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第1章 绪论 1

风力发电的发展情况 1

电网电压跌落对风力发电系统的影响 6

风力发电机组的研究现状 7

双馈型风力发电机组的研究现状 7

直驱型风力发电机组的研究现状 9

直驱型风力发电系统拓扑结构 9

直驱型风力发电系统的低电压运行和无功功率控制能力 10

国内外风力发电系统LVRT的相关规定 12

小结 14

第2章 典型风力发电系统的数学建模及暂态分析 16

DFIG风力发电系统的数学建模及暂态分析 16

DFIG风力发电系统的稳态数学模型及控制方法 16

DFIG风力发电系统的暂态数学模型及控制方法 19

直驱型风力发电系统的数学建模及暂态分析 21

直驱型风力发电系统的稳态数学模型及控制方法 21

背靠背双PWM变流器的基本控制策略 21

永磁同步发电机的新型控制策略 24

直驱型风力发电系统的暂态数学模型及控制方法 26

小结 29

第3章 双馈型风力发电系统的低电压运行特性 31

电压跌落情况下DFIG的响应特性分析与仿真验证 31

电压跌落期间 31

电压恢复后 33

仿真验证 33

不同电压跌落情况下的DFIG响应特性 34

30%—2s电压跌落特性 34

50%—0.5s电压跌落特性 35

85%—0.2s电压跌落特性 36

DFIG应对电网故障的无功功率支持策略分析 38

电网电压跌落时不同无功功率补偿时刻对DFIG系统的影响 38

电网电压跌落时不同无功功率补偿方法对DFIG系统的影响 42

电网电压跌落时不同系统运行条件对DFIG系统的影响 45

仿真分析 47

DFIG低电压运行实验研究 48

电压跌落发生器的实验结果 48

转子侧Crowbar（保护）电路的实验结果 50

跌落持续1s，未进行电压跌落检测的实验结果 51

跌落持续200ms，未进行电压跌落检测的实验结果 55

跌落持续1s，进行电压跌落检测的实验结果 59

电压跌落期间进行无功功率补偿的实验结果 63

实验分析 64

小结 65

第4章 直驱型风力发电系统的低电压运行特性 67

两种典型直驱型风力发电系统的结构 67

不可控整流+交错Boost+逆变器结构 67

背靠背双PWM变流器结构 69

提高直驱型风力发电系统低电压运行能力的直流侧卸荷电路控制策略分析 69

直驱型风力发电系统在电网故障条件下的特性分析 70

直流侧卸荷电路工作原理 70

直流侧卸荷电路实现方法 72

不可控整流+交错Boost+逆变器直驱型风力发电系统LVRT特性分析 75

三种典型电压跌落情况下的响应特性仿真分析 75

30%—2s电压跌落特性仿真 75

50%—0.5s电压跌落特性仿真 76

85%—0.2s电压跌落特性仿真 77

低电压运行实验分析 78

双管Boost同相驱动实验 79

双管Boost移相驱动实验 80

三相电压型逆变器在电压跌落情况下运行特性的验证 85

背靠背变流器直驱型风力发电系统LVRT特性分析 88

背靠背变流器直驱型风力发电系统仿真模型介绍 88

运行在不同功率因数条件下的电压跌落特性分析 90

电压跌落条件下风力发电机组对电网的无功功率支持分析 94

直驱型风力发电系统故障条件下STATCOM运行模式分析 95

STATCOM运行模式工作原理分析 96

STATCOM运行模式仿真验证 97

STATCOM运行模式实验验证 100

小结 101

第5章 风力发电网侧变流器低电压运行控制技术 103

稳态时网侧变流器的运行特性 103

单位功率因数运行 103

非单位功率因数运行 105

电网电压跌落和负载突变时网侧变流器的响应特性 106

电网电压跌落50％时的仿真结果 106

负载突变时的仿真结果 107

前馈控制策略原理 108

传统前馈控制策略 109

改进的前馈控制策略 112

加入前馈控制的仿真结果 113

电网电压跌落50％时的仿真结果 114

负载电阻从200Ω变为100Ω时的仿真结果 115

网侧变流器应对电网电压跌落的实验结果 116

实验系统介绍 116

电网电压稳定情况下的实验结果 118

电网电压跌落情况下的实验结果 120

电网电压前馈控制的实验结果 125

负载前馈控制的实验结果 126

小结 128

第6章 网侧变流器在电网电压不平衡情况下的控制技术 129

网侧变流器的数学模型 130

电网电压平衡情况下网侧变流器的数学模型 130

电网电压不平衡情况下网侧变流器的数学模型 135

基于两相静止坐标系下的数学模型 135

基于同步坐标系下的数学模型 136

交流侧电流控制算法 137

电网电压不平衡情况下网侧变流器的控制方法 138

抑制交流侧负序电流的控制方法 138

抑制直流侧电压波动的控制方法 139

基于预测电流的控制方法 143

电压不平衡情况下的预测电流控制方法 143

电压平衡情况下的预测电流控制方法 144

恒功率控制方法 146

双闭环控制策略 148

仿真结果 151

基于预测电流的仿真波形 151

恒功率控制方法的仿真波形 155

双电流闭环控制的仿真波形 158

控制方法对比讨论 161

小结 161

第7章 风力发电系统低电压运行外围设备 162

电网故障时风力发电系统的保护电路 162

DFIG风力发电系统的保护电路 163

转子侧保护电路 163

定子侧保护电路 163

直流侧保护电路 164

组合保护电路 165

直驱型风力发电系统的保护电路 166

直流侧保护电路 166

采用辅助变流器的保护电路 167

电网电压跌落发生器的研制 168

几种常用的VSG拓扑结构 169

基于阻抗形式实现的VSG 169

基于变压器形式实现的VSG 170

基于电力电子变换形式实现的VSG 172

基于变压器和接触器的VSG实验 173

小功率模式实验结果 173

大功率模式实验结果 174

基于变压器和晶闸管的VSG实验 174

基于变压器和IGBT的VSG实验 176

电压跌落的检测技术 180

检测方法讨论 180

仿真验证 181

实验验证 182

小结 184

缩略语 185

参考文献 186