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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