电网谐波治理和无功补偿技术及装备

　　前言
　　1  绪论
　　1.1  谐波问题研究概述
　　1.2  谐波治理的意义
　　1.3  谐波治理的措施
　　1.4  有源滤波器的发展现状
　　1.5  无功补偿的意义及发展趋势
　　1.6  STATCOM国内外研究现状
　　2  无源滤波器的设计与分析
　　2.1  无源滤波器PF的多目标优化设计
　　2.1.1  PF的设计原则
　　2.1.2  现有的设计方法
　　2.2  基于多目标遗传算法的PF优化设计方法
　　2.2.1  PF优化设计问题的数学描述
　　2.2.2  无源滤波器参数优化设计问题的改进遗传算法
　　2.2.3  设计实例
　　2.2.4  PSIM仿真
　　2.3  三相互感对无源滤波器的影响分析
　　2.3.1  三相电抗器的互感作用机理
　　2.3.2  三相叠放下的三相电抗器互感分析
　　2.3.3  水平直线排列下的三相电抗器互感分析
　　2.3.4  梯形排列下的三相电抗器互感分析
　　2.3.5  水平三角排列下的三相电抗器互感分析
　　2.3.6  其他排列方式下的三相电抗器互感分析
　　3  谐波和基波无功的检测
　　3.1  傅立叶级数及其改进算法
　　3.1.1  傅立叶级数的基本概念
　　3.1.2  傅立叶级数的指数形式
　　3.1.3  离散傅立叶变换（DFT）
　　3.1.4  一种滑窗迭代DFT检测算法的实现
　　3.2  ip-iq算法及实现
　　3.2.1  基于功率不变条件下的坐标变换基础
　　3.2.2  ip一iq算法基础
　　3.2.3  ip一iq法的推广应用
　　3.2.4  基于ip一iq算法的谐波电流检测方法的实现
　　3.2.5  一种改进的ip一iq谐波和基波检测方法
　　3.3  预测方法在谐波检测中的应用
　　3.3.1  延时对有源滤波器补偿性能的影响分析
　　3.3.2  预测方法的选择
　　3.3.3  基于FIR自适应滤波器的预测算法
　　3.3.4  有源电力滤波器参考电流的自适应预测实现技术
　　4  谐波监测与分析系统
　　4.1  谐波监测与分析装置的实现技术
　　4.1.1  系统的硬件设计
　　4.1.2  系统软件构成
　　4.2  电网谐波分析软件的关键技术
　　4.2.1  FFT计算方法及技巧
　　4.2.2  压缩数据窗口法计算电网中负序分量
　　4.2.3  多线程技术
　　4.2.4  包技术
　　4.2.5  海量存储技术
　　4.2.6  预测方法实现故障记录
　　4.2.7  二维图形拟合技术
　　4.2.8  三维图形投影技术
　　5  几种典型的混合有源电力滤波器的建模和控制性能分析
　　5.1  SHAPF的结构及其电气模型
　　5.1.1  SHAPF的结构及特点
　　5.1.2  SHAPF的电气模型
　　5.2  不同控制策略下混合有源电力滤波器的工作特性
　　5.2.1  根据滤波器支路谐波电流进行控制
　　5.2.2  根据电源谐波电流进行控制
　　5.2.3  根据负载谐波电流进行控制
　　5.2.4  根据负载谐波电压进行控制
　　5.3  单独注入式混合有源滤波器
　　5.3.1  单独注入式混合有源滤波器结构及滤波原理分析
　　5.3.2  单独注入式有源电力滤波器特性分析
　　5.3.3  单独注入式有源电力滤波器输出的频率特性
　　5.4  大功率混合有源电力滤波器（HHAPF）
　　5.4.1  HHAPF的结构及工作原理
　　5.4.2  HHAPF的控制特性分析
　　5.5  谐振阻抗型混合有源滤波器
　　5.5.1  RITHAF的结构和原理
　　5.5.2  RITHAF的补偿特性分析
　　6  混合型有源滤波器的控制策略和仿真
　　6.1  有源滤波器控制算法的研究现状
　　6.2  广义积分迭代控制算法
　　6.2.1  广义积分器原理
　　6.2.2  广义积分迭代控制算法
　　6.2.3  控制算法仿真
　　6.3  递推积分PI控制
　　6.3.1  递推积分PI控制算法
　　6.3.2  控制算法仿真
　　7  有源滤波器主电路和输出滤波器的设计
　　7.1  有源滤波器主电路的设计
　　7.2  输出滤波器OF对APF的影响
　　7.2.1  OF类型
　　7.2.2  OF的性能指标函数
　　7.2.3  OF对APF性能影响的分析
　　7.2.4  ICR输出滤波器对APF影响的实验
　　8  混合型有源电力滤波器的工程应用
　　8.1  并联混合型有源电力滤波器（HHAPF）的工程应用背景
　　8.2  数字控制系统
　　8.2.1  TMS320 F240模块
　　8.2.2  TMS320 C32模块
　　8.2.3  基于改进规則采样法的PWM调制方法
　　8.2.4  死区时间补偿
　　8.3  主电路子系统
　　8.3.1  输出滤波器的设计
　　8.3.2  耦合变压器的设计
　　8.3.3  逆变器直流侧电容的设计
　　8.3.4  电网电压对有源滤波器直流侧电压的影响
　　8.3.5  主电路申三相逆变桥的设计
　　8.4  并联混合型有源电力滤波器（HHAPF）的工程应用实例
　　8.4.1  无源支路和注入支路
　　8.4.2  有源滤波器
　　8.4.3  系统投运效果
　　9  配电网智能无功补偿系统
　　9.1  无功补偿、提高功率因数的意义
　　9.2  配电网无功功率及功率因数
　　9.3  无功功率补偿的原理
　　9.4  配电网中常用的无功补偿方式
　　9.5  电网无功优化补偿系统控制器的设计
　　9.5.1  配电网无功补偿的无级调节的实现
　　9.5.2  晶闸管投入时刻的选取
　　9.6  无功补偿装置电流谐波放大及其抑制措施
　　10  静止同步补偿器（SIATOOM）对电力系统稳定性的影响及STATCOM装置的研制
　　10.1  STATCOM对电力系统暂态稳定的影响
　　10.1.1  STATCOM的基本结构及工作原理
　　10.1.2  包含静止同步补偿器的电力系统模型
　　10.1.3  基于李雅普诺夫直接法的稳定性分析
　　10.2  静止同步补偿器对电压稳定性的影响
　　10.3  静止同步补偿器装置研制
　　10.3.1  STATCOM装置主电路结构设计
　　10.3.2  STATCOM装置控制系统硬件结构
　　10.3.3  STATCOM装置控制系统软件结构
　　10.3.4  STATCOM装置的输出波形情况
　　附录  遗传算法的程序代码
　　参考文献

　　罗安，1986年获湖南大学工业自动化专业硕士学位，1993年获浙江大学流体传动及控制专业博士学位，1999年获德国DAAD资助作为高级访问学者应邀至德国Dui sbrug大学电气工程系进行合作研究，2002年作为高级访问学者应邀至英国Bristol大学电气工程学院进行合作研究一年。现任湖南省制造业信息化专家组副组长、湖南省电机工程学会常务理事、《计算机技术自动化》杂志主编。
　　主持研制的“电能质量先进控制方法及工程应用”获2005年湖南省科技进步一等奖；“输配电谐波治理和无功补偿新技术新装备研制及工程应用”获2005年中国机械工业科技进步一等奖。2004年首批入选为湖南省“121”人才工程第一层次人才，2005年入选为首届湖南省院士专家咨询委员会委员，2004年入选为享受国务院政府特殊津贴专家。

　　    《电网谐波治理和无功补偿技术及装备》以电网谐波治理和无功补偿技术与装备为核心，面向工程应用背景，围绕混合型有源电力滤波器的结构、谐波检测和控制方法及工程实现技术等方面，展开讨论了电网谐波治理和无功补偿的诸多理论和技术问题，介绍了无源滤波器的优化设计、三相互感对滤波性能的影响，讨论了谐波和无功的快速检测方法，从工程应用的角度出发，给出了几种典型混合有源电力滤波器的数学模型并分析其谐波治理性能，阐述了两种实用的谐波治理闭环调节方法，并描述了混合有源电力滤波器和无功补偿装置及基于IGBT的STATCOM的具体实现技术。《电网谐波治理和无功补偿技术及装备》有一定的理论深度，也有很直观的仿真图形和程序，强调理论联系实际，有许多内容是作者和课题组从事教学和科研工作的成果与经验积累。
　　    《电网谐波治理和无功补偿技术及装备》可供从事电气工程、控制工程及相关领域的工程技术和管理人员学习，可作为硕士研究生、博士研究生学习、参考用书，也可作为专业培训班的教材。