《風力發電系統的功率變換與控制》是2012年機械工業出版社出版的圖書，作者是Bin Wu。
基本介紹
- 書名：風力發電系統的功率變換與控制
- 作者：Bin Wu
- 譯者：衛三民
- ISBN：9787111381693
- 頁數：371
- 定價：88.00元
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2012-5
- 副標題：風力發電系統的功率變換與控制
- 叢書： 國際電氣工程先進技術譯叢
內容簡介,目錄,
內容簡介
《風力發電系統的功率變換》對風力發電系統的功率變換與控制進行了詳細的介紹，提出了很多解決方案，包括風力發電系統的離網和併網運行、陸上和海上套用、水平軸和垂直軸風力機、定速和變速運行、失速和變槳距控制、併網導則等，並針對基於一部發電機的定速風力發電系統、籠型異步發電機變速風力發電系統、基於雙饋異步發電系統、同步發電機的變速風力發電系統等，進行深入剖析，給出了具體的建模方法與控制措施。
目錄
前言
符號表
縮略語
第1章概述1
1.1簡介1
1.2風力發電系統概述1
1.2.1裝機容量和發展速度1
1.2.2各種容量的風力機2
1.2.3離網及併網套用3
1.2.4陸上及海上套用3
1.2.5風力發電系統的成本6
1.3風力機的技術8
1.3.1水平軸和垂直軸風力機8
1.3.2定速和變速風力機10
1.3.3失速型和變槳型風力機功率控制10
1.4風力發電系統結構11
1.4.1不帶變流器的定速風力發電系統12
1.4.2基於部分功率變流器的變速風力發電系統13
1.4.3帶全功率變流器的變速系統15
1.5併網導則17
1.5.1故障穿越要求18
1.5.2無功功率控制18
1.6小結19
參考文獻19
第2章風力發電系統控制原理21
2.1簡介21
2.2風力機21
2.2.1葉片22
2.2.2變槳距機構24
2.2.3齒輪箱25
2.2.4風輪機械制動器27
2.2.5發電機27
2.2.6偏航控制系統28
2.2.7塔架和基礎30
2.2.8風向風速感測器（風速計）31
2.3風力機空氣動力學32
2.3.1風力機的功率特性32
2.3.2氣動功率控制：被動失速、主動失速和變槳距控制技術33
2.3.3葉尖速度比36
2.4最大功率點跟蹤（MPPT）控制37
2.4.1基於風力機功率曲線的最大功率點跟蹤控制38
2.4.2基於最佳葉尖速度比的最大功率點跟蹤控制38
2.4.3基於最優轉矩控制的最大功率點跟蹤控制39
2.5小結40
參考文獻40
第3章風力發電機和建模41
3.1簡介41
3.2參考坐標系變換42
3.2.1abc/dq參考坐標系變換42
3.2.2abc/αβ參考坐標系變換45
3.3異步發電機模型45
3.3.1結構45
3.3.2空間矢量模型46
3.3.3dq軸參考坐標系模型48
3.3.4仿真模型49
3.3.5異步發電機的暫態特性51
3.3.6穩態等效電路54
3.4同步發電機60
3.4.1結構60
3.4.2同步發電機動態模型62
3.4.3穩態等效電路66
3.5小結70
參考文獻71
第4章風力發電系統中的功率變流器72
4.1介紹72
4.2交流電壓控制器（軟起動器）73
4.2.1單相交流電壓控制器73
4.2.2三相交流電壓控制器75
4.3多重化並聯升壓變流器80
4.3.1單通道升壓變流器81
4.3.2雙通道多重化並聯升壓變流器84
4.3.3多通道多重化並聯升壓變流器88
4.4兩電平電壓源變流器91
4.4.1正弦波PWM92
4.4.2空間矢量調製94
4.4.3諧波分析102
4.5三電平中點箝位式變流器103
4.5.1變流器拓撲104
4.5.2空間矢量調製105
4.6PWM電流源變流器108
4.6.1電流源逆變器拓撲108
4.6.2特定諧波消除108
4.6.3空間矢量調製110
4.6.4PWM電流源整流器116
4.7併網逆變器控制117
4.7.1電壓定向控制118
4.7.2具有解耦控制器的電壓定向控制120
4.7.3採用電壓定向控制和無功功率控制的併網逆變器122
4.8小結125
參考文獻125
第5章風力發電系統結構127
5.1簡介127
5.2定速風力發電系統128
5.2.1單速風力發電系統128
5.2.2雙速風力發電系統129
5.3基於異步發電機的變速風力發電系統130
5.3.1帶有外部轉子電阻的繞線轉子異步發電機130
5.3.2具有部分功率變流器的雙饋異步發電機風力發電系統131
5.3.3採用全功率變流器的籠型異步發電機風力發電系統132
5.4變速同步風力發電系統135
5.4.1採用全功率背靠背功率變流器結構135
5.4.2採用二極體整流器和DC/DC變流器結構135
5.4.3用於多繞組發電機的分散式變流器139
5.5小結141
參考文獻142
第6章基於異步發電機的定速風力發電系統143
6.1簡介143
6.2定速風力發電系統結構143
6.2.1風力機143
6.2.2齒輪箱144
6.2.3發電機144
6.2.4軟起動器145
6.2.5無功功率補償145
6.2.6主要特徵和缺點146
6.3工作原理147
6.3.1籠型異步發電機的定速運行147
6.3.2定速風力發電系統的雙速運行147
6.4採用軟起動器併網150
6.5無功功率補償152
6.6小結156
參考文獻156
第7章基於籠型異步發電機的變速風力發電系統157
7.1簡介157
7.2直接磁場定向控制157
7.2.1磁場定向157
7.2.2籠型異步發電機風力發電系統直接磁場定向控制159
7.2.3轉子磁鏈計算器160
7.2.4直接磁場定向控制風力發電系統的動態和穩態分析161
7.3間接磁場定向控制168
7.3.1間接磁場定向控制的工作原理168
7.3.2採用間接磁場定向控制的籠型異步發電機風力發電系統的穩態分析170
7.4直接轉矩控制技術173
7.4.1直接轉矩控制的原理173
7.4.2開關邏輯174
7.4.3定子磁鏈和轉矩計算器176
7.4.4基於直接轉矩控制的籠型異步發電機風力發電系統暫態分析178
7.4.5基於直接轉矩控制的籠型異步發電機風力發電系統穩態分析179
7.5電流源變流器風力發電系統的控制184
7.5.1簡介184
7.5.2在變化量α和固定值m條件下，對電流源變流器風力發電系統的控制186
7.5.3電流源變流器風力發電系統的穩態性能分析188
7.6小結194
參考文獻195
第8章基於雙饋異步發電機的風力發電系統196
8.1簡介196
8.2雙饋異步發電機的超同步和亞同步運行197
8.3雙饋異步發電機的單位功率因數運行198
8.3.1帶轉子側變流器的雙饋異步發電機穩態等效電路199
8.3.2雙饋異步發電機風力發電系統的轉矩轉差率特性203
8.3.3雙饋異步發電機風力發電系統在PFs=1時的穩態分析206
8.3.4簡化計算208
8.4超前和滯後功率因數運行210
8.5雙饋異步發電機風力發電系統定子電壓定向控制212
8.5.1定子電壓定向控制的原理212
8.5.2系統控制框圖215
8.5.3雙饋異步發電機風力發電系統的暫態特性216
8.5.4雙饋異步發電機風力發電系統的穩態性能219
8.6雙饋異步發電機風力發電系統的起動和實驗224
8.7小結226
參考文獻226
第9章基於同步發電機的變速風力發電系統228
9.1簡介228
9.2系統結構228
9.3同步發電機的控制229
9.3.1零d軸電流（ZDC）控制229
9.3.2單位電流最大轉矩（MTPA）控制231
9.3.3單位功率因數（UPF）控制232
9.3.4零d軸電流、單位電流最大轉矩和單位功率因數控制方法的比較234
9.4採用背靠背電壓源變流器的同步發電機風力發電系統239
9.4.1採用零d軸電流控制和最優轉矩控制的隱極式同步發電機風力發電系統240
9.4.2隱極式同步發電機風力發電系統的暫態和穩態分析241
9.4.3凸極式同步發電機風力發電系統的單位電流最大轉矩和轉速反饋控制244
9.4.4凸極式同步發電機風力發電系統的暫態和穩態分析246
9.4.5網側最大功率點跟蹤控制251
9.5採用DC/DC升壓變流器的同步發電機風力發電系統252
9.6同步發電機風力發電系統的無功功率控制254
9.7基於電流源變流器（CSC）的同步發電機風力發電系統257
9.7.1採用觸發延遲角控制的電流源變流器風力發電系統257
9.7.2採用電流源變流器的風力發電系統的無功功率控制261
9.8小結264
參考文獻264
附錄265
附錄A標麼值規定265
附錄B發電機參數266
B.1籠型異步發電機266
B.2雙饋異步發電機269
B.3同步發電機271
附錄C問題與解答274符號表符號表
符號表
縮略語
第1章概述1
1.1簡介1
1.2風力發電系統概述1
1.2.1裝機容量和發展速度1
1.2.2各種容量的風力機2
1.2.3離網及併網套用3
1.2.4陸上及海上套用3
1.2.5風力發電系統的成本6
1.3風力機的技術8
1.3.1水平軸和垂直軸風力機8
1.3.2定速和變速風力機10
1.3.3失速型和變槳型風力機功率控制10
1.4風力發電系統結構11
1.4.1不帶變流器的定速風力發電系統12
1.4.2基於部分功率變流器的變速風力發電系統13
1.4.3帶全功率變流器的變速系統15
1.5併網導則17
1.5.1故障穿越要求18
1.5.2無功功率控制18
1.6小結19
參考文獻19
第2章風力發電系統控制原理21
2.1簡介21
2.2風力機21
2.2.1葉片22
2.2.2變槳距機構24
2.2.3齒輪箱25
2.2.4風輪機械制動器27
2.2.5發電機27
2.2.6偏航控制系統28
2.2.7塔架和基礎30
2.2.8風向風速感測器（風速計）31
2.3風力機空氣動力學32
2.3.1風力機的功率特性32
2.3.2氣動功率控制：被動失速、主動失速和變槳距控制技術33
2.3.3葉尖速度比36
2.4最大功率點跟蹤（MPPT）控制37
2.4.1基於風力機功率曲線的最大功率點跟蹤控制38
2.4.2基於最佳葉尖速度比的最大功率點跟蹤控制38
2.4.3基於最優轉矩控制的最大功率點跟蹤控制39
2.5小結40
參考文獻40
第3章風力發電機和建模41
3.1簡介41
3.2參考坐標系變換42
3.2.1abc/dq參考坐標系變換42
3.2.2abc/αβ參考坐標系變換45
3.3異步發電機模型45
3.3.1結構45
3.3.2空間矢量模型46
3.3.3dq軸參考坐標系模型48
3.3.4仿真模型49
3.3.5異步發電機的暫態特性51
3.3.6穩態等效電路54
3.4同步發電機60
3.4.1結構60
3.4.2同步發電機動態模型62
3.4.3穩態等效電路66
3.5小結70
參考文獻71
第4章風力發電系統中的功率變流器72
4.1介紹72
4.2交流電壓控制器（軟起動器）73
4.2.1單相交流電壓控制器73
4.2.2三相交流電壓控制器75
4.3多重化並聯升壓變流器80
4.3.1單通道升壓變流器81
4.3.2雙通道多重化並聯升壓變流器84
4.3.3多通道多重化並聯升壓變流器88
4.4兩電平電壓源變流器91
4.4.1正弦波PWM92
4.4.2空間矢量調製94
4.4.3諧波分析102
4.5三電平中點箝位式變流器103
4.5.1變流器拓撲104
4.5.2空間矢量調製105
4.6PWM電流源變流器108
4.6.1電流源逆變器拓撲108
4.6.2特定諧波消除108
4.6.3空間矢量調製110
4.6.4PWM電流源整流器116
4.7併網逆變器控制117
4.7.1電壓定向控制118
4.7.2具有解耦控制器的電壓定向控制120
4.7.3採用電壓定向控制和無功功率控制的併網逆變器122
4.8小結125
參考文獻125
第5章風力發電系統結構127
5.1簡介127
5.2定速風力發電系統128
5.2.1單速風力發電系統128
5.2.2雙速風力發電系統129
5.3基於異步發電機的變速風力發電系統130
5.3.1帶有外部轉子電阻的繞線轉子異步發電機130
5.3.2具有部分功率變流器的雙饋異步發電機風力發電系統131
5.3.3採用全功率變流器的籠型異步發電機風力發電系統132
5.4變速同步風力發電系統135
5.4.1採用全功率背靠背功率變流器結構135
5.4.2採用二極體整流器和DC/DC變流器結構135
5.4.3用於多繞組發電機的分散式變流器139
5.5小結141
參考文獻142
第6章基於異步發電機的定速風力發電系統143
6.1簡介143
6.2定速風力發電系統結構143
6.2.1風力機143
6.2.2齒輪箱144
6.2.3發電機144
6.2.4軟起動器145
6.2.5無功功率補償145
6.2.6主要特徵和缺點146
6.3工作原理147
6.3.1籠型異步發電機的定速運行147
6.3.2定速風力發電系統的雙速運行147
6.4採用軟起動器併網150
6.5無功功率補償152
6.6小結156
參考文獻156
第7章基於籠型異步發電機的變速風力發電系統157
7.1簡介157
7.2直接磁場定向控制157
7.2.1磁場定向157
7.2.2籠型異步發電機風力發電系統直接磁場定向控制159
7.2.3轉子磁鏈計算器160
7.2.4直接磁場定向控制風力發電系統的動態和穩態分析161
7.3間接磁場定向控制168
7.3.1間接磁場定向控制的工作原理168
7.3.2採用間接磁場定向控制的籠型異步發電機風力發電系統的穩態分析170
7.4直接轉矩控制技術173
7.4.1直接轉矩控制的原理173
7.4.2開關邏輯174
7.4.3定子磁鏈和轉矩計算器176
7.4.4基於直接轉矩控制的籠型異步發電機風力發電系統暫態分析178
7.4.5基於直接轉矩控制的籠型異步發電機風力發電系統穩態分析179
7.5電流源變流器風力發電系統的控制184
7.5.1簡介184
7.5.2在變化量α和固定值m條件下，對電流源變流器風力發電系統的控制186
7.5.3電流源變流器風力發電系統的穩態性能分析188
7.6小結194
參考文獻195
第8章基於雙饋異步發電機的風力發電系統196
8.1簡介196
8.2雙饋異步發電機的超同步和亞同步運行197
8.3雙饋異步發電機的單位功率因數運行198
8.3.1帶轉子側變流器的雙饋異步發電機穩態等效電路199
8.3.2雙饋異步發電機風力發電系統的轉矩轉差率特性203
8.3.3雙饋異步發電機風力發電系統在PFs=1時的穩態分析206
8.3.4簡化計算208
8.4超前和滯後功率因數運行210
8.5雙饋異步發電機風力發電系統定子電壓定向控制212
8.5.1定子電壓定向控制的原理212
8.5.2系統控制框圖215
8.5.3雙饋異步發電機風力發電系統的暫態特性216
8.5.4雙饋異步發電機風力發電系統的穩態性能219
8.6雙饋異步發電機風力發電系統的起動和實驗224
8.7小結226
參考文獻226
第9章基於同步發電機的變速風力發電系統228
9.1簡介228
9.2系統結構228
9.3同步發電機的控制229
9.3.1零d軸電流（ZDC）控制229
9.3.2單位電流最大轉矩（MTPA）控制231
9.3.3單位功率因數（UPF）控制232
9.3.4零d軸電流、單位電流最大轉矩和單位功率因數控制方法的比較234
9.4採用背靠背電壓源變流器的同步發電機風力發電系統239
9.4.1採用零d軸電流控制和最優轉矩控制的隱極式同步發電機風力發電系統240
9.4.2隱極式同步發電機風力發電系統的暫態和穩態分析241
9.4.3凸極式同步發電機風力發電系統的單位電流最大轉矩和轉速反饋控制244
9.4.4凸極式同步發電機風力發電系統的暫態和穩態分析246
9.4.5網側最大功率點跟蹤控制251
9.5採用DC/DC升壓變流器的同步發電機風力發電系統252
9.6同步發電機風力發電系統的無功功率控制254
9.7基於電流源變流器（CSC）的同步發電機風力發電系統257
9.7.1採用觸發延遲角控制的電流源變流器風力發電系統257
9.7.2採用電流源變流器的風力發電系統的無功功率控制261
9.8小結264
參考文獻264
附錄265
附錄A標麼值規定265
附錄B發電機參數266
B.1籠型異步發電機266
B.2雙饋異步發電機269
B.3同步發電機271
附錄C問題與解答274符號表符號表
