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第1章 概述 1

1.1传统高压直流输电概况 1

1.1.1传统高压直流输电的发展简史 1

1.1.2传统高压直流输电的主要优点 3

1.1.3传统高压直流输电存在的主要问题 4

1.2柔性直流输电概况 5

1.2.1柔性直流输电的发展介绍 5

1.2.2柔性直流输电的主要优点 8

1.2.3柔性直流输电存在的主要问题 9

1.2.4柔性直流输电的主要应用场合 10

1.2.5柔性直流输电在我国的发展 11

1.2.6柔性直流输电对弱化我国电网AC/DC耦合的意义 12

1.3电压源换流器的主要拓扑结构 14

1.3.1三相两电平电压源换流器拓扑结构 14

1.3.2多电平电压源换流器拓扑结构 15

1.4柔性直流输电建模仿真工具简介 23

1.4.1电力系统仿真的类型 23

1.4.2离线数字仿真工具PSCAD/EMTDC 25

1.4.3离线数字仿真工具MATLAB/SIMULINK 27

1.4.4实时数字仿真工具RTDS 29

参考文献 31

第2章 柔性直流输电的基本原理 34

2.1柔性直流输电的运行原理 34

2.1.1两电平电压源换流器的运行原理 37

2.1.2三电平电压源换流器的运行原理 38

2.1.3模块化多电平换流器的运行原理 39

2.2柔性直流输电的调制方式 43

2.2.1两电平电压源换流器的调制方式 43

2.2.2三电平电压源换流器的调制方式 48

2.2.3模块化多电平换流器的调制方式 49

2.3电压源换流器的控制策略 50

2.3.1基于d-q轴的解耦控制策略 50

2.3.2基于直角坐标系的解耦控制策略 55

参考文献 59

第3章 两电平、三电平柔性直流输电的建模与仿真 61

3.1两电平柔性直流输电的建模与仿真 61

3.1.1主电路系统参数设计 61

3.1.2两电平柔性直流输电的仿真 66

3.2三电平柔性直流输电的建模与仿真 71

参考文献 73

第4章 MMC型柔性直流输电建模与仿真 75

4.1 MMC基本参数选择 75

4.1.1桥臂子模块数目的确定 75

4.1.2子模块电容的参数设计 76

4.1.3桥臂电抗器的参数设计 76

4.2 MMC的调制策略 78

4.2.1载波移相正弦脉宽调制 78

4.2.2载波层叠正弦脉宽调制 84

4.2.3空间矢量脉宽调制 85

4.2.4特定次谐波消去法 86

4.2.5最近电平逼近调制 87

4.3 MMC的电容电压平衡控制与相间环流抑制 88

4.3.1子模块电容电压波动机理 88

4.3.2通用电容电压平衡控制策略 89

4.3.3 MMC的相间环流产生机理 91

4.3.4通用MMC相间环流抑制策略 92

4.3.5采用CPS-SPWM的相间环流抑制和电容电压平衡控制策略 96

4.4 MMC型柔性直流输电的仿真分析 98

4.4.1 MMC型柔性直流输电的启动控制 98

4.4.2采用CPS-SPWM调制的MMC型柔性直流输电仿真分析 102

4.4.3基于NLM调制的MMC型柔性直流输电仿真 104

4.5基于循环嵌套机理的模块化多电平换流器建模 107

4.5.1 NLMMC拓扑结构 110

4.5.2 NLMMC主要参数的设计与计算 111

4.5.3 NLMMC控制策略 113

4.5.4 NLMMC运行特性分析 115

4.5.5仿真验证 117

参考文献 120

第5章 多端柔性直流输电仿真 122

5.1多端柔性直流输电的拓扑结构 122

5.1.1拓扑结构类型 122

5.1.2拓扑结构比较 124

5.2多端柔性直流输电的控制策略 126

5.2.1电压下降控制方式 127

5.2.2主从控制方式 130

5.3 MMC型多端柔性直流输电仿真 135

参考文献 137

第6章 柔性直流输电的RTDS建模和仿真 138

6.1柔性直流输电换流器的小步长模型 138

6.1.1小步长封装元件 139

6.1.2小步长开关元件 140

6.1.3小步长线路元件 142

6.1.4小步长接口变压器 143

6.2两电平柔性直流输电的RTDS建模与仿真 145

6.2.1两电平柔性直流输电的RTDS建模 145

6.2.2仿真分析 145

6.3 MMC型柔性直流输电的RTDS建模与仿真 148

6.3.1 MMC型柔性直流输电的RTDS建模 148

6.3.2采用CHAINV3模块的MMC型柔性直流输电建模 151

6.3.3仿真分析 155

6.4 RTDS在MMC-HVDC仿真方面的最新进展 156

6.4.1基于FPGA板卡的硬件平台 156

6.4.2基于FPGA板卡的仿真模块 158

6.4.3基于FPGA板卡的MMC型柔性直流输电系统建模与仿真分析 160

参考文献 163

第7章 具备直流故障穿越能力的MMC-HVDC系统 164

7.1全桥MMC型柔性直流输电系统 164

7.1.1全桥MMC拓扑结构 165

7.1.2全桥MMC运行原理 166

7.1.3全桥MMC触发控制系统 169

7.1.4全桥MMC启动方法 171

7.1.5全桥MMC直流故障穿越控制策略 173

7.2新型双箝位MMC-HVDC系统 182

7.2.1 NDCMMC的结构及特点 182

7.2.2 NDCMMC双极直流故障机制 185

7.2.3新型双箝位子模块结构扩展 187

7.2.4仿真分析 190

参考文献 193

第8章 MMC-HVDC高速建模与仿真 194

8.1 MMC的三种常见子模块拓扑结构 194

8.2超大规模MMC电磁暂态仿真提速模型 195

8.2.1模型提出 195

8.2.2模型验证 196

8.3 401电平MMC-HVDC仿真研究 198

参考文献 199

附录A 典型柔性直流输电工程介绍 201

附录B VSCTrans程序介绍 205

附录C 三电平NPC型VSC-HVDC程序介绍 215

内容索引 218