《雙饋風力發電系統電磁暫態分析》是2018年08月01日科學出版社出版的圖書，作者是歐陽金鑫、熊小伏。
基本介紹
- 書名：雙饋風力發電系統電磁暫態分析
- 作者：歐陽金鑫、熊小伏
- ISBN：9787030586155
- 頁數：214
- 定價：108.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2018年08月01日
- 裝幀：平裝
- 開本：16
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書較系統地闡述了含雙饋風電機組的電力系統故障暫態的過程、特徵及其分析方法，介紹了一種基於空間矢量的電力系統暫態分析方法，以及在電網對稱和不對稱故障下雙饋風電系統的暫態過程、輸出特性及其物理機理；給出了電網故障下雙饋風電機組運行參量的解析關係及其計算方法、含雙饋風電機組的電力系統故障計算的等值模型與方法以及大規模雙饋機群的電磁暫態特性及其等值建模方法。本書可為現代電力系統的運行控制與保護的研究與實施提供一定的參考。
圖書目錄
目錄
第1章 基於空間矢量的電力系統暫態分析 1
1.1 空間矢量的內涵 1
1.1.1 三相坐標系下的空間矢量 1
1.1.2 同步旋轉坐標系下的空間矢量 2
1.1.3 相量的內涵與擴展 3
1.2 空間矢量的特點 4
1.2.1 空間矢量與相量 4
1.2.2 空間矢量與序分量 6
1.2.3 非工頻空間矢量 8
1.2.4 非工頻正負序矢量 10
1.3 電力系統元件的矢量表示 13
1.3.1 電阻元件 13
1.3.2 電感元件 16
1.3.3 電容元件 17
1.3.4 基爾霍夫定律的矢量表述 18
1.4 電力系統的正負序矢量表示 20
1.4.1 電阻元件 20
1.4.2 電感元件 21
1.4.3 電容元件 22
1.5 空間矢量在電力系統分析中的套用 23
1.5.1 對稱短路分析 23
1.5.2 不對稱短路分析 25
第2章 雙饋風電機組的原理與動態模型 29
2.1 雙饋風電機組的運行原理 29
2.1.1 雙饋風電機組的基本結構 29
2.1.2 雙饋風電機組的運行特性 30
2.2 風力機數學模型 32
2.2.1 風力機氣動特性 32
2.2.2 機械軸系模型 34
2.3 雙饋發電機的電磁暫態模型 35
2.3.1 三相靜止坐標系下的瞬時值模型 35
2.3.2 同步旋轉坐標系下的瞬時值模型 37
2.3.3 三相靜止坐標系下的矢量模型 40
2.3.4 同步旋轉坐標系下的正負序矢量模型 41
2.4 雙饋風電機組變流器及其數學模型 42
2.4.1 雙饋風電機組變流器結構 42
2.4.2 開關函式描述的變流器模型 44
2.4.3 占空比形式的變流器模型 46
2.4.4 同步旋轉坐標系下變流器模型 47
第3章 雙饋風電機組暫穩態控制及其建模 50
3.1 雙饋風電機組機械控制 50
3.1.1 槳距角控制 50
3.1.2 最大功率跟蹤控制 51
3.2 理想電網條件下雙饋發電機組控制 52
3.2.1 變流器控制的參考坐標系 52
3.2.2 轉子側變流器控制 53
3.2.3 電網側變流器控制 56
3.3 非理想電網條件下雙饋發電機組控制 58
3.3.1 低電壓穿越及其實現 58
3.3.2 發電機轉子保護 59
3.3.3 無功功率輸出控制 61
3.3.4 負序分量控制 61
3.4 計及控制的雙饋風電機組暫態模型 62
3.4.1 電壓跌落初瞬階段 62
3.4.2 變流器閉鎖階段 64
3.4.3 Crowbar投入階段 64
3.4.4 低電壓穿越控制階段 64
第4章 計及轉子保護的雙饋感應風電機組暫態分析 66
4.1 常規感應發電機的故障特性 66
4.1.1 三相對稱短路 66
4.1.2 不對稱短路 68
4.2 帶Crowbar運行的雙饋發電機對稱故障特性 70
4.2.1 定子磁鏈 70
4.2.2 轉子磁鏈 72
4.2.3 定子電流 74
4.3 帶Crowbar運行的雙饋發電機不對稱故障特性 75
4.3.1 定子磁鏈 75
4.3.2 轉子磁鏈 77
4.3.3 定子電流 78
4.4 Crowbar保護對雙饋發電機故障特性的影響 79
4.4.1 Crowbar電阻的影響 79
4.4.2 Crowbar電阻設計 82
第5章 計及轉子勵磁控制下雙饋感應風電機組暫態分析 85
5.1 定子側對稱故障特性 85
5.1.1 轉子繞組電磁暫態過程 85
5.1.2 變流器暫態回響特性 88
5.1.3 轉子短路電流 90
5.1.4 定子短路電流 92
5.2 定子側非對稱故障特性 93
5.2.1 負序電磁暫態過程 93
5.2.2 變流器負序回響特性 95
5.2.3 轉子負序短路電流 96
5.2.4 定子負序短路電流 97
5.3 轉子勵磁控制的影響 98
5.3.1 轉子側變流器暫態模型 98
5.3.2 網側變流器暫態模型 100
5.3.3 基於內模控制的PI參數設計 101
5.3.4 不同控制方式下暫態過程 102
5.3.5 控制方式對短路電流的影響 105
5.3.6 仿真分析 107
5.4 轉子勵磁迴路故障特性 113
5.4.1 定轉子繞組電磁暫態過程 113
5.4.2 變流器直流母線暫態特性 114
5.4.3 網側變流器交流暫態特性 116
5.4.4 仿真分析 118
第6章 雙饋風電機組故障暫態輸出特性 125
6.1 雙饋發電機暫態輸出特殊性 125
6.1.1 短路電流的受限性 125
6.1.2 短路電流多態性 127
6.2 雙饋發電機短路電流低次諧波特性 130
6.2.1 短路電流諧波產生機理 130
6.2.2 對稱短路電流低次諧波特徵 133
6.2.3 非對稱短路電流低次諧波特徵 137
6.2.4 仿真分析 141
6.3 雙饋發電機組機端電壓特性 144
6.3.1 穩態運行時機端電壓解析表達式 144
6.3.2 電網短路下機端電壓解析表達式 145
6.3.3 雙饋發電機暫態電壓支撐特性 146
6.3.4 仿真分析 148
第7章 含雙饋異步風力發電機的電力系統短路電流實用計算 152
7.1 電壓非深度對稱跌落下的短路電流計算 152
7.1.1 雙饋發電機組短路電流解析分析 152
7.1.2 短路電流工頻交流分量初始值和穩態值計算 157
7.1.3 仿真分析 158
7.2 電壓非深度不對稱跌落下的短路電流計算 165
7.2.1 非深度不對稱短路定子電流的特性 165
7.2.2 仿真分析 167
7.3 低電壓穿越全過程的短路電流計算 171
7.3.1 Crowbar對機端電壓的影響 171
7.3.2 Crowbar投入對定子磁鏈的影響 172
7.3.3 Crowbar投入對轉子電流的影響 173
7.3.4 轉子側變流器無功控制對機端電壓的影響 174
7.3.5 短路電流計算方法 175
7.3.6 仿真分析 176
第8章 電網電壓跌落下雙饋式風電機群暫態分析 183
8.1 電壓深度跌落下雙饋發電機暫態相關性 183
8.1.1 雙饋發電機單機矢量等效 183
8.1.2 雙饋發電機多機矢量等效 186
8.1.3 雙饋發電機相互影響特徵 186
8.1.4 仿真分析 188
8.2 電壓非深度跌落下雙饋發電機暫態相關性 193
8.2.1 故障初期雙饋發電機相互影響 193
8.2.2 故障初期雙饋發電機多機互動 195
8.2.3 故障持續階段雙饋發電機多機互動 196
8.2.4 仿真分析 199
8.3 雙饋風電場電磁暫態過程等值建模 205
8.3.1 雙饋發電機暫態相關性指標 205
8.3.2 軌跡結構相似度指標 206
8.3.3 暫態同調機群聚類 208
8.3.4 暫態同調機群聚合 209
8.3.5 仿真分析 211
參考文獻 215
附錄 216
第1章 基於空間矢量的電力系統暫態分析 1
1.1 空間矢量的內涵 1
1.1.1 三相坐標系下的空間矢量 1
1.1.2 同步旋轉坐標系下的空間矢量 2
1.1.3 相量的內涵與擴展 3
1.2 空間矢量的特點 4
1.2.1 空間矢量與相量 4
1.2.2 空間矢量與序分量 6
1.2.3 非工頻空間矢量 8
1.2.4 非工頻正負序矢量 10
1.3 電力系統元件的矢量表示 13
1.3.1 電阻元件 13
1.3.2 電感元件 16
1.3.3 電容元件 17
1.3.4 基爾霍夫定律的矢量表述 18
1.4 電力系統的正負序矢量表示 20
1.4.1 電阻元件 20
1.4.2 電感元件 21
1.4.3 電容元件 22
1.5 空間矢量在電力系統分析中的套用 23
1.5.1 對稱短路分析 23
1.5.2 不對稱短路分析 25
第2章 雙饋風電機組的原理與動態模型 29
2.1 雙饋風電機組的運行原理 29
2.1.1 雙饋風電機組的基本結構 29
2.1.2 雙饋風電機組的運行特性 30
2.2 風力機數學模型 32
2.2.1 風力機氣動特性 32
2.2.2 機械軸系模型 34
2.3 雙饋發電機的電磁暫態模型 35
2.3.1 三相靜止坐標系下的瞬時值模型 35
2.3.2 同步旋轉坐標系下的瞬時值模型 37
2.3.3 三相靜止坐標系下的矢量模型 40
2.3.4 同步旋轉坐標系下的正負序矢量模型 41
2.4 雙饋風電機組變流器及其數學模型 42
2.4.1 雙饋風電機組變流器結構 42
2.4.2 開關函式描述的變流器模型 44
2.4.3 占空比形式的變流器模型 46
2.4.4 同步旋轉坐標系下變流器模型 47
第3章 雙饋風電機組暫穩態控制及其建模 50
3.1 雙饋風電機組機械控制 50
3.1.1 槳距角控制 50
3.1.2 最大功率跟蹤控制 51
3.2 理想電網條件下雙饋發電機組控制 52
3.2.1 變流器控制的參考坐標系 52
3.2.2 轉子側變流器控制 53
3.2.3 電網側變流器控制 56
3.3 非理想電網條件下雙饋發電機組控制 58
3.3.1 低電壓穿越及其實現 58
3.3.2 發電機轉子保護 59
3.3.3 無功功率輸出控制 61
3.3.4 負序分量控制 61
3.4 計及控制的雙饋風電機組暫態模型 62
3.4.1 電壓跌落初瞬階段 62
3.4.2 變流器閉鎖階段 64
3.4.3 Crowbar投入階段 64
3.4.4 低電壓穿越控制階段 64
第4章 計及轉子保護的雙饋感應風電機組暫態分析 66
4.1 常規感應發電機的故障特性 66
4.1.1 三相對稱短路 66
4.1.2 不對稱短路 68
4.2 帶Crowbar運行的雙饋發電機對稱故障特性 70
4.2.1 定子磁鏈 70
4.2.2 轉子磁鏈 72
4.2.3 定子電流 74
4.3 帶Crowbar運行的雙饋發電機不對稱故障特性 75
4.3.1 定子磁鏈 75
4.3.2 轉子磁鏈 77
4.3.3 定子電流 78
4.4 Crowbar保護對雙饋發電機故障特性的影響 79
4.4.1 Crowbar電阻的影響 79
4.4.2 Crowbar電阻設計 82
第5章 計及轉子勵磁控制下雙饋感應風電機組暫態分析 85
5.1 定子側對稱故障特性 85
5.1.1 轉子繞組電磁暫態過程 85
5.1.2 變流器暫態回響特性 88
5.1.3 轉子短路電流 90
5.1.4 定子短路電流 92
5.2 定子側非對稱故障特性 93
5.2.1 負序電磁暫態過程 93
5.2.2 變流器負序回響特性 95
5.2.3 轉子負序短路電流 96
5.2.4 定子負序短路電流 97
5.3 轉子勵磁控制的影響 98
5.3.1 轉子側變流器暫態模型 98
5.3.2 網側變流器暫態模型 100
5.3.3 基於內模控制的PI參數設計 101
5.3.4 不同控制方式下暫態過程 102
5.3.5 控制方式對短路電流的影響 105
5.3.6 仿真分析 107
5.4 轉子勵磁迴路故障特性 113
5.4.1 定轉子繞組電磁暫態過程 113
5.4.2 變流器直流母線暫態特性 114
5.4.3 網側變流器交流暫態特性 116
5.4.4 仿真分析 118
第6章 雙饋風電機組故障暫態輸出特性 125
6.1 雙饋發電機暫態輸出特殊性 125
6.1.1 短路電流的受限性 125
6.1.2 短路電流多態性 127
6.2 雙饋發電機短路電流低次諧波特性 130
6.2.1 短路電流諧波產生機理 130
6.2.2 對稱短路電流低次諧波特徵 133
6.2.3 非對稱短路電流低次諧波特徵 137
6.2.4 仿真分析 141
6.3 雙饋發電機組機端電壓特性 144
6.3.1 穩態運行時機端電壓解析表達式 144
6.3.2 電網短路下機端電壓解析表達式 145
6.3.3 雙饋發電機暫態電壓支撐特性 146
6.3.4 仿真分析 148
第7章 含雙饋異步風力發電機的電力系統短路電流實用計算 152
7.1 電壓非深度對稱跌落下的短路電流計算 152
7.1.1 雙饋發電機組短路電流解析分析 152
7.1.2 短路電流工頻交流分量初始值和穩態值計算 157
7.1.3 仿真分析 158
7.2 電壓非深度不對稱跌落下的短路電流計算 165
7.2.1 非深度不對稱短路定子電流的特性 165
7.2.2 仿真分析 167
7.3 低電壓穿越全過程的短路電流計算 171
7.3.1 Crowbar對機端電壓的影響 171
7.3.2 Crowbar投入對定子磁鏈的影響 172
7.3.3 Crowbar投入對轉子電流的影響 173
7.3.4 轉子側變流器無功控制對機端電壓的影響 174
7.3.5 短路電流計算方法 175
7.3.6 仿真分析 176
第8章 電網電壓跌落下雙饋式風電機群暫態分析 183
8.1 電壓深度跌落下雙饋發電機暫態相關性 183
8.1.1 雙饋發電機單機矢量等效 183
8.1.2 雙饋發電機多機矢量等效 186
8.1.3 雙饋發電機相互影響特徵 186
8.1.4 仿真分析 188
8.2 電壓非深度跌落下雙饋發電機暫態相關性 193
8.2.1 故障初期雙饋發電機相互影響 193
8.2.2 故障初期雙饋發電機多機互動 195
8.2.3 故障持續階段雙饋發電機多機互動 196
8.2.4 仿真分析 199
8.3 雙饋風電場電磁暫態過程等值建模 205
8.3.1 雙饋發電機暫態相關性指標 205
8.3.2 軌跡結構相似度指標 206
8.3.3 暫態同調機群聚類 208
8.3.4 暫態同調機群聚合 209
8.3.5 仿真分析 211
參考文獻 215
附錄 216
