本書重點聚焦電力電子變流器及其所構成微電網(wǎng)系統(tǒng)的建模及控制基礎理論；同時精心設計了由淺入深、貼合實際的多個仿真任務，力求使讀者能充分理解典型微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行原理，并能深刻體會其技術優(yōu)勢及不足。
本書系統(tǒng)介紹了微電網(wǎng)中常見變流器的等效建模和分析設計方法，以及多變流器之間的協(xié)調(diào)原理和控制策略，共分9章：緒論、微電網(wǎng)中的變流器、電流控制型DCAC變流器、電壓控制型DCAC變流器、微電網(wǎng)主從控制、微電網(wǎng)下垂控制、微電網(wǎng)二次控制、直流微電網(wǎng)及綜合應用實例。每章后為應用仿真實踐。
本書適合電氣工程及其自動化專業(yè)人員參考，也能夠為新能源發(fā)電、微電網(wǎng)領域的研究生及工程技術人員提供幫助。
?聚焦電力電子變流器及其所構成微電網(wǎng)系統(tǒng)的建模及控制基礎理論，重點講解微電網(wǎng)中常見變流器的等效建模和分析設計方法，以及多變流器之間的協(xié)調(diào)原理和控制策略；并結合作者多年科研實踐凝練而成。
?由淺入深精心設計貼合實際的多個仿真任務，力求使讀者能充分理解典型微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行原理，并能深刻體會其技術優(yōu)勢及缺陷。
?可以作為高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)的本科生教材，也能夠為新能源并網(wǎng)發(fā)電、微電網(wǎng)領域的研究生或相關工程技術人員提供參考。
第2版前言
本書自2023年首次出版以來，得到了讀者的廣泛好評，并且入選了十四五時期國家重點出版物出版專項規(guī)劃項目（中國能源革命與先進技術叢書）。首版印刷1000冊很快售罄，反映出業(yè)界對微電網(wǎng)領域基礎教材的迫切需求。
經(jīng)過一年的實踐和反饋，編者認為本書仍存在若干問題有待改進：首先，部分章節(jié)邏輯較為跳躍，缺少必要的推導過程和分析案例，增加了初學者的閱讀難度；其次，變流器建模與控制的基礎理論體系尚不完善，部分微電網(wǎng)常見電路及其限幅、鎖相等控制細節(jié)有所遺漏，特別是直流變流器的建模流程過于簡略；最后，理論仿真實踐環(huán)節(jié)的聯(lián)系還不夠緊密，缺少對于仿真軟件和實際工程的介紹。
為進一步提升本書的基礎性、系統(tǒng)性和實用性，編者對第1版內(nèi)容進行了深入審視和細致修訂，第2版的主要改進如下：
第1章：緒論部分，結合丹麥伯恩霍姆島項目、額濟納旗源網(wǎng)荷儲項目等具體工程實例，豐富了國內(nèi)外微電網(wǎng)發(fā)展建設現(xiàn)狀；新增了對PSCAD、PLECS等微電網(wǎng)領域常用仿真軟件的介紹和對比。
第2～4章：單變流器部分，新增了固態(tài)變壓器拓撲的內(nèi)容；針對變流器實際應用中常見的限幅器和鎖相環(huán)，補充了相關的實現(xiàn)方法及數(shù)學模型；針對LC及LCL濾波器的參數(shù)設計方法，給出了數(shù)值計算案例。
第5～7章：多變流器部分，調(diào)整了主從控制的理論介紹順序：首先介紹了三相系統(tǒng)的瞬時功率計算理論，進而延伸到單變流器的功率控制方法，最終實現(xiàn)多變流器的協(xié)調(diào)控制，循序漸進、由淺入深。
第8章：直流微電網(wǎng)部分，新增了常見非隔離型DCDC變流器的介紹，增補了直流電路小信號建模方法，并提供了詳細推導過程。
第9章：綜合應用實例部分，新增了上海交通大學已建成的微電網(wǎng)系統(tǒng)介紹，簡述了風力、光伏、儲能及電動汽車充電樁的協(xié)調(diào)運行策略；新增了編者自研的微電網(wǎng)實驗教學平臺介紹，并探討了基于該平臺開展微電網(wǎng)控制的實驗教學方案。
新增附錄：介紹了PLECS仿真軟件的使用技巧，從創(chuàng)建模型到仿真參數(shù)配置，再到虛擬示波器使用，旨在幫助讀者快速建立微電網(wǎng)系統(tǒng)的仿真分析能力。
整書編排方面，對一些章節(jié)進行了拆分、合并與重命名；修正了少量用語錯誤，重寫了部分晦澀難懂的段落；修正了少量公式指代錯誤，明確了部分定義不清的變量；規(guī)范了坐標軸單位的使用，對于時間尺度選取不合理、理論支撐力度不足的作圖進行了重制。
本書第2版由上海交通大學馬柯教授主編，唐為禹、夏世豪、梁克靖、許少倫、王嘉石深度參與了修訂與編寫工作。受限于編者水平，本次修訂難免有疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。
編者2024年8月于上海交通大學
馬柯，上海交通大學教授，電力傳輸與功率變換控制重點實驗室副主任。入選國家高層次海外人才青年項目，愛思唯爾中國高被引學者�，F(xiàn)擔任三本IEEE Transaction期刊副主編、編委、客座主編，兩個IEEE 專業(yè)委員會主席、副主席，中國電工技術學會新能源發(fā)電設備專委會秘書長，中國電源學會青工委、培訓教育工委副主任委員。 獲歐洲風能學會 優(yōu)秀青年風能博士獎，中國電源學會優(yōu)秀青年獎，臺達電力電子科教計劃中達青年學者，中國電機工程學會電力優(yōu)秀青年科技人才獎。
第2版前言
第1版前言
第1章緒論
1.1微電網(wǎng)技術的提出背景
1.1.1分布式電網(wǎng)結構
1.1.2微電網(wǎng)的概念及意義
1.1.3微電網(wǎng)的構成要素及分類
1.2國內(nèi)外微電網(wǎng)發(fā)展概況
1.2.1國外早期微電網(wǎng)工程
1.2.2國內(nèi)微電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
1.3微電網(wǎng)控制系統(tǒng)概述
1.3.1變流器本地控制
1.3.2微電網(wǎng)內(nèi)部控制
1.3.3上層系統(tǒng)交互控制
1.4常見微電網(wǎng)仿真軟件
參考文獻
第2章微電網(wǎng)中的變流器
2.1微電網(wǎng)中常見的電力電子變流器拓撲
2.1.1不同輸入輸出電壓類型的變流器
2.1.2不同輸出電平數(shù)的變流器
2.2微電網(wǎng)中的DCAC功率變換
2.2.1單相DCAC功率變換
2.2.2三相DCAC功率變換
2.2.3電流控制型及電壓控制型DCAC功率變換
2.3DCAC變流器的脈沖寬度調(diào)制
2.3.1變流器PWM環(huán)節(jié)及半橋電路的數(shù)學建模
2.3.2變流器空間矢量調(diào)制及等效
2.4三相交流系統(tǒng)坐標變換
2.4.1從abc坐標系到0坐標系
2.4.2從0坐標系到dq0坐標系
2.4.3三相交流系統(tǒng)坐標變換案例
2.5仿真任務：三相DCAC變流器電壓開環(huán)控制
參考文獻
第3章電流控制型DCAC變流器
3.1電流濾波器的設計及建模
3.1.1電感濾波器的紋波計算
3.1.2電感濾波器的dq0坐標系建模
3.2電流型DCAC變流器的控制理論
3.2.1電流控制系統(tǒng)架構
3.2.2鎖相環(huán)
3.2.3電流控制器
3.2.4控制參數(shù)設計
3.3高階電流濾波器
3.3.1LCL濾波器的頻域特性
3.3.2LCL濾波器的參數(shù)設計：傳統(tǒng)方法
3.3.3LCL濾波器的參數(shù)設計：基于最優(yōu)阻尼比的改進方法
3.3.4基于阻尼比的LCL濾波器參數(shù)設計案例
3.4仿真任務：電流控制型并網(wǎng)變流器設計
參考文獻
第4章電壓控制型DCAC變流器
4.1電壓濾波器及變流器的設計及建模
4.1.1LC濾波器的參數(shù)設計方法：無功容量最小化方法
4.1.2LC濾波器的參數(shù)設計案例
4.1.3帶LC濾波器DCAC變流器的dq0坐標系建模
4.2電壓型DCAC變流器的控制理論
4.2.1電壓控制系統(tǒng)結構設計
4.2.2電壓控制系統(tǒng)參數(shù)設計
4.3仿真任務：電壓控制型變流器設計
參考文獻
第5章微電網(wǎng)主從控制
5.1三相交流系統(tǒng)的瞬時功率計算
5.2單變流器的恒功率控制
5.2.1基于電壓定向的PQ開環(huán)控制
5.2.2基于電壓定向的PQ閉環(huán)控制
5.2.3直接功率控制
5.3多變流器的主從控制
5.3.1基于負載電流的主從控制
5.3.2基于主微源輸出電流的主從控制
5.4仿真任務：多變流器的主從控制器設計
參考文獻
第6章微電網(wǎng)下垂控制
6.1交流線路的功率傳輸
6.1.1線路簡化與電流推導
6.1.2不同電壓等級下線路特性
6.2感性線路下垂控制原理及下垂曲線
6.2.1頻率有功下垂方程的推導
6.2.2電壓無功下垂方程的推導
6.2.3下垂特性系數(shù)的選取
6.2.4變流器下垂控制實現(xiàn)方法
6.3感性線路下垂控制的功率分配特性
6.3.1下垂控制有功功率自主分配機制
6.3.2下垂控制無功功率自主分配機制
6.4阻性線路的下垂控制
6.4.1阻性線路的下垂控制原理
6.4.2阻性線路的下垂控制功率分配特性
6.5仿真任務：多電壓控制型變流器的下垂控制設計
參考文獻
第7章微電網(wǎng)二次控制
7.1微電網(wǎng)分層控制策略
7.1.1分層控制策略概述
7.1.2二次控制的目標與分類
7.2用于電壓幅值和頻率校正的集中式二次控制
7.2.1下垂控制中的電壓幅值和頻率偏差問題
7.2.2電壓幅值和頻率校正的集中式二次控制結構
7.3用于無功功率分配補償?shù)募惺蕉慰刂?br />7.3.1下垂控制中的無功功率分配問題
7.3.2無功分配的集中式二次控制結構
7.4分布式二次控制
7.4.1分布式二次控制概述
7.4.2復雜通信系統(tǒng)下的分布式二次控制
7.4.3簡化通信系統(tǒng)下的分布式二次控制
7.5仿真任務：多電壓控制型變流器的二次控制設計
參考文獻
第8章直流微電網(wǎng)
8.1直流微電網(wǎng)簡介
8.2直流微電網(wǎng)中的常見變流器及其控制
8.2.1非隔離型DCDC變流器
8.2.2DCDC與DCAC變流器建模的區(qū)別
8.2.3隔離型DCDC變流器
8.3直流微電網(wǎng)運行及控制
8.3.1直流微電網(wǎng)控制架構
8.3.2直流下垂控制
8.3.3直流二次控制
8.4仿真任務：雙有源全橋DCDC變流器的設計
參考文獻
第9章綜合應用實例
9.1上海交通大學微電網(wǎng)應用實例
9.1.1微電網(wǎng)系統(tǒng)架構
9.1.2風力發(fā)電系統(tǒng)
9.1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)
9.1.4儲能系統(tǒng)
9.1.5汽車充電系統(tǒng)
9.2微電網(wǎng)綜合案例設計
9.2.1案例設計要求
9.2.2參考設計步驟
9.3微電網(wǎng)控制實驗教學平臺
9.3.1硬件拓撲
9.3.2控制系統(tǒng)
9.3.3上位機
9.3.4實驗案例
附錄PLECS仿真軟件使用方法
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