风力发电系统技术与趋势

本书主要包括使用不同类型风力发电机和必要控制方案的风力发电系统、风电场及电网调度、海上风力发电技术等三部分内容。书中对风力发电系统的效率、大功率风力发电机、高效率功率变流器技术、电网规范及接入、雷电保护、储能等进行了深入的分析介绍，还对包括海上风速预测、基于HVDC输电的海上风电场电力传输、海上风电与潮汐能混合发电等进行了介绍。本书汇聚了不同科学家对风力发电系统的最新研究成果，理论与实践相结合，书中给出了丰富的工程图表及计算过程和公式。

第1章 概述

第2章 风力发电机的损耗和效率计算方法

第3章 超导直驱风力发电机：优势与挑战

第4章 风力发电系统中SiC电力电子新技术的潜在应用和影响

第5章 一种风电场中风力机/发电机互连的新方法

第6章 开关磁阻变速风力发电机的并网方案

第7章 风力发电机的动态模型与控制

第8章 风力机的电压闪变测量

第9章 每小时风速和功率预测的灰色预测器

第10章 大型风力机叶片的防雷保护

第11章 风电场的雷电浪涌

第12章 风力发电的并网和系统运行

第13章 提高自治孤岛系统中可再生能源接入能力的抽水蓄能应用

第14章 采用最优储能的SMES抑制电网频率波动

第15章 海上强风发电的空间观测

第16章 采用电网换相整流器的HVDC输电环节连接的4个并联运行海上风电场的潮流控制和稳定性提高

第17章 HVDC输电连接的大型海上风电场的故障穿越

第18章 采用基于二极管的HVDC输电环节连接的海上风电场

第19章 具有HVDC输电的风电场的惯性和基频响应特性

第20章 带有双向变流器的HOTT功率控制器（HPB）

第21章 并网海上风电场的HVDC输电系统大功率电能传输

作者: （阿联酋）S.M.Muyeen

出版社: 机械工业出版社

译者: 温春雪

出版日期: 2013年5月

页数: 424p

装帧: 平装

电力电子新技术系列图书序言

前言

本书涉及的常用符号表

第1 章　绪论 1

1. 1　风能开发与利用 1

1. 1. 1　能源危机问题 1

1. 1. 2　生态环境问题 1

1. 1. 3　风能开发与利用 2

1. 2　风力发电系统技术发展 6

1. 2. 1　恒速恒频风力发电系统 7

1. 2. 2　变速恒频风力发电系统 7

1. 3　双馈感应电机风力发电系统描述 12

1. 3. 1　双馈感应电机风力发电系统接入电网方式 12

1. 3. 2　双馈感应电机风力发电系统功率变换器技术 14

1. 3. 3　双馈感应电机技术 18

1. 3. 4　双馈感应电机风力发电系统典型拓扑结构及其优点 19

1. 3. 5　双馈感应电机风力发电系统控制技术 21

1. 4　本书内容概述 24

参考文献 26

第2 章　风力发电系统基本概念及其基础理论 30

2. 1　风力发电系统的基本概念 30

2. 1. 1　风力发电系统基本组成 30

2. 1. 2　风轮结构 32

2. 1. 3　风轮功率控制 32

2. 2　风力发电系统理论基础 34

2. 2. 1　风能 34

2. 2. 2　贝兹极限 35

2. 2. 3　风轮的特性系数 37

2. 2. 4　Cp λ 曲线 39

2. 2. 5　CT λ 曲线 40

2. 2. 6　风轮输出功率表达式 41

2. 2. 7　风轮输出转矩表达式 43

2. 3　变速风力发电系统功率控制分区 44

2. 4　变速风力发电系统转速控制分区 46

2. 4. 1　变速风力发电系统最小和最大转速控制 47

2. 4. 2　变速风力发电系统额定功率控制 48

2. 4. 3　变速风力发电系统最大风能跟踪控制 49

2. 5　小结 51

参考文献 52

第3 章　双馈感应电机稳态数学模型及其运行 53

3. 1　双馈感应电机的结构及其优点 53

3. 2　双馈感应电机基本概念 54

3. 2. 1　双馈感应电机的电磁力 54

3. 2. 2　转速差和转差率概念 55

3. 2. 3　双馈感应电机转子频率 56

3. 2. 4　双馈感应电机稳态等效电路 57

3. 2. 5　双馈感应电机稳态数学模型及其相量图 62

3. 3　双馈感应电机的稳态运行 66

3. 3. 1　双馈感应电机基本有功功率流动及其平衡关系 66

3. 3. 2　转子铜耗和转换功率的分解 67

3. 3. 3　双馈感应电机有功功率计算 70

3. 3. 4　双馈感应电机电磁转矩计算 72

3. 3. 5　双馈感应电机无功功率计算 73

3. 3. 6　双馈感应电机有功功率、电磁转矩和转速之间的近似关系 74

3. 3. 7　双馈感应电机四象限运行 75

3. 3. 8　双馈风力发电系统变速恒频运行 78

3. 3. 9　双馈感应电机稳态数学模型标幺值系统 79

3. 4　小结 82

参考文献 83

第4 章　双馈感应电机动态数学模型 84

4. 1　三相自然静止ABC/ abc 坐标系下双馈感应电机的数学模型 84

4. 2　两相正交坐标系下双馈感应电机数学模型 91

4. 2. 1　坐标变换 91

4. 2. 2　两相任意旋转dq0 坐标系下的双馈感应电机数学模型 93

4. 2. 3　静止αβ 坐标系下的双馈感应电机数学模型 100

4. 2. 4　同步旋转xy 坐标系下的双馈感应电机数学模型 102

4. 3　双馈感应电机在正交坐标系下的状态方程 104

4. 3. 1　任意旋转dq0 坐标系下双馈感应电机状态方程 104

4. 3. 2　两相静止αβ 坐标系下双馈感应电机状态方程 106

4. 3. 3　两相同步xy 坐标系下双馈感应电机状态方程 107

4. 4　双馈感应电机数学模型的空间矢量表征 108

4. 4. 1　空间矢量概念 108

4. 4. 2　三相自然静止坐标系下的双馈感应电机数学模型空间矢量表征 109

4. 4. 3　任意旋转两相dq 坐标系下双馈感应电机数学模型空间矢量表征 110

4. 5　标幺值系统及其转换 112

4. 6　双馈感应电机仿真模型实现 116

4. 7　小结 118

参考文献 118

第5 章　背靠背功率变换器数学模型及其控制技术 119

5. 1　交直交电压型功率变换器基本拓扑及工作原理 119

5. 2　网侧系统稳态运行 120

5. 3　背靠背功率变换器数学模型 123

5. 3. 1　网侧变换器数学模型 123

5. 3. 2　网侧滤波器数学模型 128

5. 3. 3　转子侧变换器数学模型 129

5. 3. 4　直流侧数学模型 130

5. 3. 5　背靠背功率变换器仿真模型实现 131

5. 4　功率变换器调制技术 133

5. 4. 1　正弦波脉宽调制技术 133

5. 4. 2　三次谐波注入的正弦波脉宽调制技术 136

5. 4. 3　空间矢量脉宽调制技术 140

5. 5　网侧变换器控制技术 152

5. 5. 1　网侧滤波器两相正交坐标系下数学模型 152

5. 5. 2　网侧变换器电网电压定向矢量控制技术(VOC) 154

5. 6　小结 165

参考文献 165

第6 章　双馈感应电机矢量控制技术 167

6. 1　矢量控制技术 167 2100433B

《风力发电系统的功率变换》对风力发电系统的功率变换与控制进行了详细的介绍，提出了很多解决方案，包括风力发电系统的离网和并网运行、陆上和海上应用、水平轴和垂直轴风力机、定速和变速运行、失速和变桨距控制、并网导则等，并针对基于一部发电机的定速风力发电系统、笼型异步发电机变速风力发电系统、基于双馈异步发电系统、同步发电机的变速风力发电系统等，进行深入剖析，给出了具体的建模方法与控制措施。

本书在介绍离网型风力发电技术的同时,主要介绍了分布式风力并网发电技术及其应用。　本书除绪论外共20章,包括风力发电系统相关的资源评估、微观选址、系统主要部件原理及应用、系统设计、安装运维、标准、检测、标识与认证、项目验收、运营管理、安全和政策等环节,本书给出的设计实例详细、真实。

本书还特别介绍了风力发电系统的成本和经济性,包括风力发电系统成本的基本构成、分布式并网与离网发电的经济实例和对比分析等。

本书可作为分布式并网及离网风力发电项目的工程技术人员、管理人员、电站维护人员以及大专院校相关专业师生的参考书。