《模組化多電平換流器原理及套用》是一本2021年科學出版社出版出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：模組化多電平換流器原理及套用
- 作者：李彬彬、徐梓高、徐殿國
- 出版時間：2021年6月1日
- 出版社：科學出版社
- 頁數：355 頁
- 字數：461000
- ISBN：9787030675958
- 定價：138 元
- 裝幀：平裝
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書全面系統地闡述了模組化多電平換流器的原理及套用。全書共分14章，其中前6章詳細介紹模組化多電平換流器的運行機理與常規控制方法，包括套用背景、拓撲原理與特點、調製與子模組均壓、環流抑制、運行控制與啟動充電控制；第7、8章給出故障狀態下的運行控制方法；第9、10章圍繞仿真技術與建模方法展開討論；第11～13章針對模組化多電平換流器在柔性直流輸電、高壓變頻器以及其他領域的套用進行詳細介紹；第14章給出模組化多電平換流器實驗樣機的設計搭建過程，以進一步加深讀者的理解。
圖書目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 可再生能源的發展需求 1
1.2 柔性直流輸電技術 3
1.3 高壓大容量VSC 4
1.3.1 兩電平換流器 5
1.3.2 三電平換流器 5
1.3.3 級聯H橋型換流器 7
1.4 模組化多電平換流器 8
參考文獻 11
第2章 MMC的原理與特點 15
2.1 MMC的基本工作原理 15
2.1.1 電路結構分析 15
2.1.2 子模組工作原理 16
2.1.3 MMC電壓增益分析 17
2.2 MMC電路分析 20
2.2.1 基本電壓電流關係分析 20
2.2.2 電容電壓分析 21
2.3 主要元器件參數設計 22
2.3.1 子模組功率器件選型 22
2.3.2 子模組電容器設計 24
2.3.3 橋臂電感設計 25
2.4 MMC輔助電路介紹 26
2.4.1 啟動充電電路 26
2.4.2 子模組輔助供電電源 27
2.4.3 功率泄放電路 28
2.4.4 控制與保護系統 28
2.4.5 MMC樣機示例 28
參考文獻 32
第3章 MMC調製與子模組電容電壓平衡技術 33
3.1 MMC調製技術概述 33
3.1.1 低開關頻率調製策略 33
3.1.2 混合開關頻率調製策略 34
3.1.3 高開關頻率調製策略 34
3.1.4 子模組電容電壓平衡 35
3.2 最近電平調製技術 36
3.2.1 最近電平調製的基本原理 36
3.2.2 基於排序的子模組電容電壓平衡方法 37
3.2.3 降低開關次數的子模組電容電壓平衡方法 39
3.2.4 基於排序的子模組電容電壓平衡方法拓展 42
3.3 載波移相調製技術 43
3.3.1 MMC中PSC-PWM的諧波特性分析 43
3.3.2 MMC輸出電壓諧波最小化的載波移相角設計 50
3.3.3 MMC環流諧波消除的載波移相角設計 50
3.3.4 全橋子模組MMC的PSC-PWM 55
3.3.5 基於PSC-PWM的子模組電容電壓平衡方法 61
參考文獻 64
第4章 MMC環流抑制技術 67
4.1 環流現象與成因 67
4.2 環流的有源抑制方法 70
4.2.1 二倍頻負序坐標系PI控制器 70
4.2.2 諧振控制器 71
4.2.3 重複控制器 72
4.2.4 結合電容電壓前饋的有源環流抑制方法 76
4.3 有源環流抑制與調製策略的耦合現象及解耦方法 77
4.4 環流的無源抑制方法 86
4.4.1 有源環流抑制方法的輸出容量損失問題 86
4.4.2 無源環流抑制方法的濾波器參數設計 89
4.5 降低電容電壓波動的環流注入方法 96
參考文獻 100
第5章 MMC運行控制技術 102
5.1 MMC控制目標及等效模型 102
5.2 MMC內部能量平衡控制 103
5.2.1 總體能量平衡控制 104
5.2.2 相間能量平衡控制 105
5.2.3 橋臂間能量平衡控制 106
5.3 MMC外層整體控制 115
5.3.1 MMC逆變運行控制 115
5.3.2 MMC整流運行控制 117
參考文獻 120
第6章 MMC啟動充電技術 122
6.1 外接啟動電源的充電方法 122
6.2 直流側啟動充電方法 124
6.2.1 MMC直流側不控充電過程分析 124
6.2.2 MMC直流側啟動充電控制策略 125
6.2.3 MMC直流側啟動充電實驗分析 126
6.3 交流側啟動充電方法 129
6.3.1 MMC交流側不控充電過程分析 129
6.3.2 MMC交流側啟動充電控制策略 130
6.3.3 MMC交流側啟動充電實驗分析 132
參考文獻 135
第7章 MMC子模組冗餘與故障容錯技術 136
7.1 MMC子模組冗餘機制 136
7.2 子模組冷備用及其容錯控制 137
7.2.1 含冷備用子模組MMC的電路分析 137
7.2.2 含冷備用子模組MMC的平穩過渡控制方法 138
7.3 子模組熱備用及其故障容錯控制 143
7.3.1 含熱備用子模組MMC的電路分析 143
7.3.2 子模組IGBT開路故障診斷與容錯方法 145
7.3.3 子模組熱備用機制的進一步最佳化 156
7.4 子模組熱插拔技術 158
參考文獻 162
第8章 MMC交流側不對稱運行技術 163
8.1 不對稱故障下MMC電路分析 163
8.1.1 不對稱故障下MMC併網點的電壓特徵 163
8.1.2 不對稱故障下MMC的交流電流與功率波動 166
8.2 不對稱故障下MMC的控制策略 168
8.2.1 基於DDSRF的正、負序信號檢測方法 168
8.2.2 不對稱故障下MMC交流側負序電流與功率波動抑制 170
8.2.3 不對稱故障下MMC的直流側功率波動抑制 173
8.3 不對稱故障下背靠背系統的功率傳輸問題 175
參考文獻 178
第9章 MMC電磁暫態模型及其仿真技術 180
9.1 MMC的詳細模型 180
9.1.1 MMC器件級模型 180
9.1.2 基於分解算法的MMC詳細模型 181
9.1.3 基於開關電阻等效的MMC詳細模型 181
9.1.4 MMC的戴維南等效詳細模型 182
9.2 MMC橋臂平均模型 183
9.2.1 MMC橋臂平均模型的基本原理 183
9.2.2 MMC橋臂平均模型仿真實例 184
9.3 MMC的換流器平均模型 188
9.4 實時仿真與半實物仿真技術 190
參考文獻 193
第10章 MMC諧波線性化建模方法 195
10.1 MMC的諧波耦合特性及其線性化建模方法 195
10.2 基於HSS的MMC穩態模型 197
10.2.1 HSS基本原理 197
10.2.2 HSS下的MMC穩態模型 201
10.3 基於HSS的MMC小信號線性模型及其套用 205
10.3.1 MMC模型的線性化 205
10.3.2 MMC小信號線性模型的套用 207
參考文獻 210
第11章 MMC在柔性直流輸電中的套用 212
11.1 柔性直流輸電的主接線方式 212
11.1.1 單極結構 212
11.1.2 雙極結構 214
11.2 柔性直流輸電的功率控制範圍分析 215
11.3 多端柔性直流輸電系統的功率協調控制 218
11.3.1 主從控制 218
11.3.2 電壓裕度控制 219
11.3.3 下垂控制 220
11.4 混合直流輸電技術 221
11.4.1 MMC與LCC混合直流輸電 222
11.4.2 MMC與二極體整流器混合直流輸電 224
11.4.3 MMC與DC/DC的混合直流輸電 226
11.5 柔性直流輸電直流短路故障保護 226
11.5.1 MMC柔性直流輸電直流短路故障特徵 226
11.5.2 基於交流斷路器的直流短路故障電流阻斷方法 229
11.5.3 具備直流短路故障電流阻斷能力的MMC拓撲 231
11.5.4 基於直流斷路器的故障保護方法 235
參考文獻 238
第12章 MMC在高壓變頻器中的套用 241
12.1 MMC高壓變頻器概述 241
12.1.1 MMC變頻器的主電路結構 242
12.1.2 MMC變頻器的輸入整流器電路 243
12.2 MMC變頻器低頻運行的電容電壓波動問題 245
12.3 MMC變頻器的高頻注入方法 250
12.3.1 正弦波高頻注入方法 250
12.3.2 方波高頻注入方法 252
12.3.3 方波高頻注入方法的進一步最佳化 253
12.4 混合型MMC變頻器拓撲 263
12.4.1 拓撲結構與工作原理 264
12.4.2 混合型MMC電路特性分析 266
12.4.3 混合型MMC控制策略 270
12.5 混合型MMC降電容電壓運行方式 278
12.6 混合型MMC四象限變頻器 285
12.6.1 混合型MMC四象限變頻器的工作原理 286
12.6.2 混合型MMC四象限變頻器的控制方法 289
參考文獻 296
第13章 MMC的其他新套用概述 299
13.1 MMC高壓大容量DC/DC變換器 299
13.1.1 MMC面對面型DC/DC變換器 299
13.1.2 MMC自耦型DC/DC變換器 305
13.1.3 基於容性能量轉移原理的模組化DC/DC變換器 306
13.2 MMC線間直流潮流控制器 307
13.2.1 MMC線間直流潮流控制器電路結構 308
13.2.2 MMC線間直流潮流控制器控制策略 309
13.2.3 MMC線間直流潮流控制器仿真分析 310
13.3 MMC直流輸電分接裝置 312
13.3.1 MMC串聯型直流輸電分接裝置電路結構 312
13.3.2 MMC串聯型直流輸電分接裝置控制策略 314
13.3.3 MMC串聯型直流輸電分接裝置仿真分析 315
13.3.4 MMC DC/DC型直流輸電分接裝置 318
13.4 MMC直流融冰裝置 320
13.4.1 MMC直流融冰裝置電路結構與電壓增益分析 321
13.4.2 M2D2控制策略 324
13.4.3 功率半導體器件應力分析 326
13.4.4 M2D2實驗驗證 327
13.5 MMC在其他領域中的套用展望 331
13.5.1 MMC新能源發電裝備 331
13.5.2 MMC電池儲能系統 334
13.5.3 MMC統一潮流控制器 335
13.5.4 MMC配電柔性開關 336
13.5.5 MMC電力電子變壓器 337
13.5.6 MMC技術展望 338
參考文獻 339
第14章 MMC實驗樣機設計 343
14.1 MMC實驗樣機主電路設計 343
14.1.1 子模組電容器選型 344
14.1.2 子模組開關器件選型 344
14.1.3 驅動電路設計 345
14.1.4 檢測電路設計 346
14.1.5 橋臂閥組設計 346
14.2 MMC實驗樣機控制電路設計 347
14.2.1 採樣板設計 348
14.2.2 控制板設計 349
14.2.3 光纖板設計 351
14.3 MMC實驗樣機控制程式設計 352
14.3.1 DSP程式框架 352
14.3.2 FPGA程式框架 353
14.3.3 MMC實驗樣機運行結果 354
