本书是作者在相关项目的支撑下，结合多年从事分布式可再生能源交直流供电研究基础上形成的成果。全书围绕直流配电网的建模与稳定性分析、直流接入与互联关键设备、直流配电系统稳定与自治控制三个核心方向介绍了相关研究成果。首先在介绍直流配电网发展背景和相关概念的基础上，建立了直流配电典型电源和负荷特性与模型。接着介绍了基于阻抗的直流配电稳定性分析方法，重点提出了分散式阻抗稳定性判据，为即插即用等变化场景下的直流稳定性分析提供了一种新的思路。然后论述了直流电压支撑控制与直流微电网自治运行方法，介绍了直流互联设备及其控制方法，重点提出了基于恒变比控制思想的新型直流变压器。最后提出了基于恒变比控制策略直流互联的多电压等级直流配电网全局自治运行控制方法。
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湖北武汉人，分别于2001年、2004年、2008年毕业于浙江大学电气学院，获得学士、硕士和博士学位。2008年于浙江大学从事师资博士后研究工作，2010年留校工作至今。国家重点研发计划项目，适用于分布式可再生能源交直流互联的关键设备研制，2017YFB0903303
目录
丛书编委会
“微电网与智慧能源丛书”序
前言
第1章 直流配电网概述 1
1.1 直流配电发展背景 1
1.2 直流配电网供电方式 2
1.2.1 直流供电基本类型 2
1.2.2 直流供电网架结构 4
1.2.3 直流电压等级 4
1.3 直流配电关键技术 5
1.3.1 直流配电互联设备 5
1.3.2 直流保护与控制 7
1.3.3 直流配电系统运行控制技术 7
1.3.4 直流配电能量管理技术 8
1.3.5 直流配电电能质量控制技术 9
1.4 本书的主要内容 9
参考文献 12
第2章 直流电源及负荷建模 14
2.1 直流电源模型 14
2.1.1 光伏直流接入 14
2.1.2 风机直流并网 17
2.1.3 燃料电池 24
2.2 直流负荷模型 26
2.2.1 直流充电桩 26
2.2.2 直流电解水制氢 32
2.2.3 工业直流负荷 37
2.2.4 家用直流负荷 40
2.3 储能 41
2.3.1 储能系统类型 41
2.3.2 电池的荷电状态估计 43
2.3.3 电池储能的控制模式 44
2.3.4 电池储能的应用方式 46
参考文献 48
第3章 直流配电网的阻抗稳定性 49
3.1 阻抗稳定性分析基本原理 49
3.2 直流配电集中式阻抗稳定性分析 54
3.2.1 主从控制模式下稳定性分析 54
3.2.2 对等控制模式下稳定性分析 70
3.3 分散式阻抗稳定性判据 88
3.3.1 忽略线阻抗时集中式阻抗稳定性判据的简化 88
3.3.2 单电压源多负荷直流配电网分散式阻抗稳定性判据 90
3.3.3 包含恒功率源直流配电网分散式阻抗稳定性判据 94
3.3.4 分散式阻抗稳定性判据应用案例分析 96
参考文献 104
第4章 直流电压稳定控制与直流微电网自治运行 106
4.1 分布式电源直流并网稳定性分析 106
4.1.1 描述函数法简介 106
4.1.2 稳定性分析与稳定性改善 108
4.1.3 硬件在环实验 115
4.2 直流电压稳定与支撑控制技术 119
4.2.1 下垂控制 119
4.2.2 性能分析 122
4.2.3 硬件在环实验 127
4.3 多DC/DC变流器并联运行环流抑制 129
4.3.1 DC/DC变流器的环流建模 129
4.3.2 DC/DC变流器的环流分析 133
4.3.3 基于改进拓扑的两自由度环流抑制策略 136
4.3.4 环流抑制策略扩展 140
4.3.5 硬件在环实验 142
4.4 直流微电网源荷储分散式自治控制 148
4.4.1 SOC自平衡控制 149
4.4.2 功率自适应控制 153
4.4.3 稳定性分析 156
4.4.4 硬件在环实验 160
参考文献 164
第5章 直流配电新型互联变流器 165
5.1 直流配电拓扑与互联变流器及其控制模式 165
5.1.1 交直流互联双向AC/DC变流器及其控制方法 165
5.1.2 直流互联双向DC/DC变流器及其控制方法 169
5.2 基于恒变比控制的新型DC/DC直流变压器 170
5.2.1 DC/DC直流变压器拓扑结构及其变比建模 170
5.2.2 基于恒变比控制的DC/DC变流器控制方法 172
5.2.3 基于恒变比DC/DC理想变压器的分散式直流组网典型运行模式 175
5.3 多端口直流互联变换器 194
5.3.1 多端口直流变换器拓扑结构 194
5.3.2 多端口直流变换器控制方法 200
参考文献 214
第6章 多电压等级直流配电网分散自治运行控制 215
6.1 多端及多电压等级直流配电网拓扑结构 215
6.2 多电压等级直流配电典型运行模式 216
6.3 基于恒变比直流变压器互联多电压等级直流配电网全局分散式控制方法 217
6.3.1 标幺值系统选取 217
6.3.2 电力电子直流变压器标幺化建模和分散式控制 218
6.3.3 多电压等级直流配电网储能系统及分布式电源标幺化建模和全局分散式控制 221
6.3.4 分散式标幺化一次控制方法整体结构 223
6.4 系统稳定性分析 224
6.4.1 稳态分析 224
6.4.2 小信号稳定性分析 226
6.5 典型运行场景与实验研究 232
6.5.1 工况Ⅰ：正常工况 232
6.5.2 工况Ⅱ：部分储能退出运行 234
6.5.3 工况Ⅲ：接入输电网 235
6.5.4 工况Ⅳ：电压等级扩展 236
参考文献 238
第7章 直流配电应用研究 239
7.1 三端口电力电子变压器研制 239
7.1.1 三端口电力电子变压器的连接方式 239
7.1.2 三端口DC/DC变换器模块设计 241
7.1.3 样机组成与结构 244
7.2 直流配电网实验系统 247
7.2.1 实物模拟实验平台搭建 247
7.2.2 零碳新能源交直流混合实验系统 252
7.3 直流配电发展思考 252
参考文献 255
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