直流电网是支撑我国新能源高效并网和广域能源互济的先进输电技术，是我国未来电网广域互联的重要发展方向。但是，直流电网具有电容储能大、系统阻尼小、故障演变快的特点，面临装备成本和体积巨大、直流故障难以清除的局限。本书聚焦于直流电网低成本直流故障穿越难题，致力于通过装备拓扑设计和多设备间的协调配合大幅降低设备成本，主要内容包括：直流电网装备发展需求与现状、紧凑化MMC拓扑与故障穿越方法、高功率密度直流变压器、直流故障发展刻画、多功能潮流控制器、故障限流器拓扑改进、直流断路器一体化设计、多设备协调配合等内容。
本书内容集成了华北电力大学直流输电团队近年的研究进展，适合于从事直流电网装备拓扑紧凑化、轻型化和多功能化研究的高等院校、科研院所和工程现场的教师、专家、技术人员和研究生阅读。

赵成勇，博士、教授、博士生导师，新能源电力系统全国重点实验室直流输电方向负责人。加拿大曼尼托巴大学Adjunct Professor （2015.7—2018.6）。IEEE高级会员，中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会委员，中国高校电力电子与电力传动学术年会组委会委员等。长期专注直流输电研究。主持国家重点研发计划课题2项、国家自然基金联合基金重点项目、国家863计划课题和国家自然基金项目等纵向项目10项，主持国家电网公司和南方电网公司等单位科研项目40余项。在传统直流输电、柔性直流输电与混合直流输电系统的拓扑结构、运行机理和控制策略方面进行长期基础研究，研究成果得到了工业界认可和应用，获2020年度教育部技术发明二等奖、2020年度福建省科技进步二等奖、2022年度中国电工技术学会科技进步二等奖、2016年度中国电力创新奖一等奖等省部级奖励9项。

前言
第1章 绪论
1.1 直流电网发展前景
1.2 直流组网装备面临的问题
1.3 直流组网设备发展需求
第2章 紧凑型MMC拓扑及控制
2.1 MMC拓扑及工作原理
2.2 基于改进拓扑下的MMC轻型化方案
2.2.1 桥臂电感可变式MMC拓扑
2.2.2 VAI-MMC轻型化机理
2.2.3 仿真验证及经济性分析
2.3 基于附加控制下的MMC轻型化方案
2.3.1 基于谐波电流和谐波电压耦合注入方案
2.3.2 基于耦合注入方案的轻型化机理
2.3.3 仿真验证及经济性分析
2.4 基于改进拓扑下的附加控制策略的MMC轻型化方案
2.4.1 基于桥臂复用的MMC轻型化方案
2.4.2 采用子模块混合型的MMC
2.5 谐波注入法在实际工程中的应用
2.6 本章小结
参考文献
第3章 紧凑化混合型MMC拓扑及其故障穿越方法
3.1 半全混合换流站暂态电容过电压抑制方法
3.1.1 不平衡电压下子模块电容电压波动特性
3.1.2 不平衡电压下子模块电容电压波动抑制方法
3.1.3 谐波耦合注入的子模块电容电压波动抑制方法
3.1.4 仿真验证
3.2 半全混合换流站的自适应直流故障穿越方法
3.2.1 混合型MMC自适应限流控制器基本原理
3.2.2 自适应限流控制对故障电流作用机理分析
3.2.3 典型示例仿真分析
3.3 换流阀嵌套型换流站及其直流故障穿越方法
3.3.1 嵌套型MMC拓扑原理及工作方式
3.3.2 典型示例仿真分析
3.3.3 嵌套型MMC经济性分析
3.4 桥臂并联混合型换流站及其直流故障穿越方法
3.4.1 并联型混合MMC拓扑及控制器设计
3.4.2 并联型混合MMC的工作原理
3.4.3 典型示例仿真分析
3.4.4 并联型混合MMC经济性分析
3.5 本章小结
参考文献
第4章 高功率密度直流变压器
4.1 直流变压器在直流电网中的应用场景
4.1.1 应用于直流互联系统的高压大容量直流变压器
4.1.2 应用于中低压直流电网的直流变压器
4.2 直流变压器拓扑类型与适用范围
4.2.1 隔离型直流变压器
4.2.2 非隔离型直流变压器
4.2.3 拓扑适用范围分析
4.3 紧凑化直流变压器解决方案
4.3.1 降低电容值类紧凑化方案
4.3.2 多端口拓扑类紧凑化方案
4.3.3 改进拓扑类紧凑化方案
4.4 直流变压器工程应用实践
4.4.1 苏州同里综合能源服务中心
4.4.2 唐家湾多端交直流混合柔性配网互联工程
4.4.3 乌兰察布“源网荷储”功率路由器
4.5 本章小结
参考文献
第5章 柔性直流系统直流侧短路特性分析
5.1 直流故障电流等效计算方法
5.1.1 单端MMC短路故障等效模型
5.1.2 直流电网故障电流计算方法
5.1.3 仿真验证
5.2 直流故障过程中暂态能量流动解析
5.2.1 暂态能量及暂态能量流TEF的定义
5.2.2 基于暂态能量流的MMC-HVDC换流站建模
5.2.3 仿真验证
5.3 直流电网实验平台和故障电流验证
5.3.1 物理平台架构和参数
5.3.2 实验验证
5.4 本章小结
参考文献
第6章 直流电网中故障保护设备与方法概述
6.1 故障限流设备概述
6.1.1 故障限流设备分类
6.1.2 故障限流设备的基本配置方式
6.2 故障限流设备的作用机理
6.2.1 限流原理分类
6.2.2 源侧故障限流设备的作用机理
6.2.3 网侧故障限流设备的作用机理
6.3 故障限流设备的协同配合原则
6.3.1 单端信息原则
6.3.2 越限限流原则
6.3.3 就近限流原则
6.3.4 残压支撑原则和耐压利用原则
6.4 多端直流端间协同配合保护方法
6.4.1 保护分类
6.4.2 直流电网的典型故障点
6.4.3 直流电网的保护与恢复策略
6.4.4 实例说明
6.5 本章小结
参考文献
第7章 具备直流故障处理能力的直流潮流控制器
7.1 线间直流潮流控制器的基本结构
7.2 具备故障限流功能的新型线间直流潮流控制器
7.2.1 新型潮流控制器拓扑及控制策略
7.2.2 潮流控制器的故障电流抑制过程分析
7.2.3 参数选取
7.2.4 模型验证
7.3 具备故障限流及断路功能的复合型直流潮流控制器
7.3.1 潮流控制器拓扑及控制策略
7.3.2 潮流控制器动作过程的理论分析
7.3.3 模型验证
7.4 本章小结
参考文献
第8章 故障限流器拓扑及其演化
8.1 基于换相电容的故障限流器
8.1.1 新型限流器拓扑结构
8.1.2 新型限流器性能验证
8.1.3 新型限流器成本分析
8.2 基于限流电感的故障限流器
8.2.1 新型限流器拓扑结构
8.2.2 新型限流器性能验证
8.3 限流器在多端口断路器中的应用
8.3.1 多端口直流断路器的限流拓扑
8.3.2 多端口直流断路器的限流、断路过程
8.3.3 仿真验证
8.4 本章小结
参考文献
第9章 限流式断路器一体化设计
9.1 自旁