书籍详情
模块化多电平换流器建模及应用
作者：李可军 等编著
出版社：中国电力出版社
出版时间：2024-11-01
ISBN：9787519893200
定价：¥79.80
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内容简介
本书以模块化多电平换流器为研究对象，创新性地提出了模块化多电平换流器广义数学模型、基于动态调制比的过调制风险分析方法、换流器桥臂直流参考量动态优化技术等，阐述了模块化多电平换流器在数学模型构建、主电路参数选型、运行风险评估、风力发电应用等方面的最Z新进展。全书共分为七章，主要内容包括绪论、模块化多电平换流器的广义稳态分析模型、模块化多电平换流器的子模块电容参数优化、模块化多电平换流器过调制风险评估、基于桥臂直流参考量动态调控的模块化多电平换流器优化策略、模块化多电平换流器的预充电控制策略、基于模块化多电平拓扑的风力发电能量变换系统。
作者简介
李可军，教授，博士生导师，IEEE Senior Member，中国电工技术学会理事，山东省电工技术学会理事长，山东大学可再生能源与智能电网研究所主任。从事多端直流输电技术、直流换流站运行分析与先进控制技术、新能源并网控制策略等领域研究，发表SCI/EI收录学术论文200余篇，授权发明专利36项，主持防御多馈入直流换相失败的换流站级控制方法、城市核心区供电的直流网络运行模式与控制策略研究等国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金等纵向课题13项，国家电网公司总部科技项目、山东电力科技项目等横向课题30余项，获得中国电工技术学会科学技术奖、山东省科学技术奖等省部级科技进步奖4项。
目录
前言
主要物理量符号表
第1章 柔性直流换流器特点与应用 1
1.1 电压源型换流器的发展概述 2
1.2 模块化多电平换流器的基本特点 3
1.3 模块化多电平换流器工程应用 5
第2章 模块化多电平换流器的广义稳态分析模型 8
2.1 MMC电气量间的耦合关系 8
2.2 MMC广义稳态分析模型 11
2.2.1 基本前提假设 11
2.2.2 广义稳态分析模型的构建流程 12
2.2.3 基于广义稳态模型的分析方法 20
2.3 仿真验证 21
2.3.1 广义稳态分析模型与传统模型的比较 21
2.3.2 广义稳态分析模型的准确性验证 24
第3章 模块化多电平换流器的子模块电容参数优化 28
3.1 MMC子模块电容电压精细化计算方法 28
3.1.1 基于广义稳态模型的电容电压计算方法 28
3.1.2 基于广义稳态模型的电容电压简化计算方法 29
3.2 传统子模块电容参数选取方法的问题 33
3.2.1 子模块电容电压直流分量影响 33
3.2.2 MMC运行域的影响 35
3.2.3 子模块电容电压纹波非对称性 36
3.3 MMC子模块电容参数优选方法 37
3.3.1 子模块电容参数优选方法 37
3.3.2 子模块电容参数选取算例 40
3.4 仿真验证 43
第4章 模块化多电平换流器过调制风险评估 47
4.1 MMC过调制风险概述 47
4.2 MMC调制比基本定义 48
4.2.1 两电平换流器调制比定义 48
4.2.2 MMC调制比定义 49
4.3 基于调制比评估过调制风险的误差分析 49
4.3.1 MMC调制比精确表达式推导 50
4.3.2 传统调制比评估过调制风险存在问题及分析 52
4.3.3 算例研究 53
4.4 基于动态调制比的MMC过调制风险评估方法 60
4.5 仿真验证 62
4.5.1 基于CMR评估过调制风险的误差分析 62
4.5.2 基于DMR评估过调制风险的精度验证 65
第5章 基于桥臂直流参考量动态调控的模块化多电平换流器优化策略 69
5.1 MMC桥臂直流参考量动态调控策略概述 69
5.2 桥臂直流参考量动态调控对MMC的影响分析 70
5.2.1 桥臂直流参考量与电容电压间的交互作用关系 70
5.2.2 MMC子模块电容电压计算方法 71
5.2.3 桥臂直流参考量动态调控的影响分析 75
5.3 基于桥臂直流参考量动态调控的MMC子模块电容需求降低方法 77
5.3.1 降低子模块电容需求的基本原理 77
5.3.2 子模块电容需求降低的实现方法 80
5.4 仿真验证 83
5.4.1 所提子模块电容需求降低方法与传统方法的比较 83
5.4.2 直流侧和交流侧电压波动的影响 84
5.4.3 使用所提电容需求降低方法前后的电气量波形 86
第6章 模块化多电平换流器的预充电控制策略 89
6.1 MMC启动策略概述 89
6.1.1 他励式启动策略 89
6.1.2 自励式启动策略 90
6.2 MMC预充电过程分析 91
6.3 MMC快速启动预充电控制策略 92
6.3.1 MMC预充电等效电路 92
6.3.2 MMC预充电控制策略 94
6.3.3 应用于不同子模块拓扑的MMC预充电控制方法 100
6.4 仿真验证 102
6.4.1 不同类型子模块的预充电仿真 102
6.4.2 不同控制参数下半桥型子模块预充电仿真 105
第7章 基于模块化多电平拓扑的风力发电能量变换系统 108
7.1 风力发电能量变换系统概述 108
7.2 MMC型风力发电能量变换系统 110
7.2.1 拓扑结构与运行原理 110
7.2.2 运行控制策略 112
7.2.3 数学模型构建方法 114
7.3 MMC型风力发电能量变换系统的恒电容纹波控制策略 118
7.3.1 恒电容电压纹波控制机理 118
7.3.2 循环电流二次谐波分量对子模块电容电压纹波的影响 120
7.3.3 环流注入的幅值和相角对子模块电容电压纹波的影响 122
7.4 仿真验证 126
参考文献 131
主要物理量符号表
第1章 柔性直流换流器特点与应用 1
1.1 电压源型换流器的发展概述 2
1.2 模块化多电平换流器的基本特点 3
1.3 模块化多电平换流器工程应用 5
第2章 模块化多电平换流器的广义稳态分析模型 8
2.1 MMC电气量间的耦合关系 8
2.2 MMC广义稳态分析模型 11
2.2.1 基本前提假设 11
2.2.2 广义稳态分析模型的构建流程 12
2.2.3 基于广义稳态模型的分析方法 20
2.3 仿真验证 21
2.3.1 广义稳态分析模型与传统模型的比较 21
2.3.2 广义稳态分析模型的准确性验证 24
第3章 模块化多电平换流器的子模块电容参数优化 28
3.1 MMC子模块电容电压精细化计算方法 28
3.1.1 基于广义稳态模型的电容电压计算方法 28
3.1.2 基于广义稳态模型的电容电压简化计算方法 29
3.2 传统子模块电容参数选取方法的问题 33
3.2.1 子模块电容电压直流分量影响 33
3.2.2 MMC运行域的影响 35
3.2.3 子模块电容电压纹波非对称性 36
3.3 MMC子模块电容参数优选方法 37
3.3.1 子模块电容参数优选方法 37
3.3.2 子模块电容参数选取算例 40
3.4 仿真验证 43
第4章 模块化多电平换流器过调制风险评估 47
4.1 MMC过调制风险概述 47
4.2 MMC调制比基本定义 48
4.2.1 两电平换流器调制比定义 48
4.2.2 MMC调制比定义 49
4.3 基于调制比评估过调制风险的误差分析 49
4.3.1 MMC调制比精确表达式推导 50
4.3.2 传统调制比评估过调制风险存在问题及分析 52
4.3.3 算例研究 53
4.4 基于动态调制比的MMC过调制风险评估方法 60
4.5 仿真验证 62
4.5.1 基于CMR评估过调制风险的误差分析 62
4.5.2 基于DMR评估过调制风险的精度验证 65
第5章 基于桥臂直流参考量动态调控的模块化多电平换流器优化策略 69
5.1 MMC桥臂直流参考量动态调控策略概述 69
5.2 桥臂直流参考量动态调控对MMC的影响分析 70
5.2.1 桥臂直流参考量与电容电压间的交互作用关系 70
5.2.2 MMC子模块电容电压计算方法 71
5.2.3 桥臂直流参考量动态调控的影响分析 75
5.3 基于桥臂直流参考量动态调控的MMC子模块电容需求降低方法 77
5.3.1 降低子模块电容需求的基本原理 77
5.3.2 子模块电容需求降低的实现方法 80
5.4 仿真验证 83
5.4.1 所提子模块电容需求降低方法与传统方法的比较 83
5.4.2 直流侧和交流侧电压波动的影响 84
5.4.3 使用所提电容需求降低方法前后的电气量波形 86
第6章 模块化多电平换流器的预充电控制策略 89
6.1 MMC启动策略概述 89
6.1.1 他励式启动策略 89
6.1.2 自励式启动策略 90
6.2 MMC预充电过程分析 91
6.3 MMC快速启动预充电控制策略 92
6.3.1 MMC预充电等效电路 92
6.3.2 MMC预充电控制策略 94
6.3.3 应用于不同子模块拓扑的MMC预充电控制方法 100
6.4 仿真验证 102
6.4.1 不同类型子模块的预充电仿真 102
6.4.2 不同控制参数下半桥型子模块预充电仿真 105
第7章 基于模块化多电平拓扑的风力发电能量变换系统 108
7.1 风力发电能量变换系统概述 108
7.2 MMC型风力发电能量变换系统 110
7.2.1 拓扑结构与运行原理 110
7.2.2 运行控制策略 112
7.2.3 数学模型构建方法 114
7.3 MMC型风力发电能量变换系统的恒电容纹波控制策略 118
7.3.1 恒电容电压纹波控制机理 118
7.3.2 循环电流二次谐波分量对子模块电容电压纹波的影响 120
7.3.3 环流注入的幅值和相角对子模块电容电压纹波的影响 122
7.4 仿真验证 126
参考文献 131
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