電力系統諧波 Power System Harmonics and Passive Filter Designs (IEEE Press Series on Power Engineering)

JCDas

是美國佐治亞州斯內爾維爾市電力系統研究公司的負責人和顧問，
也是IEEE終身會士，IET（英國）會士和IEI（印度）終身會士，
並在國內外撰寫或合作撰寫了大約65篇技術論文。
他為客戶發布了200餘份電力系統研究報告，用於解決和分析公用事業和工業電力系統中的問題。
他撰寫了3本書，其中包括Wiley-IEEE出版社出版的Arc Flash Hazard Analysis and Mitigation。
JCDas擁有美國佐治亞州和俄克拉荷馬州的註冊專業工程師、英國特許工程師、歐盟的歐洲工程師認證，
同時還是CIGRE、歐洲工程師聯合會以及其他技術協會和組織的成員。

目錄
譯者序
原書序
原書前言
作者簡介
第1章電力系統諧波1
1.1非線性負載1
1.2非線性負載的增加2
1.3諧波的影響3
1.4畸變的波形3
1.4.1諧波和電能質量4
1.5諧波和序列分量5
1.5.1電力系統部件的序列阻抗6
1.6諧波指數6
1.6.1諧波因數6
1.6.2常用諧波指數方程6
1.6.3電話影響因數7
1.7功率因數、畸變因數和總功率因數8
1.8功率理論9
1.8.1單相正弦電路9
1.8.2單相非正弦電路9
1.8.3三相繫統11
1.8.4非正弦和不平衡三相繫統13
1.8.5瞬時功率理論17
1.9諧波的放大和衰減18
參考文獻19

第2章傅里葉分析21
2.1週期函數21
2.2正交函數22
2.3傅里葉級數和係數22
2.4奇對稱24
2.5偶對稱24
2.6半波對稱25
2.7諧波譜28
2.8傅里葉級數的複數形式29
2.9傅里葉變換30
2.9.1一些常用函數的傅里葉變換32
2.10狄利克雷條件36
2.11函數的功率譜38
2.12卷積39
2.12.1時域卷積39
2.12.2頻域卷積39
2.12.3卷積導數定理40
2.12.4帕塞瓦爾定理41
2.13採樣波形：離散傅里葉變換41
2.13.1洩漏44
2.13.2柵欄效應45
2.14快速傅里葉變換46
2.14.1信號流圖49
參考文獻50

第3章諧波產生151
3.1變壓器中的諧波52
3.1.1雙繞組變壓器線性模型52
3.1.2B-H曲線和勵磁電流峰值54
3.1.3變壓器結構和繞組聯結的影響54
3.1.4心式變壓器諧波控制55
3.2變壓器的運行57
3.2.1變壓器的直流鐵心飽和57
3.2.2和應浪湧電流58
3.3三相變壓器的三角形繞組60
3.3.1三相變壓器的相移60
3.3.2負序分量的相移61
3.3.3飽和引起的畸變64
3.3.4地磁感應電流65
3.4旋轉電機繞組中的諧波66
3.4.1繞組電動勢67
3.4.2分佈因子68
3.4.3電樞反應68
3.5感應電動機的齒槽和爬行69
3.5.1諧波感應轉矩70
3.5.2諧波同步轉矩70
3.5.3電機中的齒紋波72
3.6同步發電機73
3.6.1電壓波形73
3.6.2 3次諧波電壓和電流74
3.7電流互感器的飽和75
3.8鐵磁諧振76
3.8.1串聯鐵磁諧振77
3.8.2並聯鐵磁諧振79
3.9電力電容器80
3.10輸電線路81
參考文獻81

第4章諧波產生282
4.1靜態功率變換器82
4.2單相橋式電路82
4.2.1相位調控83
4.3換流器的無功功率要求86
4.4三相橋式電路88
4.4.1用相位乘法消除諧波91
4.4.2源阻抗的影響91
4.5輸出（直流）側的諧波94
4.6逆變器工作96
4.7二極管橋式變換器99
4.7.1三相半控橋式變換器99
4.8開關電源101
4.9家用電器102
4.10電弧爐103
4.10.1感應加熱104
4.11週波變換器105
4.12晶閘管控制電抗器108
4.13脈衝寬度調製110
4.13.1單脈衝寬度調製112
4.13.2多脈衝寬度調製112
4.13.3正弦脈衝寬度調製113
4.14電壓源換流器114
4.14.1 三電平換流器115
4.15風力發電116
4.15.1直接耦合感應發電機117
4.15.2通過全功率換流器連接到電網的感應發電機118
4.15.3雙饋感應發電機118
4.15.4風電場中的諧波118
4.16熒光燈122
4.17可調速驅動器123
4.17.1電壓反饋逆變器124
4.17.2電流源逆變器124
4.17.3負載換相逆變器124
4.17.4週波變換器124
4.18脈衝突發調製126
4.19斬波電路和電牽引127
4.20轉差頻率恢復系統128
4.21功率半導體器件130
參考文獻131

第5章間諧波和閃變133
5.1間諧波133
5.1.1次同步間諧波（次諧波）133
5.2間諧波的來源133
5.2.1不完善的系統條件133
5.2.2可調速驅動器的間諧波135
5.2.3高壓直流輸電系統136
5.2.4週波變換器138
5.3電弧爐139
5.3.1感應爐141
5.4間諧波的影響142
5.5減少間諧波144
5.6閃變144
5.6.1可見光的限制144
5.6.2規劃和兼容等級145
5.6.3電弧負載引起的閃變146
5.7閃變測試148
5.8閃變的控制149
5.8.1使用STATCOM控制閃變150
5.9閃變和間諧波的追踪方法151
5.9.1有功功率指數法151
5.9.2阻抗分析法152
5.9.3無功負載電流分量法152
5.10扭轉分析154
5.10.1穩態激振154
5.10.2機械系統的激振155
5.10.3分析157
5.11次同步諧振158
5.11.1輸電線路的串聯補償158
5.11.2高壓直流輸電系統次同步諧振159
5.11.3次同步諧振驅動系統161
參考文獻164

第6章源端諧波抑制167
6.1相位倍增167
6.2變量拓撲結構169
6.3商業負載的諧波消除170
6.4 PWM 可調速驅動器的輸入電抗器173
6.5有源濾波器173
6.5.1並聯連接174
6.5.2串聯連接174
6.5.3有源濾波器的組合178
6.5.4有源濾波器配置178
6.5.5有源濾波器控制178
6.5.6瞬時無功功率補償179
6.5.7頻域中的校正182
6.6有功電流波整形182
6.7有源和無源濾波器的混合連接184
6.8阻抗源逆變器186
6.9矩陣變流器190
6.10多電平逆變器192
6.10.1飛跨電容（電容箝位）逆變器194
6.10.2採用H橋變流器的多電平逆變器194
6.10.3 THMI逆變器195
6.11諧波控制的開關算法197
6.12多項式合成理論198
6.12.1特定應用199
參考文獻202

第7章諧波的估計和測量204
7.1無紋波波形205
7.1.1諧波估計的幾何結構206
7.1.2使用IEEE 519公式估計諧波估計207
7.2含紋波的波形212
7.2.1用圖解法估計含有紋波的諧波213
7.2.2分析計算218
7.2.3直流電抗器的作用219
7.3諧波的相角221
7.4諧波的測量227
7.4.1監測持續時間227
7.4.2 IEC標準61004-7 227
7.4.3間諧波的測量228
7.5測量設備229
7.5.1測量儀器的規格229
7.5.2測量結果的呈現229
7.6諧波測量傳​​感器231
7.7表徵測量數據232
7.8概率理論233
7.8.1直方圖與概率密度函數236
7.8.2概率分佈函數237
7.8.3回歸方法：最小二乘估計237
7.9隨機相角諧波矢量求和239
7.10中心極限定理241
7.11卡爾曼濾波241
參考文獻243

第8章諧波的影響245
8.1旋轉電機245
8.1.1感應電動機245
8.1.2轉矩降額246
8.1.3脈動磁場和動態應力247
8.2負序電流對同步發電機的影響248
8.3絕緣應力249
8.3.1共模電壓250
8.3.2軸承電流和軸電壓251
8.3.3電纜類型和長度的影響251
8.4變壓器255
8.4.1變壓器損耗255
8.4.2提供非線性負載的變壓器的降額256
8.4.3繞組渦流的諧波損耗因數258
8.4.4其他雜散損耗的諧波損耗因數259
8.4.5乾式變壓器的計算259
8.4.6液浸變壓器的計算261
8.4.7變壓器的UL K因數263
8.4.8變壓器浪湧電流264
8.5電纜265
8.6電容器266
8.7電壓凹陷267
8.8電磁干擾267
8.8.1 FCC規範271
8.9中性點過載271
8.10保護繼電器和保護儀表272
8.10.1現代多功能微處理器繼電器274
8.10.2計量和儀表274
8.11斷路器和熔絲274
8.12電話干擾係數275
8.12.1噪聲計加權276
參考文獻278

第9章諧波諧振280
9.1雙端口網絡280
9.1.1高通和低通電路281
9.1.2半功率頻率282
9.2串並聯RLC電路諧振283
9.2.1串聯RLC電路283
9.2.2並聯RLC電路286
9.3實際LC諧振槽路290
9.4電抗曲線292
9.5福斯特網絡294
9.6諧波諧振295
9.7配電系統中的諧波諧振298
9.8諧振問題的不確定性301
9.9單調諧濾波器引起的諧振302
9.10改善功率因數的開關電容器303
9.10.1附近的諧波負載304
9.11二次諧振304
9.12配電饋線中的多重諧振307
9.13變壓器繞組的部分繞組諧振309
9.14複合諧振311
9.15輸電線路諧振313
9.16零序諧振313
9.17諧波諧振影響因素313
參考文獻314

第10章標準中的諧波畸變限值315
10.1諧波限值標準315
10.1.1 IEC標準316
10.1.2 IEEE519 316
10.2 IEEE519中的諧波電流和電壓限值316
10.3公共連接點（PCC）318
10.4應用IEEE519諧波畸變限值319
10.5諧波時變特性320
10.6 IEC諧波電流發射限值323
10.7電壓質量325
10.7.1 IEEE519電壓畸變限值325
10.7.2 IEC電壓畸變限值325
10.7.3間諧波的限值326
10.8換相槽口328
10.9實際電力系統應用限制331
參考文獻332