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第1章 柔性直流输电系统的特点和应用1

1.1柔性直流输电的定义1

1.2电压源换流器的基本特性2

1.3柔性直流输电系统的基本特点7

1.4柔性直流输电应用于点对点输电9

1.5柔性直流输电应用于背靠背联网11

1.6柔性直流输电应用于构建直流电网12

参考文献12

第2章 MMC基本单元的工作原理14

2.1 MMC基本单元的拓扑结构14

2.2 MMC的工作原理15

2.3 MMC的调制方式19

2.4 MMC的完整解析数学模型及其稳态特性23

2.5 MMC的基波等效电路与电压调制比的定义45

2.6 MMC输出交流电压的谐波特性及其影响因素46

2.7 MMC的阻抗频率特性50

2.8 MMC换流站稳态运行范围研究57

参考文献62

第3章 MMC基本单元的主电路参数选择与损耗计算63

3.1引言63

3.2桥臂子模块数的确定原则64

3.3 MMC控制频率的选择原则64

3.4联接变压器参数的确定方法67

3.5子模块电容参数的确定方法68

3.6子模块功率器件稳态参数的确定方法78

3.7桥臂电抗器参数的确定方法80

3.8平波电抗值的选择原则88

3.9 MMC阀损耗的组成及评估方法概述89

3.10基于分段解析公式的MMC阀损耗计算方法92

参考文献99

第4章 MMC柔性直流输电系统的控制和保护策略101

4.1柔性直流输电系统控制策略简介101

4.2同步旋转坐标系下MMC的数学模型102

4.3交流电网平衡时的MMC控制器设计106

4.4交流电网电压不平衡和畸变条件下MMC的控制器设计114

4.5向无源网络供电时的MMC控制器设计130

4.6功率同步控制原理133

4.7直接电流控制与功率同步控制的比较136

4.8子模块电容电压平衡控制142

4.9 MMC动态冗余与容错运行控制策略152

4.10 MMC-HVDC系统的保护157

参考文献160

第5章 MMC- HVDC系统的启停控制162

5.1 MMC的预充电控制策略概述162

5.2 MMC不控充电特性分析163

5.3 MMC可控充电实现途径167

5.4 MMC启动过程仿真验证167

5.5 MMC- HVDC系统停运控制170

参考文献174

第6章 基于组合式换流器的柔性直流系统主接线及其运行特性175

6.1常规MMC容量提升手段的限制与组合式换流器的组合方式175

6.2柔性直流输电系统的主接线方式176

6.3基本单元串联构成一极时的运行特性181

6.4基本单元并联构成一极时的运行特性184

参考文献186

第7章 柔性直流输电网的控制与故障保护188

7.1引言188

7.2柔性直流输电网的系统级控制原理190

7.3柔性直流输电网的潮流分布特性及潮流控制器207

7.4柔性直流输电网的短路电流计算方法与直流断路器的性能要求211

7.5无直流断路器的柔性直流电网故障处理方法及对交流电网的影响229

7.6采用混合型直流断路器的柔性直流电网故障处理方法257

7.7采用组合式直流断路器的柔性直流电网故障处理方法266

7.8 3种柔性直流电网故障处理方法的投资与运行成本比较275

参考文献277

第8章 单向点对点柔性直流输电系统280

8.1引言280

8.2跳交流侧开关清除直流侧故障的原理和特性281

8.3 LCC-二极管-MMC混合型直流输电系统运行原理283

8.4 LCC- CMMC混合型直流输电系统运行原理292

8.5 LCC- MMC串联混合型直流输电系统296

参考文献312

第9章 三极直流输电系统与三线双极直流输电系统314

9.1问题的提出314

9.2三极直流输电系统拓扑结构和性能分析314

9.3基于MMC的三极直流系统317

9.4三线双极直流输电系统拓扑结构和性能分析322

9.5三线双极直流输电系统控制策略325

9.6三线双极直流输电系统仿真验证331

参考文献336

第10章 柔性直流输电应用于海上风电场接入电网338

10.1引言338

10.2海上风电场群采用柔性直流输电接入电网的一般性结构339

10.3风电机组概述340

10.4风力机模型340

10.5全功率换流器型风电机组模型345

10.6双馈风电机组模型353

10.7海上风电采用MMC柔性直流送出控制策略359

10.8海上风电采用混合型直流输电系统送出的控制策略364

10.9提高电力系统惯性水平的协调控制策略372

参考文献375

第11章 柔性直流输电系统的电磁暂态快速仿真方法377

11.1问题的提出377

11.2电磁暂态仿真的实现途径和离散化伴随模型378

11.3基于分块交接变量方程法的MMC快速仿真380

11.4 MMC电磁暂态快速仿真相关测试389

参考文献391

第12章 柔性直流输电系统的机电暂态仿真方法392

12.1问题的提出392

12.2机电暂态仿真中柔性直流系统的一般性表示393

12.3包含柔性直流电网的交直流系统潮流计算方法395

12.4包含柔性直流电网的交直流系统机电暂态仿真总体思路396

12.5包含柔性直流电网的交直流系统机电暂态仿真测试399

12.6南方电网规划网架实际算例401

参考文献408

第13章 柔性直流换流站的绝缘配合设计409

13.1引言409

13.2金属氧化物避雷器的特性409

13.3 MMC换流站避雷器的布置411

13.4金属氧化物避雷器的参数选择414

13.5两端MMC- HVDC换流站保护水平与绝缘水平的确定415

13.6多端柔性直流输电系统共用接地点技术428

13.7多端MMC- HVDC系统过电压的研究436

参考文献447

第14章 模块化多电平换流阀的设计448

14.1引言448

14.2换流阀的宽频等效模型448

14.3换流阀的杂散参数提取方法概述452

参考文献455

附录456

附录A 研究柔性直流输电系统的几种工具456

A.1柔性直流输电基本设计软件ZJU- MMCDP456

A.2柔性直流输电电磁暂态仿真平台ZJU- MMCEMTP456

A.3柔性直流输电机电暂态仿真模型ZJU- MMCTM456

A.4典型风电机组电磁暂态仿真模型ZJU- WTGM457

附录B 几个典型柔性直流输电工程457

B.1美国Trans Bay Cable工程457

B.2南汇柔性直流输电工程458

B.3南澳柔性直流输电工程459

B.4舟山五端柔性直流输电工程460

B.5法国—西班牙INELFE柔性直流联网工程461

B.6厦门柔性直流输电工程463

B.7鲁西背靠背柔性直流输电工程465

B.8德国海上风电送出柔性直流输电工程466

B.9美国TresAmigas超级变电站工程规划467

参考文献468