電壓源換流器在電力系統(tǒng)中的應用

內(nèi)容概要

　　基于全控型器件的電壓源換流器是現(xiàn)代電力電子電路的典型代表，在工業(yè)和電力系統(tǒng)兩大領(lǐng)域應用廣泛，本書主要闡述電壓源換流器在電力系統(tǒng)控制中的應用。
　　本書講述了電力電子技術(shù)對電力系統(tǒng)發(fā)展的促進作用，闡述了電壓源換流器的常用電路拓撲和PWM控制原理，結(jié)合電路仿真，全面論述了基于電壓源換流器的靜止同步補償器、柔性直流輸電、有源電力濾波器和分布式電源并網(wǎng)換流器的電路拓撲、工作原理、數(shù)學模型、控制策略和參數(shù)設計。
　　本書可供從事電能質(zhì)量研究、電力電子裝置的設計開發(fā)與應用、電力系統(tǒng)的設計分析與運行的工程技術(shù)人員閱讀，也可作為高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)研究生的教學參考書。

書籍目錄

電力電子新技術(shù)系列圖書序言
前言
第1章 電力系統(tǒng)及其電力電子控制
 1.1 電力系統(tǒng)的發(fā)展
 1.2 電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與等效分析
 1.2.1 電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
 1.2.2 電力系統(tǒng)的等效分析
 1.3 電力系統(tǒng)的運行特性
 1.3.1 有功功率-頻率靜態(tài)特性
 1.3.2 無功功率-電壓靜態(tài)特性
 1.4 電能質(zhì)量
 1.4.1 電壓偏差
 1.4.2 電壓波動與閃變
 1.4.3 電力諧波
 1.4.4 三相不平衡
 1.5 電力系統(tǒng)中的電力電子控制新技術(shù)
 1.6 坐標變換與方向定義
 參考文獻
第2章 電壓源換流器及其PWM控制
 2.1 電壓源換流器的電路拓撲
 2.1.1 兩電平電壓源換流器
 2.1.2 三電平電壓源換流器
 2.1.3 級聯(lián)多電平電壓源換流器
 2.2 電壓源換流器的工作原理和數(shù)學模型
 2.2.1 兩電平電壓源換流器的工作原理與開關(guān)函數(shù)模型
 2.2.2 三電平電壓源換流器的工作原理與開關(guān)函數(shù)模型
 2.2.3 電壓源換流器的基頻控制模型
 2.2.4 電壓源換流器的運行狀態(tài)
 2.3 兩電平電壓源換流器的PWM控制策略
 2.3.1 滯環(huán)比較控制PWM策略
 2.3.2 定頻控制PWM策略
 2.3.3 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）
 2.3.4 空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）
 2.4 三電平電壓源換流器的PWM控制策略
 2.4.1 傳統(tǒng)電壓矢量脈寬調(diào)制
 2.4.2 棄用中矢量的電壓矢量脈寬調(diào)制
 2.4.3 虛擬合成矢量的電壓矢量脈寬調(diào)制
 2.5 級聯(lián)電壓源換流器的PWM控制策略
 2.5.1 優(yōu)化階梯波寬度調(diào)制法
 2.5.2 三角載波移相SPWM法
 2.5.3 載波層疊PWM法
 2.5.4 開關(guān)頻率優(yōu)化SPWM法
 2.5.5 混合PWM法
 2.6 電壓源換流器的優(yōu)化脈寬調(diào)制（OPWM）
 2.6.1 優(yōu)化SPWM
 2.6.2 空間電壓矢量的最小損耗脈寬調(diào)制
 2.6.3 特定諧波消去PWM（SHEPWM）法
 參考文獻
第3章 基于VSC的靜止無功補償技術(shù)
 3.1 概述
 3.1.1 無功功率的測量計算
 3.1.2 無功補償?shù)男б?br /> 3.1.3 無功補償容量的估算
 3.1.4 無功補償裝置的分類與比較
 3.2 SVG的結(jié)構(gòu)與原理
 3.2.1 低壓SVG的主電路結(jié)構(gòu)
 3.2.2 高壓SVG的主電路結(jié)構(gòu)
 3.2.3 SVG的工作原理
 3.3 SVG的控制方式
 3.3.1 他勵單變量控制
 3.3.2 他勵雙變量控制
 3.3.3 自勵單變量控制
 3.3.4 自勵雙變量控制
 3.4 SVG的通用數(shù)學模型
 3.4.1 基于串聯(lián)電抗的穩(wěn)態(tài)功率模型
 3.4.2 基于損耗等效電阻的穩(wěn)態(tài)功率模型
 3.4.3 穩(wěn)態(tài)標幺化模型與靜態(tài)運行特性
 3.4.4 基頻控制模型
 3.5 SVG的控制與仿真
 3.5.1 自勵單變量控制系統(tǒng)與參數(shù)設計
 3.5.2 基于SVG電路模型的PSIM仿真
 3.5.3 基于傳遞函數(shù)模型的MATLAB仿真
 3.6 電源電壓擾動對SVG的影響與對策
 3.6.1 電源電壓不平衡引起的直流側(cè)電壓波動和交流側(cè)非基波正序電流
 3.6.2 電源電壓諧波引起的直流側(cè)電壓波動和交流側(cè)諧波電流
 3.6.3 電源電壓質(zhì)量影響的前饋解決方案
 3.7 SVG串聯(lián)電抗器的選擇
 3.7.1 按照允許諧波電流選擇電抗率
 3.7.2 按照電壓應力選擇電抗率
 3.7.3 按照抗干擾能力選擇電抗率
 3.8 SVG直流電容器的選擇
 3.8.1 PWM控制對直流電壓波動的影響及電容器的選擇
 3.8.2 無功變化對直流電壓波動的影響及電容器的選擇
 3.8.3 電源電壓質(zhì)量對直流電壓波動的影響及電容器的選擇
 3.9 基于SVG的混合型動態(tài)無功補償系統(tǒng)
 3.9.1 SVG+FC結(jié)構(gòu)
 3.9.2 SVG+MSC/TSC結(jié)構(gòu)
 參考文獻
第4章 VSC-HVDC技術(shù)
 4.1 直流輸電的特點與運行方式
 4.1.1 直流輸電與交流輸電的比較
 4.1.2 VSC-HVDC的運行方式
 4.2 VSC-HVDC的結(jié)構(gòu)與原理
 4.2.1 VSC-HVDC系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)
 4.2.2 VSC-HVDC的特點
 4.2.3 VSC-HVDC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作原理
 4.2.4 VSC-HVDC的四象限功率運行特性
 4.2.5 VSC-HVDC的基頻控制模型
 4.3 VSC-HVDC的控制策略
 4.3.1 VSC-HVDC的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系
 4.3.2 VSC-HVDC系統(tǒng)的控制目標
 4.3.3 VSC-HVDC的幅相控制
 4.3.4 VSC-HVDC的選擇性控制
 4.3.5 VSC-HVDC的矢量控制
 4.4 VSC-HVDC系統(tǒng)的暫態(tài)過程仿真
 4.4.1 VSC-HVDC系統(tǒng)仿真模型與參數(shù)
 4.4.2 幅相控制方式下的仿真
 4.4.3 矢量控制方式下的仿真
 4.5 IGBT串聯(lián)閥均壓技術(shù)
 4.5.1 RCD吸收電路與門極平衡核的復合均壓技術(shù)
 4.5.2 基于門極RCD有源控制的均壓技術(shù)
 4.6 VSC-HVDC系統(tǒng)的故障分析與診斷
 4.6.1 VSC-HVDC系統(tǒng)的故障分類
 4.6.2 VSC-HVDC系統(tǒng)的故障特征分析
 4.6.3 VSC-HVDC故障診斷方法
 參考文獻
第5章 基于VSC的諧波抑制技術(shù)
 5.1 引言
 5.2 諧波電流的檢測原理
 5.2.1 三相對稱系統(tǒng)總諧波電流的檢測
 5.2.2 三相對稱系統(tǒng)單次諧波電流的檢測
 5.2.3 單相系統(tǒng)單次諧波電流的檢測
 5.3 并聯(lián)型有源電力濾波器
 5.3.1 并聯(lián)型有源電力濾波器的電路拓撲與信號采樣
 5.3.2 并聯(lián)型APF的PWM控制策略
 5.3.3 APF直流電壓的控制
 5.3.4 并聯(lián)型有源電力濾波器的補償策略
 5.3.5 并聯(lián)型有源電力濾波器的參數(shù)設計
 5.3.6 并聯(lián)型有源電力濾波器的擴容方案
 5.4 有源調(diào)諧型混合電力濾波器（ATHPF）
 5.4.1 引言
 5.4.2 ATHPF的結(jié)構(gòu)與原理
 5.4.3 ATHPF的控制與保護
 5.4.4 ATHPF的參數(shù)優(yōu)化設計
 5.4.5 ATHPF的仿真
 5.4.6 ATHPF的特點與應用
 參考文獻
第6章 基于VSC的分布式電源技術(shù)
 6.1 分布式電源并網(wǎng)換流器的技術(shù)要求
 6.2 光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)
 6.2.1 光伏電池原理
 6.2.2 最大功率點跟蹤（MPPT）方法
 6.2.3 光伏發(fā)電并網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及控制
 6.3 風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)
 6.3.1 風力發(fā)電的基本結(jié)構(gòu)和原理
 6.3.2 最大風能捕獲原理
 6.3.3 基于電壓源換流器的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其控制
 6.4 微電網(wǎng)中分布式電源控制技術(shù)
 6.4.1 恒功率控制
 6.4.2 下垂控制
 6.4.3 電壓頻率控制
 6.5 孤島保護
 6.5.1 孤島檢測方法
 6.5.2 基于周期交替擾動法的孤島檢測
 6.6 并網(wǎng)換流器的鎖相同步技術(shù)
 6.6.1 鎖相同步技術(shù)
 6.6.2 鎖相同步性能的評價
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在電壓頻率控制方式下的分布式電源，通過定電壓和定頻率控制來維持其輸出端口電壓和頻率不變。這種控制方式要求分布式電源能夠提供大而持續(xù)的功率，一般采用大容量儲能裝置或配備儲能裝置的分布式電源擔任這一角色。由于任何分布式電源都有容量限制，只能供給有限的功率，所以采用此控制方法要提前計算好微電網(wǎng)孤島運行的時間和可能的負載變化?！　?.5孤島保護　　當電網(wǎng)的主電源斷電后，含有分布式電源的配電網(wǎng)形成一個獨立供電的電力孤島系統(tǒng)。孤島的發(fā)生對檢修人員和用電設備帶來潛在的危險，主要表現(xiàn)在：對電網(wǎng)線路進行維修的人員存在一定的安全危害；孤島區(qū)域的供電電壓和頻率可能不穩(wěn)定，造成用電設備的損壞；主電源恢復供電時，孤島系統(tǒng)重新并網(wǎng)引起大的電流沖擊和重合閘失敗等。因此，通常要求接人到配電網(wǎng)中的分布式電源具有孤島保護功能，即一旦檢測到主電源失電，分布式電源立即退出發(fā)電狀態(tài)?！　?.5.1孤島檢測方法　　孤島檢測方法分為遠程技術(shù)、被動式檢測技術(shù)、主動式檢測技術(shù)。　　遠程技術(shù)是指電網(wǎng)和分布式電源之間通過通訊來聯(lián)系，孤島檢測的可靠性較高。但是因為需要通訊設備，成本較高。遠程技術(shù)包括電力線路載波法、傳輸斷路器跳閘法。該方法適合大功率分布電源并網(wǎng)電站?！　”粍邮綑z測法通過實時檢測和判斷公共耦合點的參數(shù)是否超過閾值來識別孤島現(xiàn)象，無需向電網(wǎng)注入任何擾動電流，因此被動式檢測法對供電質(zhì)量無影響。根據(jù)PCC電壓幅值、頻率和相位等參數(shù)，被動式檢測分為過／欠壓保護、過／欠頻保護、電壓相位突變檢測、電壓諧波檢測以及頻率變化率檢測等。被動式檢測方法簡單，但是存在很大的非檢測區(qū)域，并且隨負載的變化，其保護反應時間也不確定?！　≈鲃邮綑z測法是在逆變器輸出信號中加入某種擾動，根據(jù)配電網(wǎng)對擾動的響應結(jié)果來判定是否發(fā)生孤島。為了提高檢測準確程度，常將被動式和主動式結(jié)合起來?！　　　258

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