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第1章 绪论1

1.1 风电的发展历程1

1.1.1 国外风电的发展历程1

1.1.2 国内风电的发展历程3

1.2 风力发电基本原理4

1.2.1 风力机4

1.2.2 风电系统5

1.2.3 风电机组控制技术8

1.3 直驱永磁风电场接入技术18

1.3.1 交流接入技术19

1.3.2 直流接入技术20

1.3.3 柔性直流输电技术22

参考文献29

第2章 柔性直流输电风电系统多端接入技术31

2.1 基于柔性直流输电的风电场系统结构31

2.2 基于风电机组直流侧串联的柔性直流输电系统32

2.2.1 系统结构32

2.2.2 控制策略34

2.3 基于风电机组直流侧并联的柔性直流输电系统35

2.4 基于风电机组直流侧串并联的柔性直流输电系统38

2.4.1 串并联拓扑结构风电场风电机组的控制策略研究40

2.4.2 串并联拓扑结构风电场的建模和仿真分析41

参考文献47

第3章 基于柔性直流输电的风电系统并网技术49

3.1 两电平并网控制策略49

3.1.1 两电平并网拓扑结构49

3.1.2 两电平并网控制策略50

3.2 两电平受端换流阀故障控制55

3.2.1 换流阀故障类型55

3.2.2 两电平换流阀故障分析55

3.2.3 两电平换流阀容错控制58

3.3 基于柔性直流输电的风电系统多电平并网控制策略62

3.3.1 多电平并网拓扑结构62

3.3.2 多电平并网控制策略63

3.4 基于柔性直流输电的风电系统输出滤波器设计66

3.4.1 滤波电路设计66

3.4.2 滤波电路元件选取67

参考文献71

第4章 基于MMC的换流阀变流控制技术73

4.1 MMC-HVDC系统结构及建模分析73

4.1.1 受端换流阀的拓扑结构74

4.1.2 受端换流阀的基本工作原理及数学模型74

4.1.3 受端换流阀的简化模型76

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77

4.1.5 受端换流阀子模块电容电压的仿真分析79

4.2 基于内模的受端换流阀变流控制80

4.2.1 内模控制基本原理81

4.2.2 受端换流阀的电流内环设计及参数整定83

4.2.3 受端换流阀的主控制器设计84

4.3 受端换流阀的子模块电容电压平衡控制85

4.3.1 上、下桥臂整体电容电压控制器设计85

4.3.2 上、下桥臂电压均衡控制器设计86

4.3.3 桥臂内子模块电容电压均压控制88

4.3.4 仿真分析89

4.3.5 实验平台的搭建及实验验证91

4.4 受端换流阀的子模块电容电压波动抑制方法98

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98

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99

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100

4.4.4 仿真分析101

4.4.5 子模块电容电压波动抑制实验102

参考文献103

第5章 受端换流阀的开关频率和损耗分析105

5.1 受端换流阀子模块的开关动作机理分析105

5.1.1 传统均压算法的均压控制开关过程分析105

5.1.2 改进均压算法的开关过程分析107

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110

5.2.1 最大电压偏差优化均压算法的开关频率计算110

5.2.2 最大电压偏差优化均压算法的开关损耗计算113

5.2.3 仿真分析115

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119

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121

5.3.1 基于虚拟电容电压优化均压算法的开关频率计算121

5.3.2 基于虚拟电容电压优化均压算法的开关损耗计算122

5.3.3 仿真分析123

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126

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128

参考文献130

第6章 柔性直流输电风电系统故障穿越技术131

6.1 柔性直流输电系统低电压穿越控制策略研究131

6.1.1 蓄电池储能在柔性直流输电低电压穿越中的应用131

6.1.2 带蓄电池储能的直流串联风电场低电压穿越仿真133

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136

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146

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147

6.2.2 抑制负序电流时桥臂环流分析与控制149

6.2.3 抑制功率二倍频波动时桥臂环流分析与控制155

6.2.4 抑制负序电流时电容电压波动分析与控制160

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163

6.2.6 两种控制方式下环流和电容电压波动对比结论166

参考文献167

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169

7.1 直流串联直驱永磁风电场新型拓扑结构169

7.1.1 直流串联风电场新型拓扑结构工作原理169

7.1.2 直流串联风电场新型拓扑结构数学模型171

7.1.3 直流串联风电场新型拓扑结构电容电感的取值172

7.2 直流串联直驱永磁风电场新型拓扑结构的控制策略173

7.2.1 均压环控制器设计173

7.2.2 电流环控制器设计174

7.2.3 稳压环控制器设计175

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177

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177

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178

7.4 仿真分析179

参考文献183