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内容简介

　　《风力发电工程技术丛书：基于柔性直流输电的风电系统功率变换与控制》主要介绍基于风电机组串联、并联、混联的风电系统接入技术及其控制策略，基于柔性直流输电的风电系统两电平并网控制策略，受端换流阀故障控制策略，基于柔性直流输电的风电系统多电平拓扑结构设计及并网控制策略，柔性直流输电风电系统参数设计等。阐述基于MMC换流阀的建模方法，基于MMC换流阀的变流控制技术和电容电压平衡控制技术，基于MMC换流阀的开关频率和损耗分析。同时，进一步分析柔性直流输电风电系统故障穿越技术，包括基于MMC的柔性直流输电系统低电压穿越控制策略，基于MMC的受端换流阀在不对称电网故障下的运行与控制方法，完善了基于柔性直流输电的风电系统的理论基础、结构设计和控制方法。
　　《风力发电工程技术丛书：基于柔性直流输电的风电系统功率变换与控制》可供从事风电系统研发、生产制造和运行管理的研究人员及工程技术人员阅读，也可作为风电技术及柔性直流输电专业的研究生教材。

作者简介

　　黄守道，1962年10月生，博士，湖南大学教授，博士生导师，IEEE高级会员。主要从事电力电子系统及控制和风力发电技术等方面的研究。主持国家重点研发新计划、国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国家科技国际合作专项、湖南省科技重大专项等科研项目10余项。发表论文100余篇，授权发明专利8项，获国家科技进步二等奖3项、省部级奖5项。
　　
　　荣飞，1978年12月生，博士，湖南大学副教授。主要从事新能源发电及电力电子变流系统控制等方面的研究。主持国家自然科学基金、省重点研发计划等科研项目多项。发表论文30余篇，授权发明专利10项，获省科技进步一等奖1项。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1．1 风电的发展历程
1．1．1 国外风电的发展历程
1．1．2 国内风电的发展历程
1．2 风力发电基本原理
1．2．1 风力机
1．2．2 风电系统
1．2．3 风电机组控制技术
1．3 直驱永磁风电场接入技术
1．3．1 交流接人技术
1．3．2 直流接入技术
1．3．3 柔性直流输电技术
参考文献

第2章 柔性直流输电风电系统多端接入技术
2．1 基于柔性直流输电的风电场系统结构
2．2 基于风电机组直流侧串联的柔性直流输电系统
2．2．1 系统结构
2．2．2 控制策略
2．3 基于风电机组直流侧并联的柔性直流输电系统
2．4 基于风电机组直流侧串并联的柔性直流输电系统
2．4．1 串并联拓扑结构风电场风电机组的控制策略研究
2．4．2 串并联拓扑结构风电场的建模和仿真分析
参考文献

第3章 基于柔性直流输电的风电系统并网技术
3．1 两电平并网控制策略
3．1．1 两电平并网拓扑结构
3．1．2 两电平并网控制策略
3．2 两电平受端换流阀故障控制
3．2．1 换流阀故障类型
3．2．2 两电平换流阀故障分析
3．2．3 两电平换流阀容错控制
3．3 基于柔性直流输电的风电系统多电平并网控制策略
3．3．1 多电平并网拓扑结构
3．3．2 多电平并网控制策略
3．4 基于柔性直流输电的风电系统输出滤波器设计
3．4．1 滤波电路设计
3．4．2 滤波电路元件选取
参考文献

第4章 基于MMC的换流阀变流控制技术
4．1 MMC-HVDC系统结构及建模分析
4．1．1 受端换流阀的拓扑结构
4．1．2 受端换流阀的基本工作原理及数学模型
4．1．3 受端换流阀的简化模型
4．1．4 受端换流阀的子模块电容电压数学模型及变化规律
4．1．5 受端换流阀子模块电容电压的仿真分析
4．2 基于内模的受端换流阀变流控制
4．2．1 内模控制基本原理
4．2．2 受端换流阀的电流内环设计及参数整定
4．2．3 受端换流阀的主控制器设计
4．3 受端换流阀的子模块电容电压平衡控制
4．3．1 上、下桥臂整体电容电压控制器设计
4．3．2 上、下桥臂电压均衡控制器设计
4．3．3 桥臂内子模块电容电压均压控制
4．3．4 仿真分析
4．3．5 实验平台的搭建及实验验证
4．4 受端换流阀的子模块电容电压波动抑制方法
4．4．1 基于桥臂瞬时功率平衡的子模块电压波动抑制方法
4．4．2 抑制电容电压二倍频波动的环流和固有环流的对比分析
4．4．3 抑制子模块电容电压二倍频波动环流对受端换流阀损耗的影响
4．4．4 仿真分析
4．4．5 子模块电容电压波动抑制实验
参考文献

第5章 受端换流阀的开关频率和损耗分析
5．1 受端换流阀子模块的开关动作机理分析
5．1．1 传统均压算法的均压控制开关过程分析
5．1．2 改进均压算法的开关过程分析
5．2 基于最大电压偏差优化均压算法的受端换流阀开关频率和损耗计算
5．2．1 最大电压偏差优化均压算法的开关频率计算
5．2．2 最大电压偏差优化均压算法的开关损耗计算
5．2．3 仿真分析
5．2．4 最大电压偏差优化均压算法下开关频率和损耗实验
5．3 基于虚拟电容电压优化均压算法的受端换流阀开关频率和损耗计算
5．3．1 基于虚拟电容电压优化均压算法的开关频率计算
5．3．2 基于虚拟电容电压优化均压算法的开关损耗计算
5．3．3 仿真分析
5．3．4 虚拟电容电压优化均压算法下开关频率和损耗实验
5．4 受端换流阀的两种均压算法的开关频率和开关损耗对比结论
参考文献

第6章 柔性直流输电风电系统故障穿越技术
6．1 柔性直流输电系统低电压穿越控制策略研究
6．1．1 蓄电池储能在柔性直流输电低电压穿越中的应用
6．1．2 带蓄电池储能的直流串联风电场低电压穿越仿真
6．1．3 转子叶轮储能在柔性直流输电低电压穿越中的应用
6．2 基于MMC的受端换流阀在不对称电网故障下的运行与控制
6．2．1 电网不对称故障时基于MMC受端换流阀的两种典型控制方法
6．2．2 抑制负序电流时桥臂环流分析与控制
6．2．3 抑制功率二倍频波动时桥臂环流分析与控制
6．2．4 抑制负序电流时电容电压波动分析与控制
6．2．5 抑制有功功率二倍频波动时电容电压波动分析与控制
6．2．6 两种控制方式下环流和电容电压波动对比结论
参考文献

第7章 基于柔性直流输电的直流串联直驱永磁风电场新型拓扑结构及控制
7．1 直流串联直驱永磁风电场新型拓扑结构
7．1．1 直流串联风电场新型拓扑结构工作原理
7．1．2 直流串联风电场新型拓扑结构数学模型
7．1．3 直流串联风电场新型拓扑结构电容电感的取值
7．2 直流串联直驱永磁风电场新型拓扑结构的控制策略
7．2．1 均压环控制器设计
7．2．2 电流环控制器设计
7．2．3 稳压环控制器设计
7．3 直流串联直驱永磁风电场新型拓扑结构平均电压最优值设计
7．3．1 直流串联风电场新型拓扑结构子模块平均占空比分析
7．3．2 直流串联风电场新型拓扑结构子模块电容平均电压分析
7．4 仿真分析
参考文献

前言/序言

　　随着技术的进步，海上风力发电正朝着大容量、高电压的方向发展。传统的海上风电场通过高压交流（HighVoltageAlternatingCurrent，HVAC）输电技术将交流风电传输到陆地电网，具有海底交流电缆对地电容大、工频升压站体积大、海上平台建设成本高等弊端。因此，采用基于柔性直流输电的风电场变流与控制技术成为目前海上风电向陆地输电发展的主流方向。基于柔性直流输电的风电场将原有交流风电机组通过增加PWM整流器获得直流输出，形成直流风电机组（DCWindTurbine，DCWT），然后采用直流风电机组串联的方式提高风电场直流电压等级，再由HVDC线路传送到陆地电网。
　　为促进基于柔性直流输电的风电系统变流与控制技术的发展，湖南大学风力发电研究团队将近10年从事柔性直流输电的风电系统变流与控制的科研成果进行了整理和总结，并撰写了本书，期望本书的出版能对我国基于柔性直流输电的风电系统的进一步发展做出贡献。
　　本书共7章，主要对绪论、柔性直流输电风电系统多端接入技术、基于柔性直流输电的风电系统并网技术、基于MMC的换流阀变流控制技术、受端换流阀的开关频率和损耗分析、柔性直流输电风电系统故障穿越技术，以及基于柔性直流输电的直流串联直驱永磁风电场新型拓扑结构及控制等内容进行研究和探讨。本书既可作为从事风力发电变流系统、MMC变流器，特别是基于柔性直流输电的风电系统研发、生产制造和运行管理的研究人员及工程技术人员的参考用书，也可作为高等院校相关专业的教材。
　　本书由湖南大学风力发电研究团队黄守道教授、荣飞博士共同撰写。王辉教授、罗德荣副教授、黄科元博士、廖武博士、黄晟博士、肖磊博士、邓秋玲博士和彭也伦博士等对本书的研究成果做出了重要贡献。
　　本书相关的基础研究工作获得了国际科技合作专项、国家自然科学基金、国家科技支撑计划和湖南省科技重大专项等项目的支持，本书的撰写还得到了湘电集团有限公司的大力支持，在此一并表示感谢。
　　由于时间和水平有限，本书难免存在疏误和不妥之处，恳请广大读者不吝指正。
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