Grid converters for photovoltaic and wind power systems

译者序
原书序
原书作者简介
第1章绪论1
1.1风力发电的进展1
1.2光伏发电的进展3
1.3并网变换器——风力发电和光伏发电系统并网的关键要素4
参考文献4
第2章光伏逆变器结构5
2.1简介5
2.2由H桥拓扑派生出的逆变器结构7
2.2.1基本全桥逆变器7
2.2.2H5逆变器（SMA）10
2.2.3HERIC逆变器（Sunways）12
2.2.4REFU逆变器14
2.2.5带有直流旁路的全桥逆变器——FB DCBP(Ingeteam）16
2.2.6全桥零电压整流器——FB ZVR18
2.2.7派生自H桥的拓扑小结20
2.3由NPC拓扑派生出的逆变器结构20
2.3.1中点钳位型（NPC）半桥逆变器20
2.3.2Conergy NPC逆变器22
2.3.3派生自NPC的逆变器拓扑小结24
2.4典型光伏逆变器结构24
2.4.1带有高频变压器的H桥升压型光伏逆变器24
2.4.2带有低频变压器的升压型逆变器24
2.5三相光伏逆变器25
2.6控制结构56
2.7结论及未来趋势展望27
参考文献28
第3章光伏并网标准30
3.1简介
3.2国际标准30
3.2.1IEEE 1547分布式发电并网标准30
3.2.2IEC 61727电力设备接口特性30
3.2.3VDE 0126 1 1安全31
3.2.4IEC 61000电磁兼容性（EMC 低频）32
3.2.5EN 50160公共配电系统电压质量32
3.3电网异常状态时的响应特性33
3.3.1电压偏差34
3.3.2频率偏差34
3.3.3恢复并网34
3.4电能质量34
3.4.1直流电流注入35
3.4.2电流谐波35
3.4.3平均功率因数36
3.5反孤岛的要求36
3.5.1IEEE 1547/UL 1741对反孤岛的定义37
3.5.2IEC 62116对反孤岛的定义38
3.5.3VDE 0126 1 1对反孤岛的定义38
3.6小结39
参考文献39
第4章单相功率变换器的电网同步41
4.1简介41
4.2单相系统的电网同步技术42
4.2.1采用傅里叶分析的电网同步42
4.2.2采用锁相环的电网同步48
4.3基于正交信号的相角检测方法54
4.4一些基于正交信号发生器的PLL58
4.4.1基于T/4传输延时的PLL58
4.4.2基于Hilbert变换的PLL58
4.4.3基于反Park变换的PLL59
4.5一些基于自适应滤波器的PLL63
4.5.1改进型PLL64
4.5.22阶自适应滤波器65
4.5.32阶广义积分器67
4.5.4基于2阶广义积分器的PLL71
4.62阶广义积分器锁频环73
4.6.12阶广义积分器锁频环的分析75
4.7小结81
参考文献81
第5章孤岛检测84
5.1简介84
5.2检测盲区85
5.3孤岛检测方法概述86
5.4被动式孤岛检测方法88
5.4.1过/欠频率和过/欠电压检测法88
5.4.2相角跳变检测法（PJD）89
5.4.3谐波检测法（HD）89
5.4.4被动式检测法比较93
5.5主动式孤岛检测方法93
5.5.1频率漂移法94
5.5.2电压漂移法99
5.5.3电网阻抗估算法100
5.5.4基于锁相环的孤岛检测法103
5.5.5主动式孤岛检测法比较108
5.6小结110
参考文献110
第6章风力发电系统并网变换器结构112
6.1简介112
6.2风力发电系统结构113
6.3并网变换器拓扑116
6.3.1单单元变换器（VSC或CSC）117
6.3.2多单元变换器（交错式或级联式）121
6.4风力发电系统控制123
6.4.1发电机侧控制124
6.4.2风力发电系统并网控制127
6.5小结129
参考文献129
第7章风机系统的并网要求131
7.1简介131
7.2并网标准的演变132
7.2.1丹麦134
7.2.2德国134
7.2.3西班牙135
7.2.4英国135
7.2.5爱尔兰136
7.2.6美国136
7.2.7中国136
7.2.8小结136
7.3正常工作情况下的频率和电压偏移137
7.4正常工作情况下的有功功率控制138
7.4.1功率限制输出138
7.4.2频率控制140
7.5正常工作情况下的无功功率控制141
7.5.1德国141
7.5.2西班牙143
7.5.3丹麦143
7.5.4英国143
7.5.5爱尔兰143
7.5.6美国144
7.6电网扰动下的运行状况144
7.6.1德国144
7.6.2西班牙146
7.6.3美国西部电力协调委员会149
7.7并网规范中有关谐波的探讨150
7.8未来趋势150
7.8.1本地电压控制151
7.8.2惯性模拟（IE）151
7.8.3功率振荡阻尼（POD）151
7.9小结151
参考文献152
第8章三相功率变换器的电网同步153
8.1简介153
8.2电网故障情况下的三相电压矢量154
8.2.1电网故障情况下的不对称电网电压158
8.2.2瞬时电网故障、电压跌落160
8.2.3电压跌落的派生162
8.3不对称及畸变电网条件下的同步参考坐标系锁相环165
8.4解耦双同步参考坐标系锁相环（DDSRF PLL）169
8.4.1双同步参考坐标系169
8.4.2解耦网络170
8.4.3解耦双同步参考坐标系的分析171
8.4.4解耦双同步参考坐标系锁相环的结构和响应174
8.5双2阶广义积分器锁频环（DSOGI FLL）177
8.5.1双2阶广义积分器的结构178
8.5.2双2阶广义积分器与解耦双同步参考坐标系的关系178
8.5.3对应于双2阶广义积分器的锁频环180
8.5.4双2阶广义积分器锁频环的响应181
8.6小结183
参考文献183
第9章风力发电系统并网变换器控制185
9.1简介185
9.2变换器的模型186
9.2.1L滤波器逆变器的数学模型186
9.2.2LCL滤波器逆变器的数学模型189
9.3交流电压和直流电压控制190
9.3.1直流母线电压控制190
9.3.2通过交流电流控制实现的直流母线电压级联控制192
9.3.3PI控制器的调节194
9.3.4基于PI的电压控制设计实例196
9.4电压定向控制和直接功率控制198
9.4.1同步坐标系电压定向控制：PQ开环控制199
9.4.2同步坐标系电压定向控制：PQ闭环控制200
9.4.3静止坐标系电压定向控制：PQ开环控制200
9.4.4静止坐标系电压定向控制：PQ闭环控制202
9.4.5基于虚拟磁通的控制202
9.4.6直接功率控制203
9.5离网、微电网、下垂控制和电网支撑206
9.5.1无负载分配的并网/离网运行206
9.5.2带可控储能装置的微电网运行208
9.5.3下垂控制209
9.6小结211
参考文献212
第10章电网故障情况下的并网变换器控制214
10.1简介214
10.2不对称电网电压条件下并网变换器的控制技术概述215
10.3用于不对称电流注入的控制结构220
10.3.1用于不对称电流注入的解耦双同步坐标系电流控制器220
10.3.2用于不对称电流注入的谐振控制器228
10.4不对称电网条件下的功率控制231
10.4.1瞬时有功 无功控制（IARC）232
10.4.2正序和负序控制（PNSC）233
10.4.3平均有功 无功控制（AARC）235
10.4.4对称的正序控制（BPSC）236
10.4.5IARC、PNSC、AARC和BPSC策略的性能比较237
10.4.6灵活正序和负序控制（FPNSC）240
10.5带电流限制的灵活功率控制241
10.5.1不对称电网条件下的电流矢量轨迹242
10.5.2三相电流的瞬时值244
10.5.3各相最大电流的估计245
10.5.4最大有功功率和无功功率设定点的估计248
10.5.5灵活正序和负序控制的性能249
10.6小结254
参考文献255
第11章并网滤波器设计257
11.1简介257
11.2滤波器拓扑258
11.3设计注意事项259
11.4LCL滤波器与电网相互作用的实例263
11.5谐振问题和阻尼方案267
11.5.1无阻尼电流控制环的不稳定性267
11.5.2电流控制环的无源阻尼268
11.5.3电流控制环的有源阻尼271
11.6滤波器的非线性特性273
11.7小结277
参考文献277
第12章并网电流控制279
12.1简介279
12.2并网电流谐波标准280
12.3独立调制的线性电流控制281
12.3.1平均化技术281
12.3.2PI控制282
12.3.3无差拍控制285
12.3.4谐振控制287
12.3.5谐波补偿291
12.4调制技术298
12.4.1单相调制300
12.4.2三相调制301
12.4.3多电平调制304
12.4.4交错调制308
12.5电流控制型变换器的运行限制条件310
12.6实例311
12.7小结314
参考文献314
附录316
附录A三相系统的空间矢量变换316
A.1简介316
A.2频域中的对称分量316
A.3时域中的对称分量317
A.4静止参考坐标系下的αβ0分量320
A.5同步参考坐标系下的dq0分量321
参考文献322
附录B瞬时功率理论322
B.1简介322
B.2时域内单相系统功率定义的起源324
B.3多相系统有功电流的起源325
B.4多相系统功率电流的瞬时计算327
B.5p q理论329
B.6任意多相系统的广义p q理论331
B.7改进的p q理论331
B.8三相功率系统的广义瞬时无功功率理论333
B.9小结334
参考文献335
附录C谐振控制器336
C.1简介336
C.2内模原理336
C.3dq坐标系下PI控制器与αβ坐标系下PR控制器的等效性337