风电并网运行控制及关键技术

适读人群：

本书可作为研究生、风电技术和其他可再生能源发电技术研究人员参考用书。

第 一章为绪论；

第二章介绍了风力发电机并网情况分析；

第三章介绍了常规机组和风力发电频率特性比较；

第四章介绍了基于功率滤波的风力场功率平滑控制；

第五章介绍了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策略；

第六章介绍了双馈风力发电机参与系统频率调节研究；

第七章介绍了变速风力发电机提供调频备用容量；

第八章介绍了基于分层架构的风电场频率调节策略；

第九章介绍了基于状态反馈线性化的DFIG低电压穿越控制策略；

第十章介绍了基于Crowbar电路的DFIG低电压穿越的研究 ；

第十一章介绍了DFIG低电压穿越时无功功率控制研究；

第十二章介绍了双馈风力发电系统的实验研究。

前言
第1章 绪论
1.1研究背景及其意义
1.2风电发展现状
1.2.1全球风电发展现状
1.2.2中国风电发展情况
1.3风电发展面临的问题
1.4风力发电系统有功功率平滑控制技术研究现状
1.5变速风电机组参与调频的研究现状
1.6双馈发电系统电网故障穿越技术的研究现状
1.6.1常见电网故障类型
1.6.2电网电压故障对双馈电机的影响
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
1.6.4DFIG低电压穿越硬件保护电路
1.6.5故障状态下控制技术的研究
1.6.6网侧变换器的控制策略
1.7本书的主要研究内容

第2章 风力发电机并网情况分析
2.1引言
2.2风力发电技术
2.2.1恒速恒频风力发电技术
2.2.2变速恒频风力发电技术
2.3风力发电机的运行机理
2.4风力机与传动模型
2.4.1风速模型
2.4.2风力机模型
2.4.3传动机构模型
2.5恒速恒频风力发电机数学模型
2.6变速恒频双馈风力发电机数学模型
2.6.1双馈电机的组成
2.6.2双馈电机的数学模型
2.7风力发电机并网分析
2.7.1并网风力发电机的模型
2.7.2风力发电机并网分析
2.8小结

第3章 常规机组和风力发电频率特性比较
3.1不同风电机组的频率响应特性分析
3.1.1普通异步发电机的频率响应特性
3.1.2DFIG机组的频率响应特性
3.2常规机组和风力发电频率特性比较
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
3.2.2常规机组和风力发电频率响应特性比较
3.2.3讨论
3.3变速风力发电短期有功功率支持能力
3.4小结

第4章 基于功率滤波的风力场功率平滑控制
4.1风电功率波动特性分析
4.1.1风速波动特性分析
4.1.2风电功率波动特性
4.1.3风能波动的频率范围
4.1.4风电功率波动的时空分布特性
4.2风力发电机扩展桨距控制原理
4.3基于功率滤波的风电场功率平滑控制
4.3.1基于分频风电场功率平滑控制
4.3.2仿真结果及分析
4.4小结

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
5.1直驱风电系统的结构
5.2电机侧变换器的控制策略
5.3储能单元控制策略
5.3.1超级电容模型
5.3.2储能单元结构原理
5.3.3储能单元数学模型
5.3.4储能单元储能容量的配置
5.4网侧逆变单元控制策略
5.4.1电网侧变流器数学模型
5.4.2网侧逆变器控制策略
5.5永磁同步发电机的数学模型
5.6输出功率平滑控制策略
5.7输出功率平滑的仿真研究
5.7.1仿真模型
5.7.2输出功率稳定仿真
5.8小结

第6章 双馈风力发电机参与系统频率调节
6.1频率响应机理分析
6.1.1惯性控制分析
6.1.2控制器参数对系统惯性的影响分析
6.2系统仿真
6.2.1仿真系统模型
6.2.2双馈发电机的频率响应
6.2.3初始转速对惯性控制的影响
6.2.4控制器参数对惯性控制的影响
6.2.5功率跟踪MPT特性的影响
6.2.6滤波器参数的影响
6.2.7频率上升情况分析
6.3新的调频控制策略
6.4小结

第7章 变速风力发电机提供调频备用容量
7.1变速风电发电机调频和储备控制机理
7.2新型风电调频和储备控制策略
7.2.1基本思想
7.2.2风力发电机卸载运行
7.2.3根据频率变化改变运行点
7.3仿真实例
7.3.1卸载运行和备用容量
7.3.2风速低情况下双馈发电机作为旋转备用电机
7.3.3在风速高时满负荷运行
7.3.4在中风速时部分负荷运行
7.3.5紧急调控模式
7.4本章 小结

第8章 基于分层架构的风电场频率调节
8.1风电场频率控制方案
8.1.1风电场控制层
8.1.2风力发电机组控制层
8.1.3运营管理层
8.1.4发电机输出功率协调
8.2小结

第9章 基于状态反馈线性化的DFIG低电压穿越控制
9.1引言
9.2状态反馈线性化基本理论
9.2.1仿射非线性系统及其相对阶
9.2.2MIMO精确线性化的条件
9.2.3线性化标准型
9.2.4线性控制设计方法
9.3转子侧变换器低电压穿越的控制
9.3.1转子侧控制策略
9.3.2转子侧非线性控制器设计
9.3.3仿真结果和分析
9.4网侧变换器的状态反馈线性化的控制
9.4.1网侧非线性策略和控制器设计
9.4.2仿真结果和分析
9.5本章 小结

第10章 基于Crowbar电路的DFIG低电压穿越的研究
10.1引言
10.2LVRT的硬件保护方法
10.2.1Crowbar电路的工作模式和控制方法
10.2.2基于抑制浪涌电流为目标的Crowbar的设计
10.2.3仿真验证
10.3LVRT对电机轴系的影响
10.3.1两质块轴系模型
10.3.2DFIG的稳态电磁转矩
10.3.3Crowbar电路的DFIG瞬态电磁转矩研究
10.3.4仿真验证
10.4LVRT时DFIG无功功率分析
10.4.1带有Crowbar电路的DFIG无功功率消耗分析
10.4.2仿真验证
10.5本章 小结

附录
参考文献