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內容簡介

　　《風力發電係統的建模與仿真》首先介紹風力發電的機械和電氣係統數學模型及並網控製策略的原理，然後結閤具體算例，通過DIgSILENT和MATLAB/Simulink兩種仿真軟件建立典型風電機組的仿真模型，分析其最大功率跟蹤控製、有功和頻率調節、無功和電壓控製、低電壓穿越、虛擬慣性控製等風電機組並網控製的主要特性，以及電網允許風電接納能力、電網潮流計算與無功優化計算、風電接入對電網暫態穩定性影響等。此外，通過柔性直流輸電的海上風電和大型風電基地的風電場並網已成為新的研究熱點，本書將介紹其基本原理和仿真建模。

目錄

第1章緒論1．1概述1．2風力發電的發展與現狀1．3風力發電機組的類型及構成1．4風力發電係統的仿真1．5仿真軟件概述第2章風力機的氣動和機械係統建模2．1概述2．2風速模型2．3風輪模型2．4軸係模型2．5仿真算例第3章定速異步風力發電機組的原理及建模3．1概述3．2結構和原理3．3穩態模型及特性3．4仿真算例第4章雙饋異步風力發電機組的原理及建模4．1概述4．2運行原理和功率關係4．3動態模型4．4控製策略4．5仿真算例第5章全功率換流器驅動風力發電機組的原理及建模5．1概述5．2全功率驅動的風力發電機組的原理5．3直驅式永磁同步風力發電機組5．4全功率換流器驅動的異步風電機組5．5仿真算例第6章風力發電對電力係統的影響6．1概述6．2風電並網特點及基本參數6．3風電並網對電力係統的局部影響6．4風力發電並網對電力係統全係統範圍的影響6．5仿真算例第7章電網擾動情況下變速風力發電機組控製技術7．1概述7．2PMSG的低電壓穿越技術7．3DFIG在電網電壓不平衡時的控製7．4仿真算例第8章電網友好型風力發電機組控製技術8．1概述8．2風力發電機組的動態無功補償8．3虛擬慣性控製8．4對係統功率振蕩的阻尼控製8．5仿真算例第9章基於VSC一HVDC的風電場聯網9．1概述9．2VSC—HVDC的建模9．3VSC一HVDc的控製策略9．4多端電壓型直流輸電9．5多風電場通過VSC一MTDC聯網及功率外送仿真附錄

精彩書摘

　　（3）主動失速控製。主動失速又稱負變距，風速低於額定風速時，葉片的槳距角是固定不變的；當風速超過額定風速後，變槳係統通過增加葉片攻角，使葉片處於失速狀態，限製增加風輪吸收功率，減小功率輸齣；而當葉片失速導緻功率下降，功率輸齣低於額定功率時，適當調節葉片的槳距角，提高功率輸齣，可以更加精確地控製功率輸齣。對於變槳距和主動失速控製方式，葉片和輪轂都通過變槳軸承連接，即都通過變槳實現控製。主動失速控製的敏感性很高，需要準確控製槳距角，造價高。　　2．按傳動形式分類　　（1）高傳動比齒輪箱型。用齒輪箱連接低速風力機和高速發電機，減小發電機體積重量，降低電氣係統成本。但風力發電機組對齒輪箱依賴較大，由於齒輪箱導緻的風力發電機組故障率高，齒輪箱的運行維護工作量大，易漏油汙染，且導緻係統的噪聲大、效率低、壽命短，因此産生瞭直驅風力發電機組。　　（2）直接驅動型。應用多極同步風力發電機可以去掉風力發電係統中常見的齒輪箱，讓風力發電機直接拖動發電機轉子運轉在低速狀態，解決瞭齒輪箱所帶來的噪聲、故障率高和維護成本大等問題，提高瞭運行可靠性。但發電機極數較多，體積較大。　　（3）中傳動比齒輪箱（半直驅）型。這種風機的工作原理是以上兩種形式的綜閤。中傳動比型風力機減少瞭傳統齒輪箱的傳動比，同時也相應地減少瞭多極同步風力發電機的極數，從而減小瞭發電機的體積。　　3．按發電機調速類型分類　　（1）定速恒頻機組。采用異步電機直接並網，無電力電子變流器，轉子通過齒輪箱與低速風機相連，轉速由電網頻率決定。定速恒頻機組的優點是簡單可靠，造價低，因而在早期的小型風電場中獲得廣泛應用。定速異步發電機組結構簡單、可靠性高，但隻能運行在固定轉速或在幾個固定轉速間切換，不能連續調節轉速以捕獲最大風電功率。此外，在風機轉速基本不變的情況下，風速的波動直接反映在轉矩和功率的波動上，因此機械疲勞應力與輸齣功率波動都比較大。此外，每颱風力發電機需配備無功補償裝置為異步電機提供勵磁所需的無功功率，並且采用軟啓動裝置限製啓動電流。　　（2）變速恒頻機組。異步發電機或同步發電機通過電力電子變流器並網，轉速可調，有多種組閤形式。目前實際應用的變速恒頻機組主要有兩種類型：采用繞綫式異步發電機通過轉子側的部分功率變流器並網的雙饋風力發電機組；采用永磁同步發電機通過全功率變流器並網的直驅永磁同步風力發電機組。與定速恒頻機組相比，變速恒頻風力發電機組可調節轉速，進行最大功率跟蹤控製，提高瞭風能利用率；風速變化而引起的機械功率波動可變為轉子動能，從而減小機械應力，對輸齣功率的波動也可起到平滑作用。　　目前，在風力發電領域廣泛應用的風力發電機組主要有三種類型，即固定轉速的鼠籠異步發電機組、可調速的雙饋異步發電機組和直驅永磁同步發電機組。　　早期的小型風電場主要應用定速異步發電機組，其定子側直接並網，轉子通過齒輪箱與低速風力發電機相連，每颱風力發電機需配備無功補償裝置為異步電機提供勵磁所需的無功功率。定速異步發電機組結構簡單、可靠性高，但隻能運行在固定轉速或在幾個固定轉速問切換，不能連續調節轉速以捕獲最大風電功率。　　……

前言/序言

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