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第1章 绪论1

风力发电的发展情况1

电网电压跌落对风力发电系统的影响6

风力发电机组的研究现状7

双馈型风力发电机组的研究现状7

直驱型风力发电机组的研究现状9

直驱型风力发电系统拓扑结构9

直驱型风力发电系统的低电压运行和无功功率控制能力10

国内外风力发电系统LVRT的相关规定12

小结14

第2章 典型风力发电系统的数学建模及暂态分析16

DFIG风力发电系统的数学建模及暂态分析16

DFIG风力发电系统的稳态数学模型及控制方法16

DFIG风力发电系统的暂态数学模型及控制方法19

直驱型风力发电系统的数学建模及暂态分析21

直驱型风力发电系统的稳态数学模型及控制方法21

背靠背双PWM变流器的基本控制策略21

永磁同步发电机的新型控制策略24

直驱型风力发电系统的暂态数学模型及控制方法26

小结29

第3章 双馈型风力发电系统的低电压运行特性31

电压跌落情况下DFIG的响应特性分析与仿真验证31

电压跌落期间31

电压恢复后33

仿真验证33

不同电压跌落情况下的DFIG响应特性34

30%—2s电压跌落特性34

50%—0.5s电压跌落特性35

85%—0.2s电压跌落特性36

DFIG应对电网故障的无功功率支持策略分析38

电网电压跌落时不同无功功率补偿时刻对DFIG系统的影响38

电网电压跌落时不同无功功率补偿方法对DFIG系统的影响42

电网电压跌落时不同系统运行条件对DFIG系统的影响45

仿真分析47

DFIG低电压运行实验研究48

电压跌落发生器的实验结果48

转子侧Crowbar（保护）电路的实验结果50

跌落持续1s，未进行电压跌落检测的实验结果51

跌落持续200ms，未进行电压跌落检测的实验结果55

跌落持续1s，进行电压跌落检测的实验结果59

电压跌落期间进行无功功率补偿的实验结果63

实验分析64

小结65

第4章 直驱型风力发电系统的低电压运行特性67

两种典型直驱型风力发电系统的结构67

不可控整流+交错Boost+逆变器结构67

背靠背双PWM变流器结构69

提高直驱型风力发电系统低电压运行能力的直流侧卸荷电路控制策略分析69

直驱型风力发电系统在电网故障条件下的特性分析70

直流侧卸荷电路工作原理70

直流侧卸荷电路实现方法72

不可控整流+交错Boost+逆变器直驱型风力发电系统LVRT特性分析75

三种典型电压跌落情况下的响应特性仿真分析75

30%—2s电压跌落特性仿真75

50%—0.5s电压跌落特性仿真76

85%—0.2s电压跌落特性仿真77

低电压运行实验分析78

双管Boost同相驱动实验79

双管Boost移相驱动实验80

三相电压型逆变器在电压跌落情况下运行特性的验证85

背靠背变流器直驱型风力发电系统LVRT特性分析88

背靠背变流器直驱型风力发电系统仿真模型介绍88

运行在不同功率因数条件下的电压跌落特性分析90

电压跌落条件下风力发电机组对电网的无功功率支持分析94

直驱型风力发电系统故障条件下STATCOM运行模式分析95

STATCOM运行模式工作原理分析96

STATCOM运行模式仿真验证97

STATCOM运行模式实验验证100

小结101

第5章 风力发电网侧变流器低电压运行控制技术103

稳态时网侧变流器的运行特性103

单位功率因数运行103

非单位功率因数运行105

电网电压跌落和负载突变时网侧变流器的响应特性106

电网电压跌落50％时的仿真结果106

负载突变时的仿真结果107

前馈控制策略原理108

传统前馈控制策略109

改进的前馈控制策略112

加入前馈控制的仿真结果113

电网电压跌落50％时的仿真结果114

负载电阻从200Ω变为100Ω时的仿真结果115

网侧变流器应对电网电压跌落的实验结果116

实验系统介绍116

电网电压稳定情况下的实验结果118

电网电压跌落情况下的实验结果120

电网电压前馈控制的实验结果125

负载前馈控制的实验结果126

小结128

第6章 网侧变流器在电网电压不平衡情况下的控制技术129

网侧变流器的数学模型130

电网电压平衡情况下网侧变流器的数学模型130

电网电压不平衡情况下网侧变流器的数学模型135

基于两相静止坐标系下的数学模型135

基于同步坐标系下的数学模型136

交流侧电流控制算法137

电网电压不平衡情况下网侧变流器的控制方法138

抑制交流侧负序电流的控制方法138

抑制直流侧电压波动的控制方法139

基于预测电流的控制方法143

电压不平衡情况下的预测电流控制方法143

电压平衡情况下的预测电流控制方法144

恒功率控制方法146

双闭环控制策略148

仿真结果151

基于预测电流的仿真波形151

恒功率控制方法的仿真波形155

双电流闭环控制的仿真波形158

控制方法对比讨论161

小结161

第7章 风力发电系统低电压运行外围设备162

电网故障时风力发电系统的保护电路162

DFIG风力发电系统的保护电路163

转子侧保护电路163

定子侧保护电路163

直流侧保护电路164

组合保护电路165

直驱型风力发电系统的保护电路166

直流侧保护电路166

采用辅助变流器的保护电路167

电网电压跌落发生器的研制168

几种常用的VSG拓扑结构169

基于阻抗形式实现的VSG169

基于变压器形式实现的VSG170

基于电力电子变换形式实现的VSG172

基于变压器和接触器的VSG实验173

小功率模式实验结果173

大功率模式实验结果174

基于变压器和晶闸管的VSG实验174

基于变压器和IGBT的VSG实验176

电压跌落的检测技术180

检测方法讨论180

仿真验证181

实验验证182

小结184

缩略语185

参考文献186