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。
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