FACTS Controllers in Power Transmission and Distribution pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Padiyar, K.R.

出品人:

页数:532

译者:

出版时间:2009-10

价格:$ 113.00

装帧:

isbn号码:9781848290105

丛书系列:

图书标签:

• FACTS
• 电力系统
• 电力电子
• HVDC
• 电力传输
• 电力分配
• 柔性交流输电系统
• 电力控制
• 电力质量
• 稳定分析

现代电力系统中的电能质量优化与控制 聚焦先进技术，应对电网挑战 本书深入探讨了现代电力系统领域一个至关重要且日益复杂的议题：电能质量（Power Quality, PQ）的监测、分析、控制与优化。随着可再生能源并网规模的扩大、电力电子设备（如变频器、开关电源）在工业和家庭中的普及，以及电动汽车充电基础设施的快速发展，电网中的谐波、电压暂降/暂升、闪变、不对称性等电能质量问题日益突出，对电力系统的稳定运行和终端用户设备的可靠性构成了严峻挑战。 本书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的广阔范围，旨在为电力系统工程师、研发人员、高校师生以及政策制定者提供一个全面、深入且实用的参考指南。 --- 第一部分：电能质量基础与标准体系 本部分奠定了理解电能质量问题的理论基石，并梳理了全球及国内的监管框架。 第一章：电能质量的定义、分类与影响 详细阐述了电能质量的哲学定义及其在不同电压等级（高压、中压、低压）下的具体表现形式。内容包括： 稳态干扰：谐波与低频谐波（IEEE 519 标准的深度解析）、电压波动（Sag/Swell）、电压不平衡度（Unbalance）的量化指标。 暂态干扰：瞬态过电压（Transients）、操作过电压的产生机理与后果。 持续性问题：电压闪变（Flicker）的感知模型及其对照明设备的影响，频率偏差的控制要求。 影响评估：从经济损失、设备寿命缩短、系统可靠性下降等多个维度，量化电能质量恶化对用户侧和电网侧的综合影响。 第二章：电能质量监测与测量技术 阐述了先进的在线和离线监测技术，是有效管理电能质量的前提。 测量设备与标准：IEC 61000 系列标准对测量仪器的精度、同步性、数据采集速率的要求。 傅里叶变换及其局限性：传统RMS值和FFT分析方法在分析非周期性或瞬态事件时的不足。 高级信号处理技术：引入时频分析方法，如小波变换（Wavelet Transform）、短时傅里叶变换（STFT）以及经验模态分解（EMD）在分离复杂背景下的瞬态成分中的应用。 同步化测量网络：构建分布式、高精度的时间同步（如基于GPS或PTP）的PQ监测系统，实现对大区域电网事件的准确定位与溯源。 第三章：电能质量法规与标准体系 分析国际主要标准组织（IEC, IEEE）在电能质量治理方面的立场，并结合国家电网及南方电网的相关技术规范，解析我国在谐波限值、电压波动容忍度等方面的具体要求。 --- 第二部分：谐波与无功功率控制技术 谐波和无功功率是电力电子化系统中两个最主要的电能质量问题，本部分聚焦于主动抑制策略。 第四章：谐波源分析与建模 深入分析电流型变流器（如PWM整流器、HVDC LCC/VSC）、饱和电抗器、电弧炉等主要谐波源的产生机理。重点构建不同负载（如风力发电并网逆变器、光伏逆变器）在电网发生扰动时的详细数学模型，为控制器的设计提供依据。 第五章：无源滤波器（Passive Filter）的设计与优化 系统介绍LC串联/并联滤波器的设计原理，并侧重于解决传统无源滤波器易受电网阻抗变化影响的难题。 调谐与阻抗匹配：如何通过精确计算确定电感和电容值，以达到最佳的谐波抑制效果。 高通滤波器与带阻滤波器的组合应用：应对宽频带谐波污染的策略。 退化与可靠性：讨论电容器和电感器在恶劣工况下的老化和失效模式。 第六章：有源电力滤波器（Active Power Filter, APF）理论与实践 作为现代电能质量治理的核心技术，APF的原理、拓扑结构及其控制是本章重点。 拓扑结构比较：并联APF (Shunt APF)、串联APF (Series APF) 和混合型APF (Hybrid APF) 的优势与适用场景。 电流参考指令的提取算法：深入研究$p-q$ 理论（瞬时无功理论）、谐波电流检测法（如单位向量法）以及基于同步旋转坐标系（SRF）的方法，分析其在非线性负载和三相不平衡系统下的鲁棒性。 高压大容量补偿：探讨多电平技术（如飞跨电路、CHB 级联H桥）在构建高压串联APF中的应用。 第七章：动态无功补偿与电压支撑技术 关注于快速动态响应的无功功率补偿，主要围绕静止同步补偿器（STATCOM）及其在输电系统中的应用。 STATCOM控制策略：详细介绍基于电压源变流器（VSC）的STATCOM如何实现毫秒级的无功功率输出，以及其在保持电压稳定、抑制振荡中的作用。 SVC与STATCOM的对比：从动态响应速度、控制精度、运行成本等方面对比传统静止无功补偿器（SVC）与现代STATCOM的性能差异。 --- 第三部分：电压质量事件的抑制与电网柔性化 本部分聚焦于瞬态和持续性的电压偏差问题，并探讨分布式电源（DERs）集成带来的新挑战与机遇。 第八章：电压暂降/暂升（Sag/Swell）的缓解策略 电压暂降是影响工业生产最严重的电能质量事件之一。 暂降的成因与特征：主要由短路故障、大负荷启动引起。 动态电压修复设备（DVR）：详细介绍DVR的串联注入变压器原理、能量缓冲机制（如能量存储环节或电网直接获取），以及其在瞬态补偿中的控制回路设计。 动态电压恢复器（DVR）的智能控制：如何通过快速的故障检测和注入电压的相位控制，实现对深度暂降的有效补偿。 第九章：分布式能源（DERs）与电能质量 随着光伏和风电渗透率的提高，电能质量控制的主体正从传统集中式电厂转向末端分布式资源。 逆变器作为PQ调节器：探讨现代电能质量控制器如何集成到并网逆变器中（如风机和光伏逆变器），使其不仅能输送有功功率，还能同时提供谐波抑制和电压支持。 电网阻抗对谐波传播的影响：分析当大量逆变器接入弱电网时，如何预测和避免由阻抗谐振引起的系统不稳定问题。 第十章：电能质量管理系统（PQMS）的构建 探讨如何将分散的监测数据、控制设备和分析模型整合成一个统一的管理平台。 数据架构与实时分析：构建基于云计算或边缘计算的PQ数据处理架构，实现对系统健康状态的实时评估。 预测性维护与故障诊断：利用机器学习和大数据技术，从历史PQ数据中学习故障模式，实现对潜在电能质量恶化趋势的预警。 人机交互界面设计：设计直观的界面，使用户能够快速理解复杂的电能质量报告和趋势分析。 --- 本书特色 本书的显著特点是强调控制理论与工程实践的紧密结合。每一项关键技术的介绍后，都附有详细的仿真模型（如MATLAB/Simulink环境下的实现思路）和实际工程案例分析，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。内容聚焦于当前电力系统面临的高功率密度、快速动态变化的控制需求，为下一代智能电网的可靠运行提供坚实的理论和技术支撑。

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