本書提出電力電子并網變流器的運行韌性概念，系統(tǒng)性地描述其在電網擾動下的運行特性。面向新能源并網、直流輸電等應用需求，從系統(tǒng)聚合建模出發(fā)，揭示電網擾動下并網變流器的動態(tài)響應機理，分析并網變流器受擾運行時的穩(wěn)定問題和非線性運行問題，提出并網變流器安全運行域分析方法及改進控制策略。
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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發(fā)展概述 2
1.2 電力電子并網變流器應用現狀 5
1.2.1 在新能源發(fā)電中的應用 5
1.2.2 在直流輸電中的應用 7
1.2.3 在電能質量治理中的應用 9
1.3 電力電子并網變流器運行挑戰(zhàn) 11
1.3.1 電網強弱程度影響 12
1.3.2 電網故障擾動的影響 13
1.3.3 新能源發(fā)電并網導則要求 15
1.4 電力電子并網變流器運行韌性 17
1.4.1 電力電子并網變流器運行韌性概念 17
1.4.2 電力電子并網變流器安全運行邊界 20
第2章 電力電子并網變流器及其控制 23
2.1 電壓源變流器概述 24
2.1.1 電壓源變流器拓撲結構 24
2.1.2 電壓源變流器主電路數學模型 25
2.1.3 電壓源變流器控制 26
2.1.4 脈寬調制 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撲結構 34
2.2.2 模塊化多電平變流器主電路數學模型 36
2.2.3 模塊化多電平變流器控制 37
2.2.4 最近電平逼近調制 43
2.3 并網變流器電網同步控制 44
2.3.1 電網跟蹤型控制 44
2.3.2 電網構造型控制 45
第3章 規(guī)�；⒕W變流器同調等值聚合方法 49
3.1 并網變流器的哈密頓模型 50
3.1.1 哈密頓原理在電路系統(tǒng)中的應用 51
3.1.2 并網變流器的哈密頓建模 53
3.1.3 并網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判別方法 56
3.2.1 基于廣義哈密頓作用量的同調判據 56
3.2.2 實用化變流器同調判據 57
3.2.3 廣義哈密頓作用量比例判據的應用及討論 59
3.3 基于同調變流器單機聚合的等值方法及其適用場景 61
3.3.1 單機聚合模型及參數聚合方法 61
3.3.2 同調變流器單機聚合模型的效果驗證 63
3.3.3 單機聚合模型的適用場景分析 69
第4章 并網變流器同步穩(wěn)定性分析 73
4.1 鎖相環(huán)的精確小信號模型 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)準穩(wěn)態(tài)分析 79
4.2.1 鎖相環(huán)準穩(wěn)態(tài)時域模型 79
4.2.2 變流器輸出有功功率/無功功率狀態(tài)下的鎖相環(huán)暫態(tài)過程解析 81
4.2.3 鎖相環(huán)穩(wěn)定邊界 86
4.2.4 準穩(wěn)態(tài)時域模型的誤差分析 91
4.3 鎖相同步控制的并網變流器大信號穩(wěn)定性分析 93
4.3.1 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論應用 93
4.3.2 系統(tǒng)大信號模型 95
4.3.3 系統(tǒng)大信號穩(wěn)定性分析 97
4.4 功率同步控制的并網變流器大信號穩(wěn)定性分析 99
4.4.1 系統(tǒng)大信號模型 99
4.4.2 系統(tǒng)大信號穩(wěn)定性分析 101
4.4.3 電網構造型/跟蹤型變流系統(tǒng)參數影響對比分析 103
第5章 并網變流器運行邊界 105
5.1 電網相位擾動下并網變流器暫態(tài)響應 106
5.2 并網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動態(tài)方程 112
5.2.2 橋臂電流動態(tài)方程 113
5.2.3 電流控制方程 115
5.3 并網變流器電流控制多約束運行域 116
5.3.1 穩(wěn)定邊界 117
5.3.2 調制邊界 119
5.3.3 功率傳輸邊界 122
5.3.4 多約束運行域 122
5.3.5 參數影響分析 123
5.4 運行邊界驗證 126
5.4.1 仿真驗證 126
5.4.2 參數對運行邊界影響驗證 131
5.4.3 實驗驗證 132
第6章 并網變流器中控制交互作用 137
6.1 電網阻抗變化時控制交互機理 138
6.1.1 交互現象 138
6.1.2 機理分析 141
6.2 考慮交互作用的小信號分析 145
6.2.1 小信號模型 145
6.2.2 穩(wěn)定性分析 148
6.3 驗證 149
6.3.1 仿真驗證 149
6.3.2 實驗驗證 154
第7章 不對稱電網條件下并網變流器運行邊界 157
7.1 不對稱電網條件下并網變流器穩(wěn)定邊界 158
7.1.1 小信號模型 159
7.1.2 穩(wěn)定邊界 171
7.1.3 仿真驗證 175
7.2 不對稱電網條件下并網變流器暫態(tài)電流峰值 177
7.2.1 不對稱電網條件下的MMC暫態(tài)電流特性 178
7.2.2 暫態(tài)運行邊界 182
7.2.3 仿真驗證 184
第8章 并網變流器運行韌性提升策略 189
8.1 并網變流器鎖相環(huán)輸出限幅策略 190
8.1.1 基于阻尼的系統(tǒng)控制參數設計 190
8.1.2 基于時域解析穩(wěn)定域的鎖相環(huán)輸出限幅 195
8.2 并網變流器電流動態(tài)限幅策略 204
8.2.1 穩(wěn)定性運行約束 204
8.2.2 器件耐受電流約束 206
8.2.3 重合閘時外環(huán)積分約束 207
8.3 不對稱電網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 限幅方案設計 215
參考文獻 219
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