風力發(fā)電技術及其仿真分析

第1章 風力發(fā)電系統(tǒng)的基本知識 1
1．1 風力發(fā)電系統(tǒng)的主要類型和結(jié)構(gòu) 1
1．1．1 風力發(fā)電系統(tǒng)的主要種類 1
1．1．2 風力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 4
1．2 風力發(fā)電機的主要類型 9
1．3 風力發(fā)電技術研究的熱點問題 11
1．3．1 風力發(fā)電輸出功率的預測 11
1．3．2 低電壓穿越 13
1．3．3 風力發(fā)電場中的并網(wǎng)控制技術 14
1．4 風力發(fā)電技術的發(fā)展趨勢 15
1．5 風力發(fā)電機的仿真技術 15
第2章 風力發(fā)電系統(tǒng)的MATLAB仿真基礎 17
2．1 MATLAB工作窗口 17
2．1．1 MATLAB窗口及其說明 18
2．1．2 MATLAB菜單項的功能說明 18
2．2 MATLAB運行常識 19
2．3 MATLAB程序的基本說明 21
2．4 MATLAB常用命令與函數(shù) 21
2．5 MATLAB基本操作 22
2．6 Simulink簡介 23
2．6．1 Simulink概述 23
2．6．2 Simulink的簡單操作 23
2．6．3 MATLAB電力系統(tǒng)模塊庫的使用 30
2．6．4 Simulink的簡單操作 31
2．7 MATLAB仿真軟件在風力發(fā)電系統(tǒng)分析中的應用 32
2．7．1 單相橋式整流電路的Simulink建模 33
2．7．2 三相橋式整流電路的Simulink動態(tài)建模分析 36
2．7．3 輸電線路出現(xiàn)故障時的建模和仿真分析 39
第3章 風力發(fā)電系統(tǒng)的Ansoft有限元仿真基礎 47
3．1 RMxprt在發(fā)電機仿真中的基本操作 47
3．1．1 建模方法 48
3．1．2 發(fā)電機模型創(chuàng)建 48
3．1．3 發(fā)電機主要結(jié)構(gòu)變量的輸入 50
3．1．4 轉(zhuǎn)子尺寸的輸入 56
3．1．5 轉(zhuǎn)軸參數(shù)選定 58
3．1．6 電動機仿真參數(shù)選定 59
3．1．7 發(fā)電機的仿真運行 60
3．2 RMxprt和Maxwell 2D聯(lián)合仿真 62
3．2．1 RMxprt環(huán)境中發(fā)電機模型生成2D模型的操作 62
3．2．2 仿真運行曲線的輸出 63
第4章 雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)及其仿真分析 66
4．1 雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)部件和運行原理 67
4．1．1 風力發(fā)電中PWM的相關技術規(guī)定 67
4．1．2 雙饋風力發(fā)電機運行原理 69
4．1．3 雙饋風力發(fā)電機的功率關系 71
4．2 雙饋風力發(fā)電機的數(shù)學模型 73
4．2．1 雙饋風力發(fā)電機三相靜止坐標系下的數(shù)學模型 73
4．2．2 雙饋風力發(fā)電機數(shù)學模型的坐標變換 75
4．2．3 雙饋風力發(fā)電機在任意速坐標系中的模型 76
4．3 雙饋風力發(fā)電機穩(wěn)態(tài)并網(wǎng)的調(diào)節(jié)方法 77
4．3．1 網(wǎng)側(cè)PWM變換器的建模與控制 77
4．3．2 GSC在旋轉(zhuǎn)坐標系中的建模 80
4．3．3 雙饋風力發(fā)電機向量調(diào)節(jié)方法 81
4．3．4 雙饋風力發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)性能 83
4．4 交流三相電網(wǎng)電壓突然九落時雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究 87
4．4．1 交流三相電網(wǎng)電壓突然跌落時的RSC控制方法 87
4．4．2 三相交流電網(wǎng)電壓突然跌落時GSC應采取的措施 89
4．4．3 電網(wǎng)電壓小幅跌落時雙饋風力發(fā)電機控制策略仿真分析 91
4．5 基于SimPowerSystem的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)仿真實例 92
第5章 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)及其仿真分析 99
5．1 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)學模型 99
5．1．1 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機結(jié)構(gòu) 99
5．1．2 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機在三相靜止坐標系中的數(shù)學模型 100
5．1．3 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系中的數(shù)學模型 106
5．1．4 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機在任意旋轉(zhuǎn)坐標系中的數(shù)學模型 107
5．2 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)并網(wǎng)控制研究 108
5．2．1 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器向量控制 108
5．2．2 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行研究 110
5．3 電網(wǎng)電壓驟降故障狀態(tài)下雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機的控制策略 115
5．3．1 電壓驟降故障狀態(tài)下轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制策略 117
5．3．2 電網(wǎng)電壓突降時雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)改進調(diào)節(jié)研究 120
5．3．3 電壓跌落時雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)仿真 121
5．4 電網(wǎng)電壓不平衡或不對稱跌落仿真分析 122
5．4．1 電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不平衡分量時的功率和轉(zhuǎn)矩 125
5．4．2 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機在電壓不平衡時的研究 126
5．4．3 雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓不平衡時的控制仿真研究 128
5．5 電網(wǎng)嚴重故障低電壓穿越運行仿真 133
5．5．1 基于撬棒保護裝置的低電壓穿越的仿真分析 134
5．5．2 電網(wǎng)三相對稱短路故障時低電壓穿越運行仿真 139
5．5．3 電壓跌落較長時間時低電壓穿越研究 143
第6章 永磁風力發(fā)電機振動及其有限元分析 147
6．1 風力系統(tǒng)發(fā)電機簡介 147
6．1．1 直驅(qū)風力發(fā)電機 147
6．1．2 雙饋風力發(fā)電系統(tǒng) 148
6．2 永磁同步發(fā)電機 150
6．2．1 結(jié)構(gòu) 150
6．2．2 永磁同步發(fā)電機的運行原理 151
6．2．3 永磁發(fā)電機振動機理及其分析方法研究 154
6．2．4 基于能量法的永磁發(fā)電機齒槽轉(zhuǎn)矩削弱原理 158
6．3 永磁同步發(fā)電機齒槽轉(zhuǎn)矩有限元仿真 160
6．3．1 永磁發(fā)電機本體構(gòu)建 160
6．3．2 齒槽轉(zhuǎn)矩仿真 164
6．4 直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)MATLAB仿真 167
6．4．1 數(shù)學建模 167
6．4．2 永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略 170
6．4．3 仿真分析 171
第7章 風力發(fā)電技術中的偏航電控系統(tǒng) 173
7．1 偏航電控系統(tǒng)簡介 174
7．2 偏航系統(tǒng)正常運行的條件 174
7．3 偏航電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 176
7．4 偏航電控系統(tǒng)工作原理 178
7．5 自動偏航控制過程分析 181
7．6 偏航電控系統(tǒng)的維護和保養(yǎng) 187
第8章 基于PLC的風力發(fā)電系統(tǒng)偏航程序設計 190
8．1 PLC介紹 190
8．1．1 PLC的基本組成 190
8．1．2 PLC的工作原理 191
8．2 PLC的選型 192
8．2．1 德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200 PLC及特點 193
8．2．2 PLC技術參數(shù) 194
8．3 中央處理器的工作方式 196
8．4 擴展模塊 197
8．4．1 擴展模塊簡介 197
8．4．2 S7-200系列PLC內(nèi)部觸點和數(shù)據(jù)概述 197
8．5 基于PLC偏航系統(tǒng)的主要設備及系統(tǒng)控制要求與實現(xiàn) 201
8．5．1 PLC偏航系統(tǒng)的主要設備及系統(tǒng)控制要求 201
8．5．2 基于PLC偏航系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn) 202
8．5．3 偏航驅(qū)動電氣控制原理 2066
參考文獻 211