风力发电机组控制技术

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内容简介

前言

第1章 绪论

1.1 风力发电概况

1.1.1 外国风力发电现状及展望

1.1.2 中国风力发电现状及展望

1.2 风力发电机组的基本组成

1.3 风力发电系统的主要类型

1.3.1 恒速恒频风力发电系统

1.3.2 有限变速风力发电系统

1.3.3 带部分功率变换器的变速恒频风力发电系统——双馈风力发电系统

1.3.4 带全功率变换器的变速恒频风力发电系统

1.3.5 采用其他类型发电机的风力发电系统

1.4 风力发电系统中的电力电子装置

1.4.1 软启动器

1.4.2 电容器组

1.4.3 变换器

1.4.4 风电场中的电力电子变换器拓扑结构

1.5 风力发电技术发展趋势

1.5.1 风力发电机组大型化

1.5.2 从陆地向海洋拓展

1.5.3 采用直驱型或半直驱型风力发电机组

1.5.4 提高风力发电机组的运行可靠性

1.5.5 分布式发电和微网技术

1.5.6 智能化控制

1.6 本章小结

第2章 风力发电机组的功率特性与功率控制

2.1 风力发电基本原理

2.2 风轮的空气动力学特性

2.2.1 风能的计算

2.2.2 风轮动量理论（贝兹极限理论）

2.2.3 影响输出功率的因素

2.3 风轮机的功率特性

2.4 风轮机的功率控制

2.4.1 风轮机的种类

2.4.2 风轮机的功率控制方式

2.5 风力发电机组的功率控制策略

2.5.1 风力发电机组的运行控制策略

2.5.2 额定风速以下时发电机组的运行控制

2.5.3 额定风速以上时发电机组的运行控制

2.6 最大功率点跟踪控制策略

2.6.1 最佳叶尖速比控制

2.6.2 功率信号回馈控制

2.6.3 爬山搜寻控制

2.6.4 改进的爬山搜寻控制

2.6.5 最优转矩控制

2.7 本章小结

第3章 直驱风力发电系统的变流控制策略

3.1 直驱风力发电系统的构成与工作原理

3.2 直驱风力发电系统的控制策略

3.2.1 变换器控制策略1（传统控制策略）

3.2.2 变换器控制策略2（新型控制策略）

3.2.3 两种控制策略的比较

3.3 实验研究

3.3.1 控制系统的硬件

3.3.2 控制系统的软件设计

3.3.3 实验验证

3.4 本章小结

第4章 双馈风力发电系统的运行原理

4.1 双馈风力发电系统的构成与工作原理

4.2 双馈发电机的电磁关系

4.2.1 双馈发电机的等效电路和基本方程式

4.2.2 双馈发电机的相量图

4.2.3 双馈风力发电机的功率特性

4.3 双馈风力发电机的数学模型

4.3.1 三相静止坐标系abc中的数学模型

4.3.2 两相旋转坐标系dq中的数学模型

4.4 双馈风力发电机功率变换器的控制

4.4.1 功率变换器控制原理

4.4.2 网侧变换器的控制

4.4.3 转子侧变换器的控制

4.5 实验验证

4.6 本章小结

第5章 风力发电机组的低电压穿越技术

5.1 风电的并网要求

5.1.1 频率和有功功率控制

5.1.2 短路功率和电压变化

5.1.3 无功功率控制

5.1.4 闪变

5.1.5 谐波

5.1.6 稳定性

5.2 风力发电机组的并网过程

5.2.1 双馈风力发电机组的并网控制

5.2.2 直驱风力发电机组的并网控制

5.3 直驱风力发电机组的低电压穿越技术

5.3.1 电网电压跌落概念

5.3.2 PMSG风轮的低电压穿越

5.3.3 风力发电系统的低电压穿越

5.4 双馈风力发电机组的低电压穿越技术

5.4.1 低电压穿越运行的控制目标

5.4.2 DFIG风轮的低电压穿越措施

5.5 本章小结

第6章 电网故障时网侧变换器的同步化方法研究

6.1 风力发电系统网侧变换器的电网同步化要求

6.2 锁相方法

6.2.1 开环锁相法

6.2.2 闭环锁相法

6.3 本章小结