內容簡介
風力發電系統低電壓運行技術《風力發電系統低電壓運行技術》作為《風力發電中的電力電子變流技術》一書的姊妹篇，《風力發電系統低電壓運行技術》從數學角度出發，針對典型的雙饋型風力發電系統和直接驅動型風力發電系統進行了數學建模及暫態分析；通過仿真和實驗雙重方法，對電壓跌落情況下雙饋型和直接驅動型風力發電系統的低電壓運行特性進行了驗證，並對兩種系統中的網側PWM變流器低電壓運行控制技術及在電網電壓不平衡情況下的控制技術進行了深入分析。《風力發電系統低電壓運行技術》還對電網電壓跌落相關的保護電路、電網電壓跌落髮生器及電壓跌落檢測方法進行了匯總剖析。《風力發電系統低電壓運行技術》對上述這些關鍵問題進行了初步探索，得出一些有益的結論，旨在對風力發電系統的低電壓運行特性進行探討，以期通過《風力發電系統低電壓運行技術》的研究，為今後我國風力發電系統與電網之間的關係，乃至我國風電行業相關標準的制定提供一定的理論依據和技術基礎。
目錄
序
前言
第1章 緒論
1.1 風力發電的發展情況
1.2 電網電壓跌落對風力發電系統的影響
1.3 風力發電機組的研究現狀
1.3.1 雙饋型風力發電機組的研究現狀
1.3.2直驅型風力發電機組的研究現狀
1.3.2.1 直驅型風力發電系統拓撲結構
1.3.2.2 直驅型風力發電系統的低電壓運行和無功功率控制能力
1.4 國內外風力發電系統LVRT的相關規定
1.5 小結
第2章 典型風力發電系統的數學建模及暫態分析
2.1 DFIG風力發電系統的數學建模及暫態分析
2.1.1 DFIG風力發電系統的穩態數學模型及控制方法
2.1.2 DFlG風力發電系統的暫態數學模型及控制方法
2.2 直驅型風力發電系統的數學建模及暫態分析
2.2.1 直驅型風力發電系統的穩態數學模型及控制方法
2.2.1.1 背靠背雙PWM變流器的基本控制策略
2.2.1.2 永磁同步發電機的新型控制策略
2.2.2 直驅型風力發電系統的暫態數學模型及控制方法
2.3 小結
第3章 雙饋型風力發電系統的低電壓運行特性
3.1 電壓跌落情況下DFIG的回響特性分析與仿真驗證
3.1.1 電壓跌落期間
3.1.2 電壓恢復後
3.1.3 仿真驗證
3.2 不同電壓跌落情況下的DFIG回響特性
3.2.1 30%—28電壓跌落特性
3.2.2 50%—O.5s電壓跌落特性
3.2.3 85%—0.2s電壓跌落特性
3.3 DFIG應對電網故障的無功功率支持策略分析
3.3.1 電網電壓跌落時不同無功功率補償時刻對DFIG系統的影響
3.3.2 電網電壓跌落時不同無功功率補償方法對DFIG系統的影響
3.3.3 電網電壓跌落時不同系統運行條件對DFIG系統的影響
3.3.4 仿真分析
3.4 DFIG低電壓運行實驗研究
3.4.1 電壓跌落髮生器的實驗結果
3.4.2 轉子側Crowbar（保護)電路的實驗結果
3.4.3 跌落持續ls，未進行電壓跌落檢測的實驗結果
3.4.4 跌落持續200ms，未進行電壓跌落檢測的實驗結果
3.4.5 跌落持續1s，進行電壓跌落檢測的實驗結果
3.4.6 電壓跌落期間進行無功功率補償的實驗結果
3.4.7 實驗分析
3.5 小結
第4章 直驅型風力發電系統的低電壓運行特性
4.1 兩種典型直驅型風力發電系統的結構
4.1.1 不可控整流+交錯Boost+逆變器結構
4.1.2 背靠背雙PWM變流器結構
4.2 提高直驅型風力發電系統低電壓運行能力的直流側卸荷電路控制策略分析
4.2.1 直驅型風力發電系統在電網故障條件下的特性分析
4.2.2 直流側卸荷電路工作原理
4.2.3 直流側卸荷電路實現方法
4.3 不可控整流+交錯Boost+逆變器直驅型風力發電系統LVRT特性分析
4.3.1 三種典型電壓跌落情況下的回響特性仿真分析
4.3.1.1 30%—2s電壓跌落特性仿真
4.3.1.2 50%—0.5s電壓跌落特性仿真
4.3.1.3 85%—0.2s電壓跌落特性仿真
4.3.2 低電壓運行實驗分析
4.3.2.1 雙管Boost同相驅動實驗
4.3.2.2 雙管Boost移相驅動實驗
4.3.2.3 三相電壓型逆變器在電壓跌落情況下運行特性的驗證
4.4 背靠背變流器直驅型風力發電系統LVRT特性分析
4.4.1 背靠背變流器直驅型風力發電系統仿真模型介紹
4.4.2 運行在不同功率因數條件下的電壓跌落特性分析
4.4.3 電壓跌落條件下風力發電機組對電網的無功功率支持分析
4.5 直驅型風力發電系統故障條件下statcom運行模式分析
4.5.1 STATCOM運行模式工作原理分析
4.5.2 STATCOM運行模式仿真驗證
4.5.3 STATCOM運行模式實驗驗證
4.6 小結
第5章 風力發電網側變流器低電壓運行控制技術
5.1 穩態時網側變流器的運行特性
5.1.1 單位功率因數運行
5.1.2 非單位功率因數運行
5.2 電網電壓跌落和負載突變時網側變流器的回響特性
5.2.1 電網電壓跌落50%時的仿真結果
5.2.2 負載突變時的仿真結果
5.3 前饋控制策略原理
5.3.1 傳統前饋控制策略
5.3.2 改進的前饋控制策略
5.4 加入前饋控制的仿真結果
5.4.1 電網電壓跌落50%時的仿真結果
5.4.2 負載電阻從200Ω變為100Ω時的仿真結果
5.5 網側變流器應對電網電壓跌落的實驗結果
5.5.1 實驗系統介紹
5.5.2 電網電壓穩定情況下的實驗結果
5.5.3 電網電壓跌落情況下的實驗結果
5.5.4 電網電壓前饋控制的實驗結果
5.5.5 負載前饋控制的實驗結果
5.6 小結
第6章 網側變流器在電網電壓不平衡情況下的控制技術
6.1 網側變流器的數學模型
6.1.1 電網電壓平衡情況下網側變流器的數學模型
6.1.2 電網電壓不平衡情況下網側變流器的數學模型
6.1.2.1 基於兩相靜止坐標系下的數學模型
6.1.2.2 基於同步坐標系下的數學模型
6.1.2.3 交流側電流控制算法
6.2 電網電壓不平衡情況下網側變流器的控制方法
6.2.1 抑制交流側負序電流的控制方法
6.2.2 抑制直流側電壓波動的控制方法
6.2.3 基於預測電流的控制方法
6.2.3.1 電壓不平衡情況下的預測電流控制方法
6.2.3.2 電壓平衡情況下的預測電流控制方法
6.2.4 恆功率控制方法
6.2.5 雙閉環控制策略
6.3 仿真結果
6.3.1 基於預測電流的仿真波形
6.3.2 恆功率控制方法的仿真波形
6.3.3 雙電流閉環控制的仿真波形
6.3.4 控制方法對比討論
6.4 小結
第7章 風力發電系統低電壓運行外圍設備
7.1 電網故障時風力發電系統的保護電路
7.1.1 DFIG風力發電系統的保護電路
7.1.1.1 轉子側保護電路
7.1.1.2 定子側保護電路
7.1.1.3 直流側保護電路
7.1.1.4 組合保護電路
7.1.2 直驅型風力發電系統的保護電路
7.1.2.1 直流側保護電路
7.1.2.2 採用輔助變流器的保護電路
7.2 電網電壓跌落髮生器的研製
7.2.1 幾種常用的VSG拓撲結構
7.2.1.1 基於阻抗形式實現的VSG
7.2.1.2 基於變壓器形式實現的VSG
7.2.1.3 基於電力電子變換形式實現的VSG
7.2.2 基於變壓器和接觸器的VSG實驗
7.2.2.1 小功率模式實驗結果
7.2.2.2 大功率模式實驗結果
7.2.3 基於變壓器和晶閘管的VSG實驗
7.2.4 基於變壓器和IGBT的VSG實驗
7.3 電壓跌落的檢測技術
7.3.1 檢測方法討論
7.3.2 仿真驗證
7.3.3 實驗驗證
7.4 小結
縮略語
參考文獻
前言
目前我國風力發電還處在起步階段，風力發電機組裝機容量占總發電量的比重還較小，但是隨著國家能源需求的不斷擴大，風力發電在我國的發展速度日益加快，尤其是兆瓦級風力發電機組的引進，新建風電場規模的成倍增長，我國風力發電的規模化發展只是時間問題。因此，我國也逐步面臨了一些大規模利用風力發電所必須面對的問題，風力發電系統的低電壓運行就是其中之一。國外電網運營商已經將風力發電作為了一種主要的能源形式加以規範和標準化，而我國在該領域的相關標準嚴重缺失，風力發電的規範化運行同歐洲和美國還有很大的差距。
