本书是编者在长期从事风力发电机及其并网技术研究基础上编写而成，较为全面地介绍了不平衡及谐波电网电压下双馈风力发电机组机侧与网侧变流器的控制技术。主要内容包括双馈风力发电系统的数学建模和分析方法、谐振控制器的典型构成与分析对比、双馈风力发电系统的矢量控制及直接功率控制技术、采用谐振控制器的双馈风力发电系统控制技术、采用重复控制器的双馈风力发电系统控制技术、采用谐振滑模控制器的双馈风力发电系统控制技术等。
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前言
物理量符号表
缩略语
第1章 绪论1
1.1 研究背景1
1.1.1 风力发电技术现状与趋势2
1.1.2 风力发电系统拓扑结构4
1.1.3 风力发电并网规范7
1.2 研究综述9
1.2.1 双馈风电系统的基本结构9
1.2.2 双馈风电系统的技术问题15
1.3 双馈风力发电机的变流器控制17
1.3.1 双馈风电系统的基本变流控制技术17
1.3.2 双馈风电系统的“不间断”运行技术18
1.3.3 双馈风电系统的“优化自治”运行技术21
第2章 双馈风力发电机数学模型及控制基础27
2.1 引言27
2.2 理想电网条件下双馈变流器数学模型29
2.2.1 机侧变流器数学模型构建29
2.2.2 网侧变流器数学模型构建33
2.2.3 双馈变流器瞬时功率模型35
2.3 不平衡以及谐波电网条件下双馈变流器数学模型38
2.3.1 正转两相同步旋转坐标系下机侧变流器数学模型38
2.3.2 两相同步旋转坐标系下网侧变流器数学模型40
2.3.3 双馈变流器瞬时功率数学模型40
2.4 双馈风电系统控制基础43
2.4.1 电网电压同步信号检测44
2.4.2 电流矢量控制策略53
2.4.3 直接功率控制策略58
2.4.4 电网电压不平衡以及谐波畸变的危害评估64
第3章 谐振控制器的典型构成与性能分析65
3.1 引言65
3.2 谐振控制器的典型构成65
3.2.1 实系数与复系数调节器的基本形式65
3.2.2 实系数与复系数调节器的全频域拓展68
3.2.3 实系数与复系数积分器的双边实现73
3.3 谐振控制器的应用基础74
3.3.1 频率自适应的数字实现74
3.3.2 数字化实现的相位补偿76
3.3.3 谐振控制器的参数设计78
3.4 谐振控制器的性能分析82
3.4.1 同阶数的谐振控制器的性能比较82
3.4.2 不同阶数的谐振控制器的性能比较90
第4章 谐振控制器在双馈风力发电机变流控制的应用100
4.1 引言100
4.2 采用谐振控制器的矢量控制技术100
4.2.1 双馈风力发电机的PI+SOGI电流调节技术100
4.2.2 双馈风力发电机的PI+SOGI直接谐振调节技术109
4.2.3 双馈风力发电机的PI+ROGI直接谐振调节技术118
4.3 采用谐振控制器的直接功率控制技术124
4.3.1 双馈风力发电机的PI+SOVI功率调节技术124
4.3.2 双馈风力发电机的PI+ROVI直接谐振调节技术132
第5章 重复控制器在双馈风力发电机变流控制的应用139
5.1 引言139
5.2 重复控制器的基本原理140
5.2.1 重复控制的基本思想140
5.2.2 重复控制的基本结构140
5.2.3 采样频率与控制频率比为非整数的重复控制调节器141
5.3 带宽可调型重复控制器及其应用143
5.3.1 重复控制器结构设计143
5.3.2 控制系统稳定性分析149
5.3.3 机侧变流器系统设计151
5.3.4 实验波形152
5.4 幅值补偿型重复控制器及其应用155
5.4.1 重复控制器结构设计156
5.4.2 谐波电流抑制能力分析161
5.4.3 控制系统稳定性分析163
5.4.4 实验波形164
5.5 小结168
第6章 滑模控制器在双馈风力发电机变流控制的应用169
6.1 引言169
6.2 滑模控制的基本原理169
6.3 双馈变流器积分滑模控制171
6.3.1 机侧变流器积分滑模控制系统设计171
6.3.2 网侧变流器积分滑模控制系统设计177
6.4 双馈变流器谐振滑模控制182
6.4.1 机侧变流器谐振滑模控制系统设计182
6.4.2 网侧变流器谐振滑模控制系统设计187
6.5 小结191
参考文献192
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