直流输电系统凭借其良好的技术经济优势，在跨区域电力输送、电网异步互联、新能源并网等领域得到了广泛应用，保障其稳定运行是国民经济和社会发展的重大需求。
本书针对不同类型的直流输电系统探讨小信号稳定性，以期为直流输电的系统设计和参数选择提供理论指导。本书分为上下篇，上篇重点介绍直流输电系统小信号模型的建立方法，下篇重点探讨不同类型直流输电系统的小信号稳定性。本书所涉及的直流输电类型包括传统直流输电、柔性直流输电、混合直流输电（LCC-MMC型混合直流输电、混合多端直流输电、混合多馈入直流输电、含STATCOM的LCC-HVDC）、柔性直流电网。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 传统直流输电 1
1.1.1 传统直流输电的发展 1
1.1.2 传统直流输电的特点 1
1.1.3 传统直流输电的应用场景 3
1.2 柔性直流输电 6
1.2.1 柔性直流输电的发展 6
1.2.2 柔性直流输电的特点 6
1.2.3 柔性直流输电的应用场景 8
1.3 混合直流输电 11
1.3.1 一端LCC一端VSC的混合直流输电系统 11
1.3.2 混合多端直流输电系统 13
1.3.3 混合多馈入直流输电系统 14
1.3.4 含STATCOM的LCC-HVDC系统 15
1.3.5 其他混合直流输电系统 16
1.4 基于状态空间模型的小信号稳定性分析 18
1.4.1 小信号稳定性的概念 18
1.4.2 小信号模型 19
1.4.3 特征根分析 21
1.4.4 参与因子分析 23
1.4.5 灵敏度分析 24
参考文献 24
上篇 直流输电系统的小信号模型
第2章 LCC-HVDC的小信号模型 29
2.1 LCC-HVDC系统的非线性状态空间模型 29
2.1.1 换流器模型的建立 30
2.1.2 交直流系统模型的建立 31
2.1.3 控制系统模型的建立 34
2.2 LCC-HVDC系统的小信号模型及验证 36
参考文献 38
第3章 VSC-HVDC系统的小信号模型 39
3.1 两电平VSC-HVDC系统的非线性状态空间模型 39
3.1.1 换流器模型的建立 39
3.1.2 交流系统模型的建立 40
3.1.3 控制系统模型的建立 41
3.1.4 两电平VSC换流站模型的建立 43
3.2 MMC-HVDC系统的非线性状态空间模型 43
3.2.1 考虑MMC内部谐波动态过程的换流器模型的建立 45
3.2.2 考虑环流抑制的控制系统模型的建立 56
3.2.3 MMC换流站模型的建立 59
3.3 VSC-HVDC系统的小信号模型及验证 60
3.3.1 两电平VSC系统小信号模型的验证 60
3.3.2 MMC系统小信号模型的验证 61
参考文献 65
第4章 混合直流输电系统的小信号模型 66
4.1 LCC-MMC型混合直流输电系统的小信号模型 66
4.1.1 LCC-MMC型混合直流输电系统的结构 66
4.1.2 LCC-MMC型混合直流输电系统小信号模型的建立 67
4.1.3 LCC-MMC型混合直流输电系统小信号模型的验证 69
4.2 混合多端直流输电系统的小信号模型 71
4.2.1 混合三端直流输电系统的结构 71
4.2.2 混合三端直流输电系统小信号模型的建立 72
4.2.3 混合三端直流输电系统小信号模型的验证 74
4.3 混合多馈入直流输电系统的小信号模型 75
4.3.1 混合双馈入直流输电系统的结构 76
4.3.2 混合双馈入直流输电系统小信号模型的建立 77
4.3.3 混合双馈入直流输电系统小信号模型的验证 79
4.4 含STATCOM的LCC-HVDC系统的小信号模型 81
4.4.1 含STATCOM的LCC-HVDC系统的结构 81
4.4.2 含STATCOM的LCC-HVDC系统小信号模型的建立 83
4.4.3 含STATCOM的LCC-HVDC系统小信号模型的验证 85
4.5 其他混合直流输电系统的小信号模型 88
参考文献 88
第5章 柔性直流电网的小信号模型 89
5.1 柔性直流电网的非线性状态空间模型 89
5.1.1 单个MMC换流站模型的建立 90
5.1.2 直流架空线网络模型的建立 91
5.1.3 柔性直流电网非线性状态空间模型的建立 92
5.1.4 柔性直流电网状态空间模型的验证 92
5.2 柔性直流电网的小信号模型及验证 95
5.2.1 柔性直流电网小信号模型的建立 95
5.2.2 柔性直流电网小信号模型的验证 96
参考文献 97
下篇 直流输电系统的小信号稳定性分析
第6章 LCC-HVDC系统的小信号稳定性 101
6.1 系统参数 101
6.2 锁相环参数对系统小信号稳定性的影响 101
6.2.1 PLL增益对系统小信号稳定性的影响 101
6.2.2 SCR对PLL增益可行域的影响 103
6.3 定直流电压控制器对系统小信号稳定性的影响 104
6.4 PLL增益对功率传输极限及临界短路比的影响 107
参考文献 109
第7章 VSC-HVDC系统的小信号稳定性 111
7.1 VSC-HVDC联接弱交流电网时的小信号稳定性 111
7.1.1 弱交流电网下VSC-HVDC系统小信号稳定性的分析 111
7.1.2 弱交流电网下提高VSC-HVDC系统小信号稳定性的控制方法 116
7.2 MMC-HVDC的小信号稳定性 148
7.2.1 不同无功控制方式对MMC系统小信号稳定性的影响 148
7.2.2 临界运行短路比评估方法 161
参考文献 164
第8章 LCC-MMC型混合直流输电系统的小信号稳定性 166
8.1 系统振荡模态分析 166
8.2 主电路参数和控制系统参数对系统小信号稳定性的影响 168
8.2.1 主电路参数的影响 168
8.2.2 控制系统参数的影响 173
8.3 提高系统稳定裕度的附加控制方法 179
8.3.1 附加频率-电压阻尼控制方法 179
8.3.2 基于附加频率-电压阻尼控制的小信号模型及验证 180
8.3.3 附加频率-电压阻尼控制对系统小信号稳定性的影响 181
8.3.4 附加频率-电压阻尼控制对系统动态特性的影响 188
参考文献 189
第9章 混合多端直流输电系统的小信号稳定性 190
9.1 系统参数 190
9.2 系统振荡模态分析 191
9.2.1 换流站与直流线路耦合模态 193
9.2.2 MMC换流站模态 195
9.3 交流系统强度对系统小信号稳定性的影响 196
9.4 有功功率类控制环节对系统小信号稳定性的影响 197
9.5 环流抑制控制器对系统小信号稳定性的影响 200
参考文献 201
第10章 混合多馈入直流输电系统的小信号稳定性 202
10.1 系统参数 202
10.2 主电路参数和控制系统参数对系统小信号稳定性的影响 203
10.2.1 主电路参数的影响 203
10.2.2 控制系统参数的影响 205
10.3 提高系统稳定裕度的改进协调控制方法 214
10.3.1 附加虚拟电阻阻尼控制方法 214
10.3.2 基于附加虚拟电阻阻尼控制方法的小信号模型及验证 214
10.3.3 附加虚拟电阻阻尼控制对系统小信号稳定性的影响 216
10.4 基于参数灵敏度的控制参数优化方法 219
10.4.1 基于参数灵敏度的控制参数优化流程 219
10.4.2 基于参数灵敏度的控制参数优化效果 221
参考文献 225
第11章 含STATCOM的LCC-HVDC系统的小信号稳定性 227
11.1 系统参数 227
11.2 控制系统参数对系统小信号稳定性的影响 228
11.2.1 PLL增益对系统小信号稳定性的影响 228
11.2.2 LCC控制系统参数对系统小信号稳定性的影响 230
11.2.3 STATCOM控制系统参数对系统小信号稳定性的影响 231
11.2.4 不同控制系统之间的耦合影响分析 233
11.3 STATCOM对LCC-HVDC系统稳定裕度的影响 234
11.3.1 STATCOM对LCC-HVDC系统控制参数可行域的影响 234
11.3.2 STATCOM在不同SCR下对PLL增益可行域的影响 239
11.3.3 STATCOM对系统功率传输极限的影响 241
11.4 提高系统稳定裕度的改进协调控制方法 243
11.4.1 附加阻尼协调控制方法 243
11.4.2 基于附加阻尼协调控制的小信号模型及验证 244
11.4.3 附加阻尼协调控制对系统小信号稳定性的影响 245
11.4.4 附加阻尼协调控制对系统暂态特性的影响 249
参考文献 252
第12章 柔性直流电网的小信号稳定性 253
12.1 系统参数 253
12.2 交流系统参数对柔性直流电网小信号稳定性的影响 254
12.2.1 交流系统短路比对柔性直流电网小信号稳定性的影响 254
12.2.2 交流系统阻抗角对柔性直流电网小信号稳定性的影响 261
12.3 控制系统参数与交流系统临界短路比的耦合影响 273
12.3.1 主导模态的控制参数灵敏度分析 273
12.3.2 灵敏参数对交流系统临界短路比的影响 276
参考文献 281
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