風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真

前言

第1章 緒論

1．1概述

1．2風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展與現(xiàn)狀

1．3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的類型及構(gòu)成

1．4風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真

1．5仿真軟件概述

第2章 風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)和機(jī)械系統(tǒng)建模

2．1概述

2．2風(fēng)速模型

2．3風(fēng)輪模型

2．4軸系模型

2．5仿真算例

第3章 定速異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原理及建模

3．1概述

3．2結(jié)構(gòu)和原理

3．3穩(wěn)態(tài)模型及特性

3．4仿真算例

第4章 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原理及建模

4．1概述

4．2運(yùn)行原理和功率關(guān)系

4．3動(dòng)態(tài)模型

4．4控制策略

4．5仿真算例

第5章 全功率換流器驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原理及建模

5．1概述

5．2全功率驅(qū)動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原理

5．3直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

5．4全功率換流器驅(qū)動(dòng)的異步風(fēng)電機(jī)組

5．5仿真算例

第6章 風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響

6．1概述

6．2風(fēng)電并網(wǎng)特點(diǎn)及基本參數(shù)

6．3風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的局部影響

6．4　風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)全系統(tǒng)范圍的影響

6．5仿真算例

第7章 電網(wǎng)擾動(dòng)情況下變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)

7．1概述

7．2 PMSG的低電壓穿越技術(shù)

7．3 DFIG在電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)的控制

7．4仿真算例

第8章 電網(wǎng)友好型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)

8．1概述

8．2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償

8．3虛擬慣性控制

8．4對系統(tǒng)功率振蕩的阻尼控制

8．5仿真算例

第9章 基于VSC—HVDC的風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)

9．1概述

9．2 VSC HVDC的建模

9．3 VSC—HVDC的控制策略

9．4多端電壓型直流輸電

9．5　多風(fēng)電場通過VSC—MTDC聯(lián)網(wǎng)及功率外送仿真

附錄 2100433B

本書首先介紹風(fēng)力發(fā)電的機(jī)械和電氣系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及并網(wǎng)控制策略的原理，然后結(jié)合具體算例，通過DIgSILENT和MATLAB/Simulink兩種仿真軟件建立典型風(fēng)電機(jī)組的仿真模型，分析其最大功率跟蹤控制、有功和頻率調(diào)節(jié)、無功和電壓控制、低電壓穿越、虛擬慣性控制等風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制的主要特性，以及電網(wǎng)允許風(fēng)電接納能力、電網(wǎng)潮流計(jì)算與無功優(yōu)化計(jì)算、風(fēng)電接入對電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響等。此外，通過柔性直流輸電的海上風(fēng)電和大型風(fēng)電基地的風(fēng)電場并網(wǎng)已成為新的研究熱點(diǎn)，本書將介紹其基本原理和仿真建模。

本書主要介紹雙饋感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模、仿真與控制技術(shù)。在介紹風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本概念及其基本理論的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地介紹了雙饋感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型及其運(yùn)行、雙饋感應(yīng)電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型、背靠背功率變換器數(shù)學(xué)模型及其控制技術(shù)、雙饋感應(yīng)電機(jī)矢量控制技術(shù)以及基于MATLAB/SIMULINK仿真軟件完成的雙饋感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真。

電力電子新技術(shù)系列圖書序言

前言

本書涉及的常用符號(hào)表

第1 章　緒論 1

1. 1　風(fēng)能開發(fā)與利用 1

1. 1. 1　能源危機(jī)問題 1

1. 1. 2　生態(tài)環(huán)境問題 1

1. 1. 3　風(fēng)能開發(fā)與利用 2

1. 2　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展 6

1. 2. 1　恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 7

1. 2. 2　變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 7

1. 3　雙饋感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)描述 12

1. 3. 1　雙饋感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)方式 12

1. 3. 2　雙饋感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率變換器技術(shù) 14

1. 3. 3　雙饋感應(yīng)電機(jī)技術(shù) 18

1. 3. 4　雙饋感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn) 19

1. 3. 5　雙饋感應(yīng)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù) 21

1. 4　本書內(nèi)容概述 24

參考文獻(xiàn) 26

第2 章　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本概念及其基礎(chǔ)理論 30

2. 1　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本概念 30

2. 1. 1　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本組成 30

2. 1. 2　風(fēng)輪結(jié)構(gòu) 32

2. 1. 3　風(fēng)輪功率控制 32

2. 2　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)理論基礎(chǔ) 34

2. 2. 1　風(fēng)能 34

2. 2. 2　貝茲極限 35

2. 2. 3　風(fēng)輪的特性系數(shù) 37

2. 2. 4　Cp λ 曲線 39

2. 2. 5　CT λ 曲線 40

2. 2. 6　風(fēng)輪輸出功率表達(dá)式 41

2. 2. 7　風(fēng)輪輸出轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 43

2. 3　變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率控制分區(qū) 44

2. 4　變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制分區(qū) 46

2. 4. 1　變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最小和最大轉(zhuǎn)速控制 47

2. 4. 2　變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)額定功率控制 48

2. 4. 3　變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能跟蹤控制 49

2. 5　小結(jié) 51

參考文獻(xiàn) 52

第3 章　雙饋感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型及其運(yùn)行 53

3. 1　雙饋感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn) 53

3. 2　雙饋感應(yīng)電機(jī)基本概念 54

3. 2. 1　雙饋感應(yīng)電機(jī)的電磁力 54

3. 2. 2　轉(zhuǎn)速差和轉(zhuǎn)差率概念 55

3. 2. 3　雙饋感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子頻率 56

3. 2. 4　雙饋感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路 57

3. 2. 5　雙饋感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型及其相量圖 62

3. 3　雙饋感應(yīng)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 66

3. 3. 1　雙饋感應(yīng)電機(jī)基本有功功率流動(dòng)及其平衡關(guān)系 66

3. 3. 2　轉(zhuǎn)子銅耗和轉(zhuǎn)換功率的分解 67

3. 3. 3　雙饋感應(yīng)電機(jī)有功功率計(jì)算 70

3. 3. 4　雙饋感應(yīng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算 72

3. 3. 5　雙饋感應(yīng)電機(jī)無功功率計(jì)算 73

3. 3. 6　雙饋感應(yīng)電機(jī)有功功率、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的近似關(guān)系 74

3. 3. 7　雙饋感應(yīng)電機(jī)四象限運(yùn)行 75

3. 3. 8　雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變速恒頻運(yùn)行 78

3. 3. 9　雙饋感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型標(biāo)幺值系統(tǒng) 79

3. 4　小結(jié) 82

參考文獻(xiàn) 83

第4 章　雙饋感應(yīng)電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 84

4. 1　三相自然靜止ABC/ abc 坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 84

4. 2　兩相正交坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型 91

4. 2. 1　坐標(biāo)變換 91

4. 2. 2　兩相任意旋轉(zhuǎn)dq0 坐標(biāo)系下的雙饋感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型 93

4. 2. 3　靜止αβ 坐標(biāo)系下的雙饋感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型 100

4. 2. 4　同步旋轉(zhuǎn)xy 坐標(biāo)系下的雙饋感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型 102

4. 3　雙饋感應(yīng)電機(jī)在正交坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程 104

4. 3. 1　任意旋轉(zhuǎn)dq0 坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)方程 104

4. 3. 2　兩相靜止αβ 坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)方程 106

4. 3. 3　兩相同步xy 坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)方程 107

4. 4　雙饋感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的空間矢量表征 108

4. 4. 1　空間矢量概念 108

4. 4. 2　三相自然靜止坐標(biāo)系下的雙饋感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型空間矢量表征 109

4. 4. 3　任意旋轉(zhuǎn)兩相dq 坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型空間矢量表征 110

4. 5　標(biāo)幺值系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換 112

4. 6　雙饋感應(yīng)電機(jī)仿真模型實(shí)現(xiàn) 116

4. 7　小結(jié) 118

參考文獻(xiàn) 118

第5 章　背靠背功率變換器數(shù)學(xué)模型及其控制技術(shù) 119

5. 1　交直交電壓型功率變換器基本拓?fù)浼肮ぷ髟?119

5. 2　網(wǎng)側(cè)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 120

5. 3　背靠背功率變換器數(shù)學(xué)模型 123

5. 3. 1　網(wǎng)側(cè)變換器數(shù)學(xué)模型 123

5. 3. 2　網(wǎng)側(cè)濾波器數(shù)學(xué)模型 128

5. 3. 3　轉(zhuǎn)子側(cè)變換器數(shù)學(xué)模型 129

5. 3. 4　直流側(cè)數(shù)學(xué)模型 130

5. 3. 5　背靠背功率變換器仿真模型實(shí)現(xiàn) 131

5. 4　功率變換器調(diào)制技術(shù) 133

5. 4. 1　正弦波脈寬調(diào)制技術(shù) 133

5. 4. 2　三次諧波注入的正弦波脈寬調(diào)制技術(shù) 136

5. 4. 3　空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù) 140

5. 5　網(wǎng)側(cè)變換器控制技術(shù) 152

5. 5. 1　網(wǎng)側(cè)濾波器兩相正交坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型 152

5. 5. 2　網(wǎng)側(cè)變換器電網(wǎng)電壓定向矢量控制技術(shù)(VOC) 154

5. 6　小結(jié) 165

參考文獻(xiàn) 165

第6 章　雙饋感應(yīng)電機(jī)矢量控制技術(shù) 167

6. 1　矢量控制技術(shù) 167 2100433B

本書將管理科學(xué)問題進(jìn)行分類總結(jié)，在闡述了系統(tǒng)建模、系統(tǒng)仿真等的概念內(nèi)涵、基本理論、基本方法與技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞基于MATLAB和NetLogo兩種工具軟件的管理科學(xué)問題的建模與仿真進(jìn)行了詳細(xì)實(shí)例講解與分析。本書中，在MATLAB工具軟件應(yīng)用部分，圍繞管理領(lǐng)域中的預(yù)測問題、分類問題、評價(jià)問題、優(yōu)化問題等幾類主要問題，對包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)、層次分析法、遺傳算法、模擬退火算法、粒子群算法等在內(nèi)的建模仿真方法的基本原理、應(yīng)用步驟、實(shí)例、程序代碼等進(jìn)行了詳細(xì)講解；在NetLogo工具軟件部分，強(qiáng)調(diào)了建模仿真技術(shù)的操作性，通過層層深入的實(shí)例逐步明晰了該建模仿真技術(shù)的操作步驟，后結(jié)合網(wǎng)絡(luò)危機(jī)信息傳播演化仿真這一綜合實(shí)例系統(tǒng)地講解了如何對某一管理科學(xué)問題進(jìn)行模型構(gòu)建與仿真。