徐政

电力系统专家，1962年9月出生于浙江海宁。浙江大学二级教授，国际电气与电子工程师协会会士（IEEE Fellow），电力科学技术杰出贡献奖获得者，爱思唯尔中国高被引学者，入选全球前2%顶尖科学家终身科学影响力排行榜。作为浙江大学直流输电研究团队的学术带头人，在直流输电系统原理、成套设计和交直流电力系统规划等方面取得了一系列创新成果，产生了巨大的经济效益和社会效益，在国内外具有重要的学术影响力，为推动直流输电事业的发展作出重大贡献。于1983、1986和1993年分别在浙江大学电机系获学士、硕士和博士学位。主要研究领域为大规模交直流电力系统分析、直流输电与柔性交流输电、新能源发电与并网技术、电力谐波与电能质量等。 出版专著2部、译著12部，荣获机械工业出版社建社60周年“最具影响力作者”（2012） 和建社70周年“百佳作译者”（2022）称号；专著《柔性直流输电系统》获《中国高被引图书年报》2012-2016期间电工技术类高被引图书第一名。发表论文600余篇，其中单篇最高SCI引用数超过1000次。2011年获国家科技进步一等奖1项，1997年获国家自然科学三等奖1项。已培养全日制研究生129人，其中获博士学位51人、硕士学位78人。 担任直流输电技术全国重点实验室学术委员会委员、中国南方电网公司专家委员会委员、13种电工领域学术期刊编委。负责完成国家自然科学基金项目“输电与联网中的多直流落点问题及其对策”和“含多个换流站的电力网中的交直流系统相互作用特性研究”等多个重要项目。

适读人群 ：新型电力系统研发人员、高校师生

1）以浙江大学交直流输配电研究团队的深厚科研积累为根基，系统构建柔性输电理论与应用体系。

2）书中深度解析子模块级联型换流器技术，从新型电力系统基础理论，到柔性直流输电系统的原理与应用，再到基于子模块级联型换流器的柔性交流输电系统的原理与应用，展现技术从理论到实践的完整脉络。

3）书中内容融汇科学研究与行业最新发展，兼具学术深度与工程指导价值。其跨学科视角与系统性架构，为电力系统研究者与工程师提供权威参考，对推动新型电力系统建设及清洁能源并网具有重要意义，是电力科技领域的理论创新与实践指导典范之作。

不管是柔性直流输电技术还是柔性交流输电技术，发展到今天，其共同的核心技术都是子模块级联型换流器技术。可以说，子模块级联型换流器技术为电网一次系统的柔性化铺平了道路，是新型电力系统的基本支撑技术，在我国具有十分广阔的应用前景。子模块级联型换流器技术目前已趋于成熟，业界迫切需要一本反映此领域最新技术水平的学术专著，本书正是在这样的背景下撰写的。本书的学术贡献主要体现在如下几个方面。

第一，本书创造了一系列新的技术概念。例如，针对电压源换流器（VSC）与交流电网之间的同步控制问题，本书按照同步控制方法所基于的物理媒介，即换流器交流母线PCC上可直接测量的4个物理量以及VSC的直流侧电压，将既有的同步控制方法统一归类为5个大类，分别为基于PCC瞬时电压的锁相环（PLL），包括SRFPLL和DDSRFPLL；基于PCC有功功率的功率同步环（PSL）；基于VSC直流侧电压的直流电压同步环（VSL）；基于PCC无功功率的无功功率同步环（QSL）；基于PCC瞬时电流的电流同步环（CSL）。

针对目前业界关于构网型VSC与跟网型VSC定义不明确、逻辑不严密的问题，本书根据VSC能否独立确立全网频率对VSC的类型进行了重新划分并给出了明确的定义。本书将VSC与所接入电网之间的相互作用关系定义为两种基本类型，分别为电网构造型（Grid Forming）VSC和电网支撑型（Grid Supporting）VSC。其中，电网构造型VSC本书也称其为“构网电源（Grid Forming Source）”，包含4层含义：第1层含义是构网电源为无源电网或新能源基地电网的功率平衡电源，其在交流侧的行为与交流电网潮流计算中的“平衡节点”完全一致，其在直流侧的表现则为直流侧电压Udc恒定，但Udc恒定不是构网电源本身实现的，而是由直流电网中的其他电源或者储能装置实现的；第2层含义是当VSC作为构网电源时，其采用的控制模式为f/V控制模式；第3层含义是构网电源的运行频率决定了无源电网或新能源基地电网的运行频率；第4层含义是构网电源的电压幅值在很大程度上决定了无源电网或新能源基地电网的运行电压。本书将接入有源交流电网且采用同步控制的所有VSC统称为电网支撑型VSC，其包含4种子类型，分别为电压支撑型VSC、频率支撑型VSC、电压与频率全支撑型VSC，以及电压与频率零支撑型VSC；并将电压与频率零支撑型VSC称为电网跟随型（Grid Following）VSC。

针对“宽频振荡”定义模糊问题，本书明确给出了电力系统谐振稳定性的定义。当电力系统遭受扰动后，必然进入电磁暂态振荡过程，其电压、电流响应中除了基波频率的强制分量外，还包含有以“固有谐振频率”振荡的自由分量。本书将这种以“固有谐振频率”振荡的自由分量的衰减特性定义为电力系统谐振稳定性。如果所有以“固有谐振频率”振荡的自由分量都是衰减的，则称电力系统是谐振稳定的，否则就称电力系统是谐振不稳定的。

针对基于阻抗模型分析电力系统谐振稳定性问题的做法，本书明确提出了两种不同性质的增量线性化模型，即基于泰勒级数展开的增量线性化模型与基于傅里叶级数展开的增量谐波线性化模型。强调了谐波线性化方法的基本原理是使非线性装置线性化后的数学模型满足线性时不变（LTI）模型的频率保持特性，即单一频率激励产生同一频率响应的特性。并在此基础上以非线性电阻元件为例，证明了在直流工作点上，基于泰勒级数展开的增量线性化模型与基于傅里叶级数展开的增量谐波线性化模型是一致的；而在交流稳态工作点上，基于泰勒级数展开的增量线性化模型与基于傅里叶级数展开的增量谐波线性化模型是不一致的。本书强调了基于LTI系统理论分析电力系统的谐振稳定性时，电力电子装置的线性化模型应采用基于傅里叶级数展开的增量谐波线性化模型，即采用双输入描述函数法所导出的增量谐波线性化模型。本书指出了目前基于阻抗模型分析电力系统谐振稳定性的两难困境，分别为“削足适履”困境和“走断头路”困境。所谓“削足适履”困境，指的是为了满足LTI模型单一频率激励产生同一频率响应的要求，采用双输入描述函数法导出电力电子装置的LTI增量阻抗模型时必须舍去非高次谐波分量，从而使LTI增量阻抗模型的精度受到了实质性的损伤，导致基于LTI增量阻抗模型采用LTI系统理论进行电力系统谐振稳定性分析的结果变得不可靠。所谓“走断头路”困境，指的是尽管可以推导出精度较高的电力电子装置频率耦合阻抗（或导纳）模型，但频率耦合阻抗（或导纳）模型不是LTI模型，因而不能将频率耦合阻抗模型与其他元件的LTI模型联接在一起，应用LTI系统理论来分析整个系统的稳定性。基于频率耦合阻抗（或导纳）模型，目前并没有可用的数学工具来进一步分析整个系统的谐振稳定性，即在推导出了频率耦合阻抗（或导纳）模型后就无路可走了。

本书提出的其他新技术概念还包括：非同步机电源；时域运算模型；同步控制环的抗电压扰动能力；同步控制环的抗频率扰动能力；根据同步控制方法和VSC外部特性双要素的VSC分数格式控制模式命名方法；全能型静止同步机；目标同步机；交直流双侧故障隔离；等效惯量提升因子；稳态频率偏差下降因子；关键性谐振模态；电压韧度；容量短路比、阻抗短路比、电压刚度、多馈入电压刚度、多馈入阻抗短路比；基于电压支撑强度不变的新能源基地电网等效简化方法等。

第二，本书比较完美地阐释了学习和应用子模块级联型换流器技术中所遇到的众多难点问题。包括：MMC的实时触发模式；MMC数学模型的双模分量描述法及其解耦特性；基于逐次逼近法的MMC稳态数学模型解析推导方法；MMC的交流侧基频等效电路与调制比的定义；MMC直流侧与交流侧阻抗的定义；等容量放电时间常数的意义；相单元串联谐振角频率的意义；SRFPLL的最优参数设计；PSL的最优参数设计；QSL的最优参数设计；QSL同时实现同步控制与无功功率均摊的原理；MMC的双模双环控制器设计；MMC的环流抑制控制；二次谐波电流注入控制的原理与特性；零序三次谐波电压注入控制的原理与特性；同时实现恒定无功功率和恒定电压控制的外环控制器；基于DDSRF的通用瞬时正、负序分量分解方法；交流电网电压不平衡和畸变时MMC的双模双环双序控制器设计；MMC作为无源电网或新能源基地电网构网电源时的定交流电压幅值差模单环控制器设计原理与高电压韧度实现方法；基于各种排序算法的子模块电容电压平衡策略；基于s域运算电路模型的MMC直流侧短路电流计算方法；FHMMC的防直流电流断流控制器和防输出功率堵塞控制器设计原理；大规模新能源基地的3种LCCMMC串联型柔性直流输电送出系统结构；应用于大规模新能源基地送出的LCCMMC送端站的控制策略；海上风电送出的10种典型方案及其技术经济特点；直流电网一次调压与二次调压的协调控制方法；MMC直流电网的2种故障处理方法；高压直流断路器开断直流电流的2条基本途径；组合式多端口高压直流断路器实现原理；大规模新能源基地全直流汇集与送出系统的关键技术；全能型静止同步机的实现原理与应用技术；MMC直流换流站绝缘配合设计原则；M3C子模块电容电流与电容电压集合平均值的解析推导方法；M3C控制器设计原理；基于MMC的UPFC的控制器设计原理；星形接线子模块级联型STATCOM在交流电网电压平衡和不平衡时的控制器设计原理；三角形接线子模块级联型STATCOM在交流电网电压平衡和不平衡时的控制器设计原理；STATCOM同时实现动态无功补偿和有源滤波的原理；基于分块交接变量方程法的MMC快速仿真总体思路；子模块戴维南等效快速仿真方法；桥臂戴维南等效快速仿真方法；s域节点导纳矩阵法的两阶段实现原理；谐波线性化方法的基本原理与实现方法；基于双输入描述函数法的增量谐波线性化模型推导方法；频率耦合阻抗模型的推导方法与基本性质。

第三，本书基于扎实的推导和仿真，对一批业界流行的学术观点提出了质疑，并给出了作者的观点：

1）本书将电力电子技术领域广泛使用的用于描述算法原理的框图称为“时域运算模型”。以往这种描述算法原理的框图并没有一个合适的名称，容易被误解为是控制理论中的传递函数框图。事实上，这种描述算法原理的框图并不是控制理论意义上的传递函数框图，控制理论意义上的传递函数是在s域中的函数，不是时域函数；而这种描述算法原理的框图首先是时域中的模型，与s域中的函数没有任何关系，这种框图中的符号“s”仅仅用来表示微分和积分运算的算子符号。故拉普拉斯变换的相关定理对时域运算模型并不适用。

2）以往文献认为SRFPLL是全局渐近稳定的，而本书用一个具体实例证明了SRFPLL是非全局渐近稳定的。

3）之前有文献提出了基于VSC直流侧电容动态特性实现同步控制的方法，即本书所称的VSL；本书证明了VSL因其抗电压扰动能力和抗频率扰动能力都极弱，不太可能在实际电网中应用。

4）基于耦合振子同步机制的CSL是当前的一大研究热点，业界对此种同步机制寄予了很高的期望。但本书通过一个简单的双机系统实例，证明了CSL不具备有功功率和无功功率的控制能力，因而不太可能在实际工程中得到应用。

5）业界普遍认为基于PLL的同步控制方法在强系统下有很好的性能；而基于PSL的同步控制方法比较适合于弱系统，在强系统下会发生振荡。本书通过数学推导和仿真验证，证明不管是基于PLL的同步控制方法还是基于PSL的同步控制方法，都能在强系统和弱系统下展现出很好的性能。基于PSL的同步控制方法在强系统下发生振荡的原因是阻尼系数采用了弱系统条件下设计的参数所致；而PLL在弱系统下会失锁的原因是VSC在弱系统下的控制策略不合适所致。

6）对于远距离架空线路柔性直流输电系统，当采用具有直流侧故障自清除能力的换流器实现直流线路故障清除时，一种可能的方案是采用全桥半桥混合型MMC，即采用FHMMC。在采用FHMMC的条件下，有2种直流线路故障清除方案，一种是通过子模块闭锁清除直流侧故障方案；另一种是将故障电流直接控制到零的直流侧故障清除方案。对于这2种直流侧故障清除方案，本书的论证结论是应采用子模块闭锁方案且全桥子模块比例取50%。理由如下：①当FHMMC的全桥子模块比例为50%时，采用子模块闭锁方案可以十分有效地清除直流侧故障，故障清除时间很短，典型值小于15ms；故障清除后的子模块电容过电压水平不高，在13倍左右；相比于直接故障电流控制方案，子模块闭锁方案优势明显。②若采用直接故障电流控制方案清除直流侧故障，为了达到与子模块闭锁方案相同的直流侧故障清除时间（15ms），需要的全桥子模块比例将远远大于50%，典型值为75%；代价是大大增加了投资成本和运行成本，因此其合理性存疑。采用直接故障电流控制方案的主要依据是如下3点：①在清除直流侧故障期间可以对交流电网进行一定的无功支撑；②直流侧故障清除后子模块几乎不存在过电压；③由于子模块电容电压相对均衡，便于直流系统重新启动恢复送电。上述3个依据不够充分的理由如下：①直流侧故障清除期间对交流电网进行无功支撑，其必要性存疑；②子模块设计时已经考虑了一定的过电压耐受能力，13倍的过电压水平是可以接受的，追求直流侧故障清除后不存在过电压问题，其必要性存疑；③子模块电容电压不均衡不会妨碍直流系统重新启动恢复送电，FHMMC在恢复控制后子模块电容电压会很快得到均衡，因此追求直流侧故障清除后子模块电容电压相对均衡，其必要性存疑。总之，为了采用直接故障电流控制方案，需要大大提高FHMMC中的全桥子模块比例，在达到与子模块闭锁方案相同的故障清除时间的条件下，全桥子模块比例需要增加到75%，大大增加了FHMMC的投资成本和运行成本，而获得的效益几乎可以忽略不计。因此在选择直流侧故障清除控制方案时，不推荐采用直接故障电流控制方案。

7）本书证明了在新型电力系统中，容量短路比完全失去了刻画电力系统电压支撑强度的指标作用，已不再适用；相反，阻抗短路比在新型电力系统中仍然适用，且其数值所指示的系统强度保持其原始的意义。1992年CIGRE和IEEE联合工作组提出的短路比概念是基于短路容量来定义的，也就是本书所称的容量短路比。当电网中只有同步机电源时，容量短路比与阻抗短路比是完全一致的，因为同步机的短路电流完全由其阻抗决定，不存在限幅环节。但对于非同步机电源，容量短路比与阻抗短路比两者是完全不同的。对于非同步机电源，由于短路电流有限幅环节的作用，用短路容量来定义短路比是没有意义的；即对于非同步机电源，短路容量并不能表征其维持接入点电压模值接近于接入点空载电压的能力。

8）本书对基于序网模型分析谐振稳定性的正当性提出了质疑。以往有基于序网模型对交流电网谐振稳定性进行分析的做法，比如采用阻抗模型分析谐振稳定性时，通常是基于交流电网的序阻抗模型进行分析的。但本书基于谐振稳定性的定义，认为基于序网阻抗模型分析谐振稳定性是不合适的。

第四，本书在新型电力系统学术研究的方法上，也有一个重要创新。本书大量使用了直接求解系统微分代数方程组的方法来研究一定规模的系统问题，克服了解析分析只能应用于很低阶的系统而仿真方法机理展示不直接的缺陷，为新型电力系统的研究提供了一种新的技术手段。

本书总结了浙江大学交直流输配电研究团队在柔性输电领域的工作积累，是本研究团队共同努力的结晶。特别感谢黄莹、王国腾、徐雨哲、徐文哲、金砚秋等团队成员在本书写作过程中所做的工作。

与本书相关的研究工作得到了国家自然科学基金项目（批准号：U24B2089）的资助，在此表示感谢。

本书对业界普遍关注的一些技术问题给出了鲜明的学术观点，但学术观点需要时间和实践的检验；另外，限于作者水平，书中难免存在错误和不妥之处，真诚欢迎广大读者批评指正。

首字母缩略词汇总

符号说明

第1章基于子模块级联型换流器的柔性

输电技术的特点与应用1

11柔性输电技术的定义1

12柔性直流输电技术的发展过程及其特点1

13柔性直流输电应用于点对点输电6

14柔性直流输电应用于背靠背异步联网7

15柔性直流输电应用于背靠背异同步分网和类同步控制7

16柔性直流输电应用于构建直流电网8

17基于子模块级联型换流器的柔性交流输电技术9

18小结9

参考文献9

第2章MMC基本单元的工作原理12

21MMC基本单元的拓扑结构12

22MMC的工作原理13

221子模块工作原理13

222三相MMC工作原理15

23MMC的调制方式17

231调制问题的产生17

232调制方式的比较和选择17

233MMC中的最近电平逼近调制19

234MMC中的输出波形20

24MMC的解析数学模型与稳态特性21

241MMC数学模型的输入输出结构21

242基于开关函数的平均值模型23

243MMC的微分方程模型24

244推导MMC数学模型的基本假设25

245MMC数学模型的解析推导25

246解析数学模型验证及MMC稳态特性展示32

25MMC的交流侧外特性及其基波等效电路38

26MMC输出交流电压的谐波特性及其影响因素38

261MMC电平数与输出交流电压谐波特性的关系39

262电压调制比与输出交流电压谐波特性的关系39

263MMC运行工况与输出交流电压谐波特性的关系40

264MMC控制器控制频率与输出交流电压谐波特性的关系40

27MMC的阻抗频率特性41

271MMC的直流侧阻抗频率特性42

272MMC的交流侧阻抗频率特性44

273MMC的阻抗频率特性实例45

28MMC换流站稳态运行范围研究47

281适用于MMC换流站稳态运行范围研究的电路模型47

282MMC接入有源交流系统时的稳态运行范围算例48

283MMC向无源负荷供电时的稳态运行范围算例50

参考文献51

第3章MMC基本单元的主电路参数选择与损耗计算53

31引言53

32桥臂子模块数的确定原则54

33MMC控制频率的选择原则54

331电平数与控制频率的基本关系54

332两个临界控制频率的计算55

34联接变压器电压比的确定方法56

35子模块电容参数的确定方法58

351MMC不同运行工况下电容电压的

变化程度分析58

352电容电压波动率的解析表达式58

353子模块电容值的确定原则60

354描述子模块电容大小的通用指标——等容量放电时间常数60

355子模块电容值的设计实例61

356子模块电容值设计的一般性准则62

357子模块电容稳态电压参数计算63

358子模块电容稳态电流参数的确定63

359子模块电容稳态电压和电流参数计算的一个实例63

36子模块功率器件稳态参数的确定方法66

361IGBT及其反并联二极管稳态参数的确定66

362子模块功率器件稳态参数计算的一个实例66

363子模块功率器件额定参数的选择方法68

37桥臂电抗器参数的确定方法68

371桥臂电抗器作为连接电抗器的一个部分68

372桥臂电抗值与环流谐振的关系70

373桥臂电抗器用于抑制直流侧故障电流上升率71

374桥臂电抗器用于限制交流母线短路故障时桥臂电流上升率73

375桥臂电抗器参数确定方法小结74

376桥臂电抗器稳态电流参数的确定74

377桥臂电抗器稳态电压参数的确定74

378桥臂电抗器稳态参数计算的一个实例74

38平波电抗值的选择原则74

39MMC阀损耗的组成及评估方法概述75

391MMC阀损耗的组成76

392MMC阀损耗的评估方法78

310基于分段解析公式的MMC阀损耗评估方法78

3101通态损耗的计算方法79

3102必要开关损耗的计算方法80

3103附加开关损耗的估计方法81

3104阀损耗评估方法小结82

3105MMC阀损耗评估的实例82

参考文献85

第4章电压源换流器与交流电网之间的同步控制方法86

41同步控制方法的5种基本类型86

42基于q轴电压为零控制的同步旋转参考坐标系锁相环（SRFPLL）原理和参数整定87

421SRFPLL的模型推导87

422SRFPLL的基本锁相特性展示90

423输入信号幅值变化对SRFPLL锁相特性的影响91

424系统频率变化对SRFPLL锁相特性的影响91

425SRFPLL的非全局稳定特性92

426SRFPLL的小信号模型与参数整定93

43基于q轴电压为零控制的双同步旋转参考坐标系锁相环（DDSRFPLL）原理与设计94

431瞬时对称分量的定义94

432SRFPLL存在的主要问题96

433DDSRFPLL的基本原理97

434基于二阶Butterworth滤波器的LPF实现方法99

44基于恒定功率控制的功率同步环（PSL）的原理和参数整定101

441基于恒定功率控制的PSL的模型推导101

442PSL的参数整定105

443按单机无穷大系统设计的PSL对系统频率变化的适应性分析107

444按单机无穷大系统设计的PSL对系统电压跌落的适应性分析109

45基于恒定直流电压控制的电压同步环（VSL）推导和参数整定109

451基于恒定直流电压控制的VSL推导109

452基于恒定直流电压控制的VSL参数整定111

453基于恒定直流电压控制的VSL的响应特性分析112

454按单机无穷大系统设计的VSL对系统频率变化的适应性分析115

455按单机无穷大系统设计的VSL对系统电压跌落的适应性分析117

46基于恒定无功功率控制的无功同步环（QSL）推导和参数整定117

461基于恒定无功功率控制的QSL推导117

462基于恒定无功功率控制的QSL的参数整定121

463QSL的控制性能展示121

47基于耦合振子同步机制的电流同步环（CSL）的推导和参数整定124

471基于耦合振子同步机制的电流同步控制基本思路124

472CSL的数学模型124

473CSL的空载特性126

474单换流器电源带孤立负荷时CSL的带载特性127

475电流耦合强度改变对CSL输出特性的影响129

476双换流器电源带公共负荷时CSL的耦合同步特性130

477CSL1电流耦合强度变化对VSC1输出功率的影响132

478基于CSL耦合强度的定有功功率控制特性134

479基于CSL输出电压旋转和伸缩的定有功功率和定无功功率控制特性137

485大类同步控制方法的适应性和性能比较140

参考文献141

第5章MMC柔性直流输电系统的控制策略144

51电压源换流器控制的要素及其分类144

52同步旋转坐标系下MMC的数学模型148

521差模电压与阀侧电流的关系149

522共模电压与内部环流的关系151

53基于PLL的MMC双模双环控制器设计153

531差模内环电流控制器的阀侧电流跟踪控制154

532共模内环电流控制器的内部环流跟踪控制156

533基于差模和共模两个内环电流控制器的桥臂电压指令值计算公式157

534差模外环控制器的有功类控制器设计158

535差模外环控制器的无功类控制器设计158

536共模外环控制器的环流抑制控制159

537共模外环控制的电容电压波动抑制控制159

538双模双环控制器性能仿真测试160

539环流抑制控制与子模块电容电压波动抑制控制的对比163

54零序3次谐波电压注入提升MMC性能的原理及其适用场合165

541零序电压注入对控制效果的影响分析166

542如何选取待注入的零序电压166

543零序3次谐波电压注入仿真展示169

544注入零序3次谐波电压后MMC的性能提升分析171

545注入零序3次谐波电压后可能引起的不利方面171

546零序3次谐波电压注入策略的适用场合171

55交流电网电压不平衡和畸变条件下MMC的控制器设计171

551基于DDSRF的瞬时对称分量分解方法172

552电网电压不平衡和畸变情况下MMC的控制方法174

553仿真验证178

56交流电网平衡时基于PSL的MMC控制器设计181

561基于PSL的定PCC电压幅值控制器设计181

562基于PSL的定无功功率控制器设计182

563仿真验证183

57基于PLL与基于PSL的控制器性能比较183

58PLL失锁因素分析及性能提升方法189

581PLL失锁因素分析189

582克服锁相环失锁的方法191

583对PLL与PSL选择的一般性建议194

59MMC作为无源电网或新能源基地电网构网电源时的控制器设计195

591MMC作为无源电网或新能源基地电网构网电源时控制器设计的根本特点195

592测试系统仿真197

510电压韧度的定义及其意义199

参考文献200

第6章MMC中的子模块电容电压

平衡策略202

61子模块电容电压平衡控制202

611基于完全排序与整体参与的电容

电压平衡策略203

612基于按状态排序与增量投切的

电容电压平衡策略205

613采用保持因子排序与整体投入的

电容电压平衡策略207

614电容值不同时对子模块电容电压平衡控制的影响209

615电容电压平衡策略小结209

62MMC动态冗余与容错运行控制策略211

621设计冗余与运行冗余的基本概念211

622MMC动态冗余与容错运行控制策略的基本思想213

623MMC动态冗余与容错运行控制策略的实现方法214

624MMC动态冗余与容错运行稳态特性仿真实例214

625MMC动态冗余与容错运行动态特性仿真实例215

63MMCHVDC系统的启动控制217

631MMC的预充电控制策略概述217

632子模块闭锁运行模式218

633直流侧开路的MMC不控充电特性分析219

634直流侧带换流器的不控充电特性分析220

635限流电阻的参数设计221

636MMC可控充电实现途径222

637MMC启动过程仿真验证222

64MMCHVDC系统停运控制224

641能量反馈阶段225

642可控放电阶段225

643不控放电阶段226

644MMC正常停运过程仿真验证227

参考文献228

第7章MMC的交直流侧故障特性分析与直流侧故障自清除229

71引言229

72交流侧故障时MMC提供的短路电流特性230

721故障回路的时间常数分析与MMC短路电流大小的决定性因素230

722交流侧对称故障时MMC提供的短路电流特性230

723交流侧不对称故障时MMC提供的短路电流特性231

73直流侧故障时由半桥子模块构成的HMMC的短路电流解析计算方法232

731触发脉冲闭锁前的故障电流特性232

732触发脉冲闭锁后的故障电流特性238

733仿真验证240

734直流侧短路后MMC的闭锁时刻估计243

735直流侧短路电流闭锁后大于闭

锁前的条件分析244

74FMMC直流侧故障的子模块闭锁

自清除原理244

741全桥子模块的结构和工作原理244

742基于子模块闭锁的FMMC直流侧故障自清除原理247

75CMMC直流侧故障的子模块闭锁自清除原理250

76FHMMC直流侧故障的子模块闭锁自清除原理252

761全桥半桥子模块混合型MMC的拓扑结构252

762FHMMC通过子模块闭锁实现直流侧故障自清除的条件252

763FHMMC通过子模块闭锁清除直流侧故障引起的子模块过电压估算255

764FHMMC通过子模块闭锁清除直流侧故障的过程持续时间估算256

773种具有直流侧故障自清除能力的MMC的共同特点与成本比较257

7713种具有直流侧故障自清除能力的MMC的共同特点257

7723种具有直流侧故障自清除能力的MMC的投资成本比较257

7733种具有直流侧故障自清除能力的MMC的运行损耗比较258

774小结259

78FHMMC降直流电压运行原理259

781FHMMC降直流电压运行受全桥子模块占比的约束259

782FHMMC降直流电压运行受半桥子模块电容电压均压的约束260

79FHMMC直流侧故障的直接故障电流控制清除原理262

791FHMMC清除直流侧故障的控制器设计262

792FHMMC直接故障电流控制下的故障电流衰减特性实例263

710FHMMC采用子模块闭锁与直接故障电流控制清除直流侧故障的性能比较264

711对具有直流侧故障自清除能力的MMC的推荐结论266

参考文献267

第8章适用于架空线路的柔性直流输电系统268

81引言268

82跳交流侧开关清除直流侧故障的原理和特性269

821交流侧开关跳开后故障电流的变化特性分析269

822仿真验证270

83LCC二极管MMC混合型直流输电系统运行原理270

831拓扑结构与运行原理270

832交流侧和直流侧故障特性分析271

84LCCFHMMC混合型直流输电系统运行原理279

841LCCFHMMC混合系统中对FHMMC的控制要求280

842送端交流电网故障时FHMMC的

控制策略281

843受端交流电网故障时FHMMC的

控制策略281

844LCCFHMMC混合型直流输电系统

中FHMMC的总体控制策略282

845测试系统仿真验证284

85LCCMMC串联混合型直流输电

系统289

851拓扑结构289

852基本控制策略289

853针对整流侧交流系统故障的控制

策略290

854针对逆变侧交流系统故障的控制

策略291

855针对直流侧故障的控制策略292

856交流侧和直流侧故障特性仿真

分析294

参考文献301