风力发电工程技术丛书：风力发电系统的建模与仿真 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《风力发电系统的建模与仿真》首先介绍风力发电的机械和电气系统数学模型及并网控制策略的原理，然后结合具体算例，通过DIgSILENT和MATLAB/Simulink两种仿真软件建立典型风电机组的仿真模型，分析其最大功率跟踪控制、有功和频率调节、无功和电压控制、低电压穿越、虚拟惯性控制等风电机组并网控制的主要特性，以及电网允许风电接纳能力、电网潮流计算与无功优化计算、风电接入对电网暂态稳定性影响等。此外，通过柔性直流输电的海上风电和大型风电基地的风电场并网已成为新的研究热点，本书将介绍其基本原理和仿真建模。

目录

第1章绪论1．1概述1．2风力发电的发展与现状1．3风力发电机组的类型及构成1．4风力发电系统的仿真1．5仿真软件概述第2章风力机的气动和机械系统建模2．1概述2．2风速模型2．3风轮模型2．4轴系模型2．5仿真算例第3章定速异步风力发电机组的原理及建模3．1概述3．2结构和原理3．3稳态模型及特性3．4仿真算例第4章双馈异步风力发电机组的原理及建模4．1概述4．2运行原理和功率关系4．3动态模型4．4控制策略4．5仿真算例第5章全功率换流器驱动风力发电机组的原理及建模5．1概述5．2全功率驱动的风力发电机组的原理5．3直驱式永磁同步风力发电机组5．4全功率换流器驱动的异步风电机组5．5仿真算例第6章风力发电对电力系统的影响6．1概述6．2风电并网特点及基本参数6．3风电并网对电力系统的局部影响6．4风力发电并网对电力系统全系统范围的影响6．5仿真算例第7章电网扰动情况下变速风力发电机组控制技术7．1概述7．2PMSG的低电压穿越技术7．3DFIG在电网电压不平衡时的控制7．4仿真算例第8章电网友好型风力发电机组控制技术8．1概述8．2风力发电机组的动态无功补偿8．3虚拟惯性控制8．4对系统功率振荡的阻尼控制8．5仿真算例第9章基于VSC一HVDC的风电场联网9．1概述9．2VSC—HVDC的建模9．3VSC一HVDc的控制策略9．4多端电压型直流输电9．5多风电场通过VSC一MTDC联网及功率外送仿真附录

精彩书摘

　　（3）主动失速控制。主动失速又称负变距，风速低于额定风速时，叶片的桨距角是固定不变的；当风速超过额定风速后，变桨系统通过增加叶片攻角，使叶片处于失速状态，限制增加风轮吸收功率，减小功率输出；而当叶片失速导致功率下降，功率输出低于额定功率时，适当调节叶片的桨距角，提高功率输出，可以更加精确地控制功率输出。对于变桨距和主动失速控制方式，叶片和轮毂都通过变桨轴承连接，即都通过变桨实现控制。主动失速控制的敏感性很高，需要准确控制桨距角，造价高。　　2．按传动形式分类　　（1）高传动比齿轮箱型。用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机，减小发电机体积重量，降低电气系统成本。但风力发电机组对齿轮箱依赖较大，由于齿轮箱导致的风力发电机组故障率高，齿轮箱的运行维护工作量大，易漏油污染，且导致系统的噪声大、效率低、寿命短，因此产生了直驱风力发电机组。　　（2）直接驱动型。应用多极同步风力发电机可以去掉风力发电系统中常见的齿轮箱，让风力发电机直接拖动发电机转子运转在低速状态，解决了齿轮箱所带来的噪声、故障率高和维护成本大等问题，提高了运行可靠性。但发电机极数较多，体积较大。　　（3）中传动比齿轮箱（半直驱）型。这种风机的工作原理是以上两种形式的综合。中传动比型风力机减少了传统齿轮箱的传动比，同时也相应地减少了多极同步风力发电机的极数，从而减小了发电机的体积。　　3．按发电机调速类型分类　　（1）定速恒频机组。采用异步电机直接并网，无电力电子变流器，转子通过齿轮箱与低速风机相连，转速由电网频率决定。定速恒频机组的优点是简单可靠，造价低，因而在早期的小型风电场中获得广泛应用。定速异步发电机组结构简单、可靠性高，但只能运行在固定转速或在几个固定转速间切换，不能连续调节转速以捕获最大风电功率。此外，在风机转速基本不变的情况下，风速的波动直接反映在转矩和功率的波动上，因此机械疲劳应力与输出功率波动都比较大。此外，每台风力发电机需配备无功补偿装置为异步电机提供励磁所需的无功功率，并且采用软启动装置限制启动电流。　　（2）变速恒频机组。异步发电机或同步发电机通过电力电子变流器并网，转速可调，有多种组合形式。目前实际应用的变速恒频机组主要有两种类型：采用绕线式异步发电机通过转子侧的部分功率变流器并网的双馈风力发电机组；采用永磁同步发电机通过全功率变流器并网的直驱永磁同步风力发电机组。与定速恒频机组相比，变速恒频风力发电机组可调节转速，进行最大功率跟踪控制，提高了风能利用率；风速变化而引起的机械功率波动可变为转子动能，从而减小机械应力，对输出功率的波动也可起到平滑作用。　　目前，在风力发电领域广泛应用的风力发电机组主要有三种类型，即固定转速的鼠笼异步发电机组、可调速的双馈异步发电机组和直驱永磁同步发电机组。　　早期的小型风电场主要应用定速异步发电机组，其定子侧直接并网，转子通过齿轮箱与低速风力发电机相连，每台风力发电机需配备无功补偿装置为异步电机提供励磁所需的无功功率。定速异步发电机组结构简单、可靠性高，但只能运行在固定转速或在几个固定转速问切换，不能连续调节转速以捕获最大风电功率。　　……

前言/序言

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