風力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換與控制

內(nèi)容概要

　　本書對風力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換與控制進行了詳細的介紹，提出了很多解決方案，包括風力發(fā)電系統(tǒng)的離網(wǎng)和并網(wǎng)運行、陸上和海上應用、水平軸和垂直軸風力機、定速和變速運行、失速和變槳距控制、并網(wǎng)導則等，并針對基于異步發(fā)電機的定速風力發(fā)電系統(tǒng)、籠型異步發(fā)電機變速風力發(fā)電系統(tǒng)、基于雙饋異步發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)、同步發(fā)電機的變速風力發(fā)電系統(tǒng)等，進行深入剖析，給出了具體的建模方法與控制措施。
　　本書可供從事風力發(fā)電的研究和工程設計人員參考，也完全可作為研究生或高年級本科生的教材。

書籍目錄

前言
符號表
縮略語
第1章 概述
1.1 簡介
1.2 風力發(fā)電系統(tǒng)概述
1.2.1 裝機容量和發(fā)展速度
1.2.2 各種容量的風力機
1.2.3 離網(wǎng)及并網(wǎng)應用
1.2.4 陸上及海上應用
1.2.5 風力發(fā)電系統(tǒng)的成本
1.3 風力機的技術(shù)
1.3.1 水平軸和垂直軸風力機
1.3.2 定速和變速風力機
1.3.3 失速型和變槳型風力機功率控制
1.4 風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.4.1 不帶變流器的定速風力發(fā)電系統(tǒng)
1.4.2 基于部分功率變流器的變速風力發(fā)電系統(tǒng)
1.4.3 帶全功率變流器的變速系統(tǒng)
1.5 并網(wǎng)導則
1.5.1 故障穿越要求
1.5.2 無功功率控制
1.6 小結(jié)
參考文獻
第2章 風力發(fā)電系統(tǒng)控制原理
2.1 簡介
2.2 風力機
2.2.1 葉片
2.2.2 變槳距機構(gòu)
2.2.3 齒輪箱
2.2.4 風輪機械制動器
2.2.5 發(fā)電機
2.2.6 偏航控制系統(tǒng)
2.2.7 塔架和基礎
2.2.8 風向風速傳感器（風速計）
2.3 風力機空氣動力學
2.3.1 風力機的功率特性
2.3.2 氣動功率控制：被動失速、主動失速和變槳距控制技術(shù)
2.3.3 葉尖速度比
2.4 最大功率點跟蹤（MPPT）控制
2.4.1 基于風力機功率曲線的最大功率點跟蹤控制
2.4.2 基于最佳葉尖速度比的最大功率點跟蹤控制
2.4.3 基于最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制的最大功率點跟蹤控制
2.5 小結(jié)
參考文獻
第3章 風力發(fā)電機和建模
3.1 簡介
3.2 參考坐標系變換
3.2.1 abc/dq參考坐標系變換
3.2.2 abc/αβ參考坐標系變換
3.3 異步發(fā)電機模型
3.3.1 結(jié)構(gòu)
3.3.2 空間矢量模型
3.3.3 dq軸參考坐標系模型
3.3.4 仿真模型
3.3.5 異步發(fā)電機的暫態(tài)特性
3.3.6 穩(wěn)態(tài)等效電路
3.4 同步發(fā)電機
3.4.1 結(jié)構(gòu)
3.4.2 同步發(fā)電機動態(tài)模型
3.4.3 穩(wěn)態(tài)等效電路
3.5 小結(jié)
參考文獻
第4章 風力發(fā)電系統(tǒng)中的功率變流器
4.1 介紹
4.2 交流電壓控制器（軟起動器）
4.2.1 單相交流電壓控制器
4.2.2 三相交流電壓控制器
4.3 多重化并聯(lián)升壓變流器
4.3.1 單通道升壓變流器
4.3.2 雙通道多重化并聯(lián)升壓變流器
4.3.3 多通道多重化并聯(lián)升壓變流器
4.4 兩電平電壓源變流器
4.4.1 正弦波PWM
4.4.2 空間矢量調(diào)制
4.4.3 諧波分析
4.5 三電平中點箝位式變流器
4.5.1 變流器拓撲
4.5.2 空間矢量調(diào)制
4.6 PWM電流源變流器
4.6.1 電流源逆變器拓撲
4.6.2 特定諧波消除
4.6.3 空間矢量調(diào)制
4.6.4 PWM電流源整流器
4.7 并網(wǎng)逆變器控制
4.7.1 電壓定向控制
4.7.2 具有解耦控制器的電壓定向控制
4.7.3 采用電壓定向控制和無功功率控制的并網(wǎng)逆變器
4.8 小結(jié)
參考文獻
第5章 風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.1 簡介
5.2 定速風力發(fā)電系統(tǒng)
5.2.1 單速風力發(fā)電系統(tǒng)
5.2.2 雙速風力發(fā)電系統(tǒng)
5.3 基于異步發(fā)電機的變速風力發(fā)電系統(tǒng)
5.3.1 帶有外部轉(zhuǎn)子電阻的繞線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機
5.3.2 具有部分功率變流器的雙饋異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)
5.3.3 采用全功率變流器的籠型異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)
5.4 變速同步風力發(fā)電系統(tǒng)
5.4.1 采用全功率背靠背功率變流器結(jié)構(gòu)
5.4.2 采用二極管整流器和DC/DC變流器結(jié)構(gòu)
5.4.3 用于多繞組發(fā)電機的分布式變流器
5.5 小結(jié)
參考文獻
第6章 基于異步發(fā)電機的定速風力發(fā)電系統(tǒng)
6.1 簡介
6.2 定速風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.2.1 風力機
6.2.2 齒輪箱
6.2.3 發(fā)電機
6.2.4 軟起動器
6.2.5 無功功率補償
6.2.6 主要特征和缺點
6.3 工作原理
6.3.1 籠型異步發(fā)電機的定速運行
6.3.2 定速風力發(fā)電系統(tǒng)的雙速運行
6.4 采用軟起動器并網(wǎng)
6.5 無功功率補償
6.6 小結(jié)
參考文獻
第7章 基于籠型異步發(fā)電機的變速風力發(fā)電系統(tǒng)
7.1 簡介
7.2 直接磁場定向控制
7.2.1 磁場定向
7.2.2 籠型異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)直接磁場定向控制
7.2.3 轉(zhuǎn)子磁鏈計算器
7.2.4 直接磁場定向控制風力發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析
7.3 間接磁場定向控制
7.3.1 間接磁場定向控制的工作原理
7.3.2 采用間接磁場定向控制的籠型異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析
7.4 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)
7.4.1 直接轉(zhuǎn)矩控制的原理
7.4.2 開關(guān)邏輯
7.4.3 定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩計算器
7.4.4 基于直接轉(zhuǎn)矩控制的籠型異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)分析
7.4.5 基于直接轉(zhuǎn)矩控制的籠型異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析
7.5 電流源變流器風力發(fā)電系統(tǒng)的控制
7.5.1 簡介
7.5.2 在變化量α和固定值m條件下，對電流源變流器風力發(fā)電系統(tǒng)的控制
7.5.3 電流源變流器風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析
7.6 小結(jié)
參考文獻
第8章 基于雙饋異步發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)
8.1 簡介
8.2 雙饋異步發(fā)電機的超同步和亞同步運行
8.3 雙饋異步發(fā)電機的單位功率因數(shù)運行
8.3.1 帶轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的雙饋異步發(fā)電機穩(wěn)態(tài)等效電路
8.3.2 雙饋異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩?轉(zhuǎn)差率特性
8.3.3 雙饋異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)在PFs=1時的穩(wěn)態(tài)分析
8.3.4 簡化計算
8.4 超前和滯后功率因數(shù)運行
8.5 雙饋異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)定子電壓定向控制
8.5.1 定子電壓定向控制的原理
8.5.2 系統(tǒng)控制框圖
8.5.3 雙饋異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的暫態(tài)特性
8.5.4 雙饋異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能
8.6 雙饋異步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的起動和實驗
8.7 小結(jié)
參考文獻
第9章 基于同步發(fā)電機的變速風力發(fā)電系統(tǒng)
9.1 簡介
9.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
9.3 同步發(fā)電機的控制
9.3.1 零d軸電流（ZDC）控制
9.3.2 單位電流最大轉(zhuǎn)矩（MTPA）控制
9.3.3 單位功率因數(shù)（UPF）控制
9.3.4 零d軸電流、單位電流最大轉(zhuǎn)矩和單位功率因數(shù)控制方法的比較
9.4 采用背靠背電壓源變流器的同步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)
9.4.1 采用零d軸電流控制和最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制的隱極式同步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)
9.4.2 隱極式同步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析
9.4.3 凸極式同步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的單位電流最大轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速反饋控制
9.4.4 凸極式同步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析
9.4.5 網(wǎng)側(cè)最大功率點跟蹤控制
9.5 采用DC/DC升壓變流器的同步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)
9.6 同步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)的無功功率控制
9.7 基于電流源變流器（CSC）的同步發(fā)電機風力發(fā)電系統(tǒng)
9.7.1 采用觸發(fā)延遲角控制的電流源變流器風力發(fā)電系統(tǒng)
9.7.2 采用電流源變流器的風力發(fā)電系統(tǒng)的無功功率控制
9.8 小結(jié)
參考文獻
附錄
附錄A標幺值規(guī)定
附錄B發(fā)電機參數(shù)
B.1 籠型異步發(fā)電機
B.2 雙饋異步發(fā)電機
B.3 同步發(fā)電機
附錄C問題與解答274符號表符號表

圖書封面

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