目錄
前言 i
目錄 iii
第1章 緒論 1
1.1 大功率電力電子技術(shù)發(fā)展概述 2
1.2 電力電子并網(wǎng)變流器應(yīng)用現(xiàn)狀 5
1.2.1 在新能源發(fā)電中的應(yīng)用 5
1.2.2 在直流輸電中的應(yīng)用 7
1.2.3 在電能質(zhì)量治理中的應(yīng)用 9
1.3 電力電子并網(wǎng)變流器運(yùn)行挑戰(zhàn) 11
1.3.1 電網(wǎng)強(qiáng)弱程度影響 12
1.3.2 電網(wǎng)故障擾動(dòng)的影響 13
1.3.3 新能源發(fā)電并網(wǎng)導(dǎo)則要求 15
1.4 電力電子并網(wǎng)變流器運(yùn)行韌性 17
1.4.1 電力電子并網(wǎng)變流器運(yùn)行韌性概念 17
1.4.2 電力電子并網(wǎng)變流器安全運(yùn)行邊界 20
第2章 電力電子并網(wǎng)變流器及其控制 23
2.1 電壓源變流器概述 24
2.1.1 電壓源變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 24
2.1.2 電壓源變流器主電路數(shù)學(xué)模型 25
2.1.3 電壓源變流器控制 26
2.1.4 脈寬調(diào)制 30
2.2 模塊化多電平變流器概述 34
2.2.1 模塊化多電平變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 34
2.2.2 模塊化多電平變流器主電路數(shù)學(xué)模型 36
2.2.3 模塊化多電平變流器控制 37
2.2.4 最近電平逼近調(diào)制 43
2.3 并網(wǎng)變流器電網(wǎng)同步控制 44
2.3.1 電網(wǎng)跟蹤型控制 44
2.3.2 電網(wǎng)構(gòu)造型控制 45
第3章 規(guī)模化并網(wǎng)變流器同調(diào)等值聚合方法 49
3.1 并網(wǎng)變流器的哈密頓模型 50
3.1.1 哈密頓原理在電路系統(tǒng)中的應(yīng)用 51
3.1.2 并網(wǎng)變流器的哈密頓建模 53
3.1.3 并網(wǎng)變流器的廣義哈密頓作用量 54
3.2 基于廣義哈密頓作用量的同調(diào)判別方法 56
3.2.1 基于廣義哈密頓作用量的同調(diào)判據(jù) 56
3.2.2 實(shí)用化變流器同調(diào)判據(jù) 57
3.2.3 廣義哈密頓作用量比例判據(jù)的應(yīng)用及討論 59
3.3 基于同調(diào)變流器單機(jī)聚合的等值方法及其適用場(chǎng)景 61
3.3.1 單機(jī)聚合模型及參數(shù)聚合方法 61
3.3.2 同調(diào)變流器單機(jī)聚合模型的效果驗(yàn)證 63
3.3.3 單機(jī)聚合模型的適用場(chǎng)景分析 69
第4章 并網(wǎng)變流器同步穩(wěn)定性分析 73
4.1 鎖相環(huán)的精確小信號(hào)模型 74
4.1.1 鎖相環(huán)非線性模型 74
4.1.2 鎖相環(huán)精確線性化模型 76
4.2 鎖相環(huán)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)分析 79
4.2.1 鎖相環(huán)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)域模型 79
4.2.2 變流器輸出有功功率/無(wú)功功率狀態(tài)下的鎖相環(huán)暫態(tài)過(guò)程解析 81
4.2.3 鎖相環(huán)穩(wěn)定邊界 86
4.2.4 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)域模型的誤差分析 91
4.3 鎖相同步控制的并網(wǎng)變流器大信號(hào)穩(wěn)定性分析 93
4.3.1 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論應(yīng)用 93
4.3.2 系統(tǒng)大信號(hào)模型 95
4.3.3 系統(tǒng)大信號(hào)穩(wěn)定性分析 97
4.4 功率同步控制的并網(wǎng)變流器大信號(hào)穩(wěn)定性分析 99
4.4.1 系統(tǒng)大信號(hào)模型 99
4.4.2 系統(tǒng)大信號(hào)穩(wěn)定性分析 101
4.4.3 電網(wǎng)構(gòu)造型/跟蹤型變流系統(tǒng)參數(shù)影響對(duì)比分析 103
第5章 并網(wǎng)變流器運(yùn)行邊界 105
5.1 電網(wǎng)相位擾動(dòng)下并網(wǎng)變流器暫態(tài)響應(yīng) 106
5.2 并網(wǎng)變流器電流控制狀態(tài)空間模型 110
5.2.1 子模塊電容電壓波動(dòng)動(dòng)態(tài)方程 112
5.2.2 橋臂電流動(dòng)態(tài)方程 113
5.2.3 電流控制方程 115
5.3 并網(wǎng)變流器電流控制多約束運(yùn)行域 116
5.3.1 穩(wěn)定邊界 117
5.3.2 調(diào)制邊界 119
5.3.3 功率傳輸邊界 122
5.3.4 多約束運(yùn)行域 122
5.3.5 參數(shù)影響分析 123
5.4 運(yùn)行邊界驗(yàn)證 126
5.4.1 仿真驗(yàn)證 126
5.4.2 參數(shù)對(duì)運(yùn)行邊界影響驗(yàn)證 131
5.4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 132
第6章 并網(wǎng)變流器中控制交互作用 137
6.1 電網(wǎng)阻抗變化時(shí)控制交互機(jī)理 138
6.1.1 交互現(xiàn)象 138
6.1.2 機(jī)理分析 141
6.2 考慮交互作用的小信號(hào)分析 145
6.2.1 小信號(hào)模型 145
6.2.2 穩(wěn)定性分析 148
6.3 驗(yàn)證 149
6.3.1 仿真驗(yàn)證 149
6.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 154
第7章 不對(duì)稱電網(wǎng)條件下并網(wǎng)變流器運(yùn)行邊界 157
7.1 不對(duì)稱電網(wǎng)條件下并網(wǎng)變流器穩(wěn)定邊界 158
7.1.1 小信號(hào)模型 159
7.1.2 穩(wěn)定邊界 171
7.1.3 仿真驗(yàn)證 175
7.2 不對(duì)稱電網(wǎng)條件下并網(wǎng)變流器暫態(tài)電流峰值 177
7.2.1 不對(duì)稱電網(wǎng)條件下的MMC暫態(tài)電流特性 178
7.2.2 暫態(tài)運(yùn)行邊界 182
7.2.3 仿真驗(yàn)證 184
第8章 并網(wǎng)變流器運(yùn)行韌性提升策略 189
8.1 并網(wǎng)變流器鎖相環(huán)輸出限幅策略 190
8.1.1 基于阻尼的系統(tǒng)控制參數(shù)設(shè)計(jì) 190
8.1.2 基于時(shí)域解析穩(wěn)定域的鎖相環(huán)輸出限幅 195
8.2 并網(wǎng)變流器電流動(dòng)態(tài)限幅策略 204
8.2.1 穩(wěn)定性運(yùn)行約束 204
8.2.2 器件耐受電流約束 206
8.2.3 重合閘時(shí)外環(huán)積分約束 207
8.3 不對(duì)稱電網(wǎng)條件下電流限幅策略 213
8.3.1 不同電壓跌落程度下的電流指令范圍 213
8.3.2 限幅方案設(shè)計(jì) 215
參考文獻(xiàn) 219