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內容簡介

　　《風力發電工程技術叢書：基於柔性直流輸電的風電係統功率變換與控製》主要介紹基於風電機組串聯、並聯、混聯的風電係統接入技術及其控製策略，基於柔性直流輸電的風電係統兩電平並網控製策略，受端換流閥故障控製策略，基於柔性直流輸電的風電係統多電平拓撲結構設計及並網控製策略，柔性直流輸電風電係統參數設計等。闡述基於MMC換流閥的建模方法，基於MMC換流閥的變流控製技術和電容電壓平衡控製技術，基於MMC換流閥的開關頻率和損耗分析。同時，進一步分析柔性直流輸電風電係統故障穿越技術，包括基於MMC的柔性直流輸電係統低電壓穿越控製策略，基於MMC的受端換流閥在不對稱電網故障下的運行與控製方法，完善瞭基於柔性直流輸電的風電係統的理論基礎、結構設計和控製方法。
　　《風力發電工程技術叢書：基於柔性直流輸電的風電係統功率變換與控製》可供從事風電係統研發、生産製造和運行管理的研究人員及工程技術人員閱讀，也可作為風電技術及柔性直流輸電專業的研究生教材。

作者簡介

　　黃守道，1962年10月生，博士，湖南大學教授，博士生導師，IEEE高級會員。主要從事電力電子係統及控製和風力發電技術等方麵的研究。主持國傢重點研發新計劃、國傢自然科學基金、國傢科技支撐計劃、國傢科技國際閤作專項、湖南省科技重大專項等科研項目10餘項。發錶論文100餘篇，授權發明專利8項，獲國傢科技進步二等奬3項、省部級奬5項。
　　
　　榮飛，1978年12月生，博士，湖南大學副教授。主要從事新能源發電及電力電子變流係統控製等方麵的研究。主持國傢自然科學基金、省重點研發計劃等科研項目多項。發錶論文30餘篇，授權發明專利10項，獲省科技進步一等奬1項。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 風電的發展曆程
1．1．1 國外風電的發展曆程
1．1．2 國內風電的發展曆程
1．2 風力發電基本原理
1．2．1 風力機
1．2．2 風電係統
1．2．3 風電機組控製技術
1．3 直驅永磁風電場接入技術
1．3．1 交流接人技術
1．3．2 直流接入技術
1．3．3 柔性直流輸電技術
參考文獻

第2章 柔性直流輸電風電係統多端接入技術
2．1 基於柔性直流輸電的風電場係統結構
2．2 基於風電機組直流側串聯的柔性直流輸電係統
2．2．1 係統結構
2．2．2 控製策略
2．3 基於風電機組直流側並聯的柔性直流輸電係統
2．4 基於風電機組直流側串並聯的柔性直流輸電係統
2．4．1 串並聯拓撲結構風電場風電機組的控製策略研究
2．4．2 串並聯拓撲結構風電場的建模和仿真分析
參考文獻

第3章 基於柔性直流輸電的風電係統並網技術
3．1 兩電平並網控製策略
3．1．1 兩電平並網拓撲結構
3．1．2 兩電平並網控製策略
3．2 兩電平受端換流閥故障控製
3．2．1 換流閥故障類型
3．2．2 兩電平換流閥故障分析
3．2．3 兩電平換流閥容錯控製
3．3 基於柔性直流輸電的風電係統多電平並網控製策略
3．3．1 多電平並網拓撲結構
3．3．2 多電平並網控製策略
3．4 基於柔性直流輸電的風電係統輸齣濾波器設計
3．4．1 濾波電路設計
3．4．2 濾波電路元件選取
參考文獻

第4章 基於MMC的換流閥變流控製技術
4．1 MMC-HVDC係統結構及建模分析
4．1．1 受端換流閥的拓撲結構
4．1．2 受端換流閥的基本工作原理及數學模型
4．1．3 受端換流閥的簡化模型
4．1．4 受端換流閥的子模塊電容電壓數學模型及變化規律
4．1．5 受端換流閥子模塊電容電壓的仿真分析
4．2 基於內模的受端換流閥變流控製
4．2．1 內模控製基本原理
4．2．2 受端換流閥的電流內環設計及參數整定
4．2．3 受端換流閥的主控製器設計
4．3 受端換流閥的子模塊電容電壓平衡控製
4．3．1 上、下橋臂整體電容電壓控製器設計
4．3．2 上、下橋臂電壓均衡控製器設計
4．3．3 橋臂內子模塊電容電壓均壓控製
4．3．4 仿真分析
4．3．5 實驗平颱的搭建及實驗驗證
4．4 受端換流閥的子模塊電容電壓波動抑製方法
4．4．1 基於橋臂瞬時功率平衡的子模塊電壓波動抑製方法
4．4．2 抑製電容電壓二倍頻波動的環流和固有環流的對比分析
4．4．3 抑製子模塊電容電壓二倍頻波動環流對受端換流閥損耗的影響
4．4．4 仿真分析
4．4．5 子模塊電容電壓波動抑製實驗
參考文獻

第5章 受端換流閥的開關頻率和損耗分析
5．1 受端換流閥子模塊的開關動作機理分析
5．1．1 傳統均壓算法的均壓控製開關過程分析
5．1．2 改進均壓算法的開關過程分析
5．2 基於最大電壓偏差優化均壓算法的受端換流閥開關頻率和損耗計算
5．2．1 最大電壓偏差優化均壓算法的開關頻率計算
5．2．2 最大電壓偏差優化均壓算法的開關損耗計算
5．2．3 仿真分析
5．2．4 最大電壓偏差優化均壓算法下開關頻率和損耗實驗
5．3 基於虛擬電容電壓優化均壓算法的受端換流閥開關頻率和損耗計算
5．3．1 基於虛擬電容電壓優化均壓算法的開關頻率計算
5．3．2 基於虛擬電容電壓優化均壓算法的開關損耗計算
5．3．3 仿真分析
5．3．4 虛擬電容電壓優化均壓算法下開關頻率和損耗實驗
5．4 受端換流閥的兩種均壓算法的開關頻率和開關損耗對比結論
參考文獻

第6章 柔性直流輸電風電係統故障穿越技術
6．1 柔性直流輸電係統低電壓穿越控製策略研究
6．1．1 蓄電池儲能在柔性直流輸電低電壓穿越中的應用
6．1．2 帶蓄電池儲能的直流串聯風電場低電壓穿越仿真
6．1．3 轉子葉輪儲能在柔性直流輸電低電壓穿越中的應用
6．2 基於MMC的受端換流閥在不對稱電網故障下的運行與控製
6．2．1 電網不對稱故障時基於MMC受端換流閥的兩種典型控製方法
6．2．2 抑製負序電流時橋臂環流分析與控製
6．2．3 抑製功率二倍頻波動時橋臂環流分析與控製
6．2．4 抑製負序電流時電容電壓波動分析與控製
6．2．5 抑製有功功率二倍頻波動時電容電壓波動分析與控製
6．2．6 兩種控製方式下環流和電容電壓波動對比結論
參考文獻

第7章 基於柔性直流輸電的直流串聯直驅永磁風電場新型拓撲結構及控製
7．1 直流串聯直驅永磁風電場新型拓撲結構
7．1．1 直流串聯風電場新型拓撲結構工作原理
7．1．2 直流串聯風電場新型拓撲結構數學模型
7．1．3 直流串聯風電場新型拓撲結構電容電感的取值
7．2 直流串聯直驅永磁風電場新型拓撲結構的控製策略
7．2．1 均壓環控製器設計
7．2．2 電流環控製器設計
7．2．3 穩壓環控製器設計
7．3 直流串聯直驅永磁風電場新型拓撲結構平均電壓最優值設計
7．3．1 直流串聯風電場新型拓撲結構子模塊平均占空比分析
7．3．2 直流串聯風電場新型拓撲結構子模塊電容平均電壓分析
7．4 仿真分析
參考文獻

前言/序言

　　隨著技術的進步，海上風力發電正朝著大容量、高電壓的方嚮發展。傳統的海上風電場通過高壓交流（HighVoltageAlternatingCurrent，HVAC）輸電技術將交流風電傳輸到陸地電網，具有海底交流電纜對地電容大、工頻升壓站體積大、海上平颱建設成本高等弊端。因此，采用基於柔性直流輸電的風電場變流與控製技術成為目前海上風電嚮陸地輸電發展的主流方嚮。基於柔性直流輸電的風電場將原有交流風電機組通過增加PWM整流器獲得直流輸齣，形成直流風電機組（DCWindTurbine，DCWT），然後采用直流風電機組串聯的方式提高風電場直流電壓等級，再由HVDC綫路傳送到陸地電網。
　　為促進基於柔性直流輸電的風電係統變流與控製技術的發展，湖南大學風力發電研究團隊將近10年從事柔性直流輸電的風電係統變流與控製的科研成果進行瞭整理和總結，並撰寫瞭本書，期望本書的齣版能對我國基於柔性直流輸電的風電係統的進一步發展做齣貢獻。
　　本書共7章，主要對緒論、柔性直流輸電風電係統多端接入技術、基於柔性直流輸電的風電係統並網技術、基於MMC的換流閥變流控製技術、受端換流閥的開關頻率和損耗分析、柔性直流輸電風電係統故障穿越技術，以及基於柔性直流輸電的直流串聯直驅永磁風電場新型拓撲結構及控製等內容進行研究和探討。本書既可作為從事風力發電變流係統、MMC變流器，特彆是基於柔性直流輸電的風電係統研發、生産製造和運行管理的研究人員及工程技術人員的參考用書，也可作為高等院校相關專業的教材。
　　本書由湖南大學風力發電研究團隊黃守道教授、榮飛博士共同撰寫。王輝教授、羅德榮副教授、黃科元博士、廖武博士、黃晟博士、肖磊博士、鄧鞦玲博士和彭也倫博士等對本書的研究成果做齣瞭重要貢獻。
　　本書相關的基礎研究工作獲得瞭國際科技閤作專項、國傢自然科學基金、國傢科技支撐計劃和湖南省科技重大專項等項目的支持，本書的撰寫還得到瞭湘電集團有限公司的大力支持，在此一並錶示感謝。
　　由於時間和水平有限，本書難免存在疏誤和不妥之處，懇請廣大讀者不吝指正。
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