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第1章 绪论1

1.1 风力发电技术背景1

1.1.1 风力发电的发展概况1

1.1.2 风力发电系统的主要类型及发展现状3

1.1.3 风力发电技术主要发展趋势6

1.2 直驱永磁同步风力发电系统的拓扑结构7

1.3 直驱永磁风力发电机及其设计技术研究现状9

1.3.1 直驱永磁风力发电机的主要类型9

1.3.2 永磁电机设计与分析方法11

1.3.3 永磁风力发电机研究现状12

1.4 直驱永磁同步风力发电机控制方法研究现状14

1.4.1 理想电网条件下直驱永磁同步发电机控制方法14

1.4.2 电网故障下直驱永磁风力发电机控制方法16

参考文献18

第2章 直驱永磁风力发电系统运行原理22

2.1 直驱永磁风力发电系统的结构及基本原理22

2.2 直驱永磁风力发电系统建模23

2.2.1 风力机原理及特性23

2.2.2 直驱永磁发电机建模25

2.2.3 机侧PWM变流器的数学模型33

2.2.4 网侧PWM变流器的数学模型35

2.3 直驱永磁风力发电系统的控制38

2.3.1 机组功率控制策略38

2.3.2 机侧变流器控制策略42

2.3.3 网侧变流器控制策略49

2.3.4 直驱永磁同步风力发电系统的仿真分析53

2.4 直驱永磁风力发电系统并网控制71

2.4.1 风力发电系统并网要求71

2.4.2 直驱永磁风力发电系统并网过程74

参考文献74

第3章 直驱永磁风力发电机的运行特性与电磁设计76

3.1 PWM变流器控制下直驱永磁风力发电机运行特性76

3.1.1 PWM变流器对直驱永磁风力发电机的约束分析76

3.1.2 isd=0控制策略下直驱永磁风力发电机运行特性77

3.1.3 恒端电压控制策略下直驱永磁风力发电机运行特性79

3.1.4 单位功率因数控制策略下直驱永磁风力发电机运行特性80

3.2 直驱永磁风力发电机参数化分析82

3.2.1 极数对直驱永磁风力发电机的影响82

3.2.2 极数／槽数匹配对直驱永磁风力发电机的影响89

3.2.3 磁极参数对直驱永磁风力发电机的影响92

3.2.4 匝数对直驱永磁风力发电机的影响101

3.3 变流器约束下直驱永磁风力发电机的电磁设计104

3.3.1 经典同步发电机设计与分析方法104

3.3.2 PWM整流器控制下直驱永磁风力发电机的系统化设计方法106

3.3.3 直驱永磁风力发电机设计实例109

3.3.4 2MW直驱永磁风力发电机仿真分析121

3.3.5 直驱永磁风力发电机试验128

3.4 直驱永磁风力发电机齿槽转矩及其削弱131

3.4.1 永磁电机齿槽转矩产生机理及削弱原理131

3.4.2 齿槽转矩削弱的基本方法136

3.4.3 基于重复单元磁极偏移的齿槽转矩削弱方法145

参考文献159

第4章 电网故障下直驱永磁风力发电机组的运行160

4.1 电网电压对称跌落下直驱永磁风力发电机组的控制160

4.1.1 电网电压跌落概念160

4.1.2 电网电压跌落对直驱永磁风力发电机组的影响162

4.1.3 直驱永磁风力发电机组低电压穿越措施164

4.1.4 其他辅助策略172

4.1.5 电压跌落检测方法173

4.2 电网电压小值不平衡下直驱永磁风力发电机组的控制174

4.2.1 电网电压小值不平衡时网侧变流器的建模175

4.2.2 不平衡分量正负序分解178

4.2.3 直驱型永磁风力发电系统的电网同步化方法180

4.2.4 电网电压小值不平衡时网侧变流器的控制183

4.2.5 直流侧母线电压二倍电网频率稳态波动条件下机侧变流器的控制192

4.3 电网电压不对称故障下直驱永磁风力发电机组的控制194

4.3.1 电网电压不对称故障下直驱永磁风力发电机组的控制195

4.3.2 仿真分析202

4.3.3 实验分析210

参考文献216

第5章 直驱永磁风力发电系统的直接功率控制217

5.1 瞬时功率理论217

5.1.1 电功率理论的概念及其发展过程217

5.1.2 传统电功率定义218

5.1.3 瞬时功率定义与计算221

5.2 传统直接功率控制策略223

5.2.1 基于电压定向的直接功率控制（V-DPC）223

5.2.2 基于虚拟磁链定向的直接功率控制228

5.3 预测直接功率控制策略234

5.3.1 预测控制概述234

5.3.2 网侧变流器模型预测直接功率控制235

5.3.3 无差拍预测直接功率控制237

5.4 直驱永磁风力发电系统的直接功率控制245

5.4.1 理想电网条件下直驱永磁风力发电系统的直接功率控制245

5.4.2 电网不对称故障下直驱永磁风力发电系统的直接功率控制253

参考文献261