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第1章 概述1

1.1引言1

1.2为什么要开发可再生能源1

1.3风能2

1.4风力发电的优缺点2

1.4.1可再生的无污染资源2

1.4.2成本问题2

1.4.3环境关注3

1.4.4供电和运输问题3

1.5风能的全球现状3

1.5.1欧洲3

1.5.2北美5

1.5.3亚洲5

1.5.4太平洋地区6

1.5.5拉美6

1.5.6非洲和中东7

1.6本书的目的和范围9

参考文献10

第2章 风能转换系统13

2.1引言13

2.2基本概念13

2.3风电技术13

2.4风力机系统的基础元件14

2.5风力机类型16

2.5.1按机轴方向分类16

2.5.2风力机功率范围18

2.5.3风力机安装位置18

2.6风力机建模19

2.6.1理想风力机的功率输出19

2.6.2实际风力机的功率输出21

2.7小结24

参考文献24

第3章 电机和电力系统28

3.1引言28

3.2直流电机28

3.3交流电机29

3.3.1同步电机29

3.3.2异步电机36

3.3.3同步磁阻电机39

3.3.4变压器40

3.4电力系统45

3.4.1常规发电46

3.4.2输电46

3.4.3配电48

3.4.4电力系统分析49

3.4.5潮流研究49

3.4.6标么值系统和基值50

3.4.7电力系统故障52

3.4.8电力系统稳定性55

3.4.9断路器60

3.4.10电力系统控制64

3.5电能质量66

3.6小结67

参考文献67

第4章 电力电子学72

4.1引言72

4.2功率器件72

4.3整流器73

4.4逆变器73

4.5斩波器76

4.6双向离子变频器79

4.7脉宽调制策略80

4.8 PWM VSC82

4.9电流源逆变器82

4.10小结84

参考文献84

第5章 风力发电机87

5.1引言87

5.2定速风能转换系统87

5.3变速风能转换系统88

5.4风力发电机90

5.4.1同步发电机90

5.4.2感应发电机90

5.5风力发电机特性91

5.6最大功率点跟踪系统93

5.7风电机组总效率计算95

5.7.1计算方法概述95

5.7.2解析公式96

5.7.3计算方法99

5.7.4仿真结果100

5.7.5把暂态现象考虑在内的仿真结果102

5.7.6使用概率密度函数计算效率104

5.8小结105

参考文献106

第6章 风电机组并网问题109

6.1引言109

6.2暂态稳定性和电能质量问题109

6.3风电的变化性109

6.4风速随机波动引起的功率、频率和电压波动110

6.5联网要求110

6.5.1孤岛现象与自动重合闸114

6.5.2其他问题114

6.6电力系统设计与运行115

6.7储能选项116

6.8电网基础设施116

6.9风电对系统充裕度的贡献116

6.10小结117

参考文献117

第7章 风力发电系统电能质量问题的对策120

7.1引言120

7.2各种储能系统120

7.2.1超导磁储能121

7.2.2蓄电池储能系统123

7.2.3高级电容器124

7.2.4飞轮储能126

7.2.5抽水蓄能127

7.2.6液流电池127

7.2.7压缩空气储能128

7.2.8热电储能系统129

7.2.9混合储能系统129

7.3各类储能系统比较129

7.4用超导磁储能平抑风力发电系统的功率、频率和电压波动130

7.4.1计算电力系统频率的方法134

7.4.2仿真结果及讨论135

7.4.3超导磁储能系统的额定功率及额定能量139

7.5用飞轮储能系统改善电能质量153

7.5.1直流母线微电网系统154

7.5.2电压/频率控制155

7.5.3微电网系统运行155

7.5.4飞轮储能系统控制155

7.5.5稳定性问题157

7.6含超级电容器储能的双馈感应风力机恒功率控制157

7.6.1单台双馈感应风力机的控制158

7.6.2转子侧变换器的控制158

7.6.3电网侧变换器的控制159

7.6.4储能系统的配置和控制160

7.6.5风力机叶片变桨控制161

7.6.6风电场监控161

7.7通过桨距角控制实现风力发电系统功率的平稳输出162

7.8小结165

参考文献166

第8章 定速风力发电系统的暂态稳定性对策171

8.1引言171

8.2模型系统172

8.3桨距控制法173

8.4超导磁储能法174

8.4.1 PWM电压源变换器174

8.4.2两象限DC-DC斩波器175

8.5静止同步补偿器法175

8.6制动电阻法176

8.7故障电流超导限制法177

8.8稳定方法比较177

8.8.1性能分析178

8.8.2控制结构分析182

8.8.3成本分析182

8.8.4总体比较183

8.9小结185

参考文献185

第9章 变速风力发电系统的故障穿越能力189

9.1引言189

9.2双馈感应发电机系统190

9.2.1转子侧变换器191

9.2.2电网侧变换器191

9.3绕线转子同步发电机系统193

9.3.1转速控制器194

9.3.2桨距控制器195

9.3.3励磁控制器196

9.3.4电网侧逆变控制器196

9.4永磁同步发电机系统197

9.4.1背靠背变换器控制198

9.4.2 ESS控制199

9.4.3 ESS额定值200

9.4.4 ESS设计案例201

9.5磁阻投切发电机系统201

9.5.1 SRG运行202

9.6小结203

参考文献204