風(fēng)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(fēng)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(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用 2
1.2 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀 3
1.2.1 全球風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀 3
1.2.2 我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀 5
1.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的控制技術(shù) 6
1.3.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本控制目標(biāo) 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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模及運(yùn)行特性分析 11
2.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)組成及常用結(jié)構(gòu) 11
2.1.1 恒速運(yùn)行機(jī)組結(jié)構(gòu) 12
2.1.2 有級(jí)變速運(yùn)行機(jī)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(shí)例分析中采用的機(jī)組結(jié)構(gòu) 14
2.2 風(fēng)速模型 15
2.2.1 平均風(fēng)速模型 16
2.2.2 湍流風(fēng)速模型 17
2.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型的建立 18
2.3.1 風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué) 18
2.3.2 傳動(dòng)鏈模型 19
2.3.3 電氣子系統(tǒng)模型 20
2.3.4 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的模型 21
2.4 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)特性分析 22
2.5 本章小結(jié) 26
第3章 風(fēng)力機(jī)特性模擬技術(shù) 27
3.1 風(fēng)力機(jī)模擬的必要性 27
3.2 風(fēng)力機(jī)模擬系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)的選取 28
3.2.1 直流電動(dòng)機(jī) 28
3.2.2 異步電動(dòng)機(jī) 29
3.2.3 永磁同步電動(dòng)機(jī) 29
3.2.4 三種電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單比較 29
3.3 風(fēng)力機(jī)的模擬 30
3.3.1 風(fēng)力機(jī)的靜態(tài)模擬 30
3.3.2 風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)模擬 31
3.3.3 轉(zhuǎn)速加速度的計(jì)算方法 32
3.4 風(fēng)力機(jī)模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 36
3.4.1 硬件設(shè)計(jì) 36
3.4.2 軟件設(shè)計(jì) 38
3.5 本章小結(jié) 39
第4章 變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率控制技術(shù) 40
4.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率控制概述 40
4.2 低風(fēng)速區(qū)的最大功率點(diǎn)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(diǎn)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(fēng)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(fēng)速功率控制策略實(shí)驗(yàn)研究 71
4.5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的智能控制技術(shù)初探 72
4.5.1 自適應(yīng)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的載荷抑制技術(shù) 91
5.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)承受的傳動(dòng)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(dòng)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(jī)組的過(guò)渡載荷抑制技術(shù) 108
5.4.1 過(guò)渡載荷的測(cè)試 108
5.4.2 軟失速控制策略 109
5.4.3 軟失速控制運(yùn)行性能實(shí)驗(yàn)研究 111
5.5 小功率機(jī)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(jiǎn)單的高頻載荷抑制方法 117
5.5.3 高頻載荷抑制策略實(shí)驗(yàn)分析 118
5.6 本章小結(jié) 120
第6章 10kW離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研制實(shí)例 121
6.1 10kW離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 121
6.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 122
6.3 主功率電路設(shè)計(jì) 123
6.3.1 交錯(cuò)并聯(lián)Boost變換器 123
6.3.2 Buck/Boost雙向直直變換器的設(shè)計(jì) 124
6.3.3 逆變器的選擇 125
6.3.4 偏航與制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì) 125
6.4 離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率控制與能量管理策略 126
6.4.1 機(jī)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(jì) 130
6.5.1 啟動(dòng)與停機(jī)控制 130
6.5.2 自動(dòng)偏航控制 131
6.5.3 自動(dòng)解纜控制 132
6.6 離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究 133
6.7 本章小結(jié) 134
參考文獻(xiàn) 135
附錄 143
附錄一：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)圖 143
附錄二：程序流程圖 144
附錄三：功率譜密度MATLAB計(jì)算方法 147
附錄四：Boost和BDC電感磁芯設(shè)計(jì)方法 148