电力系统中的电压源变流器-建模.控制和应用

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电力系统中的电压源变流器-建模.控制和应用

电力系统中的电压源变流器-建模.控制和应用

作者:阿莫那泽.雅兹达尼

开 本:32开

书号ISBN:9787111575269

定价:99.0

出版时间:2017-10-01

出版社:机械工业

电力系统中的电压源变流器-建模.控制和应用 本书特色

本书对电压源变流器(VSC)系统的基本理论及其在电力系统中的应用进行了全面介绍,主要内容包括VSC系统的基本原理、通用模型、控制器设计、基于空间相量的分析方法、不同类型VSC系统的模型和控制以及VSC系统在电力系统中的具体应用。本书适合发电、输电和配电领域的技术人员,特别是正在从事新能源接入和分布式能源系统运行的电力工程师,以及高等学校电气工程专业的教师和学生阅读。

电力系统中的电压源变流器-建模.控制和应用 目录

译者序 原书序 第1 章电力电子功率变换 1 1. 1 引言 1 1. 2 电力电子变流器和变流器系统 1 1. 3 电力电子变流器在电力系统中的应用 2 1. 4 电力电子开关 4 1. 4. 1 开关分类 4 1. 4. 2 开关特性 6 1. 5 变流器的分类 6 1. 5. 1 基于换相过程的分类 7 1. 5. 2 基于端电压和电流波形的分类 7 1. 6 电压源变流器(VSC) 8 1. 7 基本结构 8 1. 7. 1 多模块VSC 系统 8 1. 7. 2 多电平VSC 系统 10 1. 8 本书的范围 13 第1 部分 基本原理 第2 章DC.AC 半桥变流器 16 2. 1 引言 16 2. 2 变流器结构 16 2. 3 工作原理 17 2. 3. 1 脉宽调制(PWM) 17 2. 3. 2 变流器波形 18 2. 4 变流器的开关模型 20 2. 5 变流器的平均值模型 22 2. 6 非理想半桥变流器 27 2. 6. 1 非理想半桥变流器的分析: 正向交流侧电流 27 2. 6. 2 非理想半桥变流器的分析: 反向交流侧电流 31 2. 6. 3 非理想半桥变流器的平均值模型 31 第3 章半桥变流器的控制 35 3. 1 引言 35 3. 2 半桥变流器的交流侧控制模型 35 3. 3 半桥变流器的控制 36 3. 4 前馈补偿 39 3. 4. 1 对启动暂态的影响 39 3. 4. 2 对变流器系统与交流系统间动态耦合的影响 40 3. 4. 3 对抗干扰能力的影响 43 3. 5 正弦指令跟踪 44 第4 章空间相量与二维坐标系 52 4. 1 引言 52 4. 2 三相对称函数的空间相量表示 53 4. 2. 1 空间相量的定义 53 4. 2. 2 改变三相信号的幅值和相角 55 4. 2. 3 幅值/频率可控的三相信号的产生 59 4. 2. 4 谐波的空间相量表示 61 4. 3 三相系统的空间相量表示 62 4. 3. 1 非耦合的三相对称系统 62 4. 3. 2 耦合的三相对称系统 65 4. 3. 3 三相不对称系统 66 4. 4 三相三线制系统中的功率 66 4. 5 三相信号与系统在αβ 坐标系中的表示和控制 68 4. 5. 1 空间相量在αβ 坐标系中的表示 68 4. 5. 2 信号发生器/调节器在αβ 坐标系中的实现 70 4. 5. 3 αβ 坐标系中的功率表达式 72 4. 5. 4 αβ 坐标系中的控制 72 4. 5. 5 αβ 坐标系中系统的表示 74 4. 6 三相系统在dq 坐标系中的表示和控制 76 4. 6. 1 空间相量在dq 坐标系中的表示 76 4. 6. 2 dq 坐标系中的功率表达式 79 4. 6. 3 dq 坐标系中的控制 79 4. 6. 4 dq 坐标系中系统的表示 80 第5 章三相两电平电压源变流器 87 5. 1 引言 87 5. 2 两电平电压源变流器 87 5. 2. 1 电路结构 87 5. 2. 2 运行原理 88 5. 2. 3 非理想两电平VSC 的功率损耗 89 5. 3 两电平VSC 的模型和控制 90 5. 3. 1 两电平VSC 的平均值模型 90 5. 3. 2 两电平VSC 在αβ 坐标系中的模型 92 5. 3. 3 两电平VSC 在dq 坐标系中的模型和控制 94 5. 4 VSC 系统的分类 96 第6 章三相三电平中性点钳位型电压源变流器 97 6. 1 引言 97 6. 2 三电平半桥NPC 98 6. 2. 1 生成正的交流电压 99 6. 2. 2 生成负的交流电压 99 6. 3 用于三电平半桥NPC 的PWM 方案 100 6. 4 三电平半桥NPC 的开关模型 102 6. 4. 1 交流端电压 102 6. 4. 2 直流端电流 102 6. 5 三电平半桥NPC 的平均值模型 103 6. 5. 1 交流端平均电压 103 6. 5. 2 直流端平均电流 104 6. 6 三电平NPC 104 6. 6. 1 电路结构 104 6. 6. 2 工作原理 105 6. 6. 3 中点电流 106 6. 6. 4 带有外接直流电压的三电平NPC 110 6. 7 直流侧带有电容分压器的三电平NPC 111 6. 7. 1 直流侧电压漂移现象 112 6. 7. 2 直流侧电压平衡 112 6. 7. 3 直流侧电流的推导 117 6. 7. 4 三电平NPC 和两电平VSC 的统一模型 117 6. 7. 5 直流电容电压纹波对交流侧谐波的影响 119 第7 章电网定频的VSC 系统: 在αβ 坐标系中的控制 123 7. 1 引言 123 7. 2 电网定频VSC 系统的结构 123 7. 3 有功/无功功率控制器 124 7. 3. 1 电流型控制和电压型控制 124 7. 3. 2 有功/无功功率控制器的动态模型 125 7. 3. 3 有功/无功功率控制器的电流型控制 127 7. 3. 4 直流母线电压等级的选择 130 7. 3. 5 现实的考量和权衡 135 7. 3. 6 含三次谐波注入的PWM 调制 135 7. 4 基于三电平NPC 的有功/无功功率控制器 141 7. 4. 1 基于三次谐波注入PWM 的三电平NPC 中点 电流 147 7. 5 直流电压受控的功率端口 148 7. 5. 1 直流电压受控的功率端口模型 149 7. 5. 2 直流电压受控功率端口的直流母线电压控制 153 7. 5. 3 简化和模型 157 第8 章电网定频的VSC 系统: 在dq 坐标系中的控制 161 8. 1 引言 161 8. 2 电网定频VSC 系统的结构 162 8. 3 有功/无功功率控制器 163 8. 3. 1 电流型控制与电压型控制 163 8. 3. 2 空间相量在dq 坐标系中的表示 164 8. 3. 3 有功/无功功率控制器的动态模型 165 8. 3. 4 锁相环(PLL) 166 8. 3. 5 PLL 的补偿器设计 168 8. 4 有功/无功功率控制器的电流型控制 173 8. 4. 1 VSC 的电流控制 173 8. 4. 2 直流母线电压等级的选择 176 8. 4. 3 交流侧等效电路 179 8. 4. 4 三次谐波注入PWM 182 8. 5 基于三电平NPC 的有功/无功功率控制器 184 8. 6 直流电压受控的功率端口 185 8. 6. 1 直流电压受控的功率端口模型 186 8. 6. 2 直流电压受控功率端口的控制 188 8. 6. 3 简化模型和模型 193 第9 章频率受控的VSC 系统 195 9. 1 引言 195 9. 2 频率受控的VSC 系统结构 195 9. 3 频率受控的VSC 系统模型 197 9. 4 电压控制 201 9. 4. 1 自主运行 208 第10 章变频VSC 系统 215 10. 1 引言 215 10. 2 变频VSC 系统的结构 215 10. 3 变频VSC 系统的控制 217 10. 3. 1 异步电机 218 10. 3. 2 双馈异步电机 230 10. 3. 3 永磁同步电机 245 第2 部分 应 用 第11 章静止补偿器(STATCOM) 250 11. 1 引言 250 11. 2 直流电压受控的功率端口 250 11. 3 STATCOM 的结构 251 11. 4 PCC 电压控制的动态模型 252 11. 4. 1 PCC 电压动态的大信号模型 252 11. 4. 2 PCC 电压动态的小信号模型 254 11. 4. 3 稳态工作点 256 11. 5 PCC 电压动态特性的近似模型 257 11. 6 STATCOM 的控制 258 11. 7 PCC 电压控制器的补偿器设计 259 11. 8 模型评估 259 第12 章背靠背HVDC 变换系统 267 12. 1 引言 267 12. 2 HVDC 系统结构 267 12. 3 HVDC 系统模型 269 12. 3. 1 电网和连接变压器模型 269 12. 3. 2 背靠背变换系统的模型 270 12. 4 HVDC 系统控制 274 12. 4. 1 锁相环(PLL) 274 12. 4. 2 dq 坐标系电流控制方案 276 12. 4. 3 PWM 门控信号发生器 279 12. 4. 4 直流侧分压的平衡 279 12. 4. 5 潮流控制 279 12. 4. 6 直流母线电压调节 281 12. 5 不对称故障下HVDC 系统的性能 283 12. 5. 1 不对称故障下的PCC 电压 283 12. 5. 2 不对称故障下PLL 的运行特性 285 12. 5. 3 不对称故障下dq 坐标系电流控制器的运行 特性 286 12. 5. 4 不对称故障下直流母线电压的动态 288 12. 5. 5 不对称故障下低次谐波的产生 292 12. 5. 6 不对称故障下的稳态潮流 295 12. 5. 7 不对称故障下的直流母线电压控制 296 第13 章变速风力发电系统 308 13. 1 引言 308 13. 2 恒速和变速风力发电系统 308 13. 2. 1 恒速风力发电系统 308 13. 2. 2 变速风力发电系统 309 13. 3 风力机特性 310 13. 4 变速风力发电系统的大功率捕获 312 13. 5 基于双馈异步电机的变速风力发电系统 315 13. 5. 1 基于双馈异步电机的风力发电系统的结构 315 13. 5. 2 变频VSC 系统的电机转矩控制 316 13. 5. 3 直流电压受控的功率端口的直流母线电压控制 318 13. 5. 4 直流电压受控的功率端口的补偿器设计 321 附录 331 附录A 对称三相电机的空间相量表示 331 A. 1 引言 331 A. 2 对称三相电机的结构 331 A. 3 电机的电气模型 332 A. 3. 1 端电压/电流方程 332 A. 3. 2 定子磁链的空间相量表示 333 A. 3. 3 转子磁链的空间相量表示 334 A 3. 4 电机电磁转矩 334 A. 4 电机的等效电路 335 A. 4. 1 电机的动态等效电路 335 A. 4. 2 电机的稳态等效电路 336 A. 5 永磁同步电机(PMSM) 337 A. 5. 1 永磁同步电机的电气模型 337 A. 5. 2 永磁同步电机的稳态等效电路 339 附录B VSC 系统的标幺值 340 B. 1 引言 340 B. 1. 1 交流侧参数的基准值 340 B. 1. 2 直流侧参数的基准值 340 参考文献 343

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