前言
Preface

为应对日益严峻的全球变暖、能源短缺问题，以风电和光伏为代表的可再生能源发电技术受到了广泛关注并得到了快速发展。根据国家能源局统计，截至2023年上半年，我国可再生能源发电累计装机容量已突破13亿kW，历史性地超过了煤电比重；而其中风电与光伏发电达到了8.59亿kW，约为36个三峡电站的总装机容量，已成为可再生能源发电的主要贡献力量。

然而，风力与光伏发电具有较强的随机性和波动性，如果采用集中发电和远距离输送的传统形式，将对电网的稳定运行带来较大风险。在此背景下，微电网概念得以提出：作为一个“五脏俱全”的小型电力生态系统，微电网完整涵盖了分布式电源、储能及负荷，并通过电力电子变流器加以连接和控制。微电网既可以并入大电网协同工作，也能够脱离大电网孤岛运行，这些特性缓解了可再生能源对大电网的冲击，也有助于可再生能源的本地消纳，并能极大提升区域供电质量和输电效率。

如今，微电网技术已成为学术界与工业界的研究热点，实际工程也在如火如荼地建设中。然而，微电网系统的运行机制较为复杂，所涉及的电气工程知识体系跨度大，现有文献多关注复杂而先进的控制策略，使得刚接触该领域的读者往往会出现难以理解、无从上手等问题。在此背景下，亟需一本深入浅出、系统梳理微电网建模与控制相关基础理论的教材，帮助读者加深对微电网特性的理解，并初步具备对其分析和设计的能力。

教材共分为9章5个模块：第1章概述了微电网的提出背景、概念、意义、分类与现状，旨在帮助读者建立对微电网技术的宏观认识；第2～4章聚焦微电网中单个电力电子变流器的原理和控制，首先讲解了拓扑、脉冲宽度调制、坐标变换等基础知识，并分别针对最常见的电流控制型和电压控制型两类DC-AC变流器展开介绍；第5～7章聚焦微电网中多个电力电子变流器的协同和控制，对主从控制、下垂控制、二次控制等经典协同方法进行了细致的推导与分析，并就具体应用场景中存在的局限性进行了讨论；第8章简要介绍了直流微电网中变流器的控制及协同方法，旨在丰富读者对不同微电网类型的认知；第9章通过结合一个实际微电网系统的分析设计案例，给出了仿真任务和实验现象，让读者可以融会贯通本书所涵盖的知识要点。

本书由上海交通大学马柯任主编，梁克靖、许少伦任副主编，王嘉石、唐为禹、曹思语、朱文杰四位研究生参与了本书的章节设计及编写工作。

受限于编者水平，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。

编者
2023年7月于上海交通大学 VtxIgyBMp3ffWRu4lFJlpSQOnwV8sAf9kNjNW5il+BsD/i1eyX0hes8yLfVLFqNQ