并网变换器对于可再生能源接入电网十分重要。随着可再生能源接入电网规模的不断扩大，并网所提出的要求也越来越严格。当前要求并网变换器能够具有一些高级功能，如有功功率和无功功率的动态控制、系统能够在较大电压和频率范围内运行、低电压故障穿越、电网故障下无功电流的注入、支撑电网电压等。
本书介绍了目前光伏和风力发电并网变换器的常用结构、调制策略和控制方法。除了电力电子方面的知识，本书还涉及光伏和风力发电系统与电网相关的一些其他技术。根据当前光伏和风力发电系统的并网要求，本书主要讨论了以下内容：用于光伏和风力发电的并网变换器拓扑结构；光伏系统的孤岛检测方法；基于广义2阶积分器的电网同步技术；变换器在电网不对称故障下的高性能同步技术；用于电流控制和谐波补偿的比例谐振控制器技术；并网滤波器设计及有源阻尼技术；电网故障下包含正、负序分量的功率控制方法。
本书适合电气工程背景的研究生和可再生能源相关专业技术人员阅读，同时本书也可作为高校相关课程教材。
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目录
出版说明
译者序
原书序
作者简介
第1章 绪论
1.1 风力发电的进展 001
1.2 光伏发电的进展 003
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 004
参考文献 004
第2章 光伏逆变器结构
2.1 简介 005
2.2 由H桥拓扑派生出的逆变器结构 007
2.2.1 基本全桥逆变器 007
2.2.2 H5逆变器（SMA） 010
2.2.3 HERIC逆变器（Sunways） 012
2.2.4 REFU逆变器 014
2.2.5 带有直流旁路的全桥逆变器—FB-DCBP(Ingeteam） 016
2.2.6 全桥零电压整流器—FB-ZVR 017
2.2.7 派生自H桥的拓扑小结 019
2.3 由NPC拓扑派生出的逆变器结构 019
2.3.1 中点钳位型（NPC）半桥逆变器 020
2.3.2 Conergy NPC逆变器 021
2.3.3 派生自NPC的逆变器拓扑小结 023
2.4 典型光伏逆变器结构 023
2.4.1 带有高频变压器的H桥升压型光伏逆变器 023
2.4.2 带有低频变压器的升压型逆变器 024
2.5 三相光伏逆变器 024
2.6 控制结构 025
2.7 结论及未来趋势展望 026
参考文献 027
第3章 光伏并网标准
3.1 简介 029
3.2 国际标准 029
3.2.1 IEEE 1547分布式发电并网标准 029
3.2.2 IEC 61727电力设备接口特性 030
3.2.3 VDE 0126-1-1安全 031
3.2.4 IEC 61000电磁兼容性（EMC-低频） 031
3.2.5 EN 50160公共配电系统电压质量 032
3.3 电网异常状态时的响应特性 033
3.3.1 电压偏差 033
3.3.2 频率偏差 033
3.3.3 恢复并网 033
3.4 电能质量 034
3.4.1 直流电流注入 034
3.4.2 电流谐波 034
3.4.3 平均功率因数 035
3.5 反孤岛的要求 035
3.5.1 IEEE 1547/UL 1741对反孤岛的定义 036
3.5.2 IEC 62116对反孤岛的定义 037
3.5.3 VDE 0126-1-1对反孤岛的定义 037
3.6 小结 038
参考文献 038
第4章 单相功率变换器的电网同步
4.1 简介 040
4.2 单相系统的电网同步技术 041
4.2.1 采用傅里叶分析的电网同步 041
4.2.2 采用锁相环的电网同步 046
4.3 基于正交信号的相角检测方法 052
4.4 一些基于正交信号发生器的PLL 056
4.4.1 基于T/4传输延时的PLL 056
4.4.2 基于Hilbert变换的PLL 057
4.4.3 基于反Park变换的PLL 058
4.5 一些基于自适应滤波器的PLL 061
4.5.1 改进型PLL 062
4.5.2 2阶自适应滤波器 063
4.5.3 2阶广义积分器 065
4.5.4 基于2阶广义积分器的PLL 069
4.6 2阶广义积分器锁频环 071
4.6.1 2阶广义积分器锁频环的分析 072
4.7 小结 078
参考文献 079
第5章 孤岛检测
5.1 简介 081
5.2 检测盲区 082
5.3 孤岛检测方法概述 083
5.4 被动式孤岛检测方法 085
5.4.1 过/欠频率和过/欠电压检测法 085
5.4.2 相角跳变检测法（PJD） 086
5.4.3 谐波检测法（HD） 086
5.4.4 被动式检测法比较 088
5.5 主动式孤岛检测方法 090
5.5.1 频率漂移法 091
5.5.2 电压漂移法 096
5.5.3 电网阻抗估算法 097
5.5.4 基于锁相环的孤岛检测法 100
5.5.5 主动式孤岛检测法比较 104
5.6 小结 106
参考文献 106
第6章 风力发电系统并网变换器结构
6.1 简介 108
6.2 风力发电系统结构 109
6.3 并网变换器拓扑 112
6.3.1 单单元变换器（VSC或CSC） 112
6.3.2 多单元变换器（交错式或级联式） 116
6.4 风力发电系统控制 119
6.4.1 发电机侧控制 120
6.4.2 风力发电系统并网控制 122
6.5 小结 124
参考文献 125
第7章 风机系统的并网要求
7.1 简介 126
7.2 并网标准的演变 127
7.2.1 丹麦 129
7.2.2 德国 129
7.2.3 西班牙 130
7.2.4 英国 130
7.2.5 爱尔兰 130
7.2.6 美国 131
7.2.7 中国 131
7.2.8 小结 131
7.3 正常工作情况下的频率和电压偏移 132
7.4 正常工作情况下的有功功率控制 133
7.4.1 功率限制输出 133
7.4.2 频率控制 134
7.5 正常工作情况下的无功功率控制 136
7.5.1 德国 136
7.5.2 西班牙 136
7.5.3 丹麦 136
7.5.4 英国 138
7.5.5 爱尔兰 138
7.5.6 美国 138
7.6 电网扰动下的运行状况 138
7.6.1 德国 139
7.6.2 西班牙 141
7.6.3 美国西部电力协调委员会 144
7.7 并网规范中有关谐波的探讨 144
7.8 未来趋势 145
7.8.1 本地电压控制 145
7.8.2 惯性模拟（IE） 145
7.8.3 功率振荡阻尼（POD） 146
7.9 小结 146
参考文献 146
第8章 三相功率变换器的电网同步
8.1 简介 148
8.2 电网故障情况下的三相电压矢量 149
8.2.1 电网故障情况下的不对称电网电压 153
8.2.2 瞬时电网故障、电压跌落 155
8.2.3 电压跌落的派生 156
8.3 不对称及畸变电网条件下的同步参考坐标系锁相环 160
8.4 解耦双同步参考坐标系锁相环（DDSRF-PLL） 164
8.4.1 双同步参考坐标系 164
8.4.2 解耦网络 164
8.4.3 解耦双同步参考坐标系的分析 165
8.4.4 解耦双同步参考坐标系锁相环的结构和响应 168
8.5 双2阶广义积分器锁频环（DSOGI-FLL） 171
8.5.1 双2阶广义积分器的结构 172
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 173
8.5.3 对应于双2阶广义积分器的锁频环 175
8.5.4 双2阶广义积分器锁频环的响应 175
8.6 小结 177
参考文献 178
第9章 风力发电系统并网变换器控制
9.1 简介 180
9.2 变换器的模型 181
9.2.1 L滤波器逆变器的数学模型 181
9.2.2 LCL滤波器逆变器的数学模型 184
9.3 交流电压和直流电压控制 185
9.3.1 直流母线电压控制 185
9.3.2 通过交流电流控制实现的直流母线电压级联控制 187
9.3.3 PI控制器的调节 190
9.3.4 基于PI的电压控制设计实例 191
9.4 电压定向控制和直接功率控制 193
9.4.1 同步坐标系电压定向控制：PQ开环控制 194
9.4.2 同步坐标系电压定向控制：PQ闭环控制 194
9.4.3 静止坐标系电压定向控制：PQ开环控制 196
9.4.4 静止坐标系电压定向控制：PQ闭环控制 197
9.4.5 基于虚拟磁通的控制 197
9.4.6 直接功率控制 198
9.5 离网、微电网、下垂控制和电网支撑 200
9.5.1 无负载分配的并网/离网运行 201
9.5.2 带可控储能装置的微电网运行 202
9.5.3 下垂控制 203
9.6 小结 206
参考文献 206
第10章 电网故障情况下的并网变换器控制
10.1 简介 208
10.2 不对称电网电压条件下并网变换器的控制技术概述 209
10.3 用于不对称电流注入的控制结构 214
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 214
10.3.2 用于不对称电流注入的谐振控制器 221
10.4 不对称电网条件下的功率控制 224
10.4.1 瞬时有功-无功控制（IARC） 226
10.4.2 正序和负序控制（PNSC） 227
10.4.3 平均有功-无功控制（AARC） 229
10.4.4 对称的正序控制（BPSC） 230
10.4.5 IARC、PNSC、AARC和BPSC策略的性能比较 230
10.4.6 灵活正序和负序控制（FPNSC） 233
10.5 带电流限制的灵活功率控制 234
10.5.1 不对称电网条件下的电流向量轨迹 235
10.5.2 三相电流的瞬时值 237
10.5.3 各相最大电流的估计 238
10.5.4 最大有功功率和无功功率设定点的估计 240
10.5.5 灵活正序和负序控制的性能 242
10.6 小结 246
参考文献 247
第11章 并网滤波器设计
11.1 简介 249
11.2 滤波器拓扑 250
11.3 设计注意事项 251
11.4 LCL滤波器与电网相互作用的实例 255
11.5 谐振问题和阻尼方案 258
11.5.1 无阻尼电流控制环的不稳定性 259
11.5.2 电流控制环的无源阻尼 260
11.5.3 电流控制环的有源阻尼 262
11.6 滤波器的非线性特性 265
11.7 小结 268
参考文献 269
第12章 并网电流控制
12.1 简介 270
12.2 并网电流谐波标准 271
12.3 独立调制的线性电流控制 272
12.3.1 平均化技术 272
12.3.2 PI控制 273
12.3.3 无差拍控制 276
12.3.4 谐振控制 279
12.3.5 谐波补偿 283
12.4 调制技术 288
12.4.1 单相调制 290
12.4.2 三相调制 293
12.4.3 多电平调制 294
12.4.4 交错调制 297
12.5 电流控制型变换器的运行限制条件 299
12.6 实例 300
12.7 小结 303
参考文献 303
附录
附录A 三相系统的空间矢量变换 305
 A.1 简介 305
 A.2 频域中的对称分量 305
 A.3 时域中的对称分量 306
 A.4 静止参考坐标系下的αβ0分量 309
 A.5 同步参考坐标系下的dq0分量 310
参考文献 311
附录B 瞬时功率理论 312
 B.1 简介 312
 B.2 时域内单相系统功率定义的起源 313
 B.3 多相系统有功电流的起源 315
 B.4 多相系统功率电流的瞬时计算 317
 B.5 p-q理论 318
 B.6 任意多相系统的广义p-q理论 320
 B.7 改进的p-q理论 321
 B.8 三相功率系统的广义瞬时无功功率理论 322
 B.9 小结 323
参考文献 324
附录C 谐振控制器 325
 C.1 简介 325
 C.2 内模原理 325
 C.3 dq坐标系下PI控制器与αβ 坐标系下PR控制器
的等效性 326

全球范围内风力和光伏所发出并网电能的比重呈指数增长。各电网运营商为维持电网的稳定性都实施了日益严格的标准，限制风电和光伏的接入。风力发电站和光伏发电站均经过并网变换器与电网相连。除了将发出的直流电送往交流电网，并网变换器如今还必须具备一些高级功能，如有功功率和无功功率的动态控制；一定电压和频率范围内的稳定运行；低电压穿越；故障期间的无功电流注入；发挥诸如频率控制等电网平衡作用等。因而本书旨在介绍光伏和风电并网变换器的拓扑、调制与控制。另外作为经典电力电子手册的补充，本书介绍的内容还包括：依据电网接入标准，光伏和风电并网变换器应具备特殊的控制功能；在传统的电网同步和电流控制策略基础上，增加了包含电网不对称情形的通用电网条件的内容。
本书的内容源自2005年5月起在奥尔堡大学能源技术学院所开设的一门一年两次的工业/博士课程“用于可再生能源系统的电力电子”。该课程成功创办至今（至2010年底为止），已有约250名博士或工业工程师参与其中。课程约有40%的时间用于实验室设计和测试并网变换器控制策略等实践环节，取得了成功。巴里理工学院（Politecnico di Bari）的Marco Liserre博士、加泰罗尼亚理工大学的Pedro Rodríguez博士和我一起合著本书的目的正是为该课程提供一本独特的教科书。
本书对于那些具有电气工程背景并打算进入与光伏和风电有关的电气领域工作的研究生，以及光伏与风电行业的专业人员，将是一本不错的参考书。