作者：宋强,饶宏

出版社：清华大学出版社

出版日期：2015-03-01

ISBN：9787302389590

 

编辑推荐：

本书的特色如下：

（1）本书主要内容都是作者在此领域的创新性研究成果，并且形成了一套完整的柔性直流输电换流器分析和设计方法体系；

（2）本书对于柔性直流输电换流器的分析和设计方法论述深入全面，通过本书可以系统了解和掌握柔性直流输电系统中的电压源换流器的分析与设计方法。

（3）本书既具有大量的理论研究成果，又将理论研究成果成功应用于世界多端柔性直流输电工程的分析和设计中，理论与实践相结合，且理论得到了实际工程的验证；

（4）本书主要内容都是作者在柔性直流输电换流器领域研究的创新性研究成果，具有较为重要的学术价值。本书内容还与实际工程应用紧密结合，同时具有重要的工程实用价值。

内容提要：

《柔性直流输电换流器的分析与设计》以模块化多电平换流器为主要研究对象，系统地讨论了柔性直流输电换流器的分析和设计方法及其在实际工程中的应用方法。针对模块化多电平换流器，建立了基于电气量循环耦合关系的解析分析计算方法，包括关键电气量解析计算、交直流谐波特性计算与分析、损耗特性计算与分析等。《柔性直流输电换流器的分析与设计》还对换流器的电平数目优化设计、直流短路故障保护方法、换流器控制策略、多端系统控制策略和故障穿越控制策略等进行深入的探讨和论述。《柔性直流输电换流器的分析与设计》研究成果既具有较强的学术价值，又具有较强的工程实用价值。《柔性直流输电换流器的分析与设计》将为从事柔性直流输电领域的科学研究、工程设计、工程建设、工程调试、现场运行、设备制造、电网规划等方面的专业技术人员和管理人员提供学术参考和工程应用参考。

 

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序言：

前言经过十几年的发展，柔性直流输电技术目前在外均已经得到广泛接受，被认为是一种有潜质的新型输电方式。柔性直流输电系统所适用的主要应用场合包括新能源发电的电网接入、孤立负荷或海岛送电、海上平台供电、城市配电网和非同步电网联网等。 随着模块化多电平换流器（MMC）技术的出现和发展，柔性直流输电技术近些年得到了非常快速的发展。基于MMC的柔性直流输电技术无论是在研究和应用方面都得到了广泛的关注，已经成为近期电力行业的热点技术。电压源换流器是柔性直流输电系统的核心装置。随着对柔性直流输电系统的电压等级和容量等级要求的不断提高，电压源换流器的技术也不断在发展。相对于常规直流输电系统，柔性直流输电换流器的分析和设计方法的成熟性仍然有所不足，也缺乏系统性的理论基础。   

本书以MMC为主要研究对象，研究和讨论了柔性直流输电换流器的分析方法和设计方法。本书是总结作者们近些年来在柔性直流输电换流器技术方面的研究和应用成果，尤其是结合了国家863课题“大型风电场柔性直流输电接入技术的研究和开发”的研究成果。柔性直流输电技术目前在高校、科研院所、电网公司和电力设备制造单位等都受到非常高的关注，而柔性直流输电仍是一项较新的技术。本书为从事柔性直流输电领域的科学研究、工程设计、工程建设、工程调试、现场运行、设备制造、电网规划等方面的专业技术人员和管理人员提供学术参考。   

本书是在清华大学电机系和南方电网科学研究院的研究团队近年来科学研究成果的基础上编写的。清华大学的刘文华教授、李建国工程师，曾作为或正作为博士生、硕士生的李笑倩、罗雨、赵雄光、厉璇、李琦、杨文博；南方电网科学研究院的的黎小林、许树楷、朱喆、魏伟、陈名、陈俊等都为本书做出了不可磨灭的重要贡献。   

本书撰写的过程中参阅了不少外的书籍和论文等相关文献，主要的已经列入本书的参考文献，在此向这些文献的作者致谢。    本书的出版得到了国家863高技术基金项目“大型风电场柔性直流输电接入技术的研究和开发”（2011AA05A102）的资助。   

本书主要是作者们在此领域方面的近期的研究成果基础上的，尚需经过进一步的实践考验和完善，书中难免存在缺点和错误，也敬请读者给予批评指正。   

作者    2014年10月

 

目录：

前言

主要缩略语表

主要符号表

绪论

1.1 直流输电技术

1.2 电压源输电换流器技术的发展

1.2.1 两电平换流器

1.2.2 三电平中点箝位换流器

1.2.3 多电平换流器

1.2.4 模块化多电平换流器

1.3 柔性直流输电技术的工程应用

1.4 本书的主要内容

第2章 基于循环耦合关系的模块化多电平换流器解析分析方法

2.1 模块化多电平换流器主回路基本分析方法

2.1.1 模块化多电平换流器的基本结构和工作方式

2.1.2 MMC的基本数学方程

2.1.3 MMC的开关状态

2.1.4 MMC的等效电路

2.1.5 MMC的电流通路分析

2.1.6 MMC的电平数目分析

2.2 基于电气量循环耦合关系的解析分析方法

2.2.1 子模块电气量的循环耦合关系

2.2.2 平均开关状态的定义

2.3 桥臂环流的初步分析计算

2.4 基于循环耦合关系的主回路稳态运行特性的解析分析过程

2.5 MMC的等效电路

2.6 数字仿真结果的对比分析验证

2.7 物理试验验证

第3章 柔性直流输电换流器的交流侧谐波分析

3.1 柔性输电换流器的交流谐波特性

3.2 *近电平逼近(NLM)方法的特征谐波

3.2.1 NLM方法谐波的解析计算方法

3.2.2 NLM方法的特征谐波

3.2.3 NLM方法的特征谐波分析

3.2.4 NLM方法特征谐波特性的仿真验证

3.3 载波移相(CPSM)方法的特征谐波

3.3.1 两电平PWM的特征谐波分析

3.3.2 多电平载波移相PwM的特征谐波分析

3.3.3 载波移相PwM方法特征谐波分布特点

3.3.4 载波移相方法特征谐波特性的仿真验证

3.4 NLM方法和CPSM方法交流侧谐波特性比较分析

3.5 MMC对公共耦合点的交流谐波性能影响分析

第4章 柔性直流输电换流器直流侧谐波电流计算模型

4.1 两电平和三电平换流器的直流侧谐波计算模型

4.1.1 两电平换流器直流侧谐波计算模型

4.1.2 三电平NPc换流器的直流侧谐波计算模型

4.2 MMC直流线路特征谐波产生的机理

4.3 MMC直流线路谐波电压源的影响因素

4.3.1 开关函数中高频分量的影响

4.3.2 交流谐波电流的影响

4.4 等效谐波电压源的仿真计算

第5章 柔性直流输电换流器损耗特性分析方法

5.1 MMC损耗计算方法

5.2 MMC损耗特性分析

第6章 MMC桥臂子模块级联数目的优化设计方法

6.1 MMC子模块数量优化设计方法

6.1.1 1MMC桥臂子模块数目设计原则

6.1.2 MMC桥臂子模块数量优化设计方法

6.1.3 仿真研究

6.2 ±160kV／200MW三端柔性直流工程MMC方案比较

第7章 基于双向旁路晶闸管的直流线路瞬时性短路故障保护方法

7.1 保护方法的基本原理

7.1.1 双向旁路晶闸管结构

7.1.2 直流短路故障清除原理

7.1.3 自动恢复原理

7.1.4 与交流侧保护的配合

7.2 直流短路故障保护策略

7.3 数字仿真验证

第8章 二极管箝位双子模块的MMC拓扑结构

8.1 二极管箝位式双子模块拓扑结构

8.2 故障清除原理

8.3 保护方法

8.4 仿真验证

第9章 柔性直流输电换流器的控制策略

9.1 柔性直流输电控制系统基本结构

9.2 MMC换流器级控制策略

9.2.1 MMC的动态数学模型

9.2.2 d／q坐标系下的解耦控制器

9.2.3 三相abc坐标系下的直接电流控制

9.2.4 换流器级控制功能实现

9.2.5 二倍频换流器控制

9.3 MMC的调制策略

9.3.1 *近电平逼近调制及电容电压平衡控制

9.3.2 载波移相调制及电容电压平衡控制方法

第10章 多端柔性直流输电系统组网分析与控制

10.1 多端柔性直流输电系统的基本方式

10.2 换流站的控制模式与U—I特性

10.3 VSC—MTDC的直流网络分析

10.4 电压下垂比例积分控制

10.4.1 控制策略

10.4.2 仿真分析

10.5 电压下垂比例控制

10.5.1 控制策略

10.5.2 仿真分析

10.6 电压裕度控制

10.6.1 控制策略

10.6.2 仿真分析

10.7 三种控制方法的比较

第11章 风电场柔性直流输电接入电网的故障穿越控制

11.1 典型卸荷电路拓扑

11.1.1 模块化卸荷电路的参数选择与控制方法

11.1.2 集中电阻式斩波卸荷电路与模块化卸荷电路工作特性对比

11.2 故障穿越协调控制策略设计

11.3 故障穿越控制方法仿真分析

11.3.1 仿真参数

11.3.2 单一故障穿越策略

11.3.3 故障穿越协调控制策略

参考文献