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第一章 绪论 1

1.1 风力发电发展现状 1

1.1.1 全球风力发电发展现状 1

1.1.2 我国风力发电发展现状 3

1.2 风力发电系统主流技术形式 5

1.2.1 发电机技术形式 5

1.2.2 功率变换器技术形式 6

1.3 风力发电系统控制技术 9

1.3.1 风能吸收及载荷抑制 9

1.3.2 并网发电与功率变换 11

1.3.3 电网故障下稳定运行与控制 13

1.3.4 风力发电系统控制技术发展趋势 14

参考文献 16

第二章 双馈风力发电系统运行特性分析 17

2.1 双馈风力发电系统数学模型 17

2.1.1 双馈风力发电机 17

2.1.2 功率变换器 24

2.2 双馈风力发电系统运行特性 27

2.2.1 变速恒频运行特性 27

2.2.2 功率传输特性 28

参考文献 31

第三章 双馈风力发电机设计与优化 32

3.1 双馈风力发电机设计方法 32

3.1.1 设计要求 32

3.1.2 设计特点与方法 33

3.1.3 设计流程 42

3.2 双馈风力发电机优化设计 43

3.2.1 优化模型 43

3.2.2 混合粒子群优化算法 45

3.2.3 多目标Pareto最优解集 50

3.2.4 优化设计流程 52

3.3 优化设计案例分析 53

3.3.1 优化参数设置 53

3.3.2 方案对比 55

3.3.3 优化设计结果 61

3.4 双馈风力发电机有限元分析 65

3.4.1 有限元模型建立 65

3.4.2 空载特性分析 65

3.4.3 负载特性分析 67

3.4.4 故障状态分析 69

参考文献 73

第四章 双馈风力发电系统网侧变换器控制 74

4.1 电网电压定向矢量控制 74

4.1.1 网侧变换器矢量控制系统 74

4.1.2 运行特性分析 76

4.2 鲁棒有限状态模型预测控制 80

4.2.1 传统有限状态模型预测控制器设计 81

4.2.2 误差分析与观测器设计 85

4.2.3 鲁棒模型预测控制器结构 90

4.2.4 运行特性分析 91

4.3 定频式模型预测控制 97

4.3.1 定频式模型预测控制器设计 97

4.3.2 扰动观测器设计与稳定性分析 101

4.3.3 运行特性分析 105

4.4 比例谐振控制 112

4.4.1 比例谐振控制器 112

4.4.2 电网电压不平衡下功率补偿控制策略 113

4.4.3 运行特性分析 121

4.5 无差拍功率控制 125

4.5.1 两相静止坐标系下网侧变换器瞬时功率分析 126

4.5.2 网侧变换器无差拍功率控制策略 127

4.5.3 运行特性分析 131

参考文献 135

第五章 双馈风力发电系统转子侧变换器控制 137

5.1 电网电压定向矢量控制 137

5.1.1 空载并网励磁控制 137

5.1.2 发电运行励磁控制 140

5.1.3 运行特性分析 143

5.1.4 实验结果分析 148

5.2 积分滑模励磁控制 154

5.2.1 滑模控制匹配性分析 155

5.2.2 积分滑模控制器设计 156

5.2.3 运行特性分析 159

5.3 低电压故障下比例谐振控制 163

5.3.1 比例谐振控制器设计 164

5.3.2 运行特性分析 173

5.4 电网不平衡下多目标切换控制 179

5.4.1 多目标控制器设计 180

5.4.2 运行特性分析 188

参考文献 193

第六章 双馈风力发电系统功率变换器设计与运行控制 195

6.1 双馈风力发电系统组成 195

6.2 功率变换器参数匹配设计 197

6.2.1 功率变换器额定值设计 198

6.2.2 功率部件参数计算 200

6.3 双馈风力发电系统硬件电路 201

6.3.1 硬件结构 201

6.3.2 功率电路 203

6.3.3 控制电路 205

6.3.4 接口电路 206

6.4 功率变换器软件设计 210

6.4.1 参数设计 210

6.4.2 软件设计 220

6.5 双馈风力发电机组实验平台 233

6.5.1 网侧变换器启动与负载扰动实验 234

6.5.2 双馈风力发电系统并网及发电运行实验 236

参考文献 241