《風力發電系統控制原理》是一本2020年機械工業出版社出版的圖書，作者馬宏偉、李永東、許烈等，全書共分9章，主要介紹了雙饋風力發電系統與永磁同步風電系統的數學模型與建模方法、控制策略與運行特性等內容。
基本介紹
- 中文名：風力發電系統控制原理
- 作者：馬宏偉 、李永東 、許烈等
- 出版社：機械工業出版社
- ISBN：9787111654476
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
全書共分9章。第1章簡述可再生能源與風力發電的發展歷史、基本原理和值得關注的若干問題。第2章主要介紹雙饋風力發電系統的數學模型與建模方法。第3章重點介紹得到廣泛套用和研究的理想電網條件下的雙饋風電系統的控制策略，包括雙饋風力發電機的矢量控制和網側變換器的矢量控制。對雙饋發電機直接功率控制策略和預測控制策略，本章也有介紹。第4章給出非理想電網條件下雙饋風電系統的運行特性，包括電網故障類型及對風電系統的影響。第5章介紹雙饋風電系統低電壓穿越技術及其控制和保護策略。第6章介紹不對稱電網條件下雙饋風電系統的控制策略，包括模型預測控制和多目標控制。第7章介紹永磁同步風電系統數學模型、控制原理及弱電網條件下的運行控制。第8章介紹基於三電平變換器的中高壓永磁同步風電系統和無變壓器中高壓永磁同步風電系統。第9章則介紹基於高壓直流輸電的海上風電系統，包括基於MMC和基於MFT的離岸風場高壓直流輸電系統。
圖書目錄
電力電子新技術系列圖書序言
前言
第1章緒論
1.1可再生能源與風力發電
1.1.1可再生能源技術的發展
1.1.2風力發電技術的發展
1.2風力發電系統概述
1.2.1風力發電系統基本原理
1.2.2典型的風力發電系統解決方案
1.3風力發電系統中值得關注的若干問題
1.3.1MPPT控制
1.3.2故障/非理想電網條件下不間斷運行
1.3.3大容量中高壓風電系統的結構與控制
1.3.4大規模海上風電系統的結構與控制
參考文獻
第2章雙饋風力發電系統數學模型與建模方法
2.1雙饋電機數學模型
2.2網側變換器數學模型
2.3圖形化建模方法
2.3.1概述
2.3.2因果次序圖
2.3.3巨觀能量表示法
2.3.4風力機圖形化建模與控制推導
參考文獻
第3章理想電網條件下雙饋風電系統的控制策略
3.1雙饋風電系統矢量控制策略
3.1.1雙饋風力發電機的矢量控制
3.1. 2網側變換器的矢量控制
3.1.3MPPT控制
3.1.4雙饋電機定子磁鏈觀測
3.1. 5電壓相位檢測
3.1.6軟併網技術
3.2雙饋發電機直接功率控制策略
3.2.1基於PI-SVM的定子側功率直接閉環控制
3.2.2基於滯環控制器開關狀態表的定子側直接功率控制
3.2.3雙饋風力發電機的直接虛功率控制
3.3雙饋風電系統模型預測控制策略
3.3.1網側變換器模型預測控制
3.3.2雙饋風力發電機模型預測控制
3.3.3基於模型預測控制的軟併網方法
參考文獻
第4章非理想電網條件下雙饋風電系統的運行特性
4.1電網故障的類型
4.2電網故障下DFIG的運行特性
4.2.1電網對稱跌落條件下DFIG的運行特性
4.2.2電網不對稱故障下DFIG的運行特性
4.3電網故障下網側變換器的運行特性
4.4電網故障對DFIG風電系統的影響
4.5現代風電系統併網規範
參考文獻
第5章雙饋風電系統低電壓穿越技術
5.1概述
5.1.1改進控制策略的實現方法
5.1.2利用硬體保護電路的實現方法
5.2改進的控制策略
5.2.1基於動態前饋補償的矢量控制
5.2.2基於PIR控制器的矢量控制
5.2.3考慮磁鏈暫態特性的模型預測控制
5.3硬體保護策略
5.3.1crowbar的設計與控制
5.3.2主動滅磁控制方法
5.3.3基於crowbar的重度電網低電壓穿越策略
5.4低電壓穿越算法的控制域
參考文獻
第6章不對稱電網條件下雙饋風電系統的控制策略
6.1概述
6.2正負序分量分離與鎖相環
6.2.1正負序分離方法
6.2.2不對稱電網條件下的鎖相環
6.3基於正反向同步坐標系的具有PI電流環的矢量控制
6.3.1基於正反向同步坐標系的網側變換器矢量控制
6.3.2基於正反向同步坐標系的雙饋電機矢量控制
6.4基於正向同步坐標系的具有PIR/MFPIR電流環的矢量控制
6.5不對稱電網條件下的模型預測控制
6.5.1不對稱電網條件下網側變換器模型預測控制
6.5.2不對稱電網條件下雙饋電機模型預測控制
6.6多目標控制
6.6.1不對稱電網條件下雙饋風電系統的控制目標
6.6.2基於負序功率注入法的多目標控制
參考文獻
第7章永磁同步風電系統及其弱電網運行控制
7.1永磁同步風電系統數學模型及控制原理
7.1.1永磁同步發電機數學模型
7.1.2永磁同步風電系統矢量控制
7.2弱電網條件下永磁同步風電系統的運行特性
7.2.1強電網與弱電網工作模式比較
7.2.2弱電網條件下的有功功率主動調節
7.3通過調節發電機轉速控制風力機捕獲功率的方法
7.3.1發電機轉速對風力機捕獲功率的影響
7.3.2直流母線電壓控制的數學模型
7.3.3直流母線電壓控制器設計
7.3.4直流母線儲能環節的選擇
7.3.5其他工況
7.4通過調節槳距角控制風力機捕獲功率的方法
7.5弱電網條件下網側變換器的模型及控制方法
7.5.1單台網側變換器控制方法
7.5.2多台網側變換器並聯控制方法
參考文獻
第8章中高壓永磁同步風電系統技術
8.1基於三電平變換器的中高壓風電系統
8.1.1三電平風電系統結構與控制
8.1.2三電平變換器控制目標的最佳化
8.1.3三電平變換器的故障檢測與保護
8.2無變壓器中高壓永磁同步風力發電系統
8.2.1無變壓器中高壓永磁同步風電系統結構
8.2.2無變壓器中高壓永磁同步風電系統的控制策略
8.2.3無變壓器中高壓永磁同步風電系統性能最佳化
8.2.4採用串聯整流器及三電平逆變橋的單元結構
參考文獻
第9章基於高壓直流輸電的海上風電系統
9.1基於MMC的離岸風場高壓直流輸電系統
9.1.1模組化多電平變換器
9.1.2基於MMC的離岸風場高壓直流輸電系統的拓撲
9.1.3基於MMC的離岸風場高壓直流輸電系統的控制
9.2基於MFT的離岸風場高壓直流輸電系統
9.2.1矩陣變換器
9.2.2基於MFT的離岸風場高壓直流輸電系統的拓撲
9.2.3基於MFT的離岸風場高壓直流輸電系統的控制
參考文獻
作者簡介
作者 馬宏偉 長期從事風電變流器高性能控制領域的研究工作。提出了直接虛功率控制方法，在保持傳統直接功率控制的優勢的同時，解決了併網前後控制算法平滑切換的問題，改善了雙饋風機併網過程中的動態特性；將模型預測控制（MPC）套用於風電控制領域，獲得了良好的動靜態特性和參數魯棒性，尤其保證了其在電壓跌落、不平衡等故障電網條件下的不間斷運行；針對不平衡電網條件下的雙饋風電系統，提出了多目標控制策略，通過對一個參數的調節獲得不同的最佳化控制目標。多次參與兆瓦級風電系統的設計、研發與現場調試，先後發表論文10餘篇，SCI收錄1篇，EI收錄14篇。
第二作者 李永東 清華大學電機工程及套用電子技術系教授，法國土魯斯國家理工學院客座教授，哈爾濱理工大學客座教授，“中達學者”，“天山學者”特聘教授。長期從事大容量電力電子變換器及其在調速節能領域的套用，交流電機的全數位化控制及其在數控工具機、高鐵電力牽引和艦船電力推進中的套用，新能源發電等。主持國家自然基金項目4項、國家863項目和支撐計畫項目各1項，中英、法、美、日、韓等國際合作交流項目10項，台達科教基金一般項目和重點項目各1項、其他橫向及軍工項目幾十項。完成我國首台工業化高壓大容量變頻器的研製和生產，推廣後產生巨大經濟和社會效益。先後獲得國家教育部科技成果進步二等獎、中國電工技術學會科技進步獎、IET（英國工程技術學會） Fellow、中國機械工程學會特等獎等。曾任“電力系統”國家重點實驗室副主任兼電力電子分室主任，清華大學研究生院培養處副處長，國際交流與合作委員會委員，新疆大學電氣學院院長。現任清華大學電力電子工程研究中心常務副主任，新概念汽車研究院副院長，IEEE（國際電氣電子工程師學會）高級會員，IEEE IAS Beijing Chapter Chairman（工業套用分會北京分會主席），中國電工技術學會高級會員，電力電子學會副理事長，中國電工技術學會電控裝置及系統專委會副主任委員，中國自動化學會電氣自動化專委會副主任委員，學術委員會主任，中國電源學會交通電氣化專委會主任委員。出版作者專著3部，發表論文300多篇，其中SCI收錄40餘篇，EI收錄100餘篇。
第三作者 許烈 清華大學電機工程及套用電子技術系副教授，入選泰山產業領軍人才計畫，PCIM Asia技術委員會委員，IEEE會員，資源強制回收產業技術創新戰略聯盟專家組成員、多電飛機國際會議（2019）技術委員會主席。先後主持國家自然科學基金2項、清華大學自主科研計畫1項、橫向課題數項（總經費超過3000萬元）。發表EI/SCI等高水平學術論文40餘篇。
第四作者 柴建雲 清華大學教授、博士生導師，高端裝備研究院動力傳動研究所所長。研究和教學領域包括新能源發電、特種電機和電力電子與電力傳動等專業方向，承擔和完成了多項國家973、863和科技支撐計畫重大項目和自然科學基金重點項目以及數十項國際及國內校企合作研究項目。近年的學術兼職包括中國可再生能源學會理事、風能專委會委員，中國電機工程學會風力與潮汐發電專委會委員，中國電工技術學會風力發電專委會委員，中國風力機械標準委員會委員和中國微特電機標準委員會委員等。
