR设计实例358

参考文献362

缩略词表364