了得網工業技術_並網雙饋異步風力發電機運行控制

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隨著能源、環保問題日益嚴峻，可再生能源開發不僅具有科學技術進步層面的意義。更成為我國國民經濟可持續發展的國策。特別是隨著我國風電機組容量的飛速增長，從發電機與電網相互作用的一體化角度進行風電技術的研究和開發，已成為我國風電技術進步和高性能風電產品研發的關鍵。
賀益康、胡家兵、徐烈所著的《並網雙饋異步風力發電機運行控制》對於從事新能源開發的廣大高校師生、特別是風電技術領域內學習的研究生有直接的幫助，是一本高水平的理論著作；對從事風電產品研發、生產制造和運行管理的研究人員、工程技術人員，也有重要的學習和參考借鋻作用。

內容簡介

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賀益康、胡家兵、徐烈所著的《並網雙饋異步風力發電機運行控制》共分9章，主要內容涉及變速恆頻風力發電繫統的運行控制基礎，雙饋異步
(風力)發電機(DFIG)的運行理論，理想電網條件下DFIG的矢量變換控制，有功、無功功率解耦調節和*風能捕獲追蹤運行，電網故障對DFIG運行性能影響及控制對策，對稱電網故障下DFIG的低電壓穿越運行，快速短接保護(crowbar)裝置結構和優化投／切控制技術，不對稱電網故障下DFIG的運行理論，電網電壓不平衡時DFIG用勵磁變換器的電流控制技術，增強運行性能的網側、轉子側PWM變換器的協調控制，DFIG的直接功率控制等，同時還對電網電壓不平衡下正、負相序繫統控制基準檢測用新型PLL技術作了深入探討，完善了並網雙饋異步風力發電機運行控制的基礎理論與關鍵技術研究。
《並網雙饋異步風力發電機運行控制》可作為從事新能源開發的廣大高校師生特別是從事風電技術研究的研究生教材，也可供從事風電產品研發、生產制造和運行管理的研究人員及工程技術人員參考。

作者簡介

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賀益康
1941年生於湖南省長沙市；1964年畢業於清華大學電機工程學繫電機制造專業，現任浙江大學電氣工程學院教授、博士生導師，IEEE高級會員；自1993年起享受政府特殊津貼。長時間從事電機及其控制、電力電子及電力傳動、可再生能源技術領域的科研、教學、研究生培養方面工作。主持國家自然科學基金項目4項、國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目2項；出版著作9部，參編中國電氣工程大典、手冊2部，發表論文160餘篇，獲授權發明專利12項，獲*、省部級獎勵多項。

前言主要符號表主要縮略語表第1章緒論 1.1 可再生能源的利用與風力發電 1.1.1 能源、環境危機和綠色能源的開發 1.1.2 風能開發與風力發電的歷史、現狀與趨勢 1.2 風力發電技術的發展概述 1.2.1 風力機的基礎理論與運行特性 1.2.2 恆速恆頻與變速恆頻的風力發電技術 1.2.3 雙饋風電變換器的控制策略 1.2.4 風電技術研究中值得關注的若干問題第2章變速恆頻風力發電繫統的運行控制基礎 2.1 變速恆頻風力發電繫統的運行控制 2.1.1 風力機的運行特性 2.1.2 變速恆頻風力發電繫統的運行控制策略 2.2 風力發電繫統的風能追蹤運行機理 2.3 雙饋異步風力發電機的風能追蹤控制 2.3.1 有功功率參考值P* s的計算 2.3.2 無功功率參考值Q* s的計算 2.3.3 風能追蹤控制的實現 2.4 雙饋異步風力發電機用交流勵磁電源 2.4.1 兩電平電壓型雙PwM變換器 2.4.2 交-直-交電壓源與電流源並聯型變換器 2.4.3 晶閘管相控交-交變換器 2.4.4 矩陣式變換器 2.4.5 多電平變換器 2.4.6 五種變換器的比較第3章雙饋異步風力發電機的運行理論 3.1 雙饋異步風力發電機的繫統結構 3.2 雙饋異步風力發電機的數學模型 3.2.1 三相靜止坐標繫中DFIG的數學模型 3.2.2 任意速旋轉坐標繫中DFIG的數學模型 3.3 雙饋異步風力發電機的功率關繫 3.3.1 同步速ω1旋轉坐標繫中DFIG風電繫統的等效電路 3.3.2 同步速ω1旋轉dq坐標繫中DFIG風電繫統的功率表達 3.4 雙饋異步風力發電機的並網與運行控制第4章理想電網條件下雙饋異步風力發電機的運行控制 4.1 網側PWM變換器及其控制 4.1.1 網側PWM變換器的數學模型 4.1.2 網側PWM變換器的穩態特性 4.1.3 網側PWM變換器的運行控制 4.1.4 網側PWM變換器的無電網電壓傳感器虛擬電網磁鏈定向矢量控制 4.2 轉子側PwM變換器及其控制 4.2.1 轉子側PWM變換器的數學模型 4.2.2 轉子側PWM變換器的運行控制 4.3 理想電網電壓條件下雙饋異步風力發電機的傳統矢量控制技術 4.3.1 定子磁鏈定向矢量控制 4.3.2 電網電壓定向矢量控制 4.3.3 雙饋異步風力發電機風能追蹤控制的實現 4.4 雙饋異步風力發電機的實驗運行研究 4.4.1 並網前空載穩態運行實驗 4.4.2 並網運行實驗 4.4.3 網側變換器無電網電壓傳感器虛擬電網磁鏈定向矢量控制實驗第5章電網故障對雙饋異步風力發電機運行的影響 5.1 電網故障類型 5.2 三相電網電壓對稱跌落對DFIG風電繫統運行的影響 5.3 三相電網電壓不平衡或不對稱跌落對DFIG風電繫統的影響 5.3.1 電網電壓不平衡對網側變換器運行的影響 5.3.2 電網電壓不平衡對轉子側變換器運行的影響 5.3.3 電網電壓不對稱跌落對DFIG風電繫統運行的影響 5.4 現代風電並網規範 5.5 電網電壓故障下增強DFIG風電繫統運行能力的控制對策和保護措施第6章雙饋異步風力發電機的低電壓穿越運行 6.1 現有DFIG風電繫統的低電壓穿越技術 6.1.1 改進控制策略 6.1.2 定子側低電壓穿越方案 6.1.3 轉子側低電壓穿越方案 6.2 計及定子磁鏈動態過程的改進矢量控制 6.2.1 定子電壓定向(SVO)的DFIG矢量控制改進方案 6.2.2 定子磁鏈定向(SFO)的DFIG矢量控制改進方案 6.2.3 運行仿真 6.3 基於Crowbar保護裝置的低電壓穿越運行第7章電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機繫統的建模與控制 7.1 電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機的動態模型 7.1.1 不對稱三相電磁量的瞬時對稱分量及其表達形式 7.1.2 電網電壓不平衡條件下網側變換器的動態模型 7.1.3 電網電壓不平衡條件下轉子側變換器的動態模型 7.2 電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機的運行控制策略 7.2.1 電網電壓不平衡條件下轉子側變換器的控制目標 7.2.2 電網電壓不平衡條件下網側變換器的控制目標 7.2.3 運行仿真 7.3 電網電壓不平衡條件下DFIG風電繫統控制基準的檢測技術 7.3.1 理想電網條件下的鎖相環原理 7.3.2 電網電壓不平衡條件下現有的鎖相環技術 7.3.3 正、負序雙dq型鎖相環技術 7.3.4 基於正、負序分解原理的鎖相環技術 7.3.5 基於廣義積分器原理的鎖相環技術第8章電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機的矢量控制 8.1 基於正、反轉同步速旋轉坐標繫中雙dq、PI電流調節器的矢量控制繫統 8.1.1 網側變換器雙dq、PI電流調節器的控制繫統設計 8.1.2 轉子側變換器雙dq、PI電流調節器的控制繫統設計 8.1.3 運行仿真 8.2 基於正、反轉同步速旋轉坐標繫中主、輔電流調節器的矢量控制繫統 8.2.1 網側變換器主、輔電流調節器的控制繫統設計 8.2.2 轉子側變換器主、輔電流調節器的控制繫統設計 8.2.3 運行仿真 8.3 基於兩相靜止坐標繫中比例諧振(PR)電流調節器的矢量控制繫統 8.3.1 比例諧振(PR)調節器的工作原理 8.3.2 網側變換器比例諧振電流調節器的控制繫統設計 8.3.3 轉子側變換器比例諧振電流調節器的控制繫統設計 8.3.4 運行仿真 8.4 基於正轉同步速旋轉坐標繫中比例積分諧振(PIR)電流調節器的矢量控制繫統 8.4.1 網側變換器比例積分諧振電流調節器的控制繫統設計 8.4.2 轉子側變換器比例積分諧振電流調節器的控制繫統設計 8.4.3 運行仿真 8.5 不對稱電網故障下雙饋異步風力發電機網側、轉子側變換器的協同控制 8.6 轉子側變換器輸出電壓容量對雙饋異步風力發電機不對稱運行控制的影響 8.7 計及網側、轉子側變換器電流容量限制的雙饋異步風力發電機不對稱電網故障運行控制第9章雙饋異步風力發電機的直接功率控制 9.1 直接功率控制的基本概念 9.1.1 瞬時有功、無功功率定義 9.1.2 傳統DPC策略——LUT-DPC 9.1.3 改進DPC策略 9.2 理想電網條件下雙饋異步風力發電機的直接功率控制 9.3 電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機的直接功率控制 9.3.1 對稱電網故障時DFIG的DPC 9.3.2 不對稱電網故障時DFIG的DPC 9.3.3 不對稱電網故障時DFIG的諧波電流抑制 9.3.4 基於DPC的網側變換器和轉子側變換器協同控制參考文獻


前言
主要符號表
主要縮略語表
第1章  緒論
  1.1  可再生能源的利用與風力發電
    1.1.1  能源、環境危機和綠色能源的開發
    1.1.2  風能開發與風力發電的歷史、現狀與趨勢
  1.2  風力發電技術的發展概述
    1.2.1  風力機的基礎理論與運行特性
    1.2.2  恆速恆頻與變速恆頻的風力發電技術
    1.2.3  雙饋風電變換器的控制策略
    1.2.4  風電技術研究中值得關注的若干問題
第2章  變速恆頻風力發電繫統的運行控制基礎
  2.1  變速恆頻風力發電繫統的運行控制
    2.1.1  風力機的運行特性
    2.1.2  變速恆頻風力發電繫統的運行控制策略
  2.2  風力發電繫統的風能追蹤運行機理
  2.3  雙饋異步風力發電機的風能追蹤控制
    2.3.1  有功功率參考值P* s的計算
    2.3.2  無功功率參考值Q* s的計算
    2.3.3  風能追蹤控制的實現
  2.4  雙饋異步風力發電機用交流勵磁電源
    2.4.1  兩電平電壓型雙PwM變換器
    2.4.2  交-直-交電壓源與電流源並聯型變換器
    2.4.3  晶閘管相控交-交變換器
    2.4.4  矩陣式變換器
    2.4.5  多電平變換器
    2.4.6  五種變換器的比較
第3章  雙饋異步風力發電機的運行理論
  3.1  雙饋異步風力發電機的繫統結構
  3.2  雙饋異步風力發電機的數學模型
    3.2.1  三相靜止坐標繫中DFIG的數學模型
    3.2.2  任意速旋轉坐標繫中DFIG的數學模型
  3.3  雙饋異步風力發電機的功率關繫
    3.3.1  同步速ω1旋轉坐標繫中DFIG風電繫統的等效電路
    3.3.2  同步速ω1旋轉dq坐標繫中DFIG風電繫統的功率表達
  3.4  雙饋異步風力發電機的並網與運行控制
第4章  理想電網條件下雙饋異步風力發電機的運行控制
  4.1  網側PWM變換器及其控制
    4.1.1  網側PWM變換器的數學模型
    4.1.2  網側PWM變換器的穩態特性
    4.1.3  網側PWM變換器的運行控制
    4.1.4  網側PWM變換器的無電網電壓傳感器虛擬電網磁鏈定向矢量控制
  4.2  轉子側PwM變換器及其控制
    4.2.1  轉子側PWM變換器的數學模型
    4.2.2  轉子側PWM變換器的運行控制
  4.3  理想電網電壓條件下雙饋異步風力發電機的傳統矢量控制技術
    4.3.1  定子磁鏈定向矢量控制
    4.3.2  電網電壓定向矢量控制
    4.3.3  雙饋異步風力發電機風能追蹤控制的實現
  4.4  雙饋異步風力發電機的實驗運行研究
    4.4.1  並網前空載穩態運行實驗
    4.4.2  並網運行實驗
    4.4.3  網側變換器無電網電壓傳感器虛擬電網磁鏈定向矢量控制實驗
第5章  電網故障對雙饋異步風力發電機運行的影響
  5.1  電網故障類型
  5.2  三相電網電壓對稱跌落對DFIG風電繫統運行的影響
  5.3  三相電網電壓不平衡或不對稱跌落對DFIG風電繫統的影響
    5.3.1  電網電壓不平衡對網側變換器運行的影響
    5.3.2  電網電壓不平衡對轉子側變換器運行的影響
    5.3.3  電網電壓不對稱跌落對DFIG風電繫統運行的影響
  5.4  現代風電並網規範
  5.5  電網電壓故障下增強DFIG風電繫統運行能力的控制對策和保護措施
第6章  雙饋異步風力發電機的低電壓穿越運行
  6.1  現有DFIG風電繫統的低電壓穿越技術
    6.1.1  改進控制策略
    6.1.2  定子側低電壓穿越方案
    6.1.3  轉子側低電壓穿越方案
  6.2  計及定子磁鏈動態過程的改進矢量控制
    6.2.1  定子電壓定向(SVO)的DFIG矢量控制改進方案
    6.2.2  定子磁鏈定向(SFO)的DFIG矢量控制改進方案
    6.2.3  運行仿真
  6.3  基於Crowbar保護裝置的低電壓穿越運行
第7章  電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機繫統的建模與控制
  7.1  電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機的動態模型
    7.1.1  不對稱三相電磁量的瞬時對稱分量及其表達形式
    7.1.2  電網電壓不平衡條件下網側變換器的動態模型
    7.1.3  電網電壓不平衡條件下轉子側變換器的動態模型
  7.2  電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機的運行控制策略
    7.2.1  電網電壓不平衡條件下轉子側變換器的控制目標
    7.2.2  電網電壓不平衡條件下網側變換器的控制目標
    7.2.3  運行仿真
  7.3  電網電壓不平衡條件下DFIG風電繫統控制基準的檢測技術
    7.3.1  理想電網條件下的鎖相環原理
    7.3.2  電網電壓不平衡條件下現有的鎖相環技術
    7.3.3  正、負序雙dq型鎖相環技術
    7.3.4  基於正、負序分解原理的鎖相環技術
    7.3.5  基於廣義積分器原理的鎖相環技術
第8章  電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機的矢量控制
  8.1  基於正、反轉同步速旋轉坐標繫中雙dq、PI電流調節器的矢量控制繫統
    8.1.1  網側變換器雙dq、PI電流調節器的控制繫統設計
    8.1.2  轉子側變換器雙dq、PI電流調節器的控制繫統設計
    8.1.3  運行仿真
  8.2  基於正、反轉同步速旋轉坐標繫中主、輔電流調節器的矢量控制繫統
    8.2.1  網側變換器主、輔電流調節器的控制繫統設計
    8.2.2  轉子側變換器主、輔電流調節器的控制繫統設計
    8.2.3  運行仿真
  8.3  基於兩相靜止坐標繫中比例諧振(PR)電流調節器的矢量控制繫統
    8.3.1  比例諧振(PR)調節器的工作原理
    8.3.2  網側變換器比例諧振電流調節器的控制繫統設計
    8.3.3  轉子側變換器比例諧振電流調節器的控制繫統設計
    8.3.4  運行仿真
  8.4  基於正轉同步速旋轉坐標繫中比例積分諧振(PIR)電流調節器的矢量控制繫統
    8.4.1  網側變換器比例積分諧振電流調節器的控制繫統設計
    8.4.2  轉子側變換器比例積分諧振電流調節器的控制繫統設計
    8.4.3  運行仿真
  8.5  不對稱電網故障下雙饋異步風力發電機網側、轉子側變換器的協同控制
  8.6  轉子側變換器輸出電壓容量對雙饋異步風力發電機不對稱運行控制的影響
  8.7  計及網側、轉子側變換器電流容量限制的雙饋異步風力發電機不對稱電網故障運行控制
第9章  雙饋異步風力發電機的直接功率控制
  9.1  直接功率控制的基本概念
    9.1.1  瞬時有功、無功功率定義
    9.1.2  傳統DPC策略——LUT-DPC
    9.1.3  改進DPC策略
  9.2  理想電網條件下雙饋異步風力發電機的直接功率控制
  9.3  電網電壓不平衡條件下雙饋異步風力發電機的直接功率控制
    9.3.1  對稱電網故障時DFIG的DPC
    9.3.2  不對稱電網故障時DFIG的DPC
    9.3.3  不對稱電網故障時DFIG的諧波電流抑制
    9.3.4  基於DPC的網側變換器和轉子側變換器協同控制
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