新能源发电变流技术

前言

第1章新能源发电概述11.1光伏发电 3

1.1.1光伏发电概述3

1.1.2光伏发电的原理及分类4

1.2风力发电 10

1.2.1风力发电概述10

1.2.2风力发电的原理及分类12

1.3小水力发电 18

1.3.1小水力发电概述18

1.3.2小水力发电的原理及分类18

1.4海洋能发电 22

1.4.1海洋能发电概述22

1.4.2海洋能发电的原理及分类22

1.5燃料电池发电 29

1.5.1燃料电池发电概述29

1.5.2燃料电池发电的原理及分类30

思考题32

参考文献33

第2章并网逆变器及其控制342.1并网逆变器概述 34

2.2同步坐标系下并网逆变器的数学模型 37

2.3基于电网电压定向的直接电流控制策略 39

2.4基于LCL滤波的并网逆变器控制 41

2.4.1概述41

2.4.2无源阻尼法43

2.4.3有源阻尼法47

2.4.4LCL滤波器参数设计56

2.5并网逆变器控制中的锁相环技术 60

2.5.1锁相环概述60

2.5.2锁相环的基本实现方法60

2.5.3三相软件锁相环技术67

2.5.4单相软件锁相环技术71

2.5.5锁相环控制参数整定74

思考题77

参考文献77

新能源发电变流技术目录第3章并网光伏发电及逆变器技术793.1并网光伏发电系统的体系结构 79

3.1.1集中式结构 80

3.1.2组串式结构81

3.1.3集散式结构82

3.1.4交流组件式结构83

3.1.5直流组件式结构83

3.1.6协同式结构84

3.2并网光伏逆变器 84

3.2.1隔离型并网光伏逆变器结构85

3.2.2非隔离型并网光伏逆变器101

3.2.3微型逆变器113

3.3光伏系统的MPPT技术 124

3.3.1概述 124

3.3.2基于输出特性曲线的开环MPPT方法126

3.3.3扰动观测法127

3.3.4电导增量法135

3.4光伏系统PID效应及防护措施139

3.4.1PID效应概述139

3.4.2PID效应的防护141

思考题144

参考文献144

第4章风电变流器及其控制1464.1风力发电系统概述146

4.1.1风力发电机的基本构成146

4.1.2风电机组的基本类型147

4.2双馈型风力发电机及其变流器控制151

4.2.1双馈型风力发电机及其变流系统151

4.2.2双馈电机数学模型154

4.2.3双馈电机的工作原理及工作状态162

4.2.4双馈型风电变流器的控制策略166

4.3全功率型风电变流器及其控制175

4.3.1永磁同步全功率型风力发电机及其变流器控制175

4.3.2异步全功率型风力发电机及其变流器控制185

思考题195

参考文献195

第5章微网逆变器及其控制1975.1微网系统概述197

5.1.1微网的构成与定义197

5.1.2微网的分类与控制204

5.2微网逆变器及其控制208

5.2.1下垂控制209

5.2.2电压频率给定控制216

5.2.3有功、无功给定控制217

5.2.4微网逆变器的双模式控制及无缝切换218

5.3虚拟同步发电机控制224

5.3.1虚拟同步发电机思想的提出224

5.3.2同步发电机基本原理225

5.3.3虚拟同步发电机控制实现229

5.3.4虚拟同步发电机与同步发电机的区别231

5.3.5虚拟同步发电机的应用232

本章小结234

思考题234

参考文献235

第6章储能功率变换系统及其控制2386.1储能系统的概述238

6.1.1储能系统的基本类型238

6.1.2典型储能系统中的变流技术245

6.2储能功率变换系统控制策略256

6.2.1功率变换系统的控制要求256

6.2.2储能系统功率变换系统控制策略257

思考题262

参考文献262

第7章新能源并网发电中的孤岛效应2667.1孤岛效应的基本问题266

7.1.1孤岛效应发生的机理266

7.1.2孤岛效应的检测268

7.1.3并网逆变器发生孤岛时的理论分析269

7.2基于并网逆变器的被动式反孤岛策略 273

7.2.1过/欠电压、过/欠频率反孤岛策略273

7.2.2基于相位跳变的反孤岛策略275

7.2.3基于电压谐波检测的反孤岛策略277

7.3基于并网逆变器的主动式反孤岛策略 278

7.3.1频移法278

7.3.2基于功率扰动的反孤岛策略282

7.3.3阻抗测量方案284

7.4不可检测区域与反孤岛策略的有效性评估 285

7.4.1基于ΔP×ΔQ坐标系孤岛检测的有效性评估285

7.4.2基于L×Cnorm坐标系孤岛检测的有效性评估290

思考题295

参考文献295

第8章新能源发电并网导则及故障穿越2978.1新能源发电并网导则 297

8.2电网电压跌落故障的分类 303

8.3风力发电机的低电压穿越及控制 307

8.3.1双馈型风力发电机的低电压穿越及控制307

8.3.2全功率型风力发电机的低电压穿越及控制316

8.4光伏发电系统的低电压穿越及控制 320

8.5并网系统的低电压穿越测试 324

8.5.1电网模拟器325

8.5.2新能源发电系统的低电压穿越测试325

思考题329

参考文献3302100433B

由于当今经济社会可持续发展的需要，人们迫切呼吁建立以清洁、可再生能源为主的新能源结构逐渐取代以污染严重、资源有限的化石能源为主的传统能源结构。大规模开发和利用以太阳能、风能为代表的新能源对于我国能源结构调整和绿色可持续发展具有重要意义，而新能源发电变流技术则是新能源发电系统不可或缺的核心关键技术。本书面向具有一定电力电子技术基础的高年级本科生或研究生，以典型新能源发电技术为切入点，深入浅出地阐述和讨论新能源发电概述、并网逆变器及其控制、并网光伏发电及逆变器技术、风电变流器及其控制、微网逆变器及其控制、储能功率变换系统及其控制、新能源发电中的孤岛效应、新能源发电并网导则及故障穿越等内容。

《风电变流技术》总结了作者在风电变流技术领域十余年的研究成果,全面阐述了风电变流器本体的电力电子技术、风电变流器对机组的转矩控制和对电网的并网控制技术,内容包括全功率变换风力发电系统和双馈风力发电系统的原理、机侧和网侧变换器的优化控制、机侧与网侧变换器直流环节及变换器滤波环节的优化设计、风电变流器的电网故障穿越及其不间断运行技术、变流器的模块化并联扩容技术、并联型风电变流器的容错与重构运行技术和风电变流器的电压源型控制技术等。此外,《风电变流技术》还介绍了大量优化和改进风电变流器控制性能的最新技术,并附有大量的设计案例、仿真分析与实验验证。