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内容简介:
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。
书籍目录:
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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书籍真实打分
故事情节:3分
人物塑造:6分
主题深度:9分
文字风格:6分
语言运用:6分
文笔流畅:4分
思想传递:3分
知识深度:6分
知识广度:3分
实用性:8分
章节划分:8分
结构布局:9分
新颖与独特:5分
情感共鸣:5分
引人入胜:9分
现实相关:5分
沉浸感:6分
事实准确性:7分
文化贡献:9分