基於子模塊級聯型換流器的柔性輸電系統 徐政 張哲任 肖晃慶 9787111778806 【台灣高等教育出版社】

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書名：基於子模塊級聯型換流器的柔性輸電系統
ISBN：9787111778806
出版社：機械工業
著編譯者：徐政 張哲任 肖晃慶
頁數：628
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1735364
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編輯推薦
適讀人群 ：新型電力系統研發人員、高校師生
1）以浙江大學交直流輸配電研究團隊的深厚科研積累為根基，系統構建柔性輸電理論與應用體系。
2）書中深度解析子模塊級聯型換流器技術，從新型電力系統基礎理論，到柔性直流輸電系統的原理與應用，再到基於子模塊級聯型換流器的柔性交流輸電系統的原理與應用，展現技術從理論到實踐的完整脈絡。
3）書中內容融匯科學研究與行業最新發展，兼具學術深度與工程指導價值。其跨學科視角與系統性架構，為電力系統研究者與工程師提供權威參考，對推動新型電力系統建設及清潔能源並網具有重要意義，是電力科技領域的理論創新與實踐指導典範之作。

內容簡介
本書包含三大板塊。第一大板塊是新型電力系統基礎理論，內容包括電壓源換流器（VSC）與交流電網之間的五種同步控制方法，VSC及其控制模式的分類，基於模塊化多電平換流器（MMC）的全能型靜止同步機的原理與應用，電力系統強度的定義及其計算方法，電力系統諧振穩定性的定義及其分析方法，基於阻抗模型分析電力系統諧振穩定性的兩難困境等。第二大板塊是柔性直流輸電系統的原理和應用，內容包括MMC的工作原理及其穩態特性，MMC的主電路參數選擇與損耗計算，基於MMC的柔性直流輸電系統的控制策略，MMC中的子模塊電容電壓控制，MMC的交直流側故障特性分析及直流側故障自清除能力構建，適用於架空線路的柔性直流輸電系統，大規模新能源基地的柔性直流送出系統，MMC直流輸電應用於海上風電場接入電網，MMC直流電網的電壓控制原理與暫態故障特性，高壓直流斷路器的基本原理和實現方法，新能源基地全直流集電和並網系統，MMC直流換流站的絕緣配合設計，MMC的電磁暫態快速仿真方法等。第三大板塊是基於子模塊級聯型換流器的柔性交流輸電系統的原理和應用，內容包括模塊化多電平矩陣變頻器（M3C）的原理和控制策略，基於M3C的海上風電場低頻交流送出系統原理，基於MMC的統一潮流控制器（UPFC）原理，子模塊級聯型靜止同步補償器（STATCOM）原理等。
本書適合從事新型電力系統科研、規劃、設計、運行以及柔性輸電裝備研發的高級工程技術人員和高等學校電氣工程學科的教師與研究生閱讀。

作者簡介
徐政
電力系統專家，1962年9月出生于浙江海寧。浙江大學二級教授，國際電氣與電子工程師協會會士（IEEE Fellow），電力科學技術傑出貢獻獎獲得者，愛思唯爾中國高被引學者，入選全球前2%頂尖科學家終身科學影響力排行榜。作為浙江大學直流輸電研究團隊的學術帶頭人，在直流輸電系統原理、成套設計和交直流電力系統規劃等方面取得了一系列創新成果，產生了巨大的經濟效益和社會效益，在國內外具有重要的學術影響力，為推動直流輸電事業的發展作出重大貢獻。於1983、1986和1993年分別在浙江大學電機系獲學士、碩士和博士學位。主要研究領域為大規模交直流電力系統分析、直流輸電與柔性交流輸電、新能源發電與並網技術、電力諧波與電能質量等。出版專著2部、譯著12部，榮獲機械工業出版社建社60周年”最具影響力作者”（2012） 和建社70周年”百佳作譯者”（2022）稱號；專著《柔性直流輸電系統》獲《中國高被引圖書年報》2012-2016期間電工技術類高被引圖書第一名。發表論文600餘篇，其中單篇最高SCI引用數超過1000次。2011年獲國家科技進步一等獎1項，1997年獲國家自然科學三等獎1項。已培養全日制研究生129人，其中獲博士學位51人、碩士學位78人。擔任直流輸電技術全國重點實驗室學術委員會委員、中國南方電網公司專家委員會委員、13種電工領域學術期刊編委。負責完成國家自然科學基金項目”輸電與聯網中的多直流落點問題及其對策”和”含多個換流站的電力網中的交直流系統相互作用特性研究”等多個重要項目。

目錄

首字母縮略詞匯總
符號說明
第1章 基於子模塊級聯型換流器的柔性
輸電技術的特點與應用1
1 1柔性輸電技術的定義1
1 2柔性直流輸電技術的發展過程及其特點1
1 3柔性直流輸電應用於點對點輸電6
1 4柔性直流輸電應用於背靠背異步聯網7
1 5柔性直流輸電應用于背靠背異同步分網和類同步控制7
1 6柔性直流輸電應用於構建直流電網8
1 7基於子模塊級聯型換流器的柔性交流輸電技術9
1 8小結9
參考文獻9
第2章 MMC基本單元的工作原理12
2 1MMC基本單元的拓撲結構12
2 2MMC的工作原理13
2 2 1子模塊工作原理13
2 2 2三相MMC工作原理15
2 3MMC的調製方式17
2 3 1調製問題的產生17
2 3 2調製方式的比較和選擇17
2 3 3MMC中的最近電平逼近調製19
2 3 4MMC中的輸出波形20
2 4MMC的解析數學模型與穩態特性21
2 4 1MMC數學模型的輸入輸出結構21
2 4 2基於開關函數的平均值模型23
2 4 3MMC的微分方程模型24
2 4 4推導MMC數學模型的基本假設25
2 4 5MMC數學模型的解析推導25
2 4 6解析數學模型驗證及MMC穩態特性展示32
2 5MMC的交流側外特性及其基波等效電路38
2 6MMC輸出交流電壓的諧波特性及其影響因素38
2 6 1MMC電平數與輸出交流電壓諧波特性的關係39
2 6 2電壓調製比與輸出交流電壓諧波特性的關係39
2 6 3MMC運行工況與輸出交流電壓諧波特性的關係40
2 6 4MMC控制器控制頻率與輸出交流電壓諧波特性的關係40
2 7MMC的阻抗頻率特性41
2 7 1MMC的直流側阻抗頻率特性42
2 7 2MMC的交流側阻抗頻率特性44
2 7 3MMC的阻抗頻率特性實例45
2 8MMC換流站穩態運行範圍研究47
2 8 1適用於MMC換流站穩態運行範圍研究的電路模型47
2 8 2MMC接入有源交流系統時的穩態運行範圍算例48
2 8 3MMC向無源負荷供電時的穩態運行範圍算例50
參考文獻51
第3章 MMC基本單元的主電路參數選擇與損耗計算53
3 1引言53
3 2橋臂子模塊數的確定原則54
3 3MMC控制頻率的選擇原則54
3 3 1電平數與控制頻率的基本關係54
3 3 2兩個臨界控制頻率的計算55
3 4聯接變壓器電壓比的確定方法56
3 5子模塊電容參數的確定方法58
3 5 1MMC不同運行工況下電容電壓的
變化程度分析58
3 5 2電容電壓波動率的解析表達式58
3 5 3子模塊電容值的確定原則60
3 5 4描述子模塊電容大小的通用指標——等容量放電時間常數60
3 5 5子模塊電容值的設計實例61
3 5 6子模塊電容值設計的一般性準則62
3 5 7子模塊電容穩態電壓參數計算63
3 5 8子模塊電容穩態電流參數的確定63
3 5 9子模塊電容穩態電壓和電流參數計算的一個實例63
3 6子模塊功率器件穩態參數的確定方法66
3 6 1IGBT及其反並聯二極管穩態參數的確定66
3 6 2子模塊功率器件穩態參數計算的一個實例66
3 6 3子模塊功率器件額定參數的選擇方法68
3 7橋臂電抗器參數的確定方法68
3 7 1橋臂電抗器作為連接電抗器的一個部分68
3 7 2橋臂電抗值與環流諧振的關係70
3 7 3橋臂電抗器用於抑制直流側故障電流上升率71
3 7 4橋臂電抗器用於限制交流母線短路故障時橋臂電流上升率73
3 7 5橋臂電抗器參數確定方法小結74
3 7 6橋臂電抗器穩態電流參數的確定74
3 7 7橋臂電抗器穩態電壓參數的確定74
3 7 8橋臂電抗器穩態參數計算的一個實例74
3 8平波電抗值的選擇原則74
3 9MMC閥損耗的組成及評估方法概述75
3 9 1MMC閥損耗的組成76
3 9 2MMC閥損耗的評估方法78
3 10基於分段解析公式的MMC閥損耗評估方法78
3 10 1通態損耗的計算方法79
3 10 2必要開關損耗的計算方法80
3 10 3附加開關損耗的估計方法81
3 10 4閥損耗評估方法小結82
3 10 5MMC閥損耗評估的實例82
參考文獻85
第4章 電壓源換流器與交流電網之間的同步控制方法86
4 1同步控制方法的5種基本類型86
4 2基於q軸電壓為零控制的同步旋轉參考坐標系鎖相環（SRFPLL）原理和參數整定87
4 2 1SRFPLL的模型推導87
4 2 2SRFPLL的基本鎖相特性展示90
4 2 3輸入信號幅值變化對SRFPLL鎖相特性的影響91
4 2 4系統頻率變化對SRFPLL鎖相特性的影響91
4 2 5SRFPLL的非全域穩定特性92
4 2 6SRFPLL的小信號模型與參數整定93
4 3基於q軸電壓為零控制的雙同步旋轉參考坐標系鎖相環（DDSRFPLL）原理與設計94
4 3 1瞬時對稱分量的定義94
4 3 2SRFPLL存在的主要問題96
4 3 3DDSRFPLL的基本原理97
4 3 4基於二階Butterworth濾波器的LPF實現方法99
4 4基於恒定功率控制的功率同步環（PSL）的原理和參數整定101
4 4 1基於恒定功率控制的PSL的模型推導101
4 4 2PSL的參數整定105
4 4 3按單機無窮大系統設計的PSL對系統頻率變化的適應性分析107
4 4 4按單機無窮大系統設計的PSL對系統電壓跌落的適應性分析109
4 5基於恒定直流電壓控制的電壓同步環（VSL）推導和參數整定109
4 5 1基於恒定直流電壓控制的VSL推導109
4 5 2基於恒定直流電壓控制的VSL參數整定111
4 5 3基於恒定直流電壓控制的VSL的響應特性分析112
4 5 4按單機無窮大系統設計的VSL對系統頻率變化的適應性分析115
4 5 5按單機無窮大系統設計的VSL對系統電壓跌落的適應性分析117
4 6基於恒定無功功率控制的無功同步環（QSL）推導和參數整定117
4 6 1基於恒定無功功率控制的QSL推導117
4 6 2基於恒定無功功率控制的QSL的參數整定121
4 6 3QSL的控制性能展示121
4 7基於耦合振子同步機制的電流同步環（CSL）的推導和參數整定124
4 7 1基於耦合振子同步機制的電流同步控制基本思路124
4 7 2CSL的數學模型124
4 7 3CSL的空載特性126
4 7 4單換流器電源帶孤立負荷時CSL的帶載特性127
4 7 5電流耦合強度改變對CSL輸出特性的影響129
4 7 6雙換流器電源帶公共負荷時CSL的耦合同步特性130
4 7 7CSL1電流耦合強度變化對VSC1輸出功率的影響132
4 7 8基於CSL耦合強度的定有功功率控制特性134
4 7 9基於CSL輸出電壓旋轉和伸縮的定有功功率和定無功功率控制特性137
4 85大類同步控制方法的適應性和性能比較140
參考文獻141
第5章 MMC柔性直流輸電系統的控制策略144
5 1電壓源換流器控制的要素及其分類144
5 2同步旋轉坐標系下MMC的數學模型148
5 2 1差模電壓與閥側電流的關係149
5 2 2共模電壓與內部環流的關係151
5 3基於PLL的MMC雙模雙環控制器設計153
5 3 1差模內環電流控制器的閥側電流跟蹤控制154
5 3 2共模內環電流控制器的內部環流跟蹤控制156
5 3 3基於差模和共模兩個內環電流控制器的橋臂電壓指令值計算公式157
5 3 4差模外環控制器的有功類控制器設計158
5 3 5差模外環控制器的無功類控制器設計158
5 3 6共模外環控制器的環流抑制控制159
5 3 7共模外環控制的電容電壓波動抑制控制159
5 3 8雙模雙環控制器性能仿真測試160
5 3 9環流抑制控制與子模塊電容電壓波動抑制控制的對比163
5 4零序3次諧波電壓注入提升MMC性能的原理及其適用場合165
5 4 1零序電壓注入對控制效果的影響分析166
5 4 2如何選取待注入的零序電壓166
5 4 3零序3次諧波電壓注入仿真展示169
5 4 4注入零序3次諧波電壓後MMC的性能提升分析171
5 4 5注入零序3次諧波電壓後可能引起的不利方面171
5 4 6零序3次諧波電壓注入策略的適用場合171
5 5交流電網電壓不平衡和畸變條件下MMC的控制器

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