电能质量问题广泛存在于工业定制电力系统、新能源发电系统、交直流输配电系统等领域。本书在无源滤波、有源滤波等传统的电能质量解决方法基础之上，提出了一种电力感应滤波方法。本书介绍了电力滤波技术的现状与发展趋势；分析了电力感应滤波的工作原理、电磁特性以及滤波性能；重点研究了感应滤波在应用于直流输电系统时，对系统运行与控制方面的影响；探讨了基于感应滤波的新型换流变压器保护原理以及换流变压器绕组振动；详细介绍了感应滤波应用于柔性直流输电的可行性以及在实际工业直流系统中的工程应用。
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前言
第1章绪论1
1.1电力滤波技术的现状与发展1
1.1.1无源电力滤波技术1
1.1.2有源电力滤波技术4
1.1.3混合型电力滤波技术6
1.1.4多重化谐波消除技术7
1.2感应滤波技术的提出及其发展现状与应用前景7
1.2.1多功能阻抗匹配平衡牵引变压器8
1.2.2谐波屏蔽单相牵引变压器9
1.2.3新型换流变压器及其感应滤波系统10
1.2.4感应滤波的实用意义10
1.3直流输电系统及其换流技术的现状与发展11
1.3.1直流系统的分类与应用范围11
1.3.2直流输电技术及其在我国的应用12
1.3.3直流输电系统在工程应用中存在的问题13
1.4本书的主要内容18
第2章电力感应滤波的工作机理与电磁特性22
2.1感应滤波的机理分析及实现条件22
2.1.1机理分析22
2.1.2实现条件25
2.2感应滤波装置的接线方案25
2.2.1新型换流变压器接线方案25
2.2.2感应滤波调谐装置接线方案27
2.3感应滤波的场路耦合电磁分析法30
2.3.1基本原理30
2.3.2主要计算量32
2.4感应滤波装置的场路耦合模型33
2.4.1感应滤波换流变压器的绕组布置33
2.4.2感应滤波全调谐装置的参数配置35
2.4.3场路耦合模型38
2.5感应滤波装置电磁特性分析40
2.5.1电场特性40
2.5.2磁场特性42
2.5.3励磁特性43
2.5.4试验研究44
2.6本章小结46
第3章非理想参数下感应滤波性能的灵敏度分析48
3.1感应滤波换流变压器的一般结构型式48
3.1.1传统换流变压器的结构型式48
3.1.2感应滤波换流变压器的结构型式及技术特点49
3.1.3结构型式与技术特点对比分析50
3.2考虑换流变压器电磁约束关系的谐波模型及其解耦电路50
3.2.1传统换流变压器及其网侧无源滤波器50
3.2.2含独立滤波绕组的感应滤波换流变压器52
3.2.3含自耦滤波绕组的感应滤波换流变压器55
3.3关键参数摄动的灵敏度函数分析法58
3.3.1摄动作用与灵敏度的关联性58
3.3.2灵敏度函数的定义59
3.3.3动模试验系统关键参数60
3.4谐波源扰动对感应滤波性能的影响61
3.4.1负载侧谐波电流源扰动61
3.4.2电网侧谐波电压源扰动62
3.5电网参数波动对感应滤波性能的影响63
3.5.1电网阻抗波动63
3.5.2电网频率波动65
3.6调谐装置参数摄动对感应滤波性能的影响68
3.7换流变压器阻抗参数摄动对感应滤波性能的影响71
3.7.1网侧绕组阻抗摄动71
3.7.2滤波绕组阻抗摄动73
3.8本章小结75
第4章感应滤波对直流输电谐波传递特性的影响77
4.1采用感应滤波的新型直流输电系统78
4.1.1主电路拓扑78
4.1.2等值电路模型78
4.2上桥新型换流变压器及其感应滤波系统谐波传递数学模型80
4.2.1等值电路模型80
4.2.2基本数学模型80
4.2.3谐波传递数学模型82
4.2.4模型正确性分析84
4.3下桥新型换流变压器及其感应滤波系统谐波传递数学模型87
4.3.1等值电路模型87
4.3.2基本数学模型87
4.3.3谐波传递数学模型89
4.3.4模型正确性分析91
4.4换流器谐波特性94
4.4.1未计及换相过程94
4.4.2计及换相过程95
4.4.3解析模型正确性验证97
4.5理论解析与系统仿真计算99
4.5.1未实施感应滤波99
4.5.2实施感应滤波101
4.6试验验证103
4.7本章小结106
第5章感应滤波抑制直流输电谐波不稳定的机理研究108
5.1直流输电谐波不稳定108
5.1.1产生机理108
5.1.2直流偏磁工作原理110
5.1.3抑制措施111
5.2采用感应滤波的新型换流器阻抗网络112
5.3CIGRE直流输电标准模型及其等值转换新模型113
5.3.1整流侧等值转换模型113
5.3.2逆变侧等值转换模型115
5.4感应滤波对换流器阻抗特性的影响117
5.4.1换流器直流侧阻抗特性117
5.4.2换流器交流侧阻抗特性118
5.5感应滤波对并联谐振电流的双向抑制121
5.5.1机理分析121
5.5.2仿真验证123
5.6本章小结126
第6章基于感应滤波的新型直流输电无功功率特性128
6.1阀侧绕组无功补偿特性129
6.2计及无功补偿度的等值阻抗求解132
6.2.1数学模型132
6.2.2三类阻抗的定义135
6.2.3等值换相电抗的定义139
6.3感应滤波对等值换相电抗的影响141
6.3.1感应滤波全调谐装置投切的影响141
6.3.2感应滤波无功补偿度的影响141
6.4感应滤波对换流器无功功率特性的影响143
6.4.1整流器定最小触发角控制143
6.4.2整流器定直流电流控制144
6.4.3逆变器定最小关断角控制145
6.4.4逆变器定直流电压控制146
6.5动模试验147
6.5.1等值换相电抗测量147
6.5.2换流器功率因数测量148
6.6本章小结150
第7章逆变状态下感应滤波对换流器运行特性的影响152
7.1感应滤波对逆变器换相特性的影响153
7.1.1新型与传统逆变器正常运行时的换相特性153
7.1.2新型与传统逆变器故障运行时的换相特性155
7.2感应滤波对换流器稳态运行特性的影响161
7.2.1新型与传统整流器的稳态伏安特性161
7.2.2新型与传统逆变器的稳态伏安特性165
7.3感应滤波对换流器暂态响应特性的影响168
7.3.1整流侧交流系统故障时的暂态响应特性168
7.3.2逆变侧交流系统故障时的暂态响应特性171
7.4本章小结175
第8章感应滤波换流变压器的保护原理研究176
8.1基于相分量法的感应滤波换流变压器数学模型176
8.1.1基本数学模型176
8.1.2节点拓展模型180
8.1.3支路拓展模型181
8.1.4算例182
8.2基于模型的变压器保护基本原理185
8.3动作方程的推导及保护判据的整定186
8.3.1动作方程的推导186
8.3.2保护判据188
8.4仿真算例188
8.4.1空载合闸188
8.4.2内部故障189
8.4.3外部故障191
8.5本章小结192
第9章谐波条件下感应滤波换流变压器绕组振动研究193
9.1感应滤波换流变压器绕组电磁力的计算193
9.1.1计算方法的选择193
9.1.2绕组电磁力的计算195
9.2感应滤波换流变压器绕组振动的有限元计算201
9.2.1计算方法描述201
9.2.2绕组有限元建模202
9.2.3绕组振动有限元计算203
9.2.4有限元计算结果分析208
9.3本章小结208
第10章感应滤波应用于轻型直流输电的可行性研究210
10.1电压源型感应滤波换流器210
10.2可行性及技术特性分析212
10.3基于感应滤波的轻型直流输电测试系统214
10.4基于感应滤波的轻型直流输电运行特性216
10.4.1滤波特性216
10.4.2换流器PQ特性221
10.4.3双向潮流控制特性223
10.4.4电压稳定性226
10.4.5故障恢复特性227
10.5本章小结231
第11章感应滤波平衡变压器的工程应用研究232
11.1工程应用背景232
11.2样机及其配套滤波器设计和制造中的关键技术232
11.2.1多功能平衡变压器的设计与制造232
11.2.2可调电抗器的设计与制造232
11.2.3微机保护装置的开发与参数整定233
11.3试验方案233
11.3.1系统结构图233
11.3.2滤波器的构成233
11.4运行方式研究235
11.4.1两相系统运行方式研究235
11.4.2三相系统运行方式研究238
11.4.3两相系统和三相系统同时运行方式研究240
11.4.4运行效果分析242
11.5本章小结244
第12章感应滤波在工业直流系统中的工程实践研究246
12.1工程应用背景246
12.1.1原金属阳极直流供电系统246
12.1.2运行测试248
12.2基于感应滤波的新型工业直流系统250
12.2.1电气主接线与实物图250
12.2.2主要设计参数252
12.3运行测试与结果分析253
12.4本章小结256
第13章高效能感应滤波整流系统工程应用及能效分析258
13.1高效能12脉波整流系统工程应用典型案例258
13.1.1主电路拓扑结构与实物图258
13.1.2系统主要设计参数分析264
13.2高效能12脉波整流系统工程应用能效分析266
13.2.1系统测量接线及实施方案266
13.2.2系统电能质量谐波指标分析269
13.2.3系统电能质量功率因数指标分析271
13.3系统效率分析274
13.3.1系统总体效率指标分析274
13.3.2系统效率指标修正278
13.3.3系统额定工况下的机组效率280
13.4本章小结281
参考文献282
京公网安备 11010102004214号