風力發(fā)電機組控制技術

目 錄
第1章　緒論\t1
1．1 風力發(fā)電概況\t1
1．1．1 外國風力發(fā)電現(xiàn)狀及展望\t1
1．1．2 中國風力發(fā)電現(xiàn)狀及展望\t2
1．2 風力發(fā)電機組的基本組成\t3
1．3 風力發(fā)電系統(tǒng)的主要類型\t4
1．3．1 恒速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)\t4
1．3．2 有限變速風力發(fā)電系統(tǒng)\t5
1．3．3 帶部分功率變換器的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)―雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)\t5
1．3．4 帶全功率變換器的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)\t6
1．3．5 采用其他類型發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)\t7
1．4 風力發(fā)電系統(tǒng)中的電力電子裝置\t10
1．4．1 軟起動器\t10
1．4．2 電容器組\t10
1．4．3 變換器\t11
1．4．4 風電場中的電力電子變換器拓撲結構\t12
1．5 風力發(fā)電技術發(fā)展趨勢\t13
1．5．1 風力發(fā)電機組大型化\t13
1．5．2 從陸地向海洋拓展\t13
1．5．3 采用直驅型或半直驅型風力發(fā)電機組\t13
1．5．4 提高風力發(fā)電機組的運行可靠性\t14
1．5．5 分布式發(fā)電和微網技術\t14
1．5．6 智能化控制\t15
1．6 本章小結\t15
第2章 風力發(fā)電機組的功率特性與功率控制\t16
2．1 風力發(fā)電基本原理\t16
2．2 風輪的空氣動力學特性\t17
2．2．1 風能的計算\t17
2．2．2 風輪動量理論（貝茲極限理論）\t18
2．2．3 影響輸出功率的因素\t20
2．3 風輪機的功率特性\t20
2．4 風輪機的功率控制\t22
2．4．1 風輪機的種類\t22
2．4．2 風輪機的功率控制方式\t23
2．5 風力發(fā)電機組的功率控制策略\t25
2．5．1 風力發(fā)電機組的運行控制策略\t25
2．5．2 額定風速以下時發(fā)電機組的運行控制\t26
2．5．3 額定風速以上時發(fā)電機組的運行控制\t28
2．6 最大功率點跟蹤控制策略\t28
2．6．1 最佳葉尖速比控制\t29
2．6．2 功率信號回饋控制\t29
2．6．3 爬山搜尋控制\t30
2．6．4 改進的爬山搜尋控制\t30
2．6．5 最優(yōu)轉矩控制\t31
2．7 本章小結\t32
第3章 直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的變流控制策略\t33
3．1 直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的構成與工作原理\t33
3．2 直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略\t35
3．2．1 變換器控制策略1（傳統(tǒng)控制策略）\t36
3．2．2 變換器控制策略2（新型控制策略）\t48
3．2．3 兩種控制策略的比較\t54
3．3 實驗研究\t55
3．3．1 控制系統(tǒng)的硬件\t55
3．3．2 控制系統(tǒng)的軟件設計\t57
3．3．3 實驗驗證\t58
3．4 本章小結\t60
第4章 雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的運行原理\t61
4．1 雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的構成與工作原理\t61
4．2 雙饋發(fā)電機的電磁關系\t64
4．2．1 雙饋發(fā)電機的等效電路和基本方程式\t64
4．2．2 雙饋發(fā)電機的相量圖\t64
4．2．3 雙饋風力發(fā)電機的功率特性\t65
4．3 雙饋風力發(fā)電機的數(shù)學模型\t70
4．3．1 三相靜止坐標系abc中的數(shù)學模型\t70
4．3．2 兩相旋轉坐標系dq中的數(shù)學模型\t72
4．4 雙饋風力發(fā)電機功率變換器的控制\t74
4．4．1 功率變換器控制原理\t74
4．4．2 網側變換器的控制\t75
4．4．3 轉子側變換器的控制\t75
4．5 實驗驗證\t78
4．6 本章小結\t80
第5章 風力發(fā)電機組的低電壓穿越技術\t81
5．1 風電的并網要求\t82
5．1．1 頻率和有功功率控制\t82
5．1．2 短路功率和電壓變化\t82
5．1．3 無功功率控制\t83
5．1．4 閃變\t84
5．1．5 諧波\t84
5．1．6 穩(wěn)定性\t85
5．2 風力發(fā)電機組的并網過程\t85
5．2．1 雙饋風力發(fā)電機組的并網控制\t86
5．2．2 直驅風力發(fā)電機組的并網控制\t86
5．3 直驅風力發(fā)電機組的低電壓穿越技術\t86
5．3．1 電網電壓跌落概念\t87
5．3．2 PMSG風輪的低電壓穿越\t88
5．3．3 風力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越\t99
5．4 雙饋風力發(fā)電機組的低電壓穿越技術\t102
5．4．1 低電壓穿越運行的控制目標\t102
5．4．2 DFIG風輪的低電壓穿越措施\t103
5．5 本章小結\t115
第6章 電網故障時網側變換器的同步化方法研究\t116
6．1 風力發(fā)電系統(tǒng)網側變換器的電網同步化要求\t116
6．2 鎖相方法\t117
6．2．1 開環(huán)鎖相法\t117
6．2．2 閉環(huán)鎖相法\t117
6．3 本章小結\t133
第7章 電網故障時直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的運行與控制\t134
7．1 電網故障時直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略\t134
7．2 電網故障時直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的控制\t134
7．2．1 電網故障時直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的控制結構\t134
7．2．2 網側變換器中的電流控制器\t135
7．2．3 不平衡電壓下直流母線電壓的控制機理\t138
7．3 不對稱電網故障時直驅風力發(fā)電系統(tǒng)仿真與實驗研究\t143
7．4 本章小結\t147
第8章 雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的風輪控制策略\t148
8．1 風力發(fā)電系統(tǒng)總體控制方案\t148
8．2 風輪控制策略\t151
8．2．1 控制策略1\t151
8．2．2 控制策略2\t153
8．3 控制器的設計\t154
8．3．1 轉速控制器1的設計\t154
8．3．2 功率控制器1的設計\t155
8．3．3 交叉耦合控制\t156
8．3．4 轉速控制器2的設計\t157
8．3．5 功率控制器2的設計\t158
8．4 本章小結\t158
第9章 風力發(fā)電機組的故障容錯技術\t159
9．1 故障診斷概述\t159
9．1．1 故障診斷的概念\t159
9．1．2 故障診斷的由來\t159
9．1．3 故障診斷的分類\t160
9．1．4 故障診斷的任務\t160
9．1．5 評價故障診斷的指標\t160
9．1．6 故障診斷的發(fā)展歷史\t161
9．2 故障容錯的基本理論\t162
9．3 風力發(fā)電機組常見故障\t162
9．3．1 風力發(fā)電機組葉片故障\t163
9．3．2 風力發(fā)電機組軸承故障\t163
9．3．3 風力發(fā)電機故障\t164
9．3．4 風力發(fā)電系統(tǒng)變換器故障\t165
9．3．5 風力發(fā)電系統(tǒng)齒輪箱故障\t165
9．3．6 其他故障\t165
9．4 風力發(fā)電機組故障診斷技術\t166
9．5 提高風力發(fā)電系統(tǒng)故障容錯能力的措施\t167
9．5．1 采用多相發(fā)電機\t167
9．5．2 采用具有容錯能力的變換器拓撲結構\t167
9．5．3 采用具有冗余開關器件的變換器\t168
9．5．4 采用開關磁阻發(fā)電機\t168
9．5．5 設計特殊結構的容錯永磁同步發(fā)電機\t168
9．6 本章小結\t169
參考文獻\t170