可再生能源发电系统的建模与控制图书目录

《智能电网研究与应用丛书》序

序

前言

第1章绪论

1.1可再生能源发电系统的重要意义

1.2可再生能源发电系统的基本概念

1.2.1可再生能源发电的类型

1.2.2可再生能源发电的特点

1.3可再生能源发电系统的研究概述

参考文献

第2章系统建模与控制基本理论

2.1控制理论的发展

2.2系统建模基本理论

2.2.1系统建模概述

2.2.2模型方程的结构特性

2.2.3线性系统的辨识方法

2.2.4非线性系统的辨识方法

2.3优化控制基本理论

2.3.1线性系统的最优控制

2.3.2非线性系统的优化控制

参考文献

第3章风力发电系统的建模与控制

3.1概述

3.2风力发电系统的模型

3.2.1风力发电系统的结构

3.2.2风力机的模型

3.2.3桨距角控制器的模型

3.2.4传动系统的模型

3.2.5“背靠背”变流器的模型

3.2.6双馈感应发电机的模型

3.2.7双馈感应发电机控制器的模型

3.2.8永磁同步发电机的模型

3.2.9永磁同步发电机控制器的模型

3.2.10风电机组的通用模型

3.2.11风电机组推荐模型

3.3风电机组的参数辨识

3.3.1风电机组的参数辨识策略

3.3.2风力机的参数辨识

3.3.3控制器的参数辨识

3.3.4传动系统的参数辨识

3.3.5双馈风力发电机的参数辨识

3.3.6交叉辨识

3.4风电场与场群的动态等效

3.4.1风电场动态等效的目的

3.4.2集电网络的变换方法

3.4.3风电机组的分群判据

3.4.4风电机组的聚合

3.4.5控制器的聚合方法

3.4.6风电场群的动态等值

3.4.7风速波动情况下的风电场等效

3.5风电机组的优化控制

3.5.1引言

3.5.2风电机组的线性优化控制

3.5.3风电机组的非线性优化控制

3.6风电场的并网控制

3.6.1风电场的有功功率控制

3.6.2风电场的无功功率控制

3.6.3风电场的低电压穿越技术

3.6.4风电场的并网检测

参考文献

第4章太阳能发电系统的建模与控制

4.1概述

4.2太阳能光伏发电系统的原理

4.2.1太阳能光伏发电系统的类型

4.2.2太阳能光伏电池原理与结构

4.2.3并网逆变器

4.3太阳能光伏发电系统的建模

4.3.1光伏阵列模型

4.3.2光伏电池参数辨识

4.3.3DC/AC逆变器及其控制系统模型

4.3.4DC/AC逆变器控制参数辨识

4.3.5PLL锁相环

4.3.6储能电池模型

4.4太阳能光伏发电系统的控制

4.4.1MPPT控制原理

4.4.2MPPT控制算法

参考文献

第5章海洋能发电系统的建模与控制

5.1概述

5.1.1研究背景与意义

5.1.2海洋能发电发展现状

5.2波浪能发电系统的建模与控制

5.2.1波浪能发电原理

5.2.2基于AWS波浪发电系统的建模

5.2.3基于AWS波浪发电系统的最优控制

5.2.4基于AWS波浪发电系统并网运行与控制

5.3潮流能发电系统的建模

5.3.1机械系统模型

5.3.2电气系统模型

5.4近海可再生能源综合发电系统的建模与控制

5.4.1近海可再生能源综合发电系统的构建

5.4.2近海可再生能源综合发电系统的模型构建

5.4.3近海可再生能源综合发电系统动态仿真分析

5.4.4近海可再生能源综合发电单元的动态控制

5.4.5近海可再生能源综合发电系统的稳态控制

参考文献

第6章含分布式可再生能源微电网的建模与控制

6.1概述

6.1.1分布式可再生能源发电概述

6.1.2微电网概述

6.1.3智能微电网概述

6.1.4我国微电网发展概述

6.2微电网的构成

6.2.1微电源

6.2.2逆变器

6.2.3储能装置

6.2.4微电网系统结构

6.2.5微电网运行控制结构

6.3微电网的建模

6.3.1微电网的元件模型

6.3.2微电网的等效模型

6.3.3微电网的等效参数

6.3.4算例分析

6.4微电网的能量管理系统

6.4.1微电网能量管理系统概述

6.4.2并网型微电网能量管理系统控制策略

6.4.3独立型微电网能量管理系统控制策略

参考文献 2100433B

鞠平，男，1962年7月生，江苏靖江人。1978年9月考入南京工学院(现东南大学)电力系统及其自动化专业，1988年6月在浙江大学电力系统及其自动化专业获得博士学位，其后一直在河海大学任教。期问，1994年1月至1995年10月在德国Dortmund大学从事研究工作。现任河海大学教授、博士生导师、副校长，兼任中国电机工程学会电力系统专业委员会副主任委员、江苏省电工技术学会副理事长、“电力系统自动化”等8种杂志编委会的委员或副主任委员等。德国洪堡学者、中国国家杰出青年科学基金获得者。

《可再生能源发电系统的建模与控制》由鞠平著。可再生能源发电是我国能源的国家战略需求，已成为当前的研究热点。而可再生能源发电系统的建模与控制是可再生能源发电系统并网运行的基础，建立合适的模型和优良的控制，对提高大规模可再生能源发电系统的效率和性能具有重要意义。首先，《可再生能源发电系统的建模与控制》介绍可再生能源发电系统建模与控制的理论基础；然后，以目前已经实际并网运行的风力发电和太阳能发电为对象，构建模型方程，提出参数辨识方法，建立其数学模型；同时，基于最优控制理论，设计优化控制器，提高系统的动态特性；最后，针对可再生能源发电技术的发展前沿，建立海洋能发电系统和含分布式可再生能源微电网的模型，设计其最优控制器。读者对象主要包括电力系统、可再生能源发电以及自动化方面的科研人员、研究生和工程技术人员。

本书主要介绍双馈感应电机风力发电系统的建模、仿真与控制技术。在介绍风力发电系统基本概念及其基本理论的基础上，系统地介绍了双馈感应电机风力发电机稳态数学模型及其运行、双馈感应电机的动态数学模型、背靠背功率变换器数学模型及其控制技术、双馈感应电机矢量控制技术以及基于MATLAB/SIMULINK仿真软件完成的双馈感应电机风力发电系统仿真。

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。