柔性直流输电换流器的分析与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋强，饶宏 著

图书标签:

• 电力系统
• 柔性直流输电
• 换流器
• 电力电子技术
• 电力变换
• 控制技术
• 高压直流
• 电力设备
• 新能源
• 智能电网

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302389590

版次：1

商品编码：11663329

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：170

内容简介

　　《柔性直流输电换流器的分析与设计》针对柔性直流输电系统中的模块化多电平换流器，，建立起基于开关函数和关键电气量的循环耦合关系解析分析的理论体系。在此基础上，将系统深入的讨论柔性直流输电换流器的主回路分析方法和参数设计方法，包括关键电气量解析计算、交直流谐波特性计算与分析、损耗特性计算与分析等。《柔性直流输电换流器的分析与设计》还将对MMC换流器的电平数目优化设计方法、直流短路故障特性分析、快速建模方法、电流控制和故障穿越控制方法等进行深入细致的探讨和论述。

目录

前言
主要缩略语表
主要符号表

第1章 绪论
1.1 直流输电技术
1.2 电压源输电换流器技术的发展
1.2.1 两电平换流器
1.2.2 三电平中点箝位换流器
1.2.3 多电平换流器
1.2.4 模块化多电平换流器
1.3 柔性直流输电技术的工程应用
1.4 本书的主要内容

第2章 基于循环耦合关系的模块化多电平换流器解析分析方法
2.1 模块化多电平换流器主回路基本分析方法
2.1.1 模块化多电平换流器的基本结构和工作方式
2.1.2 MMC的基本数学方程
2.1.3 MMC的开关状态
2.1.4 MMC的等效电路
2.1.5 MMC的电流通路分析
2.1.6 MMC的电平数目分析
2.2 基于电气量循环耦合关系的解析分析方法
2.2.1 子模块电气量的循环耦合关系
2.2.2 平均开关状态的定义
2.3 桥臂环流的初步分析计算
2.4 基于循环耦合关系的主回路稳态运行特性的解析分析过程
2.5 MMC的等效电路
2.6 数字仿真结果的对比分析验证
2.7 物理试验验证

第3章 柔性直流输电换流器的交流侧谐波分析
3.1 柔性输电换流器的交流谐波特性
3.2 最近电平逼近（NLM）方法的特征谐波
3.2.1 NLM方法谐波的解析计算方法
3.2.2 NLM方法的特征谐波
3.2.3 NLM方法的特征谐波分析
3.2.4 NLM方法特征谐波特性的仿真验证
3.3 载波移相（CPSM）方法的特征谐波
3.3.1 两电平PWM的特征谐波分析
3.3.2 多电平载波移相PwM的特征谐波分析
3.3.3 载波移相PwM方法特征谐波分布特点
3.3.4 载波移相方法特征谐波特性的仿真验证
3.4 NLM方法和CPSM方法交流侧谐波特性比较分析
3.5 MMC对公共耦合点的交流谐波性能影响分析

第4章 柔性直流输电换流器直流侧谐波电流计算模型
4.1 两电平和三电平换流器的直流侧谐波计算模型
4.1.1 两电平换流器直流侧谐波计算模型
4.1.2 三电平NPc换流器的直流侧谐波计算模型
4.2 MMC直流线路特征谐波产生的机理
4.3 MMC直流线路谐波电压源的影响因素
4.3.1 开关函数中高频分量的影响
4.3.2 交流谐波电流的影响
4.4 等效谐波电压源的仿真计算

第5章 柔性直流输电换流器损耗特性分析方法
5.1 MMC损耗计算方法
5.2 MMC损耗特性分析

第6章 MMC桥臂子模块级联数目的优化设计方法
6.1 MMC子模块数量优化设计方法
6.1.1 1MMC桥臂子模块数目设计原则
6.1.2 MMC桥臂子模块数量优化设计方法
6.1.3 仿真研究
6.2 ±160kV／200MW三端柔性直流工程MMC方案比较

第7章 基于双向旁路晶闸管的直流线路瞬时性短路故障保护方法
7.1 保护方法的基本原理
7.1.1 双向旁路晶闸管结构
7.1.2 直流短路故障清除原理
7.1.3 自动恢复原理
7.1.4 与交流侧保护的配合
7.2 直流短路故障保护策略
7.3 数字仿真验证

第8章 二极管箝位双子模块的MMC拓扑结构
8.1 二极管箝位式双子模块拓扑结构
8.2 故障清除原理
8.3 保护方法
8.4 仿真验证

第9章 柔性直流输电换流器的控制策略
9.1 柔性直流输电控制系统基本结构
9.2 MMC换流器级控制策略
9.2.1 MMC的动态数学模型
9.2.2 d／q坐标系下的解耦控制器
9.2.3 三相abc坐标系下的直接电流控制
9.2.4 换流器级控制功能实现
9.2.5 二倍频换流器控制
9.3 MMC的调制策略
9.3.1 最近电平逼近调制及电容电压平衡控制
9.3.2 载波移相调制及电容电压平衡控制方法

第10章 多端柔性直流输电系统组网分析与控制
10.1 多端柔性直流输电系统的基本方式
10.2 换流站的控制模式与U-I特性
10.3 VSC-MTDC的直流网络分析
10.4 电压下垂比例积分控制
10.4.1 控制策略
10.4.2 仿真分析
10.5 电压下垂比例控制
10.5.1 控制策略
10.5.2 仿真分析
10.6 电压裕度控制
10.6.1 控制策略
10.6.2 仿真分析
10.7 三种控制方法的比较

第11章 风电场柔性直流输电接入电网的故障穿越控制
11.1 典型卸荷电路拓扑
11.1.1 模块化卸荷电路的参数选择与控制方法
11.1.2 集中电阻式斩波卸荷电路与模块化卸荷电路工作特性对比
11.2 故障穿越协调控制策略设计
11.3 故障穿越控制方法仿真分析
11.3.1 仿真参数
11.3.2 单一故障穿越策略
11.3.3 故障穿越协调控制策略
参考文献

前言/序言

《直流输电换流器的先进技术与工程应用》 本书聚焦于直流输电技术的核心——换流器，深入剖析了当前直流输电换流器领域的最新发展趋势、关键技术瓶颈以及前沿工程应用。全书内容紧密围绕换流器在提高电网稳定性、输电效率、可再生能源接入能力等方面的作用展开，旨在为读者提供一个全面、深入的技术视野。 第一部分：换流器理论基础与模型 本部分首先回顾了高压直流输电（HVDC）的基本原理，并重点阐述了换流器在直流输电系统中的关键地位和功能。在此基础上，详细介绍了不同类型换流器的基本拓扑结构，包括了经典的晶闸管换流阀（LCC）和不断发展的电压源换流器（VSC）。针对LCC换流器，本书深入探讨了其工作原理、门极触发控制、高次谐波产生机理以及功率损耗特性。对于VSC换流器，则着重分析了其基于脉宽调制（PWM）的控制策略，如SPWM、SVPWM等，并详细讨论了其在实现电压和频率控制方面的优势，以及其在直流输电系统中的应用场景。 为了更精确地分析换流器在不同运行工况下的行为，本书构建了多层次的换流器建模方法。从基础的电磁暂态模型，到能够反映控制和保护功能的离散化模型，再到适用于大规模系统仿真的降阶模型，都进行了详尽的介绍。读者将学习如何利用这些模型进行换流器的稳态分析、动态响应分析以及故障分析，为后续的设计和优化奠定坚实基础。 第二部分：换流器关键技术与性能优化 本部分深入探讨了影响换流器性能的关键技术。在功率器件层面，本书对比分析了各种新型功率半导体器件，如IGBT、IGCT、MOSFET以及第三代宽禁带半导体材料（SiC、GaN）在换流器中的应用潜力。详细介绍了这些器件的特性，包括耐压等级、通态压降、开关损耗、热阻特性以及可靠性，并分析了它们对换流器整体性能（如效率、功率密度、运行频率）的影响。 在控制策略层面，本书系统介绍了用于LCC和VSC换流器的先进控制算法。对于LCC换流器，探讨了有功功率和无功功率解耦控制、过电流保护、直流失控保护等策略。对于VSC换流器，则详细阐述了同步发电机仿真模型（VSG）、虚拟同步机（Virtual Synchronous Machine）控制、多模式控制策略（包括直流电压控制、交流电压控制、频率控制等），以及如何实现换流器在弱电网、孤岛运行等复杂工况下的稳定控制。此外，还引入了预测控制、自适应控制等先进控制理论在换流器控制中的应用。 在换流器保护与可靠性方面，本书系统梳理了换流器面临的各种故障，包括直流侧过电压、过电流，交流侧短路，以及功率器件的损坏等。详细介绍了针对这些故障的保护策略，如过电流保护、过电压保护、接地保护、以及功率器件的冗余设计和故障穿透能力。同时，探讨了提高换流器可靠性的措施，包括元器件的选型与寿命预测、冷却系统的设计、以及冗余与容错控制技术。 第三部分：换流器在现代电网中的工程应用 本部分将理论与实践相结合，深入分析了换流器在不同直流输电应用中的具体工程问题和解决方案。 3.1 可再生能源接入换流器 随着风电、光伏等新能源的快速发展，直流输电换流器在接入新能源方面扮演着越来越重要的角色。本书详细探讨了如何利用VSC换流器实现大规模风电场、光伏电站的接入。重点分析了VSC换流器在弱电网下的并网控制、无功功率补偿、谐波抑制以及对电网支撑能力的影响。针对海上风电场，还介绍了直流接口的防腐蚀设计、电缆敷设以及换流站的布置等实际工程问题。 3.2 柔性直流输电（FDC）系统 本书详细介绍了柔性直流输电（FDC）系统的优势及其核心技术。FDC系统以VSC换流器为基础，能够实现对直流电压、电流、功率的灵活控制，具备更强的电网支撑能力和故障穿越能力。详细分析了FDC在多端直流输电、直流电网互联、电网孤岛运行等方面的应用。重点探讨了FDC的控制策略，包括直流电压控制、有功功率传输控制、无功功率注入以及直流电网的直流潮流控制。 3.3 特殊应用场景 此外，本书还探讨了换流器在一些特殊应用场景下的挑战与机遇，例如： 城市电网直流配电： 分析了利用VSC换流器构建城市直流配电网的可行性，以及在实现区域能源优化、电动汽车充电等方面的优势。 海底直流电缆输电： 讨论了海底直流输电换流器设计时需要考虑的特殊因素，如海水腐蚀、压力以及绝缘设计等。 交直流混合电网的稳定控制： 探讨了在包含大量换流器的混合电网中，如何进行系统的稳定协调控制，以保证电网的整体安全可靠运行。 第四部分：前沿技术与发展趋势 本部分展望了换流器技术的未来发展方向。 新一代功率器件的应用： 重点关注SiC和GaN等宽禁带半导体在换流器中的应用，分析其如何提高换流器的效率、功率密度，并降低其体积和重量，从而降低成本。 智能化与数字化换流器： 探讨了人工智能、大数据、数字孪生等技术在换流器运行监测、故障诊断、预测性维护以及运行优化方面的应用。 直流电网技术： 展望了未来直流电网的发展，以及换流器在构建未来智能电网中的关键作用，包括直流电网的互联互通、能量管理和市场交易等。 绿色低碳化换流器： 关注换流器在全生命周期内的环境影响，以及如何通过技术创新降低其碳排放，实现绿色可持续发展。 本书力求内容全面、技术前沿、贴合工程实际，旨在为从事直流输电技术研究、设计、运行和维护的工程师、科研人员以及相关专业学生提供一份有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

对于换流器在电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）方面的处理，本书也提供了实用的指导。高电压、大电流的开关动作会产生显著的电磁辐射和传导干扰，这不仅会影响换流器自身的运行，还可能对周围的设备和通信系统造成干扰。书中系统地分析了换流器产生的电磁干扰源，包括开关瞬态、直流电缆的辐射等，并详细介绍了降低EMI/EMC问题的各种技术，如屏蔽、滤波、接地、布局设计等。对于MMC换流器，书中还专门探讨了如何通过优化子模块的结构和布局来减少其电磁辐射。

评分☆☆☆☆☆

其次，在换流器损耗分析方面，这本书也展现了其专业性。换流器作为UHVDC输电系统中的关键设备，其运行效率直接关系到整个系统的经济性和可靠性。作者系统地梳理了换流器中主要的损耗来源，包括导通损耗、开关损耗、磁芯损耗以及冷却系统损耗等，并给出了相应的计算模型和估算方法。对于每一种损耗，书中都进行了详细的分析，并结合具体的器件参数和运行工况，给出了量化的评估。例如，在开关损耗分析部分，作者不仅讨论了理想开关条件下和实际开关条件下的差异，还重点强调了不同开关器件（如IGBT、SiC MOSFET等）在损耗特性上的区别，以及如何通过优化门极驱动电路和栅极电阻来降低开关损耗。这种深入的分析对于指导换流器设计者选择合适的器件、优化控制策略以实现低损耗运行，具有极大的实践指导意义。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，《柔性直流输电换流器的分析与设计》这本书，是一部集理论深度、工程实践和创新前沿于一体的优秀著作。它以严谨的学术态度和丰富的工程经验，为读者构建了一个关于UHVDC换流器的全面知识体系。无论是对于初学者入门，还是对于资深工程师深化研究，这本书都将是不可多得的参考工具。它不仅仅是一本书，更是UHVDC输电领域中一座宝贵的知识灯塔，指引着探索者前行。

评分☆☆☆☆☆

此外，本书在仿真建模与验证方面，也提供了非常实用的指导。在换流器设计和优化过程中，仿真技术起着至关重要的作用。本书介绍了在不同仿真平台（如MATLAB/Simulink, PSCAD/EMTDC等）上建立换流器仿真模型的方法，并详细阐述了如何利用仿真结果来验证设计方案、评估运行性能、分析故障行为。书中提供了多种详细的仿真案例，涵盖了不同工况下的换流器运行特性、暂态响应以及故障仿真。

评分☆☆☆☆☆

对于换流器在实际工程应用中的具体案例分析，本书也提供了一些极具价值的参考。例如，书中对一些已建成UHVDC工程中的换流器设计、控制策略和运行经验进行了深入的介绍，分享了设计者在实际工程中遇到的挑战以及解决方案。这些案例分析，不仅能够帮助读者更好地理解理论知识的应用，还能从中学习到工程实践中的一些宝贵经验和教训。

评分☆☆☆☆☆

书中对换流器的故障诊断与处理部分，也写得相当详尽。在实际运行过程中，换流器难免会发生各种故障。及时准确地诊断故障并采取有效的处理措施，是保证系统安全运行的关键。本书系统地介绍了换流器常见的故障类型，如IGBT击穿、电容器短路、控制系统故障等，并详细阐述了相应的故障诊断方法，包括基于电流、电压异常的诊断、基于人工智能的诊断等。同时，书中还介绍了不同的故障处理策略，如降额运行、快速隔离故障模块等，为实际运维人员提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

此外，在换流器过电压防护方面，作者也给予了足够的重视。UHVDC输电系统在直流侧和交流侧都可能面临各种暂态过电压，如雷电冲击、操作过电压等，这些过电压对换流器器件的可靠性构成严重威胁。书中详细分析了各种过电压的产生机制，并系统介绍了用于换流器过电压防护的各种措施，包括直流滤波器、交流滤波器、阻尼电阻、压敏电阻（MOV）、阀控开关（GTO）的过电压抑制等。对于MMC换流器，书中还特别讨论了其固有的过电压抑制能力，以及如何通过优化子模块的串并联连接和电容器的设计来进一步提高其过电压承受能力。

评分☆☆☆☆☆

在换流器可靠性与寿命预测方面，作者也进行了深入的探讨。UHVDC输电系统往往需要长期稳定运行，换流器作为其中的核心设备，其可靠性至关重要。书中详细分析了换流器中各主要器件（如IGBT、二极管、电容器、电抗器等）的失效模式和失效机理，并介绍了常用的可靠性预测方法，如失效率模型、故障树分析（FTA）等。对于MMC换流器，书中还讨论了子模块失效后的冗余策略和故障诊断技术。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电力电子工程师，我一直对柔性直流输电（UHVDC）技术抱有浓厚的兴趣，特别是其核心部件——换流器。市面上相关的书籍不在少数，但真正能深入浅出、系统讲解UHVDC换流器分析与设计的，却寥寥可数。我最近有幸拜读了《柔性直流输电换流器的分析与设计》这本书，可以说是受益匪浅，它提供了一个非常扎实的理论基础和详实的工程实践指导。 首先，这本书在换流器基本原理的讲解上，做得非常到位。它没有止步于简单的拓扑结构介绍，而是深入剖析了不同类型换流器（如MMC、VSC-HVDC等）的工作机制、能量转换过程以及其背后的数学模型。作者通过详尽的推导，清晰地阐述了换流器在高低压侧、交流侧和直流侧的电压、电流关系，以及它们之间的相位和功率流动规律。对于理解换流器如何实现直流电压和电流的精确控制，以及在不同运行工况下的响应特性，这本书都给出了非常有价值的见解。特别是对于MMC换流器，作者详细讲解了子模块的充放电过程、电容电压平衡控制策略，以及如何通过改变子模块的开关状态来实现连续的输出电压波形。这些内容对于掌握UHVDC输电的核心技术至关重要，为后续深入研究打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

再者，本书对换流器控制策略的阐述，可以说是亮点之一。UHVDC换流器需要精确、快速的控制，以保证电网的稳定运行。这本书涵盖了从基本的PID控制到更先进的预测控制、模型参考自适应控制等多种控制方法。作者详细讲解了这些控制策略的原理、数学模型以及在实际应用中的优缺点。对于MMC换流器，书中重点介绍了其核心的电容电压平衡控制、环流抑制控制、频率控制等，并给出了不同控制算法的详细实现框图和仿真结果。特别是对先进的电容电压平衡控制方法，如基于虚拟阻抗的控制、基于模型预测的控制等，进行了深入的分析和比较，为实际工程应用提供了宝贵的参考。

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给学生买的，不知道内容咋样

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ok！

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书还是不错的，但是我对京东意见很大。一次买了几本书，但是有一本一直处于预定状态，明明其他仓库有货，非得从一个仓库发，一直让用户等。与客服联系，客服回答官话连篇，说这是京东的配送模式，你们的配送模式就是让用户麻烦让你们自己方便吗？我说网站显示有货，客服说以订单为准，我下订单之前呢？我不看网站有没有货怎么下订单？客服说网络有延迟，我下单后连续5天上网看，一直显示有货？你们就一直延迟？你们这是做电商，5天网站还不更新？你们这算是欺诈消费者吗？给两星，是给书籍本身的，不是给京东的。书值五星，但京东一星都不值。由于京东没有评价的地方，只能在书籍处评价了。

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好，是正版，不错的工具书

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好好好

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好，是正版，不错的工具书

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正版无疑，很便宜，赶上超特价了，方便

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这本书不错，对学习MMC非常实用。