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第1章 绪论1

1.1风力发电概述1

1.2风力发电机技术3

1.2.1 Ⅰ型风力发电机3

1.2.2 Ⅱ型风力发电机4

1.2.3 Ⅲ型风力发电机4

1.2.4 Ⅳ型风力发电机5

1.3 Ⅲ型风力发电机分析及建模6

1.3.1次同步转速下双馈异步发电机作发电机运行7

1.3.2超同步转速下双馈异步发电机作发电机运行8

1.3.3风力机功率模型8

1.3.4机械传动链模型10

1.3.5双馈异步发电机模型10

1.4 Ⅲ型风力发电机的控制12

参考文献13

第2章 电力电子技术基础14

2.1电力电子变换系统的组成14

2.1.1反馈控制器15

2.1.2脉宽调制器15

2.1.3电力电子变换器拓扑结构16

2.1.4与外部电力系统和负载相连的直流环节与接口17

2.2基本功率变换单元分析17

2.2.1开关信号和占空比18

2.2.2基本功率变换单元的PWM19

2.2.3变换器输出电流和直流环节电流分析22

2.2.4基本功率变换单元的平均模型23

2.3单端输出变换器24

2.4双端输出变换器29

2.4.1双端输出变换器的平均模型29

2.4.2单极性PWM29

2.4.3单极性PWM的高频纹波32

2.5适用于三相应用的三端输出变换器35

2.6其他变换器拓扑结构和PWM方法39

参考文献40

第3章 用于风力发电并网的电力电子变换器拓扑结构41

3.1变速运行和电网支持要求41

3.2用于双馈异步发电机的电力电子变换器42

3.2.1变换器的控制目标43

3.2.2电力电子变换器的额定值43

3.2.3电网故障期间的保护44

3.3用于Ⅳ型风力发电机的电力电子变换器45

3.3.1电网故障时的性能和其他电网支持特性46

3.4其他新型电力电子变换器的拓扑结构47

参考文献48

第4章 风力发电机控制技术49

4.1双馈异步风力发电机控制系统概述49

4.2双馈异步发电机单相等效电路的稳态分析50

4.2.1单相等效电路的建立过程50

4.2.2不同转子电压的角速度—转矩特性54

4.2.3不同风速和转子转速下的稳态分析55

4.3双馈异步发电机的动态分析和控制器设计62

4.3.1转矩或有功功率和无功功率的参考值63

4.3.2电网电压定向控制65

4.3.3转子d轴和q轴的电流参考值66

4.3.4转子电流回路的控制器设计67

4.3.5网侧变换器的控制68

4.3.6仿真结果72

参考文献75

第5章 风力发电机动态模型76

5.1引言76

5.2用于功率分析的风力发电机建模76

5.3用于瞬态稳定性分析的风力发电机建模78

5.3.1空气动力学模型79

5.3.2机械控制和主轴动态特性80

5.3.3发电机电气特性80

5.3.4电气控制81

5.3.5 III型风力发电机的通用模型81

5.4风电场的表示84

参考文献86

第6章 双馈异步风力发电机渗透率上升对系统动态性能的影响88

6.1引言88

6.2渗透率上升对转子角度稳定性的影响88

6.2.1对小信号转子角度稳定性的影响88

6.2.2小信号稳定性问题的公式化表示89

6.2.3特征值灵敏度91

6.2.4对小信号转子角度稳定性的影响——实例分析92

6.2.5对瞬态转子角度稳定性的影响95

6.2.6对瞬态转子角度稳定性的影响——实例分析96

6.3渗透率上升对电压响应和稳定性的影响99

6.3.1双馈异步风力发电机的运行模式99

6.3.2电压穿越100

6.3.3双馈异步发电机的功率容量曲线100

6.3.4双馈异步风力发电机对稳态电压稳定性的影响102

6.4双馈异步风力发电机对系统频率响应的影响103

6.4.1双馈异步风力发电机提供的频率支持104

6.4.2桨距角补偿调整105

6.4.3最大功率序列调整105

6.4.4辅助惯性控制效果示例105

参考文献109