本书系统性地介绍了新型电力系统背景下电力电子装置谐波问题的产生机理、建模方法及其应用实践。在充分研究国内外学者在非线性电力电子装置谐波分析方面已经取得的进展的基础上，针对非线性电力电子装置的多频耦合谐波解析这一关键问题，从机理分析、数据驱动的角度构建非线性谐波源模型，并将所提出的模型应用到谐波潮流分析和谐振分析中。全书立足于学术和工程融合的角度，为评估新型电力系统中电力电子设备规模化接入引发的谐波污染问题提供分析方法，对于分析电力电子设备谐波特性、提升电力系统优质供电能力具有一定参考价值。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 背景及意义 1
1.2 电力电子装置谐波源 1
1.2.1 相控型电力电子装置 2
1.2.2 全控型电力电子装置 4
1.3 谐波源模型 6
1.3.1 恒流源模型 6
1.3.2 诺顿模型 7
1.3.3 谐波耦合模型 8
参考文献 10
第2章 电流源型整流装置的谐波耦合建模 12
2.1 概述 12
2.2 电流源型整流装置的特性分析 12
2.2.1 电压电流调制关系 12
2.2.2 整流装置频域谐波表征 14
2.3 单相整流装置的谐波耦合模型 16
2.3.1 单相整流装置谐波耦合建模 16
2.3.2 考虑换相过程的谐波耦合建模 21
2.3.3 谐波耦合特性分析 23
2.4 三相整流装置的谐波耦合模型 26
2.4.1 三相整流装置的谐波耦合建模 26
2.4.2 考虑换相过程的谐波耦合建模 27
2.4.3 考虑三相不平衡的谐波耦合建模 29
2.4.4 谐波耦合特性分析 32
2.5 多脉波整流装置的谐波耦合模型 36
2.5.1 多脉波整流装置的谐波耦合建模 36
2.5.2 考虑三相不平衡的谐波耦合建模 42
2.5.3 谐波耦合特性分析 45
2.6 本章小结 48
参考文献 49
第3章 电压源型整流装置的谐波耦合建模 50
3.1 概述 50
3.2 电压源型整流装置的特性分析 50
3.2.1 等效电路 50
3.2.2 开关特性 51
3.3 单相电压源型整流装置谐波耦合模型 52
3.3.1 触发角与关断角 52
3.3.2 单相电压源型整流装置谐波耦合建模 53
3.3.3 谐波耦合特性分析 57
3.4 三相电压源型整流装置谐波耦合建模 58
3.4.1 工作状态分析与确定 58
3.4.2 交流电流连续下的谐波耦合建模 59
3.4.3 交流电流断续下的谐波耦合建模 62
3.4.4 谐波耦合特性分析 67
3.5 三相电压源型整流装置的工作状态判定与灵敏度分析 73
3.5.1 工作状态判定 73
3.5.2 电路参数对工作状态的影响 76
3.6 本章小结 79
参考文献 79
第4章 晶闸管控制电抗器的谐波耦合建模 81
4.1 概述 81
4.2 TCR运行特性分析 81
4.2.1 TCR等效电路结构 81
4.2.2 TCR开关特性 82
4.3 单相TCR的谐波耦合模型 83
4.3.1 单相TCR开关函数 83
4.3.2 单相TCR谐波耦合建模 84
4.3.3 谐波耦合特性分析 86
4.4 三相TCR谐波耦合模型 88
4.4.1 三相TCR开关函数 88
4.4.2 三相TCR谐波耦合建模 89
4.4.3 谐波耦合特性分析 91
4.5 TCR的简化谐波耦合模型 93
4.5.1 TCR的谐波耦合影响分析 93
4.5.2 TCR的简化谐波耦合建模 96
4.5.3 仿真验证 97
4.6 本章小结 98
参考文献 99
第5章 两电平全控型换流器谐波耦合建模 100
5.1 概述 100
5.2 两电平VSC运行特性分析 100
5.2.1 VSC的拓扑结构 100
5.2.2 VSC的控制策略 101
5.2.3 VSC的谐波产生 103
5.3 单相两电平VSC的谐波耦合模型 105
5.3.1 单相VSC的谐波耦合建模流程 106
5.3.2 谐波耦合特性分析 113
5.4 三相VSC的谐波耦合模型 117
5.4.1 三相VSC的谐波耦合建模流程 117
5.4.2 考虑三相不平衡的谐波耦合建模 121
5.4.3 谐波耦合特性分析 129
5.5 本章小结 137
参考文献 137
第6章 模块化多电平换流器谐波耦合建模 139
6.1 概述 139
6.2 模块化多电平换流器拓扑结构及控制策略 139
6.2.1 模块化多电平换流器的拓扑结构 139
6.2.2 模块化多电平换流器的控制策略 140
6.2.3 模块化多电平换流器的谐波产生 148
6.3 模块化多电平换流器的谐波耦合模型 149
6.3.1 模块化多电平换流器的谐波耦合建模流程 151
6.3.2 谐波耦合特性分析 159
6.4 本章小结 161
参考文献 161
第7章 背靠背换流器谐波耦合建模 163
7.1 概述 163
7.2 背靠背换流器拓扑结构及控制策略 163
7.2.1 背靠背换流器的拓扑结构 163
7.2.2 背靠背换流器的控制策略 165
7.2.3 背靠背换流器的谐波产生 166
7.3 DFIG的谐波耦合模型 166
7.3.1 背靠背换流器的谐波耦合建模流程 167
7.3.2 谐波耦合特性分析 173
7.4 VSC-HVDC输电系统的谐波耦合模型 180
7.4.1 VSC-HVDC输电系统的谐波耦合建模流程 180
7.4.2 谐波耦合特性分析 186
7.5 本章小结 188
参考文献 189
第8章 基于电压自适应的谐波源耦合建模 190
8.1 概述 190
8.2 基于实测数据的谐波耦合建模 191
8.2.1 低压设备的谐波特性分析 191
8.2.2 单谐波源耦合模型建立 192
8.2.3 基准谐波耦合模型参数求解 193
8.3 考虑电压波动的谐波耦合建模 195
8.3.1 供电电压和谐波电流的波动性分析 195
8.3.2 电压自适应谐波耦合模型 196
8.3.3 低压设备多状态谐波耦合建模 200
8.3.4 谐波耦合模型建立总流程 201
8.4 谐波耦合特性分析 202
8.4.1 基于广义线性复偏最小二乘法的模型验证 203
8.4.2 电压动态自适应谐波耦合模型验证 206
8.4.3 低压配电系统谐波评估 210
8.5 本章小结 215
参考文献 216
第9章 集合性源荷的谐波源概率耦合建模 218
9.1 概述 218
9.2 集合性谐波源的谐波特性分析与谐波耦合模型 219
9.2.1 低压配电系统供电电压与谐波电流特性分析 219
9.2.2 谐波耦合模型建立 221
9.2.3 分时段概率谐波耦合建模 227
9.2.4 基于数据驱动的集合性谐波源的谐波耦合模型建立总流程 232
9.3 谐波耦合特性分析 234
9.3.1 UD-HCM的实验验证 234
9.3.2 分段概率UD-HCM的特性分析 239
9.3.3 中压配电系统的概率性谐波评估 242
9.4 本章小结 245
参考文献 245
第10章 基于谐波耦合的概率谐波潮流计算 247
10.1 概述 247
10.2 基于谐波耦合的确定性潮流方程的建立 248
10.2.1 图论的介绍 248
10.2.2 基波潮流的计算 251
10.2.3 谐波潮流的计算 252
10.3 分段概率谐波潮流的计算 254
viii 电力电子装置的谐波耦合模型及应用
10.3.1 基于场理论的概率谐波潮流估测 254
10.3.2 分段概率谐波潮流计算总流程 256
10.4 算例分析 257
10.4.1 IEEE 13节点测试系统验证 257
10.4.2 IEEE 123节点测试系统验证 262
10.4.3 IEEE 8500节点测试系统验证 267
10.5 本章小结 269
参考文献 270
第11章 基于谐波耦合模型的谐振分析 272
11.1 概述 272
11.2 谐波耦合模型的降维方法 273
11.3 模态分析法基本概念 276
11.4 元件模态灵敏度分析 277
11.5 计及谐波耦合特性的谐振稳定性分析方法 278
11.6 算例分析 279
11.6.1 高压直流输电系统验证 279
11.6.2 海上风电并网系统验证 297
11.7 本章小结 301
参考文献 301
附录A 303
附录B 310
附录C 314
京公网安备 11010102004214号