无源滤波器设计

  

近年来，电力电容器组在电力系统中的大量使用，使得电能质量问题备受关注。如何有效减少系统中的谐波，合理设计谐波滤波器是广大学者关心的问题。 《无源滤波器设计》从电容器组入手，介绍了电力系统及各组件建模、谐波在电力系统中渗透的影响、无源滤波器的设计和典型应用，还介绍了太阳能和风力发电等新能源应用与各种谐波的关系。

  

译者序
原书序
原书前言
作者简介
第1章并联电容器组的应用1
1.1并联电容器组1
1.1.1提高功率因数1
1.1.2支撑电压1
1.1.3提升有功功率支撑能力4
1.1.4电容器的应用4
1.2并联电容器的安装地点4
1.3电容器的额定值5
1.3.1测试5
1.3.2放电电阻6
1.3.3不平衡6
1.3.4短时过电压承受力6
1.3.5暂态过电流承受力7
1.4并联电容器组设计9
1.4.1500kV电容器组的组成10
1.5熔断器11
1.5.1外置式熔断器12
1.5.2冲出式熔断器13
1.5.3内置式熔断器14
1.5.4无熔断器15
1.6电容器组的联结方法18
1.6.1接地和不接地电容器组19
1.6.2接地电网设计19
1.7不平衡检测19
1.7.1熔断器故障导致的失谐20
1.8电容器组的失稳效应22
1.9电容器组的开关暂态22
1.10开关暂态的控制24
1.10.1电阻开关25
1.10.2同步切换或同步运行26
1.11带电动机的开关电容器组26
1.12开关设备28
1.12.1电流互感器二次侧的高电压32
1.13开关控制33
参考文献35
第2章电力系统组件谐波分析的建模37
2.1输电线路37
2.1.1ABCD常数37
2.1.2根据线路长度建模38
2.1.3长线路模型39
2.1.4线路常数的计算41
2.1.5接地线的三相系统44
2.1.6导体组45
2.1.7卡森方程46
2.1.8卡森方程的近似48
2.1.9OH线路电容49
2.1.10OH线路的EMTP模型53
2.1.11谐波的影响56
2.1.12带谐波的输电线路方程56
2.2电缆60
2.2.1电缆常数61
2.2.2电缆电容61
2.3OH线路和电缆的零序阻抗63
2.3.1电缆屏蔽接地63
2.4滤波电抗器64
2.5变压器64
2.5.1频率相关模型65
2.5.2三绕组变压器66
2.5.3四绕组变压器67
2.5.4变压器序列网络69
2.5.5矩阵方程69
2.6感应电动机74
2.7同步发电机76
2.8负载模型77
2.8.1PQ和CIGRE负载模型的研究结果78
2.9系统阻抗78
2.10三相模型80
2.11非特征谐波81
2.12换流器82
参考文献83
第3章系统的谐波建模85
3.1电力系统85
3.1.1谐波考量因素86
3.1.2电力系统的高效设计86
3.2网络建模范围87
3.3负载和发电设备的影响88
3.4短路、基频和负载潮流计算91
3.5工业系统94
3.6配电系统95
3.6.1辐射型系统96
3.6.2并联或环形系统96
3.6.3电网或电网系统97
3.6.4一次配电系统98
3.6.5配电系统谐波分析99
3.7输电系统100
3.7.1弗兰梯效应101
3.7.2线路自然功率103
3.7.3传输线路电压103
3.8传输线路补偿103
3.8.1Z0补偿103
3.8.2线路长度补偿104
3.8.3线路分段补偿104
3.8.4反射因数106
3.9商业建筑物107
3.10居民负载107
3.11HVDC输电108
3.11.1HVDC照明108
3.11.2HVDC结构和运行模式108
3.11.3直流滤波器110
参考文献113
第4章谐波传播114
4.1谐波分析方法114
4.2频域分析115
4.3频域扫描116
4.4电压扫描116
4.5谐波分析方法117
4.5.1注入电流方法117
4.5.2前推回代方法118
4.5.3牛顿-拉夫逊迭代方法119
4.5.4三相谐波潮流方法122
4.6时域分析122
4.7敏感度方法123
4.8不平衡交流系统和高压直流输电线路124
4.9混合频率和时域概念125
4.10概率论127
4.11计算机程序131
4.12大型工业系统谐波分析131
4.12.1研究目标131
4.12.2谐波发射模型136
4.12.3谐波传播-案例1138
4.12.4谐波传播-案例2140
4.12.5谐波传播-案例3144
4.13长输电线路150
4.1434.5kVUG电缆158
4.155母线输电系统160
参考文献165
第5章无源滤波器167
5.1滤波器种类167
5.1.1并联和串联滤波器170
5.1.2谐波滤波器的位置170
5.2单调谐滤波器170
5.2.1调谐频率173
5.2.2最小滤波器173
5.2.3转移谐振频率173
5.2.4滤波元件的偏差影响175
5.2.5迭代设计要求175
5.2.6并联滤波器中的一个运行中断175
5.2.7变化负载下的运行175
5.2.8并联滤波器组之间无功功率的分配176
5.2.9电容器损耗176
5.3谐波滤波器失谐和不平衡176
5.4单调谐滤波器之间的关系176
5.5因数Q的选择178
5.6双调谐滤波器178
5.7带通滤波器180
5.8阻尼滤波器181
5.8.1二阶高通滤波器182
5.9C类滤波器185
5.10零序陷波器187
5.11串联低通滤波器188
5.12滤波器的传递函数189
5.13滤波器设计优化技术193
5.13.1内点惩罚函数法193
5.13.2内点法和变量194
5.13.3Karmarker内点法194
5.13.4Barrier函数法195
5.14滤波器设计的遗传算法196
5.14.1粒子群优化(PSO)算法197
5.15HVDC-DC滤波器199
5.16无源滤波器的201
5.17滤波器的设计流程201
5.18滤波器元件202
5.18.1滤波电抗器202
5.18.2滤波电阻204
5.19谐波滤波器故障205
参考文献206
第6章无源滤波器的设计实例208
6.1实例1：6脉波载荷的小型配电系统208
6.2实例2：针对电弧炉的滤波器设计215
6.3实例3：两个8000hpID风机驱动装置的滤波器设计225
6.4实例4：双调谐滤波器在三绕组变压器上的应用235
6.5实例5：光伏太阳能发电装置239
6.5.1计及谐波分析的太阳能发电装置241
6.6实例6：远距离谐波的影响248
6.7实例7：风电场253
6.7.1谐波分析的模型257