無功補(bǔ)償是提高輸、配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的有效途徑，龐大的電力系統(tǒng)可借助遠(yuǎn)程通信方式實(shí)現(xiàn)工業(yè)園區(qū)、樞紐變電站、地區(qū)，乃至全省的無功優(yōu)化調(diào)度和控制。本著通俗易懂、循序漸進(jìn)的原則，本書除了介紹常規(guī)的并聯(lián)型和串聯(lián)型無功補(bǔ)償?shù)睦碚摵涂刂仆猓�詳細(xì)闡述了怎樣通過無功補(bǔ)償對三相不對稱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平衡補(bǔ)償?shù)睦碚摵头椒�；推�?dǎo)并分析了各類電力濾波器的基本計(jì)算公式，以及實(shí)現(xiàn)濾波的控制。利用有載調(diào)壓對無功的影響，書中專門介紹了變壓器有載調(diào)壓中的電壓調(diào)節(jié)器和相位調(diào)節(jié)器、自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)，以及電壓無功控制（VQC）等。考慮到磁控電抗器（MCR）和靜止同步補(bǔ)償器也逐漸融入到無功補(bǔ)償?shù)男辛兄�，并逐漸成為高電壓等級無功補(bǔ)償?shù)闹匾问剑緯鴮λ鼈兊臉?gòu)成、實(shí)現(xiàn)原理，以及有關(guān)特性也進(jìn)行了詳細(xì)分析和計(jì)算說明。此外，書中還介紹了RTU、DTU、FTU、TTU等智能終端的概念及其在遠(yuǎn)程無功補(bǔ)償控制中的作用。
本書特別注重應(yīng)用算例與有關(guān)概念的有效聯(lián)系，文字精煉、物理概念清晰、理論推導(dǎo)嚴(yán)密、前后邏輯對應(yīng)，這幾點(diǎn)始終貫穿于本書的所有章節(jié)。本書可作為電氣工程類各專業(yè)工程技術(shù)人員和研究人員的參考書，對具體從事無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)人員和電力系統(tǒng)的從業(yè)人員也有很高的參考價值，同時也能作為高年級本科生、研究生和電氣工程專業(yè)教師的基礎(chǔ)用書。
電力電子新技術(shù)系列圖書序言
前言
第1章無功補(bǔ)償?shù)幕靖拍?
1.1什么是無功功率1
1.2為什么要進(jìn)行無功補(bǔ)償2
1.3傳輸線路的等效模型4
1.3.1架空線等效模型參數(shù)計(jì)算4
1.3.2電纜傳輸線等效模型參數(shù)
計(jì)算11
1.4無功功率的計(jì)算23
1.4.1系統(tǒng)分析中的幾個概念23
1.4.2系統(tǒng)分析的模型等效24
1.4.3無功計(jì)算的基本方法25
1.4.4復(fù)雜系統(tǒng)的無功補(bǔ)償32
1.5輸電網(wǎng)互聯(lián)的潮流及其穩(wěn)定性
概念34
1.5.1電網(wǎng)互聯(lián)的簡化模型35
1.5.2傳輸線的潮流計(jì)算36
1.5.3穩(wěn)定性的基本概念38
1.6常用無功補(bǔ)償設(shè)備40
1.6.1固定電容40
1.6.2機(jī)械旋轉(zhuǎn)類無功補(bǔ)償40
1.6.3靜止類無功補(bǔ)償器44
1.6.4復(fù)合類無功補(bǔ)償器47
1.7晶閘管觸發(fā)的可靠性48
1.8無功補(bǔ)償發(fā)展的特點(diǎn)52
1.8.1多功能化53
1.8.2集成化54
1.8.3綜合化56
1.8.4自愈性56
1.8.5智能終端58
1.8.6網(wǎng)絡(luò)化62
1.8.7發(fā)展趨勢67
復(fù)習(xí)思考題72
第2章并聯(lián)型無功補(bǔ)償75
2.1并聯(lián)補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀及其說明76
2.2并聯(lián)補(bǔ)償器的基本原理78
2.2.1傳輸線中點(diǎn)的無功補(bǔ)償79
2.2.2線路終端電壓的支撐84
2.2.3配電線路輕載條件下的
無功補(bǔ)償90
2.3靜止同步補(bǔ)償器95
2.3.1STATCOM簡介96
2.3.2STATCOM的基本工作
原理98
2.3.3STATCOM的損耗和
諧波104
2.3.4基本控制方法106
2.4磁控電抗器112
2.4.1基本概念114
2.4.2磁控電抗器的基本原理和
結(jié)構(gòu)115
2.4.3裂心磁路的磁特性118
2.4.4繞組的換流123
2.4.5磁閥式電抗器的電磁
關(guān)系128
2.4.6基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的偏磁特性
擬合方法134
2.4.7MCR的控制144
2.5晶閘管控制電抗器與晶閘管
投切電抗器146
2.5.1晶閘管控制和晶閘管投切
電抗器（TCR和TSR）146
2.5.2TCR的等效電抗149
2.5.3TCR的諧波150
2.5.4TCR與MCR的比較156
2.6晶閘管投切電容160
2.6.1晶閘管投切電容的一般
發(fā)展概況160
2.6.2單相TSC的工作特性162
2.6.3三相TSC的投切原理167
2.6.4TSC的UI特性170
2.7復(fù)合型無功補(bǔ)償系統(tǒng)171
2.7.1固定電容器與MCR或TCR
構(gòu)成的無功補(bǔ)償器172
2.7.2TSC與TCR組成的復(fù)合型
無功補(bǔ)償器177
2.7.3STATCOM與TSC和TCR
構(gòu)成的無功補(bǔ)償系統(tǒng)183
2.7.4無功補(bǔ)償器的基本特性185
2.7.5混合補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)186
2.8靜止無功系統(tǒng)187
復(fù)習(xí)思考題188
第3章串聯(lián)補(bǔ)償192
3.1串聯(lián)補(bǔ)償?shù)哪康?92
3.1.1串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)母拍?93
3.1.2電壓穩(wěn)定性194
3.1.3暫態(tài)穩(wěn)定性的改善195
3.1.4功率振蕩的阻尼196
3.1.5次同步振蕩的阻尼198
3.1.6串聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓δ芗耙?98
3.1.7可控串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)
方法199
3.2可變阻抗型串聯(lián)補(bǔ)償器200
3.2.1門極關(guān)斷晶閘管控制的
串聯(lián)電容200
3.2.2晶閘管投切串聯(lián)電容207
3.2.3晶閘管控制串聯(lián)電容209
3.2.4次同步特性217
3.2.5GCSC、TSSC和TCSC的
基本運(yùn)行控制220
3.3開關(guān)型變流器構(gòu)成的串聯(lián)
補(bǔ)償器223
3.3.1靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器224
3.3.2SSSC的傳輸特性225
3.3.3控制范圍與額定容量228
3.3.4提供有功補(bǔ)償?shù)哪芰?29
3.3.5次同步諧振的消除233
3.3.6SSSC的內(nèi)部控制235
3.4串聯(lián)無功補(bǔ)償器的外環(huán)控制
系統(tǒng)238
3.5SSSC的性能和特征歸納240
復(fù)習(xí)思考題241
第4章電力濾波器及其無功
補(bǔ)償248
4.1諧波及其衡量標(biāo)準(zhǔn)248
4.1.1什么是諧波248
4.1.2諧波限制及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)251
4.1.3相關(guān)的基本概念254
4.2抑制諧波的基本原理260
4.2.1濾波器的分類260
4.2.2電力濾波器的基本概念261
4.2.3電力濾波器的控制策略262
4.3無源濾波器及其無功補(bǔ)償266
4.3.1無源濾波器的設(shè)計(jì)266
4.3.2無源濾波器的無功補(bǔ)償267
4.4并聯(lián)型電力有源濾波器269
4.4.1實(shí)現(xiàn)并聯(lián)有源濾波的
機(jī)理270
4.4.2控制原理271
4.4.3APF仿真的數(shù)值計(jì)算276
4.4.4動態(tài)特性的改善281
4.5串聯(lián)型電力有源濾波器286
4.5.1串聯(lián)濾波的基本概念286
4.5.2串聯(lián)濾波的基本原理289
4.6并聯(lián)混合型濾波器290
4.6.1SHF的一般設(shè)計(jì)方法290
4.6.2控制系統(tǒng)的描述292
4.6.3性能優(yōu)化的進(jìn)一步考慮296
4.7諧波損耗297
4.7.1諧波損耗的計(jì)算297
4.7.2附加諧波損耗304
復(fù)習(xí)思考題309
第5章不對稱系統(tǒng)的平衡
補(bǔ)償312
5.1不對稱系統(tǒng)的一般概念312
5.2不對稱系統(tǒng)的電抗型平衡補(bǔ)償
模型318
5.2.1三相四線制的不對稱平衡
補(bǔ)償319
5.2.2三相三線制不對稱系統(tǒng)的
平衡補(bǔ)償325
5.2.3平衡補(bǔ)償?shù)囊话阈阅Ｐ?35
5.2.4平衡補(bǔ)償?shù)臄?shù)值逼近
計(jì)算法341
5.2.5平衡補(bǔ)償控制的PQ計(jì)算
模型348
5.2.6平衡補(bǔ)償控制系統(tǒng)349
5.3串聯(lián)型平衡補(bǔ)償352
5.4不對稱系統(tǒng)的UPFC平衡
補(bǔ)償356
5.4.1UPFC實(shí)現(xiàn)平衡補(bǔ)償?shù)?br />
原理357
5.4.2變流器的交直流運(yùn)行
特性359
5.4.3基于完整的UPFC平衡
補(bǔ)償控制367
5.5不對稱系統(tǒng)的附加損耗369
5.5.1不對稱系統(tǒng)附加損耗的
相關(guān)概念369
5.5.2附加損耗計(jì)算371
5.5.3應(yīng)用舉例372
復(fù)習(xí)思考題373
第6章變壓器的調(diào)壓與相移375
6.1靜止電壓、相角調(diào)節(jié)器的
作用376
6.1.1電壓和相角調(diào)節(jié)器的相關(guān)
概念376
6.1.2相角調(diào)節(jié)器對潮流控制的
影響378
6.1.3有功和無功環(huán)路潮流的
控制381
6.1.4利用相角調(diào)節(jié)器改善暫態(tài)
穩(wěn)定性383
6.1.5相角調(diào)節(jié)器對功率振蕩的
阻尼384
6.1.6相角調(diào)節(jié)器的功能要求385
6.2晶閘管控制的電壓和相角
調(diào)節(jié)器385
6.2.1連續(xù)型可控晶閘管控制的
抽頭調(diào)節(jié)器388
6.2.2離散電壓等級的晶閘管
抽頭調(diào)節(jié)器394
6.2.3晶閘管抽頭調(diào)節(jié)器中
開關(guān)閥額定值的考慮396
6.3開關(guān)型電壓和相角調(diào)節(jié)器397
6.4混合型相角調(diào)節(jié)器399
復(fù)習(xí)思考題400
第7章區(qū)域電網(wǎng)的無功補(bǔ)償404
7.1電網(wǎng)互聯(lián)的無功補(bǔ)償404
7.1.1區(qū)域無功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)404
7.1.2無功補(bǔ)償與區(qū)域電網(wǎng)控制
之間的相關(guān)概念406
7.1.3區(qū)域電網(wǎng)的基本控制
目標(biāo)409
7.1.4區(qū)域無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展
趨勢411
7.2VQC的基本理論414
7.2.1電網(wǎng)的潮流計(jì)算414
7.2.2電壓穩(wěn)定性417
7.2.3區(qū)域無功優(yōu)化的約束
條件419
7.2.4輻射網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償特性420
7.3VQC的控制策略422
7.3.1VQC的一般控制方法422
7.3.2九區(qū)圖控制425
7.3.3改進(jìn)的九區(qū)圖控制428
7.3.4VQC的控制目標(biāo)433
7.3.5綜合設(shè)計(jì)的基本原則434
7.4基于模糊控制的變電站電壓
無功綜合控制439
7.4.1模糊控制系統(tǒng)概述439
7.4.2變電站電壓無功綜合控制
策略441
7.4.3基于模糊控制的電壓無功
綜合控制443
7.5自動電壓控制系統(tǒng)445
7.5.1AVC的基本架構(gòu)446
7.5.2AVC的控制模式447
7.5.3三級控制策略447
7.5.4全網(wǎng)電力系統(tǒng)控制的
發(fā)展449
復(fù)習(xí)思考題449
參考文獻(xiàn)452
第1章異步電機(jī)控制概述1
1.1引言1
1.2電力電子技術(shù)的發(fā)展3
1.2.1電力電子器件及其發(fā)展3
1.2.2電動機(jī)控制用功率變換器5
1.2.3PWM技術(shù)及發(fā)展7
1.3微處理器的發(fā)展10
1.4電機(jī)控制理論的發(fā)展11
1.4.1經(jīng)典電機(jī)控制方法11
1.4.2現(xiàn)代控制理論在電機(jī)控制中
的應(yīng)用13
1.4.3電機(jī)參數(shù)辨識18
1.4.4電機(jī)速度和磁鏈觀測20
1.5本書內(nèi)容24
參考文獻(xiàn)25
第2章異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型34
2.1三相靜止坐標(biāo)系下的電機(jī)模型34
2.2參照系理論39
2.2.1引言39
2.2.2靜止參照系和任意參照系
之間的變換關(guān)系39
2.2.3常用參照系與不同參照系
之間的變換41
2.3任意參照系下的電機(jī)模型43
2.3.1兩相靜止坐標(biāo)系下的電機(jī)
模型43
2.3.2兩相同步坐標(biāo)系下的電機(jī)
模型45
2.3.3狀態(tài)方程描述46
2.4小結(jié)50
參考文獻(xiàn)50
第3章異步電機(jī)驅(qū)動用電力電子
變換器及調(diào)制技術(shù)51
3.1概述51
3.2兩電平電壓型逆變器及調(diào)制
技術(shù)51
3.2.1兩電平拓?fù)浼肮ぷ髟?1
3.2.2空間矢量調(diào)制技術(shù)54
3.3三電平電壓型逆變器與調(diào)制
技術(shù)56
3.3.1三電平拓?fù)浜蚉WM技術(shù)56
3.3.2三電平載波PWM技術(shù)58
3.3.3三電平SVPWM技術(shù)61
3.3.4三電平SHEPWM技術(shù)66
3.4基于同步優(yōu)化脈沖調(diào)制的閉環(huán)
控制技術(shù)86
3.5小結(jié)87
參考文獻(xiàn)87
第4章異步電機(jī)參數(shù)自整定92
4.1引言92
4.2電機(jī)參數(shù)離線辨識93
4.2.1電機(jī)旋轉(zhuǎn)下的參數(shù)辨識93
4.2.2電機(jī)靜止下的參數(shù)辨識96
4.2.3基于遞推最小二乘法的參數(shù)
辨識99
4.3電機(jī)參數(shù)在線辨識110
4.3.1異步電機(jī)參數(shù)在線辨識數(shù)學(xué)
模型110
4.3.2帶電壓補(bǔ)償?shù)南嚯妷?br />
估算112
4.3.3仿真結(jié)果115
4.3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果116
4.4小結(jié)119
參考文獻(xiàn)120
第5章異步電機(jī)矢量控制122
5.1矢量控制基本原理122
5.2電壓解耦控制器125
5.3矢量控制調(diào)節(jié)器129
5.3.1PI調(diào)節(jié)器129
5.3.2滑模控制調(diào)節(jié)器135
5.3.3模糊控制調(diào)節(jié)器141
5.3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與對比145
5.4小結(jié)150
參考文獻(xiàn)150
第6章無速度傳感器技術(shù)152
6.1開環(huán)反電動勢校正法152
6.2閉環(huán)速度自適應(yīng)磁鏈觀測器159
6.2.1龍貝格觀測器160
6.2.2滑模觀測器169
6.2.3擴(kuò)展卡爾曼濾波觀測器174
6.3閉環(huán)觀測器綜合比較181
6.3.1三種觀測器之間的聯(lián)系和
區(qū)別181
6.3.2三種觀測器的性能比較182
6.4小結(jié)183
參考文獻(xiàn)184
第7章三電平高性能異步電機(jī)
無速度傳感器控制185
7.1三電平逆變器——異步電機(jī)控制
綜述185
7.2基于觀測器的無速度傳感器矢量
控制187
7.2.1基本原理187
7.2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果188
7.3DTC技術(shù)綜述199
7.4優(yōu)化矢量表三電平DTC及其無
速度傳感器運(yùn)行200
7.4.1DTC基本原理200
7.4.2矢量選擇和切換202
7.4.3仿真結(jié)果203
7.4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果206
7.5離散空間矢量調(diào)制DTC及其無
速度傳感器運(yùn)行208
7.5.1基本原理208
7.5.2矢量切換209
7.5.3仿真結(jié)果210
7.5.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果212
7.6固定開關(guān)頻率SVMDTC及其無
速度傳感器運(yùn)行215
7.6.1基本原理215
7.6.2基于FLC和SMC的新型
SVMDTC215
7.6.3仿真結(jié)果216
7.6.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果218
7.7間接轉(zhuǎn)矩控制及其無速度傳感器
運(yùn)行222
7.7.1基本原理222
7.7.2仿真結(jié)果223
7.7.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果226
7.8無速度傳感器高性能電機(jī)閉環(huán)
控制策略分析和比較228
7.8.1原理分析和比較228
7.8.2低速性能和動態(tài)性能實(shí)驗(yàn)
結(jié)果比較230
7.8.3各種閉環(huán)控制總結(jié)230
7.9小結(jié)230
參考文獻(xiàn)231
第8章異步電機(jī)高性能變頻器的
研制及應(yīng)用234
8.1無速度傳感器通用變頻器
研制234
8.1.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)234
8.1.2電機(jī)起動電流抑制237
8.1.3死區(qū)補(bǔ)償237
8.1.4無速度傳感器閉環(huán)運(yùn)行239
8.2高性能高效率洗衣機(jī)變頻器
研制242
8.2.1變頻驅(qū)動器硬件設(shè)計(jì)242
8.2.2變頻驅(qū)動器軟件設(shè)計(jì)244
8.2.3實(shí)驗(yàn)和測試結(jié)果250
8.3小結(jié)256
參考文獻(xiàn)256
第1章緒論1
1.1多電平變換器的研究背景1
1.2多電平變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3
1.2.1傳統(tǒng)多電平變換器拓?fù)?br />
結(jié)構(gòu)3
1.2.2新型多電平變換器拓?fù)?br />
結(jié)構(gòu)9
1.3多電平變換器調(diào)制技術(shù)19
1.3.1傳統(tǒng)多電平變換器調(diào)制
技術(shù)19
1.3.2新型多電平變換器調(diào)制
技術(shù)20
1.4多電平變換器控制技術(shù)20
1.5多電平變換器的建模方法21
1.5.1精確的開關(guān)模型22
1.5.2簡化的分段開關(guān)模型22
1.5.3abc靜止坐標(biāo)系的時變平均
模型23
1.5.4dq0旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的時不變
平均模型24
1.5.5dq0旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的交流小
信號模型24
1.6多電平變換器的工業(yè)應(yīng)用24
1.6.1在大功率交流調(diào)速系統(tǒng)中的
應(yīng)用25
1.6.2在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用28
1.6.3在機(jī)車牽引系統(tǒng)、船舶推進(jìn)
裝置和汽車中的應(yīng)用29
1.6.4在能源的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換和傳輸
中的應(yīng)用33
1.6.5在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用37
1.7本書的研究內(nèi)容38
第2章級聯(lián)型多電平變換器拓?fù)?br />
結(jié)構(gòu)及原理39
2.1單相
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