内容简介
本书围绕电力系统电力电子及其试验技术展开阐述，分析和总结了典型电力系统电力电子装置如静止无功补偿器、可控并联电抗器、静止同步并联补偿器、可控串联补偿器、故障电流限制器、统一潮流控制器以及高压直流输电和柔性直流输电等装置的工作原理及应用，特别是相控晶闸管阀、基于晶闸管电流源换流器阀、基于IGBT电压源换流器阀等基本原理、特性和运行工况；阐述了上述高压大功率电力电子变流器/换流器的应力特性、等效试验机理、试验方法和试验技术等方面的内容。
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- 封面
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- 前 言
- 缩略词表
- 第1章 概 论
- 1.1 引 言
- 1.2 大功率电力电子器件
- 1.2.1 二极管
- 1.2.2 晶闸管
- 1.2.3 门极可关断晶闸管
- 1.2.4 绝缘门极换相晶闸管
- 1.2.5 绝缘栅双极晶体管
- 1.2.6 基于新型材料的电力电子器件
- 1.3 电力系统电力电子技术
- 1.3.1 灵活交流输电
- 1.3.2 高压直流输电
- 1.3.3 柔性直流输电
- 1.4 电力系统电力电子试验技术
- 1.4.1 试验技术特点
- 1.4.2 试验技术等效性评价
- 1.4.3 试验研究对象
- 1.4.4 研究思路
- 第2章 电力系统电力电子装置及其工作原理
- 2.1 概 述
- 2.2 灵活交流输电系统
- 2.2.1 静止无功补偿器
- 2.1.1.1 基本结构
- 2.2.1.2 工作原理
- 2.2.1.3 相控晶闸管阀
- 2.2.2 可控并联电抗器
- 2.2.2.1 基本结构
- 2.2.2.2 工作原理
- 2.2.2.3 投切式晶闸管阀
- 2.2.3 静止同步并联补偿器
- 2.2.3.1 基本结构
- 2.2.3.2 工作原理
- 2.2.3.3 可关断器件阀
- 2.2.4 可控串联补偿器
- 2.2.4.1 基本结构
- 2.2.4.2 工作原理
- 2.2.4.3 相控晶闸管阀
- 2.2.5 故障电流限制器
- 2.2.5.1 故障电流限制器基本结构
- 2.2.5.2 故障电流限制器工作原理
- 2.2.5.3 相控晶闸管阀
- 2.2.6 统一潮流控制器
- 2.2.6.1 统一潮流控制器基本结构
- 2.2.6.2 统一潮流控制器工作原理
- 2.2.6.3 静止同步串联补偿器
- 2.3 高压直流输电系统
- 2.3.1 高压直流系统拓扑
- 2.3.2 直流换流技术
- 2.3.2.1 6脉动整流器
- 2.3.2.2 6脉动逆变器
- 2.3.3 高压直流换流阀
- 2.3.3.1 换流阀的电气连接
- 2.3.3.2 换流阀的机械结构
- 2.4 柔性直流输电系统
- 2.4.1 系统结构
- 2.4.1.1 基于两电平/三电平换流器的柔性直流系统
- 2.4.1.2 基于模块化多电平换流器的柔性直流系统
- 2.4.1.3 双极柔性直流系统
- 2.4.2 工作原理
- 2.4.2.1 换流器的系统特性
- 2.4.2.2 换流器的运行原理
- 2.4.3 电压源换流阀
- 2.4.3.1 两电平换流阀
- 2.4.3.2 MMC阀
- 第3章 相控晶闸管阀应力特性
- 3.1 概 述
- 3.2 相控晶闸管阀开通应力
- 3.2.1 开通di/dt
- 3.2.2 阻尼回路储能单元对晶闸管的放电特性
- 3.2.3 串联晶闸管阀的电压应力
- 3.3 相控晶闸管阀通态应力
- 3.3.1 晶闸管的热应力
- 3.3.2 晶闸管阀的过电流应力
- 3.3.3 晶闸管阀其他部件的热应力
- 3.4 相控晶闸管阀关断应力
- 3.4.1 TCR晶闸管阀关断过冲电压应力
- 3.4.2 晶闸管阀关断过程中的动态均压
- 3.4.3 TSC晶闸管阀的关断电压应力
- 3.5 相控晶闸管阀断态应力
- 3.6 相控晶闸管阀故障暂态应力
- 3.6.1 交流系统故障状态下的晶闸管阀应力
- 3.6.2 冲击电压作用下的晶闸管阀应力
- 3.6.3 过电压作用下的晶闸管阀应力
- 第4章 高压直流换流阀应力特性
- 4.1 概 述
- 4.2 高压直流换流阀开通应力
- 4.2.1 换流阀周期性开通电流应力
- 4.2.2 换流阀非周期触发开通电流应力
- 4.2.3 交流系统暂时过电压时的开通应力
- 4.3 高压直流换流阀通态应力
- 4.3.1 正常运行工况下的换流阀应力
- 4.3.2 桥臂短路条件下的换流阀应力
- 4.3.3 直流电流断续条件下的换流阀应力
- 4.3.4 饱和电抗器的热应力
- 4.4 高压直流换流阀关断应力
- 4.4.1 直流换流阀关断等效电路
- 4.4.2 直流换流阀运行状态对关断应力的影响
- 4.4.3 晶闸管反向恢复特性对关断应力的影响
- 4.4.3.1 晶闸管反向恢复特性
- 4.4.3.2 反向恢复电荷对关断电压应力的影响
- 4.4.4 直流换流阀关键零部件对关断应力的影响
- 4.4.4.1 阻尼回路对关断过程的影响
- 4.4.4.2 饱和电抗器对关断过程的影响
- 4.4.5 晶闸管元件差异性对关断应力的影响
- 4.5 高压直流换流阀断态应力
- 4.5.1 晶闸管级的断态电压应力
- 4.5.2 直流换流阀的断态损耗
- 4.6 高压直流换流阀故障态应力
- 4.6.1 交流侧引起的操作冲击和暂态过电压
- 4.6.2 直流系统的操作过电压和暂态过电压
- 4.6.3 雷电过电压
- 4.6.4 换相失败
- 第5章 电压源换流器阀应力特性
- 5.1 概 述
- 5.1.1 柔性直流换流阀结构
- 5.1.1.1 串联阀及其两电平结构
- 5.1.1.2 MMC阀结构
- 5.1.2 链式阀结构
- 5.2 柔性直流换流阀稳态应力
- 5.2.1 系统级运行特性
- 5.2.1.1 两电平柔性直流输电系统级运行特性
- 5.2.1.2 MMC柔性直流输电系统级运行特性
- 5.2.2 阀级运行特性
- 5.2.2.1 IGBT及其续流二极管的器件特性
- 5.2.2.2 IGBT串联阀运行特性
- 5.2.2.3 MMC阀运行特性
- 5.2.3 稳态运行应力
- 5.2.3.1 稳态电压应力
- 5.2.3.2 稳态电流应力
- 5.3 柔性直流换流阀暂态应力
- 5.3.1 系统级故障特性
- 5.3.1.1 交流系统故障
- 5.3.1.2 站内交流系统故障
- 5.3.1.3 直流系统故障
- 5.3.2 阀级故障特性
- 5.3.2.1 IGBT器件的失效机制
- 5.3.2.2 IGBT阀过电流特性
- 5.3.2.3 IGBT阀的过电流失效机制
- 5.3.3 故障应力
- 5.3.3.1 故障态阀对地电压应力
- 5.3.3.2 故障态阀端间电压应力
- 5.3.3.3 故障态阀电流应力
- 5.4 链式STATCOM阀应力
- 5.4.1 基于链式阀的静止同步并联补偿器（STATCOM）
- 5.4.2 稳态运行应力
- 5.4.2.1 阀空载
- 5.4.2.2 阀发出无功
- 5.4.2.3 阀吸收无功
- 5.4.2.4 直流电容器
- 5.4.2.5 稳态应力小结
- 5.4.3 暂态运行应力
- 5.4.3.1 阀端间（电抗器出口端）短路
- 5.4.3.2 阀端间直接短路
- 5.4.3.3 阀端接地故障
- 5.4.3.4 系统短时过电压或电压暂降
- 5.4.3.5 交流系统传递的快速浪涌和操作过电压
- 5.4.3.6 触发故障
- 5.4.3.7 暂态应力小结
- 第6章 电力电子等效试验机理和试验方法
- 6.1 试验方法的基础理论问题
- 6.1.1 试验方法论
- 6.1.1.1 试验方法论的内涵与外延
- 6.1.1.2 试验活动的范围与模式
- 6.1.1.3 试验的目的与层次
- 6.1.1.4 试验中的历史观和发展观
- 6.1.1.5 试验中的数学与系统方法
- 6.1.2 试验技术的一般原则与方法
- 6.1.2.1 试验目的与层次的确定
- 6.1.2.2 数字辅助试验
- 6.1.2.3 物理试验
- 6.1.2.4 试验装置的设计
- 6.2 试 验 等 效 机 理
- 6.2.1 等效性问题
- 6.2.2 等效分析数学模型
- 6.2.3 等效分析方法
- 6.2.3.1 基于数学模型的分析方法
- 6.2.3.2 物理试验等效分析法
- 6.2.3.3 相似理论在等效分析中的应用
- 6.2.4 等效性评价
- 6.3 相控晶闸管阀等效试验方法
- 6.3.1 试验相关的应力
- 6.3.1.1 电介质试验相关的应力
- 6.3.1.2 运行试验相关的应力
- 6.3.2 试验目的及内容
- 6.3.2.1 晶闸管控制电抗器阀
- 6.3.2.2 晶闸管投切电容器阀
- 6.3.3 晶闸管控制电抗器阀试验方法
- 6.3.3.1 阀端对地绝缘试验
- 6.3.3.2 阀端间绝缘试验
- 6.3.3.3 周期触发和闭锁试验
- 6.3.3.4 最小交流电压试验
- 6.3.3.5 温升试验
- 6.3.3.6 电磁兼容试验
- 6.3.4 晶闸管投切电容器阀试验方法
- 6.3.4.1 阀端对地绝缘试验
- 6.3.4.2 阀端间电介质试验
- 6.3.4.3 过电流试验
- 6.3.4.4 最小交流电压试验
- 6.3.4.5 温升试验
- 6.3.4.6 电磁兼容试验
- 6.4 高压直流换流阀等效试验方法
- 6.4.1 试验相关的应力
- 6.4.2 试验目的及内容
- 6.4.2.1 阀支架绝缘试验
- 6.4.2.2 阀端间绝缘试验
- 6.4.2.3 周期性触发与闭锁试验
- 6.4.2.4 恢复期间瞬时正向电压试验
- 6.4.2.5 阀故障电流试验
- 6.4.3 直流换流阀试验方法
- 6.4.3.1 阀支架绝缘试验
- 6.4.3.2 阀端间绝缘试验
- 6.4.3.3 周期性触发和关断试验
- 6.4.3.4 恢复期间瞬时正向电压试验
- 6.4.3.5 阀故障电流试验
- 6.4.3.6 阀抗电磁干扰试验
- 6.5 电压源换流器阀等效试验方法
- 6.5.1 试验相关的应力
- 6.5.1.1 阀稳态试验相关的应力
- 6.5.1.2 阀故障态绝缘试验相关的应力
- 6.5.1.3 故障态运行试验相关的应力
- 6.5.2 试验目的及内容
- 6.5.2.1 绝缘试验
- 6.5.2.2 稳态运行试验
- 6.5.2.3 暂态运行试验
- 6.5.2.4 电磁干扰试验
- 6.5.3 模块化多电平电压源换流器阀试验方法
- 6.5.3.1 阀支架直流电压试验
- 6.5.3.2 阀支架交流电压试验
- 6.5.3.3 阀支架冲击电压试验
- 6.5.3.4 阀端间交流—直流电压试验
- 6.5.3.5 稳态运行试验
- 6.5.3.6 暂态运行试验
- 6.5.4 全桥链式STATCOM阀试验方法
- 6.5.4.1 阀支架绝缘试验
- 6.5.4.2 阀端间绝缘试验
- 6.5.4.3 运行试验
- 第7章 电力电子例行试验技术
- 7.1 概 述
- 7.2 例行试验对象及内容
- 7.3 例行试验方法
- 7.3.1 串联晶闸管阀例行试验方法
- 7.3.1.1 晶闸管级功能试验
- 7.3.1.2 高压重复触发试验
- 7.3.1.3 热运行试验
- 7.3.1.4 交流耐压试验
- 7.3.1.5 操作冲击试验
- 7.3.1.6 水路试验
- 7.3.2 电压源换流器阀例行试验方法
- 7.3.2.1 子模块级功能试验
- 7.3.2.2 热运行试验
- 7.4 例行试验成套设备
- 7.4.1 晶闸管级功能试验设备
- 7.4.2 高压重复触发试验设备
- 7.4.3 串联晶闸管阀热运行试验设备
- 7.4.4 交流耐压和操作冲击试验设备
- 7.4.5 水路试验设备
- 7.4.6 电压源换流器阀子模块级功能试验设备
- 7.4.7 电压源换流器阀热运行试验设备
- 7.5 例行试验技术应用实例
- 7.5.1 直流换流阀例行试验设备应用
- 7.5.2 电压源换流器阀例行试验设备应用
- 第8章 电力电子绝缘试验技术
- 8.1 概 述
- 8.2 绝缘试验对象与专有试验技术
- 8.2.1 绝缘试验对象
- 8.2.1.1 相控晶闸管阀绝缘试验
- 8.2.1.2 直流换流阀绝缘试验
- 8.2.1.3 柔性直流换流阀绝缘试验
- 8.2.2 等效负载
- 8.2.2.1 等效负载原理
- 8.2.2.2 等效负载应力分析
- 8.2.2.3 等效负载的电压测量
- 8.2.3 高电位电压测量
- 8.2.3.1 信号测量系统
- 8.2.3.2 信号处理与传输系统
- 8.2.3.3 信号采集与存储系统
- 8.3 多源复合绝缘试验技术
- 8.3.1 多源复合绝缘试验内容
- 8.3.2 交—直流复合绝缘试验
- 8.3.3 冲击复合绝缘试验
- 8.4 交流高电压试验技术
- 8.4.1 交流高电压试验装置
- 8.4.1.1 高电压试验变压器
- 8.4.1.2 高压串联谐振试验设备
- 8.4.1.3 调压设备
- 8.4.1.4 基于调压串联变压器的交流耐压试验装置
- 8.4.1.5 高压交流分压器
- 8.4.2 交流高电压试验方法
- 8.4.2.1 阀支架交流耐压试验
- 8.4.2.2 单阀交流耐压试验
- 8.4.2.3 交流局部放电试验
- 8.5 直流高电压试验技术
- 8.5.1 基本整流电路原理
- 8.5.1.1 半波整流电路
- 8.5.1.2 倍压电路
- 8.5.2 直流高电压试验装置
- 8.5.2.1 多级直流倍压试验装置
- 8.5.2.2 高欧姆电阻分压器
- 8.5.3 直流高电压试验方法
- 8.5.3.1 阀支架直流耐压试验
- 8.5.3.2 多重阀直流耐压试验
- 8.5.3.3 单阀直流（含湿态）耐压试验
- 8.5.3.4 直流局部放电试验
- 8.6 冲击高电压试验技术
- 8.6.1 冲击电压波形
- 8.6.2 冲击高电压发生器
- 8.6.2.1 冲击电压发生器
- 8.6.2.2 陡波冲击波形的产生
- 8.6.3 冲击高电压的测量
- 8.6.3.1 电阻分压器测量高电压
- 8.6.3.2 电容分压器测量高电压
- 8.6.3.3 阻容串联分压器测量高电压
- 8.6.4 冲击高电压试验方法
- 8.6.4.1 阀支架冲击试验
- 8.6.4.2 多重阀冲击试验
- 8.6.4.3 单阀冲击试验
- 8.7 非周期触发试验技术
- 8.7.1 概述
- 8.7.2 非周期触发试验应力
- 8.7.3 并联避雷器法
- 8.7.4 并联电容器法
- 8.7.5 非周期触发试验应用算例分析
- 第9章 电力电子运行试验技术
- 9.1 概 述
- 9.2 电力电子运行试验
- 9.2.1 运行试验技术简述
- 9.2.1.1 全载试验方法
- 9.2.1.2 分立试验方法
- 9.2.1.3 合成试验方法
- 9.2.2 相控晶闸管阀的运行试验
- 9.2.3 直流换流阀运行试验
- 9.2.4 电压源换流器阀运行试验
- 9.3 多源复合运行试验技术
- 9.3.1 高电压源产生方式
- 9.3.1.1 低压充电振荡升压方式
- 9.3.1.2 直接升压方式
- 9.3.1.3 两种高压产生方式的对比
- 9.3.2 大电流源产生方式
- 9.3.2.1 交流大电流源
- 9.3.2.2 直流大电流源
- 9.3.3 故障电流源产生方式
- 9.3.3.1 系统短路方式
- 9.3.3.2 LC振荡方式
- 9.3.4 其他应力源产生方式
- 9.3.5 复合试验中过电压机理及保护措施
- 9.3.5.1 复合试验方式的过电压
- 9.3.5.2 过电压产生机理
- 9.3.5.3 过电压保护策略
- 9.3.6 复合试验控制保护系统
- 9.3.6.1 控制保护系统功能需求
- 9.3.6.2 测量单元
- 9.3.6.3 控制调节系统
- 9.3.6.4 触发板和阀基电子单元
- 9.3.6.5 上位机操作台
- 9.3.6.6 保护单元结构及功能
- 9.4 相控晶闸管阀运行试验技术
- 9.4.1 稳态运行试验
- 9.4.2 恢复期暂态正向电压试验
- 9.4.3 过电流试验
- 9.4.4 运行试验案例
- 9.5 高压直流换流阀运行试验技术
- 9.5.1 稳态运行试验
- 9.5.1.1 直接升压和直流电流源复合试验方法
- 9.5.1.2 振荡升压与直流电流源复合试验方法
- 9.5.2 故障电流试验
- 9.5.2.1 直接升压和基于系统短路方式的故障电流源复合试验方法
- 9.5.2.2 振荡升压和基于LC振荡方式的故障电流源复合试验方法
- 9.5.3 恢复期暂态正向电压试验
- 9.5.4 最小交流电压试验
- 9.5.5 运行试验案例
- 9.6 电压源换流器阀运行试验技术
- 9.6.1 稳态运行试验
- 9.6.1.1 电路原理
- 9.6.1.2 控制原理及工作方式
- 9.6.2 短路电流试验
- 9.6.2.1 电路原理
- 9.6.2.2 工作方式
- 9.6.3 过电流关断试验
- 9.6.3.1 电路原理
- 9.6.3.2 工作方式
- 9.6.4 运行试验案例
- 第10章 电力系统电力电子实验室
- 10.1 概 述
- 10.2 电力电子实验室屏蔽与接地
- 10.2.1 实验室屏蔽
- 10.2.2 实验室接地
- 10.3 电力电子实验室装置布局
- 10.3.1 常规高压设备绝缘距离
- 10.3.2 高压电力电子装置绝缘距离
- 10.3.3 电力电子实验室装置布置原则
- 10.4 电力电子实验室成套试验装置
- 10.4.1 绝缘试验装置
- 10.4.2 高压串联晶闸管阀运行试验装置
- 10.4.3 电压源换流器阀运行试验装置
- 10.5 电力电子实验室附属设施
- 10.5.1 电力电子实验室水系统
- 10.5.2 电力电子实验室地面要求
- 10.5.3 电力电子实验室供电及配电要求
- 10.5.4 电力电子实验室悬吊设备
- 10.5.5 电力电子实验室照明
- 10.6 电力电子实验室基本安全规则
- 索 引
- 参考文献
- 封底
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版权信息
出版社：中国电力出版社
出版时间：2015
作者：汤广福
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