目錄
前言
第1章緒論1
1.1雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2
1.2直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)5
1.3光伏發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀7
1.4儲能技術(shù)及其在可再生能源發(fā)電中的應(yīng)用10
1.5可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的故障穿越技術(shù)17
1.5.1風(fēng)電機組LVRT標(biāo)準(zhǔn)的要求17
1.5.2風(fēng)力發(fā)電LVRT的實現(xiàn)方法18
1.5.3光伏電站LVRT標(biāo)準(zhǔn)的要求19
1.5.4光伏電站LVRT的實現(xiàn)方法20
第2章雙饋式異步風(fēng)力發(fā)電機數(shù)學(xué)模型21
2.1雙饋式電機的數(shù)學(xué)模型22
2.1.1功率不變約束條件下的坐標(biāo)變換22
2.1.2繞組匝數(shù)不變約束條件下的坐標(biāo)變換28
2.1.3三相靜止坐標(biāo)系下雙饋式電機的多變量數(shù)學(xué)模型29
2.1.4兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙饋式電機動態(tài)數(shù)學(xué)模型(Kron方程)38
2.2雙饋式電機的標(biāo)幺值方程43
2.3電網(wǎng)電壓不平衡時雙饋式電機和網(wǎng)側(cè)變換器的動態(tài)數(shù)學(xué)模型46
2.3.1電網(wǎng)電壓不平衡時雙饋式電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型46
2.3.2電網(wǎng)電壓不平衡時雙饋式電機網(wǎng)側(cè)變換器的動態(tài)數(shù)學(xué)模型48
第3章雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行與控制51
3.1轉(zhuǎn)子側(cè)變換器傳統(tǒng)PI控制器設(shè)計51
3.1.1電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器設(shè)計51
3.1.2轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器設(shè)計53
3.2轉(zhuǎn)子側(cè)變換器內(nèi)模控制器設(shè)計54
3.2.1IMC在電流環(huán)的應(yīng)用54
3.2.2IMC在轉(zhuǎn)速環(huán)的應(yīng)用56
3.3轉(zhuǎn)子側(cè)變換器改進的準(zhǔn)PR控制57
3.4網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型59
3.5網(wǎng)側(cè)變換器電網(wǎng)電壓定向矢量控制62
3.6網(wǎng)側(cè)變換器虛擬電網(wǎng)磁鏈定向矢量控制64
3.6.1虛擬電網(wǎng)磁鏈的引入64
3.6.2d軸虛擬電網(wǎng)磁鏈定向下PWM整流器的數(shù)學(xué)模型65
3.6.3虛擬電網(wǎng)磁鏈觀測器66
3.6.4d軸虛擬電網(wǎng)磁鏈定向PWM整流器矢量控制系統(tǒng)67
3.7網(wǎng)側(cè)變換器準(zhǔn)PR控制67
3.7.1PR控制器及其特性67
3.7.2網(wǎng)側(cè)變換器的準(zhǔn)PR矢量控制71
第4章雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真研究72
4.1基于MATLAB的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真72
4.1.1轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制系統(tǒng)仿真模型72
4.1.2網(wǎng)側(cè)變換器控制系統(tǒng)仿真模型72
4.1.3雙饋式風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型74
4.1.42MW雙饋式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)仿真分析75
4.2基于PSCAD的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真77
4.2.1轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制系統(tǒng)仿真模型77
4.2.2網(wǎng)側(cè)變換器控制系統(tǒng)仿真模型78
4.2.3風(fēng)力機及變槳距仿真模型78
4.2.4基于PSCAD的雙饋式風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型82
4.2.5MW級雙饋式風(fēng)力發(fā)電柔性并網(wǎng)仿真結(jié)果分析82
4.3基于RTDS的雙饋式風(fēng)電系統(tǒng)仿真研究84
4.3.1基于RTDS的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模84
4.3.2轉(zhuǎn)子側(cè)變換器仿真84
4.3.3網(wǎng)側(cè)變換器仿真88
4.3.4基于RTDS的雙饋式風(fēng)電機組LVRT仿真92
第5章直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機數(shù)學(xué)模型96
5.1同步電動機的分類96
5.2同步電機的基本方程97
5.2.1定子電路方程98
5.2.2轉(zhuǎn)子電路方程101
5.3dq0坐標(biāo)變換101
5.4同步電機的標(biāo)幺值方程106
5.5永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型113
第6章直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行與控制116
6.1直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)方式概述116
6.2直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的幾種全功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)116
6.2.1不可控整流器 PWM電壓源型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)117
6.2.2背靠背雙PWM電壓型變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)117
6.2.3 二極管鉗位型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)118
6.2.4級聯(lián)H橋型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)119
6.2.5飛跨電容型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)120
6.3機側(cè)PWM變換器及其控制121
6.3.1機側(cè)PWM變換器的數(shù)學(xué)模型121
6.3.2機側(cè)PWM變換器的運行控制及仿真分析123
6.4網(wǎng)側(cè)PWM變換器及其控制128
6.4.1兩電平PWM變換器的數(shù)學(xué)模型128
6.4.2三電平PWM變換器的數(shù)學(xué)模型132
6.4.3網(wǎng)側(cè)PWM變換器的運行控制及仿真分析133
第7章永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真建模研究137
7.1直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)仿真137
7.1.1直驅(qū)式永磁同步發(fā)電系統(tǒng)在PSCAD/EMTDC中建模137
7.1.2風(fēng)力機的模型137
7.1.3發(fā)電機側(cè)控制器的建模138
7.1.4電網(wǎng)側(cè)控制器建模138
7.1.5仿真結(jié)果分析141
7.2基于二極管中點鉗位(NPC)型三電平變換器的永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)145
7.2.1三電平逆變器基本理論145
7.2.2三電平SVPWM的算法146
7.2.3三電平逆變器的MATLAB仿真152
7.2.4基于三電平變換器的永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)仿真156
7.3實現(xiàn)LVRT仿真分析163
7.3.1適用于直流環(huán)節(jié)的保護方案分析163
7.3.2直流側(cè)增加儲能的永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)164
7.3.3雙向DC/DC變換器的控制策略165
7.3.4基于超級電容儲能的直驅(qū)式風(fēng)電機組LVRT仿真分析166
7.4基于復(fù)合儲能的直驅(qū)式風(fēng)電機組建模仿真170
7.4.1基于復(fù)合儲能的直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型170
7.4.2基于復(fù)合儲能的直驅(qū)式風(fēng)電機組LVRT仿真分析170
7.4.3平滑風(fēng)電出力仿真分析175
第8章面向風(fēng)電系統(tǒng)的DVR基本原理與控制策略179
8.1風(fēng)電系統(tǒng)中常見電網(wǎng)故障類型179
8.2電壓幅值和相角檢測方法180
8.2.1三相abcdq的派克變換檢測算法181
8.2.2構(gòu)造虛擬三相的dq檢測法182
8.2.3單相求導(dǎo)法的αβdq變換182
8.3電壓正負(fù)序分離方法184
8.3.1不平衡電網(wǎng)電壓描述185
8.3.2常規(guī)典型正負(fù)序分離方法187
8.3.3基于諧振控制器的正負(fù)序分離方法189
8.4DFIGDVR系統(tǒng)拓?fù)浼肮ぷ髟?92
8.5DVR主電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)194
8.5.1逆變單元195
8.5.2耦合單元195
8.5.3濾波單元196
8.5.4直流儲能單元197
8.6DVR逆變單元控制策略197
8.6.1DVR等效數(shù)學(xué)模型198
8.6.2PR控制器及特性分析199
8.6.3基于準(zhǔn)PR控制器的復(fù)合控制策略203
8.6.4復(fù)合控制策略性能分析205
第9章儲能型DVR提升風(fēng)電/光伏LVRT能力208
9.1DVR提升雙饋式風(fēng)電機組故障穿越仿真研究208
9.1.1三相對稱故障下DFIG機組LVRT仿真209
9.1.2三相不對稱故障下DFIG機組LVRT仿真218
9.24種方式實現(xiàn)直驅(qū)式風(fēng)電機組故障穿越仿真研究226
9.2.1采用卸荷電路實現(xiàn)直驅(qū)式風(fēng)電機組LVRT運行229
9.2.2改進控制策略實現(xiàn)直驅(qū)式風(fēng)電機組LVRT運行230
9.2.3新型混合儲能實現(xiàn)直驅(qū)式風(fēng)電機組LVRT運行231
9.2.4UDVR實現(xiàn)直驅(qū)式風(fēng)電機組LVRT運行232
9.3DVR提升MW級光伏發(fā)電系統(tǒng)故障穿越仿真研究234
9.3.1PCC發(fā)生三相對稱故障時PVG系統(tǒng)的LVRT仿真237
9.3.2PCC發(fā)生不對稱故障時PVG系統(tǒng)的LVRT仿真240
第10章風(fēng)電機組LVRT測試實例244
10.1LVRT技術(shù)研究的必要性244
10.2現(xiàn)有的LVRT技術(shù)246
10.2.1雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)LVRT技術(shù)246
10.2.2直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)LVRT技術(shù)249
10.3測試設(shè)備及程序251
10.3.1風(fēng)電機組LVRT測試設(shè)備252
10.3.2風(fēng)電機組LVRT測試程序253
10.4雙饋式機組LVRT測試實例分析253
10.4.1電壓跌落至75%Ue254
10.4.2電壓跌落至50%Ue256
10.4.3電壓跌落至20%Ue259
10.5直驅(qū)式機組LVRT測試實例分析262
10.5.1電壓跌落至75%Ue262
10.5.2電壓跌落至50%Ue265
10.5.3電壓跌落至20%Ue267
第11章光伏電池數(shù)學(xué)建模與MPPT控制271
11.1光伏電池的工作原理271
11.2光伏電池的等效電路及數(shù)學(xué)模型271
11.3光伏電池輸出特性的仿真分析274
11.4MPPT控制與仿真275
11.4.1MPPT控制276
11.4.2DC/DC變換器277
11.4.3PWM控制278
11.5MPPT仿真分析279
11.5.1標(biāo)準(zhǔn)工況下光伏陣列仿真分析279
11.5.2光照強度變化時光伏陣列仿真分析280
11.5.3溫度變化時光伏陣列仿真分析281
第12章儲能系統(tǒng)與能量管理策略283
12.1儲能PCS簡介283
12.2蓄電池285
12.2.1蓄電池的充放電特性285
12.2.2蓄電池的數(shù)學(xué)模型286
12.3超級電容器288
12.4全釩液流電池288
12.5雙向DC/DC變換器建模與仿真291
12.5.1三重化雙向DC/DC變換器的數(shù)學(xué)模型291
12.5.2三重化雙向DC/DC變換器的控制策略294
第13章風(fēng)光儲發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真296
13.1風(fēng)光儲發(fā)電系統(tǒng)簡介296
13.2風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的隨機性及波動性分析297
13.3風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的功率數(shù)據(jù)問題與處理299
13.4風(fēng)光儲系統(tǒng)中的儲能容量配置方法304
13.4.1單一儲能類型系統(tǒng)控制與配置305
13.4.2混合儲能系統(tǒng)308
13.5光伏逆變器的建模與仿真315
13.5.1單臺光伏逆變器的建模與控制315
13.5.2多臺光伏逆變器并聯(lián)運行與環(huán)流分析318
13.6光伏發(fā)電系統(tǒng)LVRT運行326
13.6.1電網(wǎng)故障時Crowbar電路的保護策略327
13.6.2Crowbar電路的控制策略329
13.6.3基于Crowbar電路的LVRT仿真329
參考文獻3332100433B