風力發(fā)電系統(tǒng)功率控制與載荷抑制技術(shù)

目錄
第1章 緒論 1
1.1 風力發(fā)電的發(fā)展背景 1
1.1.1 發(fā)展清潔能源，筑建綠色家園 1
1.1.2 風能的開發(fā)利用 2
1.2 風力發(fā)電的現(xiàn)狀 3
1.2.1 全球風力發(fā)電的現(xiàn)狀 3
1.2.2 我國風力發(fā)電的現(xiàn)狀 5
1.3 風力發(fā)電系統(tǒng)中的控制技術(shù) 6
1.3.1 風力發(fā)電系統(tǒng)的基本控制目標 6
1.3.2 功率控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀 7
1.3.3 載荷抑制策略的研究現(xiàn)狀 9
1.4 本章小結(jié) 10
第2章 風力發(fā)電系統(tǒng)建模及運行特性分析 11
2.1 風力發(fā)電系統(tǒng)組成及常用結(jié)構(gòu) 11
2.1.1 恒速運行機組結(jié)構(gòu) 12
2.1.2 有級變速運行機組結(jié)構(gòu) 13
2.1.3 帶部分功率變換結(jié)構(gòu) 13
2.1.4 帶全功率變換結(jié)構(gòu) 14
2.1.5 本書實例分析中采用的機組結(jié)構(gòu) 14
2.2 風速模型 15
2.2.1 平均風速模型 16
2.2.2 湍流風速模型 17
2.3 風力發(fā)電系統(tǒng)模型的建立 18
2.3.1 風力機的空氣動力學 18
2.3.2 傳動鏈模型 19
2.3.3 電氣子系統(tǒng)模型 20
2.3.4 風力發(fā)電系統(tǒng)的模型 21
2.4 風力發(fā)電系統(tǒng)特性分析 22
2.5 本章小結(jié) 26
第3章 風力機特性模擬技術(shù) 27
3.1 風力機模擬的必要性 27
3.2 風力機模擬系統(tǒng)原動機的選取 28
3.2.1 直流電動機 28
3.2.2 異步電動機 29
3.2.3 永磁同步電動機 29
3.2.4 三種電動機的簡單比較 29
3.3 風力機的模擬 30
3.3.1 風力機的靜態(tài)模擬 30
3.3.2 風力機的動態(tài)模擬 31
3.3.3 轉(zhuǎn)速加速度的計算方法 32
3.4 風力機模擬系統(tǒng)的設(shè)計 36
3.4.1 硬件設(shè)計 36
3.4.2 軟件設(shè)計 38
3.5 本章小結(jié) 39
第4章 變速風力發(fā)電系統(tǒng)的功率控制技術(shù) 40
4.1 風力發(fā)電系統(tǒng)功率控制概述 40
4.2 低風速區(qū)的最大功率點跟蹤控制策略研究 41
4.2.1 MPPT基本策略原理分析 41
4.2.2 新型最大功率點跟蹤控制策略 45
4.2.3 MPPT跟蹤速度分析及跟蹤系統(tǒng)帶寬恒定方法 53
4.3 高風速區(qū)限轉(zhuǎn)速及限功率控制策略研究 61
4.3.1 恒轉(zhuǎn)速控制策略 62
4.3.2 恒功率控制策略 63
4.4 全風速功率控制策略實驗研究 71
4.5 風力發(fā)電系統(tǒng)的智能控制技術(shù)初探 72
4.5.1 自適應模糊控制技術(shù) 73
4.5.2 單神經(jīng)元控制技術(shù) 88
4.6 本章小結(jié) 89
第5章 變速定槳風力發(fā)電系統(tǒng)的載荷抑制技術(shù) 91
5.1 風力發(fā)電系統(tǒng)承受的傳動鏈載荷 91
5.1.1 載荷分類及其定義 91
5.1.2 載荷的相互影響關(guān)系 95
5.2 瞬態(tài)載荷的優(yōu)化控制技術(shù) 96
5.2.1 瞬態(tài)載荷與MPPT系統(tǒng)帶寬關(guān)系分析 96
5.2.2 MPPT帶寬優(yōu)化選取原則 97
5.3 氣動載荷的抑制技術(shù) 98
5.3.1 系統(tǒng)阻尼分析 99
5.3.2 阻尼注入后系統(tǒng)性能分析 100
5.3.3 阻尼注入方法 102
5.4 定槳距機組的過渡載荷抑制技術(shù) 108
5.4.1 過渡載荷的測試 108
5.4.2 軟失速控制策略 109
5.4.3 軟失速控制運行性能實驗研究 111
5.5 小功率機組高頻載荷抑制技術(shù) 114
5.5.1 高頻載荷抑制原理分析 115
5.5.2 一種簡單的高頻載荷抑制方法 117
5.5.3 高頻載荷抑制策略實驗分析 118
5.6 本章小結(jié) 120
第6章 10kW離網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)研制實例 121
6.1 10kW離網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計要求 121
6.2 系統(tǒng)總體設(shè)計 122
6.3 主功率電路設(shè)計 123
6.3.1 交錯并聯(lián)Boost變換器 123
6.3.2 Buck/Boost雙向直直變換器的設(shè)計 124
6.3.3 逆變器的選擇 125
6.3.4 偏航與制動電機驅(qū)動器設(shè)計 125
6.4 離網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的功率控制與能量管理策略 126
6.4.1 機組工況分析 127
6.4.2 能量管理策略 128
6.5 輔助控制系統(tǒng)設(shè)計 130
6.5.1 啟動與停機控制 130
6.5.2 自動偏航控制 131
6.5.3 自動解纜控制 132
6.6 離網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)實驗研究 133
6.7 本章小結(jié) 134
參考文獻 135
附錄 143
附錄一：風力發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺與數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)圖 143
附錄二：程序流程圖 144
附錄三：功率譜密度MATLAB計算方法 147
附錄四：Boost和BDC電感磁芯設(shè)計方法 148