简介
微电网旨在实现分布式发电技术的灵活和高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网运行时出现的一些问题，其研究和发展近年来随着智能电网的建设日益受到广泛关注。由于微电网构成及运行方式的复杂性，针对传统电力系统发展的一些分析与仿真方法不再完全适用，需要发展更加有针对性的理论。本书旨在对微电网分析与仿真相关领域的研究工作进行系统性的总结，以期推动微电网的科学化发展。第1章概述了微电网的概念及结构特征；第2章介绍了各种分布式电源的建模方法；第3章给出了微电网的一些典型控制策略；第4章介绍了微电网的稳态分析方法；第5章和第6章分别总结了微电网的电磁暂态和稳定性仿真理论；第7章介绍了微电网的小扰动分析方法。
目录
第1章绪论
1.1引言
1.2微电网结构特征
1.2.1直流与交流微电网
1.2.2简单与复杂结构微电网
1.2.3微电网电压等级及规模
1.3微电网相关技术问题
1.4微电网与智能配电系统
参考文献
第2章分布式发电系统模型
2.1引言
2.2光伏发电系统
2.2.1数学模型
2.2.2输出特性与最大功率点跟踪算法
2.2.3光伏并网发电系统
2.3燃料电池发电系统
2.3.1短期动态模型
2.3.2中期动态模型
2.3.3长期动态模型
2.3.4燃料电池并网系统
2.3.5模型适应性分析
2.4风力发电系统
2.4.1风力发电系统典型形式
2.4.2恒频／恒速风力发电系统模型
2.4.3双馈风力发电系统模型
2.4.4直驱风力发电系统模型
2.5微型燃气轮机发电系统
2.5.1单轴结构微犁燃气轮机发电系统
2.5.2分轴结构微型燃气轮机发电系统
2.6飞轮储能系统
2.6.1飞轮储能系统结构
2.6.2飞轮储能系统储能量及工作模式
2.6.3飞轮储能控制系统
2.7超级电容器储能系统
2.7.1超级电容器工作原理
2.7.2超级电容器等效电路
2.7.3超级电容器控制系统
2.8蓄电池储能系统
2.8.1蓄电池基本概念
2.8.2蓄电池等效电路模型
2.8.3蓄电池储能控制系统
参考文献
第3章微电网运行控制
3.1微电网控制模式
3.1.1主从控制模式
3.1.2对等控制模式
3.1.3分层控制模式
3.2分布式电源并网逆变器控制
3.2.1并网逆变器及其拓扑结构
3.2.2并网逆变器主电路
3.2.3逆变器控制方法
3.3基于对等控制的微电网控制器设计举例
3.3.1PQ控制器设计
3.3.2Droop控制器设计
3.3.3葬例系统
3.4基于主从控制的微电网运行模式平滑切换
3.4.1主从控制微电网系统结构
3.4.2微电网运行模式平滑切换控制策略
3.4.3算例分析
参考文献
第4章微电网稳态分析
4.1常规元件稳态模型
4.1.1变压器模型
4.1.2线路模型
4.1.3负荷模型
4.2配电网潮流算法
4.2.1Zbus算法
4.2.2牛顿法
4.2.3近似牛顿法
4.2.4前推回推法
4.3电力电子变换器稳态模型
4.3.1PWM换流器稳态方程
4.3.2PWM换流器节点类型
4.3.3DC／DC变换器态模型
4.4微电网交直流混合潮流算法
4.4.1微电网节点电压方程
4.4.2微电网节点及支路编号
4.4.3分布式电源节点处理方法
4.4.4算法流程
4.4.5算例分析
4.5微电网短路电流计算
4.5.1分布式电源处理方法
4.5.2故障模拟
4.5.3短路冲击电流和短路容量值
4.5.4算例分析
参考文献
第5章微电网电磁暂态仿真
5.1引言
5.2电磁暂态仿真基本方法
5.2.1方法概要
5.2.2仿真算法分析比较
5.2.3电磁暂态仿真的初始化
5.3电磁暂态仿真中的模型描述
5.3.1建模方法
5.3.2电气系统内置模型实现
5.3.3控制系统组合模型实现
5.4交流电机模型
5.4.1dq0坐标系下交流电机模型
5.4.2三相自然坐标系下交流电机模型
5.5微电网电磁暂态仿真方法
5.5.1基于增广改进节点方程的电气系统建模
5.5.2适于电力电子电路仿真的插值算法
5.5.3基于牛顿法的控制系统建模与改进
5.5.4基于自动微分的电磁暂态仿真建模方法
5.5.5电磁暂态仿真并行计算方法
5.6算例实现与仿真验证
5.6.1燃料电池发电算例系统
56.2微型燃气轮机发电算例系统
5.6.3光伏发电算例系统
5.6.4低压微电网算例
5.7电力电子装置典型模型适应性分析
5.7.1模型典型描述形式
5.7.2模型适应性分析
参考文献
第6章微电网暂态稳定性仿真
6.1引言
6.2并网元件与网络接口
6.3电力电子换流装置准稳态模型
6.3.1基本模型
6.3.2通用化模型设计
6.4暂态稳定性仿真基本算法
6.4.1显式交替求解算法
6.4.2隐式联立求解算法
6.4.3隐式交替求解算法
6.5基于数值微分求导的隐式求解算法
6.5.1数值微分算法及应用
6.5.2算法模型变结构适应性分析
6.5.3改进的隐式交替求解算法流程
6.6网式链表一双层算法结构及应用
6.6.1网式链表的基本原理
6.6.2双层算法描述
6.7显式隐式混合积分算法
6.8仿真初值计算方法
6.9仿真算例分析
参考文献
第7章微电网小扰动稳定性分析
7.1微电网小扰动稳定性分析
7.1.1微电网状态矩阵形成
7.1.2微电网特征值和特征向量计算
7.2基于矩阵摄动理论的特征解分析
7.3微电网状态矩阵摄动分析
7.3.1状态矩阵参数摄动描述
7.3.2孤立特征值特征解灵敏度计算
7.3.3重特征值特征解灵敏度计算
7.3.4算例分析
7.4微电网并网逆变器Droop参数协调优化
7.4.1Droop系数摄动矩阵分析
7.4.2协调优化目标函数及算法流程
7.4.3算例分析
参考文献
附录A变量坐标变换
附录B1微电网算例系统1
参考文献
附录B2微电网算例系统2
参考文献
附录C算例参数
1.1引言
1.2微电网结构特征
1.2.1直流与交流微电网
1.2.2简单与复杂结构微电网
1.2.3微电网电压等级及规模
1.3微电网相关技术问题
1.4微电网与智能配电系统
参考文献
第2章分布式发电系统模型
2.1引言
2.2光伏发电系统
2.2.1数学模型
2.2.2输出特性与最大功率点跟踪算法
2.2.3光伏并网发电系统
2.3燃料电池发电系统
2.3.1短期动态模型
2.3.2中期动态模型
2.3.3长期动态模型
2.3.4燃料电池并网系统
2.3.5模型适应性分析
2.4风力发电系统
2.4.1风力发电系统典型形式
2.4.2恒频／恒速风力发电系统模型
2.4.3双馈风力发电系统模型
2.4.4直驱风力发电系统模型
2.5微型燃气轮机发电系统
2.5.1单轴结构微犁燃气轮机发电系统
2.5.2分轴结构微型燃气轮机发电系统
2.6飞轮储能系统
2.6.1飞轮储能系统结构
2.6.2飞轮储能系统储能量及工作模式
2.6.3飞轮储能控制系统
2.7超级电容器储能系统
2.7.1超级电容器工作原理
2.7.2超级电容器等效电路
2.7.3超级电容器控制系统
2.8蓄电池储能系统
2.8.1蓄电池基本概念
2.8.2蓄电池等效电路模型
2.8.3蓄电池储能控制系统
参考文献
第3章微电网运行控制
3.1微电网控制模式
3.1.1主从控制模式
3.1.2对等控制模式
3.1.3分层控制模式
3.2分布式电源并网逆变器控制
3.2.1并网逆变器及其拓扑结构
3.2.2并网逆变器主电路
3.2.3逆变器控制方法
3.3基于对等控制的微电网控制器设计举例
3.3.1PQ控制器设计
3.3.2Droop控制器设计
3.3.3葬例系统
3.4基于主从控制的微电网运行模式平滑切换
3.4.1主从控制微电网系统结构
3.4.2微电网运行模式平滑切换控制策略
3.4.3算例分析
参考文献
第4章微电网稳态分析
4.1常规元件稳态模型
4.1.1变压器模型
4.1.2线路模型
4.1.3负荷模型
4.2配电网潮流算法
4.2.1Zbus算法
4.2.2牛顿法
4.2.3近似牛顿法
4.2.4前推回推法
4.3电力电子变换器稳态模型
4.3.1PWM换流器稳态方程
4.3.2PWM换流器节点类型
4.3.3DC／DC变换器态模型
4.4微电网交直流混合潮流算法
4.4.1微电网节点电压方程
4.4.2微电网节点及支路编号
4.4.3分布式电源节点处理方法
4.4.4算法流程
4.4.5算例分析
4.5微电网短路电流计算
4.5.1分布式电源处理方法
4.5.2故障模拟
4.5.3短路冲击电流和短路容量值
4.5.4算例分析
参考文献
第5章微电网电磁暂态仿真
5.1引言
5.2电磁暂态仿真基本方法
5.2.1方法概要
5.2.2仿真算法分析比较
5.2.3电磁暂态仿真的初始化
5.3电磁暂态仿真中的模型描述
5.3.1建模方法
5.3.2电气系统内置模型实现
5.3.3控制系统组合模型实现
5.4交流电机模型
5.4.1dq0坐标系下交流电机模型
5.4.2三相自然坐标系下交流电机模型
5.5微电网电磁暂态仿真方法
5.5.1基于增广改进节点方程的电气系统建模
5.5.2适于电力电子电路仿真的插值算法
5.5.3基于牛顿法的控制系统建模与改进
5.5.4基于自动微分的电磁暂态仿真建模方法
5.5.5电磁暂态仿真并行计算方法
5.6算例实现与仿真验证
5.6.1燃料电池发电算例系统
56.2微型燃气轮机发电算例系统
5.6.3光伏发电算例系统
5.6.4低压微电网算例
5.7电力电子装置典型模型适应性分析
5.7.1模型典型描述形式
5.7.2模型适应性分析
参考文献
第6章微电网暂态稳定性仿真
6.1引言
6.2并网元件与网络接口
6.3电力电子换流装置准稳态模型
6.3.1基本模型
6.3.2通用化模型设计
6.4暂态稳定性仿真基本算法
6.4.1显式交替求解算法
6.4.2隐式联立求解算法
6.4.3隐式交替求解算法
6.5基于数值微分求导的隐式求解算法
6.5.1数值微分算法及应用
6.5.2算法模型变结构适应性分析
6.5.3改进的隐式交替求解算法流程
6.6网式链表一双层算法结构及应用
6.6.1网式链表的基本原理
6.6.2双层算法描述
6.7显式隐式混合积分算法
6.8仿真初值计算方法
6.9仿真算例分析
参考文献
第7章微电网小扰动稳定性分析
7.1微电网小扰动稳定性分析
7.1.1微电网状态矩阵形成
7.1.2微电网特征值和特征向量计算
7.2基于矩阵摄动理论的特征解分析
7.3微电网状态矩阵摄动分析
7.3.1状态矩阵参数摄动描述
7.3.2孤立特征值特征解灵敏度计算
7.3.3重特征值特征解灵敏度计算
7.3.4算例分析
7.4微电网并网逆变器Droop参数协调优化
7.4.1Droop系数摄动矩阵分析
7.4.2协调优化目标函数及算法流程
7.4.3算例分析
参考文献
附录A变量坐标变换
附录B1微电网算例系统1
参考文献
附录B2微电网算例系统2
参考文献
附录C算例参数
Analysis and simulation theory of microgrids
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