微电网的提出旨在实现分布式发电技术的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源在并网运行时出现的一些问题，抱着近年来智能电网的建设，其研究和发展日益受到广泛关注。由于微电网构成及运行方式复杂，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，需要发展更有针对性的理论和方法。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。本书第1章概述微电网的概念及结构特征；第2章介绍各种分布式电源的建模方法；第3章给出微电网的一些典型控制策略；第4章介绍微电网的稳态分析方法；第5章和第6章分别总结微电网的电磁暂态和稳定性仿真理论；第7章介绍微电网小扰动稳定性分析方法。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 微电网结构特征 3
1.2.1 直流与交流微电网 3
1.2.2 简单与复杂结构微电网 5
1.2.3 微电网电压等级及规模 6
1.3 微电网相关技术问题 8
1.4 微电网与智能配电系统 10
参考文献 11
第2章 分布式发电系统模型 13
2.1 引言 13
2.2 光伏发电系统 14
2.2.1 数学模型 14
2.2.2 输出特性与最大功率点跟踪算法 16
2.2.3 光伏并网发电系统 20
2.3 燃料电池发电系统 27
2.3.1 短期动态模型 27
2.3.2 中期动态模型 32
2.3.3 长期动态模型 35
2.3.4 燃料电池并网系统 37
2.3.5 模型适应性分析 38
2.4 风力发电系统 44
2.4.1 风力发电系统典型形式 45
2.4.2 恒频/恒速风力发电系统模型 48
2.4.3 双馈风力发电系统模型 53
2.4.4 直驱风力发电系统模型 62
2.5 微型燃气轮机发电系统 66
2.5.1 单轴结构微型燃气轮机发电系统 67
2.5.2 分轴结构微型燃气轮机发电系统 75
2.6 飞轮储能系统 77
2.6.1 飞轮储能系统结构 77
2.6.2 飞轮储能系统储能量及工作模式 78
2.6.3 飞轮储能控制系统 82
2.7 超级电容器储能系统 92
2.7.1 超级电容器工作原理 92
2.7.2 超级电容器等效电路 92
2.7.3 超级电容器控制系统 95
2.8 蓄电池储能系统 100
2.8.1 蓄电池基本概念 101
2.8.2 蓄电池等效电路模型 104
2.8.3 蓄电池储能控制系统 109
参考文献 114
第3章 微电网运行控制 119
3.1 微电网控制模式 119
3.1.1 主从控制模式 119
3.1.2 对等控制模式 120
3.1.3 分层控制模式 122
3.2 分布式电源并网逆变器控制 123
3.2.1 并网逆变器及其拓扑结构 124
3.2.2 并网逆变器主电路 126
3.2.3 逆变器控制方法 130
3.3 基于对等控制的微电网控制器设计举例 141
3.3.1 PQ 控制器设计 142
3.3.2 Droop控制器设计 142
3.3.3 算例系统 145
3.4 基于主从控制的微电网运行模式平滑切换 150
3.4.1 主从控制微电网系统结构 150
3.4.2 微电网运行模式平滑切换控制策略 150
3.4.3 算例分析 156
参考文献 161
第4章 微电网稳态分析 165
4.1 常规元件稳态模型 165
4.1.1 变压器模型165
4.1.2 线路模型 167
4.1.3 负荷模型 168
4.2 配电网潮流算法 169
4.2.1 Zbus高斯算法 169
4.2.2 牛顿法 170
4.2.3 近似牛顿法 172
4.2.4 前推回推法 173
4.3 电力电子变换器稳态模型 174
4.3.1 PWM 换流器稳态方程 175
4.3.2 PWM 换流器节点类型 177
4.3.3 DC/DC 变换器态模型 178
4.4 微电网交直流混合潮流算法 179
4.4.1 微电网节点电压方程 179
4.4.2 微电网节点及支路编号 181
4.4.3 分布式电源节点处理方法 182
4.4.4 算法流程 187
4.4.5 算例分析 189
4.5 微电网短路电流计算 192
4.5.1 分布式电源处理方法 193
4.5.2 故障模拟 197
4.5.3 短路冲击电流和短路容量值 197
4.5.4 算例分析 198
参考文献 201
第5章 微电网电磁暂态仿真 203
5.1 引言 203
5.2 电磁暂态仿真基本方法 204
5.2.1 方法概要 204
5.2.2 仿真算法分析比较 206
5.2.3 电磁暂态仿真的初始化 211
5.3 电磁暂态仿真中的模型描述 211
5.3.1 建模方法 211
5.3.2 电气系统内置模型实现 212
5.3.3 控制系统组合模型实现 216
5.4 交流电机模型 220
5.4.1 dp0坐标系下交流电机模型 221
5.4.2 三相自然坐标系下交流电机模型 228
5.5 微电网电磁暂态仿真方法 233
5.5.1 基于增广改进节点方程的电气系统建模 233
5.5.2 适于电力电子电路仿真的插值算法 235
5.5.3 基于牛顿法的控制系统建模与改进 239
5.5.4 基于自动微分的电磁暂态仿真建模方法 241
5.5.5 电磁暂态仿真并行计算方法 248
5.6 算例实现与仿真验证 251
5.6.1 燃料电池发电算例系统 251
5.6.2 微型燃气轮机发电算例系统 252
5.6.3 光伏发电算例系统 255
5.6.4 低压微电网算例 259
5.7 电力电子装置典型模型适应性分析 267
5.7.1 模型典型描述形式 267
5.7.2 模型适应性分析 271
参考文献 275
第6章 微电网暂态稳定性仿真 282
6.1 引言 282
6.2 并网元件与网络接口 283
6.3 电力电子换流装置准稳态模型 288
6.3.1 基本模型 288
6.3.2 通用化模型设计 290
6.4 暂态稳定性仿真基本算法 296
6.4.1 显式交替求解算法 297
6.4.2 隐式联立求解算法 297
6.4.3 隐式交替求解算法 298
6.5 基于数值微分求导的隐式求解算法 299
6.5.1 数值微分算法及应用 300
6.5.2 算法模型变结构适应性分析 301
6.5.3 改进的隐式交替求解算法流程 302
6.6 网式链表双层算法结构及应用 303
6.6.1 网式链表的基本原理 304
6.6.2 双层算法描述 309
6.7 显式隐式混合积分算法 314
6.8 仿真初值计算方法 316
6.9 仿真算例分析 322
参考文献 327
第7章 微电网小扰动稳定性分析 330
7.1 微电网小扰动稳定性分析 330
7.1.1 微电网状态矩阵形成 330
7.1.2 微电网特征值和特征向量计算 331
7.2 基于矩阵摄动理论的特征解分析 331
7.3 微电网状态矩阵摄动分析 335
7.3.1 状态矩阵参数摄动描述 335
7.3.2 孤立特征值特征解灵敏度计算 336
7.3.3 重特征值特征解灵敏度计算 337
7.3.4 算例分析 339
7.4 微电网并网逆变器Droop参数协调优化 342
7.4.1 Droop系数摄动矩阵分析 343
7.4.2 协调优化目标函数及算法流程 345
7.4.3 算例分析 348
参考文献 357
附录A 变量坐标变换 360
附录B1 微电网算例系统1 365
参考文献 366
附录B2 微电网算例系统2 367
参考文献 369
附录C 算例参数 370
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