柔性交流输电系统

书籍目录

第1版前言

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4

1.3输电线路的互连5

1.3.1输电线路互连的重要性5

1.3.2FACTS的机遇6

1.3.3FACTS的发展概况8

1.4交流输电系统中的潮流10

1.4.1并行线路中的潮流11

1.4.2环网潮流11

1.4.3输电网络互连的潮流和动态稳定13

1.4.4限制负荷容量的因素15

1.4.5有关参数控制的说明17

1.5FACTS的定义、类型及其功能17

1.5.1FACTS控制器简介17

1.5.2FACTS控制器的基本类型19

1.5.3FACTS控制器的功能简介22

1.5.4FACTS的应用简介27

1.5.5FACTS技术的效益30

1.6智能电网与FACTS33

1.7高压直流输电与FACTS35

复习思考题38

第2章电网络理论的基本概念39

2.1电网络理论的回顾39

2.1.1网络理论的基本定律39

2.1.2串并联电路41

2.1.3回路方程与节点方程42

2.1.4线性叠加原理43

2.1.5戴维南与诺顿等效电路44

2.2二端口网络45

2.3感性和容性电路元件47

2.3.1一阶和二阶暂态电路47

2.3.2二阶电路应用举例49

2.4交流线性网络的潮流51

2.4.1正弦交流量表达式51

2.4.2阻抗53

2.4.3系统函数与频率响应55

2.4.4矢量法56

2.4.5能量与功率58

2.4.6功率守恒60

2.4.7阻抗吸收的功率61

2.4.8输电线路的补偿63

2.4.9输电线路的等效电路63

2.5多相电路66

2.5.1两相系统66

2.5.2三相系统67

2.5.3线电压69

2.6变压器72

2.6.1单相变压器72

2.6.2三相变压器73

2.6.3多相电路与单相电路的等效75

2.6.4标幺制77

2.7对称分量法80

2.7.1对称分量的转换81

2.7.2阻抗的序82

2.7.3不平衡电源83

2.7.4不对称故障85

复习思考题91

第3章电压型变流器94

3.1电压型变流器的基本概念94

3.2单相全波桥式变流器的运行96

3.3单桥臂运行97

3.4单相桥式方波电压的谐波99

3.5三相全波桥式变流器99

3.5.1变流器的运行99

3.5.2三相桥式变流器的基波和谐波102

3.6各相桥臂开关阀导通顺序104

3.712脉波变流器的变压器联结方式107

3.824和48脉波变流器的运行109

3.9三电平电压型变流器110

3.9.1三电平变流器的运行110

3.9.2三电平变流器的基波和谐波电压112

3.9.3桥臂并联的三电平变流器114

3.10脉宽调制115

3.11谐波消除和电压控制的一般技术118

3.12变流器额定容量的一般性解释119

复习思考题120

第4章电流型自换相与线性换相变流器123

4.1电流型变流器的基本概念123

4.2三相全波二极管整流器125

4.3晶闸管变流器129

4.3.1晶闸管整流器的运行129

4.3.2逆变运行131

4.3.3开关阀电压134

4.3.4换相失败135

4.3.5交流电流谐波135

4.3.6直流电压谐波140

4.4刚性电流型变流器142

4.5电流型与电压型变流器的比较144

复习思考题145

第5章静止并联补偿148

5.1并联补偿的发展及其应用现状148

5.1.1传统的无功补偿方式148

5.1.2并联补偿的现状及其说明149

5.2并联补偿器的目的150

5.2.1输电线路中点的电压调节151

5.2.2线路终端电压的支撑及稳定性的提高153

5.2.3暂态稳定性的提高154

5.2.4功率振荡的阻尼156

5.2.5补偿装置的要求157

5.3产生无功的控制方法158

5.3.1可变阻抗型静止无功发生器159

5.3.2开关型无功发生器175

5.3.3与TSC和TCR组合的开关变流器185

5.3.4无功发生器的基本特性186

5.4静止同步补偿器187

5.4.1STATCOM的工作原理188

5.4.2STATCOM的控制197

5.5STATCOM和SVC的比较200

5.5.1UI和UQ特性200

5.5.2暂态稳定性201

5.5.3响应时间202

5.5.4交换有功功率的能力203

5.5.5不平衡交流系统的运行203

5.5.6损耗与无功输出特性205

5.5.7实际尺寸与安装206

5.5.8混合补偿器的优点206

5.6磁控电抗器206

5.6.1MCR的工作原理207

5.6.2MCR的特性210

5.6.3MCR的换流过程分析211

5.6.4MCR控制策略215

5.7静止无功系统217

复习思考题218

第6章静止串联补偿器GCSC、TSSC、TCSC和SSSC223

6.1串联补偿的目的223

6.1.1串联电容补偿的概念223

6.1.2电压稳定性225

6.1.3暂态稳定性的改善225

6.1.4功率振荡的阻尼226

6.1.5次同步振荡的阻尼227

6.1.6串联补偿的功能及要求228

6.1.7可控串联补偿的实现方法228

6.2可变阻抗型串联补偿器229

6.2.1GTO控制的串联电容229

6.2.2晶闸管投切串联电容234

6.2.3晶闸管控制串联电容236

6.2.4次同步特性243

6.2.5GCSC、TSSC和TCSC的基本运行控制245

6.3开关型变流器构成的串联补偿器247

6.3.1静止同步串联补偿器248

6.3.2SSSC的传输特性249

6.3.3控制范围与额定容量250

6.3.4提供有功补偿的能力252

6.3.5次同步谐振的消除254

6.3.6SSSC的内部控制256

6.4串联无功补偿器的外环控制系统258

6.5SSSC的性能和特征归纳260

复习思考题261

第7章静止电压、相位角调节器：TCVR和TCPAR266

7.1静止电压、相位角调节器的作用266

7.1.1电压和相位角调节267

7.1.2相位角调节器对潮流控制的基本概念268

7.1.3有功和无功环路潮流的控制270

7.1.4利用相位角调节器改善暂态稳定性272

7.1.5相位角调节器对功率振荡的阻尼273

7.1.6相位角调节器的功能要求273

7.2晶闸管控制的电压和相位角调节器274

7.2.1连续型可控晶闸管控制的抽头调节器276

7.2.2离散电压等级的晶闸管抽头调节器281

7.2.3晶闸管抽头调节器中开关阀额定值的考虑284

7.3开关型电压和相位角调节器284

7.4混合型相位角调节器286

复习思考题287

第8章组合型补偿器：统一潮流控制器和线间潮流控制器290

8.1引言290

8.2统一潮流控制器292

8.2.1基本工作原理292

8.2.2UPFC的常规传输控制能力293

8.2.3独立的有功和无功潮流控制296

8.2.4UPFC与串联补偿器和相位角调节器的比较299

8.2.5控制结构304

8.2.6基本的P、Q控制系统308

8.2.7动态性能309

8.2.8移相变压器与UPFC的混合结构315

8.3线间潮流控制器319

8.3.1IPFC的基本工作原理和特性319

8.3.2控制结构326

8.3.3计算仿真328

8.3.4IPFC实际应用的说明329

8.4通用型和多功能FACTS控制器330

复习思考题333

第9章FACTS技术在智能电网中的应用337

9.1智能电网的基本概念337

9.1.1智能电网的定义337

9.1.2智能电网所涉及的范畴338

9.1.3智能电网与电力自动化的区别340

9.2FACTS在智能电网中的作用341

9.2.1变配电设备应具有的功能要求341

9.2.2对电力系统控制的增强343

9.2.3智能AVC系统345

9.2.4智能风电控制系统349

9.3分布式节能控制系统353

9.3.1电气节能采用的措施及其实现原理353

9.3.2大宗电力负荷的一般潮流分布及其节能控制356

9.3.3风机、泵的变频节能实现原理362

9.4智能电网的发展前景367

复习思考题371

第10章磁介质的电磁特性及损耗373

10.1磁路分析373

10.1.1磁路中的基尔霍夫定律373

10.1.2磁路375

10.1.3法拉第电磁感应定律377

10.2电磁力和损耗机理379

10.2.1能量转换过程379

10.2.2数学系统理论和坡印廷逼近方法的结合389

10.2.3线性感应电动机的简单描述390

10.2.4均匀导体的表面阻抗391

10.2.5铁磁材料393

10.2.6计算铁损耗的半经验算法399

复习思考题402

参考文献404

作者简介

《柔性交流输电系统(第2版)》内容简介：柔性交流输电系统（FACTS）是电力电子技术在电力系统中应用的一个重要方面，它已出现在电能的生产、传输和使用的各个领域。大量的电力电子器件不仅提供了高速、可靠和先进的开关技术，更为重要的是，借助于这些基于电力电子器件且具有革新概念的电力产品所提供的大量机会，使得电能的生产、传输和使用的质量得到了有力的提高。《柔性交流输电系统(第2版)》以Narain G.Hingorani和Laszlo Gyugyi两位著名学者合作编写的著作为基础，增加了麻省理工学院最新的相关教案，同时还收集了国内外最新的有关研究资料以及作者本人在该领域的相关研究内容。书中详细介绍了基于电压型和电流型逆变器的工作原理和实现方法，对具体的主要FACTS装置的电路原理和工作特性都进行了分析和说明，比如SVC、STATCOM、GCSC、TSSC、TCSC、SSSC、TCVR、TCPAR、UPFC以及IPFC等，同时介绍了FACTS技术在智能电网中的应用。书中所给出的有关特性、结论和原理，反映了FACTS发展的最新研究内容。《柔性交流输电系统(第2版)》可作为电气工程及其自动化专业、自动化专业和其他相近专业高年级的选修教科书，也可作为这些专业的研究生选用教材，对从事电力行业的广大工程技术人员也是一本很好的参考书。

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