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內容簡介

　　全書共分9章。第1章簡述可再生能源與風力發(fā)電的發(fā)展歷史、基本原理和值得關注的若干問題。第2章主要介紹雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的數學模型與建模方法。第3章重點介紹得到廣泛應用和研究的理想電網條件下的雙饋風電系統(tǒng)的控制策略，包括雙饋風力發(fā)電機的矢量控制和網側變換器的矢量控制。對雙饋發(fā)電機直接功率控制策略和預測控制策略，本章也有介紹。第4章給出非理想電網條件下雙饋風電系統(tǒng)的運行特性，包括電網故障類型及對風電系統(tǒng)的影響。第5章介紹雙饋風電系統(tǒng)低電壓穿越技術及其控制和保護策略。第6章介紹不對稱電網條件下雙饋風電系統(tǒng)的控制策略，包括模型預測控制和多目標控制。第7章介紹永磁同步風電系統(tǒng)數學模型、控制原理及弱電網條件下的運行控制。第8章介紹基于三電平變換器的中高壓永磁同步風電系統(tǒng)和無變壓器中高壓永磁同步風電系統(tǒng)。第9章則介紹基于高壓直流輸電的海上風電系統(tǒng)，包括基于MMC和基于MFT的離岸風場高壓直流輸電系統(tǒng)。

作者簡介

　　第yi作者馬宏偉長期從事風電變流器高性能控制領域的研究工作。提出了直接虛功率控制方法，在保持傳統(tǒng)直接功率控制的優(yōu)勢的同時，解決了并網前后控制算法平滑切換的問題，改善了雙饋風機并網過程中的動態(tài)特性；將模型預測控制（MPC）應用于風電控制領域，獲得了良好的動靜態(tài)特性和參數魯棒性，尤其保證了其在電壓跌落、不平衡等故障電網條件下的不間斷運行；針對不平衡電網條件下的雙饋風電系統(tǒng)，提出了多目標控制策略，通過對一個參數的調節(jié)獲得不同的優(yōu)化控制目標。多次參與兆瓦級風電系統(tǒng)的設計、研發(fā)與現(xiàn)場調試，先后發(fā)表論文10余篇，SCI收錄1篇，EI收錄14篇。第二作者李永東清華大學電機工程及應用電子技術系教授，法國圖盧茲國家理工學院客座教授，哈爾濱理工大學客座教授，“中達學者”，“天山學者”特聘教授。長期從事大容量電力電子變換器及其在調速節(jié)能領域的應用，交流電機的全數字化控制及其在數控機床、高鐵電力牽引和艦船電力推進中的應用，新能源發(fā)電等。主持國家自然基金項目4項、國家863項目和支撐計劃項目各1項，中英、法、美、日、韓等國際合作交流項目10項，臺達科教基金一般項目和重點項目各1項、其他橫向及軍工項目幾十項。完成我國首臺工業(yè)化高壓大容量變頻器的研制和生產，推廣后產生巨大經濟和社會效益。先后獲得國家教育部科技成果進步二等獎、中國電工技術學會科技進步獎、IET（英國工程技術學會） Fellow、中國機械工程學會特等獎等。曾任“電力系統(tǒng)”國家重點實驗室副主任兼電力電子分室主任，清華大學研究生院培養(yǎng)處副處長，國際交流與合作委員會委員，新疆大學電氣學院院長?，F(xiàn)任清華大學電力電子工程研究中心常務副主任，新概念汽車研究院副院長，IEEE（國際電氣電子工程師學會）高級會員，IEEE IAS Beijing Chapter Chairman（工業(yè)應用分會北京分會主席），中國電工技術學會高級會員，電力電子學會副理事長，中國電工技術學會電控裝置及系統(tǒng)專委會副主任委員，中國自動化學會電氣自動化專委會副主任委員，學術委員會主任，中國電源學會交通電氣化專委會主任委員。出版第yi作者專著3部，發(fā)表論文300多篇，其中SCI收錄40余篇，EI收錄100余篇。第三作者許烈清華大學電機工程及應用電子技術系副教授，入選泰山產業(yè)領軍人才計劃，PCIM Asia技術委員會委員，IEEE會員，資源強制回收產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家組成員、多電飛機國際會議（2019）技術委員會主席。先后主持國家自然科學基金2項、清華大學自主科研計劃1項、橫向課題數項（總經費超過3000萬元）。發(fā)表EI/SCI等高水平學術論文40余篇。第四作者柴建云清華大學教授、博士生導師，高端裝備研究院動力傳動研究所所長。研究和教學領域包括新能源發(fā)電、特種電機和電力電子與電力傳動等專業(yè)方向，承擔和完成了多項國家973、863和科技支撐計劃重大項目和自然科學基金重點項目以及數十項國際及國內校企合作研究項目。近年的學術兼職包括中國可再生能源學會理事、風能專委會委員，中國電機工程學會風力與潮汐發(fā)電專委會委員，中國電工技術學會風力發(fā)電專委會委員，中國風力機械標準委員會委員和中國微特電機標準委員會委員等。

圖書目錄

電力電子新技術系列圖書序言
前言
第1章緒論
1.1可再生能源與風力發(fā)電
1.1.1可再生能源技術的發(fā)展
1.1.2風力發(fā)電技術的發(fā)展
1.2風力發(fā)電系統(tǒng)概述
1.2.1風力發(fā)電系統(tǒng)基本原理
1.2.2典型的風力發(fā)電系統(tǒng)解決方案
1.3風力發(fā)電系統(tǒng)中值得關注的若干問題
1.3.1MPPT控制
1.3.2故障/非理想電網條件下不間斷運行
1.3.3大容量中高壓風電系統(tǒng)的結構與控制
1.3.4大規(guī)模海上風電系統(tǒng)的結構與控制
參考文獻
第2章雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)數學模型與建模方法
2.1雙饋電機數學模型
2.2網側變換器數學模型
2.3圖形化建模方法
2.3.1概述
2.3.2因果次序圖
2.3.3宏觀能量表示法
2.3.4風力機圖形化建模與控制推導
參考文獻
第3章理想電網條件下雙饋風電系統(tǒng)的控制策略
3.1雙饋風電系統(tǒng)矢量控制策略
3.1.1雙饋風力發(fā)電機的矢量控制
3.1. 2網側變換器的矢量控制
3.1.3MPPT控制
3.1.4雙饋電機定子磁鏈觀測
3.1. 5電壓相位檢測
3.1.6軟并網技術
3.2雙饋發(fā)電機直接功率控制策略
3.2.1基于PI-SVM的定子側功率直接閉環(huán)控制
3.2.2基于滯環(huán)控制器開關狀態(tài)表的定子側直接功率控制
3.2.3雙饋風力發(fā)電機的直接虛功率控制
3.3雙饋風電系統(tǒng)模型預測控制策略
3.3.1網側變換器模型預測控制
3.3.2雙饋風力發(fā)電機模型預測控制
3.3.3基于模型預測控制的軟并網方法
參考文獻
第4章非理想電網條件下雙饋風電系統(tǒng)的運行特性
4.1電網故障的類型
4.2電網故障下DFIG的運行特性
4.2.1電網對稱跌落條件下DFIG的運行特性
4.2.2電網不對稱故障下DFIG的運行特性
4.3電網故障下網側變換器的運行特性
4.4電網故障對DFIG風電系統(tǒng)的影響
4.5現(xiàn)代風電系統(tǒng)并網規(guī)范
參考文獻
第5章雙饋風電系統(tǒng)低電壓穿越技術
5.1概述
5.1.1改進控制策略的實現(xiàn)方法
5.1.2利用硬件保護電路的實現(xiàn)方法
5.2改進的控制策略
5.2.1基于動態(tài)前饋補償的矢量控制
5.2.2基于PIR控制器的矢量控制
5.2.3考慮磁鏈暫態(tài)特性的模型預測控制
5.3硬件保護策略
5.3.1crowbar的設計與控制
5.3.2主動滅磁控制方法
5.3.3基于crowbar的重度電網低電壓穿越策略
5.4低電壓穿越算法的控制域
參考文獻
第6章不對稱電網條件下雙饋風電系統(tǒng)的控制策略
6.1概述
6.2正負序分量分離與鎖相環(huán)
6.2.1正負序分離方法
6.2.2不對稱電網條件下的鎖相環(huán)
6.3基于正反向同步坐標系的具有PI電流環(huán)的矢量控制
6.3.1基于正反向同步坐標系的網側變換器矢量控制
6.3.2基于正反向同步坐標系的雙饋電機矢量控制
6.4基于正向同步坐標系的具有PIR/MFPIR電流環(huán)的矢量控制
6.5不對稱電網條件下的模型預測控制
6.5.1不對稱電網條件下網側變換器模型預測控制
6.5.2不對稱電網條件下雙饋電機模型預測控制
6.6多目標控制
6.6.1不對稱電網條件下雙饋風電系統(tǒng)的控制目標
6.6.2基于負序功率注入法的多目標控制
參考文獻
第7章永磁同步風電系統(tǒng)及其弱電網運行控制
7.1永磁同步風電系統(tǒng)數學模型及控制原理
7.1.1永磁同步發(fā)電機數學模型
7.1.2永磁同步風電系統(tǒng)矢量控制
7.2弱電網條件下永磁同步風電系統(tǒng)的運行特性
7.2.1強電網與弱電網工作模式比較
7.2.2弱電網條件下的有功功率主動調節(jié)
7.3通過調節(jié)發(fā)電機轉速控制風力機捕獲功率的方法
7.3.1發(fā)電機轉速對風力機捕獲功率的影響
7.3.2直流母線電壓控制的數學模型
7.3.3直流母線電壓控制器設計
7.3.4直流母線儲能環(huán)節(jié)的選擇
7.3.5其他工況
7.4通過調節(jié)槳距角控制風力機捕獲功率的方法
7.5弱電網條件下網側變換器的模型及控制方法
7.5.1單臺網側變換器控制方法
7.5.2多臺網側變換器并聯(lián)控制方法
參考文獻
第8章中高壓永磁同步風電系統(tǒng)技術
8.1基于三電平變換器的中高壓風電系統(tǒng)
8.1.1三電平風電系統(tǒng)結構與控制
8.1.2三電平變換器控制目標的優(yōu)化
8.1.3三電平變換器的故障檢測與保護
8.2無變壓器中高壓永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)
8.2.1無變壓器中高壓永磁同步風電系統(tǒng)結構
8.2.2無變壓器中高壓永磁同步風電系統(tǒng)的控制策略
8.2.3無變壓器中高壓永磁同步風電系統(tǒng)性能優(yōu)化
8.2.4采用串聯(lián)整流器及三電平逆變橋的單元結構
參考文獻
第9章基于高壓直流輸電的海上風電系統(tǒng)
9.1基于MMC的離岸風場高壓直流輸電系統(tǒng)
9.1.1模塊化多電平變換器
9.1.2基于MMC的離岸風場高壓直流輸電系統(tǒng)的拓撲
9.1.3基于MMC的離岸風場高壓直流輸電系統(tǒng)的控制
9.2基于MFT的離岸風場高壓直流輸電系統(tǒng)
9.2.1矩陣變換器
9.2.2基于MFT的離岸風場高壓直流輸電系統(tǒng)的拓撲
9.2.3基于MFT的離岸風場高壓直流輸電系統(tǒng)的控制
參考文獻