图书介绍

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风电并网运行控制及关键技术
  • 薛迎成,程孟增著 著
  • 出版社: 北京:中国电力出版社
  • ISBN:9787512383968
  • 出版时间:2015
  • 标注页数:173页
  • 文件大小:24MB
  • 文件页数:184页
  • 主题词:风力发电-研究

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图书目录

第1章 绪论1

1.1 研究背景及其意义1

1.2 风电发展现状2

1.2.1 全球风电发展现状2

1.2.2 中国风电发展情况3

1.3 风电发展面临的问题3

1.4 风力发电系统有功功率平滑控制技术研究现状5

1.5 变速风电机组参与调频的研究现状8

1.6 双馈发电系统电网故障穿越技术的研究现状11

1.6.1 常见电网故障类型11

1.6.2 电网电压故障对双馈电机的影响12

1.6.3 国内外电网对风力发电系统低电压穿越(LVRT)相关规定12

1.6.4 DFIG低电压穿越硬件保护电路15

1.6.5 故障状态下控制技术的研究18

1.6.6 网侧变换器的控制策略20

1.7 本书的主要研究内容21

第2章 风力发电机并网情况分析24

2.1 引言24

2.2 风力发电技术24

2.2.1 恒速恒频风力发电技术25

2.2.2 变速恒频风力发电技术25

2.3 风力发电机的运行机理28

2.4 风力机与传动模型30

2.4.1 风速模型30

2.4.2 风力机模型31

2.4.3 传动机构模型33

2.5 恒速恒频风力发电机数学模型33

2.6 变速恒频双馈风力发电机数学模型35

2.6.1 双馈电机的组成35

2.6.2 双馈电机的数学模型36

2.7 风力发电机并网分析38

2.7.1 并网风力发电机的模型38

2.7.2 风力发电机并网分析39

2.8 小结43

第3章 常规机组和风力发电频率特性比较44

3.1 不同风电机组的频率响应特性分析44

3.1.1 普通异步发电机的频率响应特性44

3.1.2 DFIG机组的频率响应特性46

3.2 常规机组和风力发电频率特性比较49

3.2.1 双馈发电机可能释放的动能远远超过常规同步发电机49

3.2.2 常规机组和风力发电频率响应特性比较49

3.2.3 讨论50

3.3 变速风力发电短期有功功率支持能力51

3.4 小结53

第4章 基于功率滤波的风力场功率平滑控制54

4.1 风电功率波动特性分析54

4.1.1 风速波动特性分析54

4.1.2 风电功率波动特性55

4.1.3 风能波动的频率范围56

4.1.4 风电功率波动的时空分布特性57

4.2 风力发电机扩展桨距控制原理58

4.3 基于功率滤波的风电场功率平滑控制61

4.3.1 基于分频风电场功率平滑控制62

4.3.2 仿真结果及分析65

4.4 小结68

第5章 采用超级电容器储能的永磁直驱风电机组输出功率平滑控制69

5.1 直驱风电系统的结构69

5.2 电机侧变换器的控制策略70

5.3 储能单元控制策略71

5.3.1 超级电容模型71

5.3.2 储能单元结构原理72

5.3.3 储能单元数学模型73

5.3.4 储能单元储能容量的配置74

5.4 网侧逆变单元控制策略75

5.4.1 电网侧变流器数学模型75

5.4.2 网侧逆变器控制策略76

5.5 永磁同步发电机的数学模型76

5.6 输出功率平滑控制策略77

5.7 输出功率平滑的仿真研究78

5.7.1 仿真模型78

5.7.2 输出功率稳定仿真80

5.8 小结82

第6章 双馈风力发电机参与系统频率调节83

6.1 频率响应机理分析83

6.1.1 惯性控制分析83

6.1.2 控制器参数对系统惯性的影响分析84

6.2 系统仿真85

6.2.1 仿真系统模型85

6.2.2 双馈发电机的频率响应86

6.2.3 初始转速对惯性控制的影响87

6.2.4 控制器参数对惯性控制的影响88

6.2.5 最大功率跟踪MPT特性的影响89

6.2.6 滤波器参数的影响90

6.2.7 频率上升情况分析90

6.3 新的调频控制策略91

6.4 小结93

第7章 变速风力发电机提供调频备用容量94

7.1 变速风电发电机调频和储备控制机理94

7.2 新型风电调频和储备控制策略96

7.2.1 基本思想96

7.2.2 风力发电机卸载运行97

7.2.3 根据频率变化改变运行点99

7.3 仿真实例100

7.3.1 卸载运行和备用容量100

7.3.2 风速低情况下双馈发电机作为旋转备用电机101

7.3.3 在风速高时满负荷运行104

7.3.4 在中风速时部分负荷运行104

7.3.5 紧急调控模式105

7.4 本章小结106

第8章 基于分层架构的风电场频率调节107

8.1 风电场频率控制方案108

8.1.1 风电场控制层109

8.1.2 风力发电机组控制层111

8.1.3 运营管理层111

8.1.4 发电机输出功率协调111

8.2 小结113

第9章 基于状态反馈线性化的DFIG低电压穿越控制114

9.1 引言114

9.2 状态反馈线性化基本理论115

9.2.1 仿射非线性系统及其相对阶115

9.2.2 MIMO精确线性化的条件116

9.2.3 线性化标准型117

9.2.4 线性最优控制设计方法119

9.3 转子侧变换器低电压穿越的控制120

9.3.1 转子侧控制策略120

9.3.2 转子侧非线性控制器设计121

9.3.3 仿真结果和分析127

9.4 网侧变换器的状态反馈线性化的控制131

9.4.1 网侧非线性策略和控制器设计131

9.4.2 仿真结果和分析135

9.5 本章小结137

第10章 基于Crowbar电路的DFIG低电压穿越的研究139

10.1 引言139

10.2 LVRT的硬件保护方法139

10.2.1 Crowbar电路的工作模式和控制方法140

10.2.2 基于抑制浪涌电流为目标的Crowbar的设计141

10.2.3 仿真验证144

10.3 LVRT对电机轴系的影响146

10.3.1 两质块轴系模型146

10.3.2 DFIG的稳态电磁转矩146

10.3.3 Crowbar电路的DFIG瞬态电磁转矩研究147

10.3.4 仿真验证149

10.4 LVRT时DFIG无功功率分析152

10.4.1 带有Crowbar电路的DFIG无功功率消耗分析152

10.4.2 仿真验证153

10.5 本章小结155

附录156

参考文献159

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