
本书讨论了基于逆变器电源应用的构网型变流器,描述了构网型变流器的工作原理、数学模型、控制策略,以及电网接入构网型变流器面临的挑战(如低惯量系统和弱电网特性)和应用案例等。本书不仅向读者展示了构网型变流器和跟网型变流器的本质区别,还向读者介绍了构网型变流器在工程应用中的若干关键技术问题及解决办法,使读者能够全面掌握构网型变流器相关的基础知识,为构网型变流器的研发和应用提供理论依据。
本书适合作为电气工程与储能领域的工程技术与科研开发人员的研究与工程应用参考书,也适合作为电气能源类专业高年级本科生、研究生的教学参考书。也适合从事电力电子技术、电力系统分析的工程师和科研人员阅读。
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译者序
原书序
原书前言
作者简介
本书简介
第1章 构网型变流器介绍
1.1 概述
1.2 虚拟同步发电机
1.3 跟网型变流器和构网型变流器
1.4 跟网型变流器和构网型变流器比较
1.5 框架建模
1.6 构网型变流器控制方法
1.7 构网型变流器面临的挑战
1.8 讨论
1.9 总结
参考文献
第2章 构网型变流器的规范和并网标准
2.1 引言
2.2 高占比逆变器电源的系统稀缺性和稳定性问题
2.3 构网型变流器、跟网型变流器和同步电源的比较:系统服务视角
2.4 构网型变流器的系统服务和性能要求
2.5 构网型变流器大规模集成面临的挑战
2.6 构网型变流器在电力系统中大规模应用的路径
2.7 构网型变流器并网导则的现状和进展
2.8 总结
参考文献
第3章 电力系统中构网型变流器的要求
3.1 引言:背景与驱动因素
3.2 频率响应与控制
3.2.1 惯量
3.2.2 一次频率与下垂控制
3.2.3 快速频率响应
3.2.4 实现构网能力所需的能量储备/储存
3.3 有功功率要求
3.4 快速故障电流注入和短路贡献
3.5 故障穿越
3.5.1 电压穿越
3.5.2 频率穿越
3.6 无功功率要求与电压调节
3.7 黑启动与孤岛运行
参考文献
第4章 构网型变流器的性能需求和通用模型
4.1 引言
4.2 不同构网控制类型的相似性
4.2.1 B型下垂构网控制
4.2.2 构网控制比较
4.3 面向构网型变流器性能的互连要求
4.4 用于大系统研究的通用模型发展
4.5 总结
参考文献
第5章 构网型变流器的建模与控制
5.1 引言
5.2 构网型变流器基本定义
5.3 构网型变流器建模
5.4 构网型变流器控制
5.4.1 构网型变流器通用控制结构
5.4.2 外环:功率同步环
5.4.3 外环:电压幅值计算
5.4.4 内环:调制信号计算
5.5 总结
参考文献
第6章 虚拟同步机状态空间与导纳模型的小信号建模和验证
6.1 引言
6.2 所研究系统和建模方法介绍
6.2.1 系统描述
6.3 元件连接法介绍
6.4 虚拟同步机小信号建模
6.4.1 LCL滤波器模型
6.4.2 dq坐标系下考虑PWM延迟环节的电压电流控制
6.4.3 轴摆动方程仿真
6.5 无功功率控制
6.5.1 使用低通滤波器和下垂控制的实现
6.6 坐标旋转
6.7 系统小信号模型的推导与验证
6.7.1 状态空间模型的推导与验证
6.8 导纳模型推导与验证
6.9 总结
参考文献
第7章 双馈式感应发电机的构网控制
7.1 引言
7.2 系统描述
7.3 双馈式感应发电机动态模型
7.4 双馈式感应发电机等效电路
7.5 双馈式感应发电机的电磁转矩和无功功率
7.6 双馈式感应发电机转矩同步环
7.7 双馈式感应发电机转子磁通控制
7.8 仿真结果
7.8.1 双馈式感应发电机带部分负荷下对风速阶跃变化的响应
7.8.2 双馈式感应发电机对无功功率阶跃指令的响应
7.8.3 双馈式感应发电机对系统负荷阶跃变化的响应
7.8.4 风电场对负荷阶跃变化的响应
7.8.5 双馈式感应发电机对并离网切换的响应
7.9 总结
附录
参考文献
第8章 利用构网型变流器阻尼电力系统的振荡
8.1 引言
8.2 系统描述与建模
8.3 构网型变流器稳定器
8.4 STATCOM稳定器
8.5 稳定性分析
8.5.1 小信号稳定性分析
8.5.2 时域响应
8.6 两区域系统
8.6.1 参数变化下的特征值轨迹
8.6.2 负荷变化的动态响应
8.6.3 线路跳闸的动态响应
8.7 总结
附录
附录A 系统参数及操作要点
附录B 线性化模型
附录C 模型参数
参考文献
第9章 大规模故障事件下构网动态稳定性——适用于爱尔兰100%基于逆变器的电力系统
9.1 可再生能源高渗透率下未来电网的构网需求
9.2 构网型变流器建模、限流及控制设计
9.2.1 内环级联电压和电流PI控制环的下垂控制
9.2.2 虚拟同步机控制
9.2.3 基于可调度虚拟振荡器控制的构网型变流器建模
9.2.4 构网型变流器角速度保持
9.3 爱尔兰100%构网型变流器电网案例研究
9.3.1 城市地区和偏远地区电网模型
9.3.2 爱尔兰城市地区100%构网型变流器电网(下垂和可调度虚拟振荡器控制)
9.3.3 爱尔兰偏远地区100%构网型变流器电网(限流策略和虚拟角速度保持)
9.4 总结
参考文献
第10章 采用电网阻抗参数在线识别的构网型变流器虚拟振荡器控制
10.1 概述
10.2 引言
10.3 传统虚拟振荡器控制
10.4 用于可调度虚拟振荡器控制的电网阻抗在线辨识策略
10.5 基于伪随机二进制序列注入的非参数化电网阻抗辨识
10.5.1 扰动注入法
10.5.2 非参数化电网阻抗辨识
10.6 基于复曲线拟合的参数化阻抗
10.7 仿真结果
10.7.1 有功和无功功率调度
10.7.2 在线电网阻抗辨识
10.7.3 陷波滤波器对总谐波畸变率的影响
10.8 硬件在环实验结果
10.8.1 有功和无功功率调度
10.8.2 在线电网阻抗辨识
10.9 总结
参考文献
第11章 电池储能系统构网型变流器
11.1 简介
11.2 逆变器结构
11.3 构网型变流器控制结构
11.3.1 跟网型控制
11.3.2 构网型控制
11.4 电池储能系统模型
11.4.1 电池储能系统组件
11.4.2 化学电池类型
11.5 集成电池储能系统的构网型变流器模型
11.5.1 集成模型:电池模型
11.5.2 集成模型:DC-AC滤波器
11.5.3 集成模型:DC-AC变流器
11.5.4 集成模型:太阳能光伏板
11.6 大型电池储能系统的并网/孤岛运行模式
11.7 应用示例:如何在软件平台中开发模型
11.7.1 详细的跟网型控制结构
11.7.2 详细的构网型控制结构
11.8 仿真结果
11.8.1 测试系统1:电池储能系统接入一台发电机
11.8.2 测试系统1案例
11.8.3 测试系统2:电池储能系统和光伏系统接入IEEE 13总线
11.8.4 测试系统2案例
11.9 总结
参考文献
第12章 孤岛模式下构网型变流器的运行
12.1 引言
12.2 微电网各部分的控制建模
12.2.1 风力发电机建模及其控制结构
12.2.2 光伏系统建模及其控制结构
12.2.3 储能系统控制结构建模
12.2.4 互连功率变流器控制结构建模
12.3 基于FCS-MPC的互连功率变流器控制策略
12.3.1 基于微电网运行模式的互连功率变流器控制方法
12.4 微电网能量管理系统协调控制
12.4.1 运行模式1(独立运行)
12.5 仿真结果与讨论
12.5.1 孤岛模式下SOC较高时的交流负荷阶跃变化
12.5.2 孤岛模式下SOC较低时的交流负荷阶跃变化
12.5.3 恒定直流负荷下的直流电压调节
12.5.4 直流电压变化时整流模式的直流电压调节
12.5.5 低直流负荷变化时整流模式的直流电压调节
12.5.6 直流负荷剧烈变化时整流模式的交流电压调节
12.5.7 孤岛模式下使用逆变器调节交流电压分析
12.5.8 孤岛模式下逆变器的交流电压调节
12.5.9 非线性交流负荷下的孤岛逆变器的应用
12.5.10 负荷波动和THD比较
12.6 总结
参考文献
封底
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