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第1章 概述 1

1.1 发展风力发电的意义 1

1.2 风力发电的国内外发展现状及趋势 2

1.2.1 世界风电发展现状及趋势 2

1.2.2 国内风电发展现状及趋势 3

1.3 风力机基础理论 4

1.3.1 风力机的能量转换 4

1.3.2 风力机的特性 6

1.3.3 风力机的最大风能捕获 8

1.4 风力发电技术 9

1.4.1 恒速恒频和变速恒频风力发电 10

1.4.2 馈发电机的交流励磁电源 14

1.4.3 先进控制技术在双馈发电系统中的应用 17

第2章 双馈风力发电机的基本理论 20

2.1 双馈发电机的变速恒频工作原理 20

2.1.1 双馈发电机基本工作原理 20

2.1.2 双馈发电机等值电路、电压方程、矢量图 21

2.2 双馈发电机的功率平衡关系 22

2.2.1 双馈发电机的有功功率和无功功率 22

2.2.2 馈发电机通过气隙传递的电磁功率和无功功率 25

2.2.3 双馈发电机功率平衡关系 28

2.3 双馈发电机的电磁转矩 30

2.4 双馈发电机的数学模型 31

2.4.1 三相静止坐标系下的数学模型 32

2.4.2 两相任意旋转dq坐标系下的数学模型 34

第3章 双馈发电机励磁变换器的控制 37

3.1 网侧PWM变换器的工作原理及数学模型 37

3.1.1 三相电压型PWM变换器工作原理 37

3.1.2 PWM变换器的数学模型 38

3.2 网侧PWM变换器的控制策略 40

3.2.1 网侧PWM变换器的控制目标 40

3.2.2 PWM变换器的电压电流双闭环控制系统 41

3.3 转子侧PWM变换器的数学模型 43

3.4 转子侧PWM变换器的控制策略 44

3.4.1 双馈发电机的并网控制 44

3.4.2 双馈发电机的功率控制 45

3.5 双馈发电机励磁系统特性仿真 47

3.5.1 网侧变换器仿真 49

3.5.2 双馈发电机仿真 50

第4章 基于模糊逻辑理论的双馈发电有功功率控制 54

4.1 模糊控制理论 54

4.1.1 模糊集合及其运算 54

4.1.2 模糊关系及其合成 57

4.1.3 模糊逻辑规则 58

4.1.4 模糊逻辑推理 59

4.2 模糊控制系统的基本结构 61

4.2.1 模糊控制系统组成 61

4.2.2 模糊控制器的维数 62

4.2.3 模糊控制中的几个基本运算操作 62

4.3 模糊控制系统的基本原理 63

4.3.1 模糊化 63

4.3.2 知识库 63

4.3.3 模糊推理 66

4.3.4 清晰化 67

4.3.5 离散论域的模糊控制系统的设计 69

4.4 双馈发电系统有功模糊控制器的设计 69

4.4.1 精确量的模糊化 69

4.4.2 模糊控制器的数据库 70

4.4.3 模糊控制器的规则库 72

4.4.4 模糊控制器的模糊推理 73

4.4.5 模糊控制器的清晰化 74

4.5 基于有功模糊控制的双馈发电系统仿真 75

4.6 模糊控制与PI控制的双馈发电系统特性比较 78

第5章 双馈发电系统无传感器控制 81

5.1 基于模型参考自适应理论的双馈发电系统转速辨识 81

5.1.1 参考模型、可调模型和状态变量 82

5.1.2 双馈发电系统自适应规律的确定 83

5.2 基于神经网络理论的双馈发电系统转速辨识 85

5.2.1 人工神经网络理论 85

5.2.2 BP网络的算法 90

5.2.3 基于神经网络的速度估算方法 95

5.3 两种转速辨识方法的双馈发电系统转速仿真 97

第6章 基于神经网络逆系统理论的双馈发电系统 100

6.1 逆系统基本概念 100

6.1.1 逆系统 100

6.1.2 伪线性复合系统一线性化解耦系统 102

6.2 基于状态方程描述SISO系统的逆系统 102

6.2.1 SISO非线性系统的相对阶 103

6.2.2 SISO非线性系统的可逆性 104

6.2.3 SISO系统的解析实现 104

6.3 基于状态方程描述MIMO系统的逆系统 105

6.3.1 雅可比矩阵、雅可比矩阵的秩与行列式的值 105

6.3.2 Interactor算法 106

6.3.3 矢量相对阶和矢量本性阶 111

6.3.4 MIMO系统的可逆性 112

6.3.5 MIMO逆系统的实现 113

6.4 伪线性复合系统 115

6.5 神经网络逆系统 116

6.5.1 动态神经网络 116

6.5.2 神经网络逆系统结构 116

6.5.3 神经网络逆系统的学习、训练 117

6.5.4 基于神经网络逆系统的复合控制器 119

6.6 双馈发电系统的神经网络逆控制 120

6.7 基于神经网络逆控制的双馈发电系统仿真 121

6.7.1 神经网络逆系统 122

6.7.2 神经网络逆复合控制器 124

6.7.3 基于神经网络逆控制的双馈发电系统仿真 124

第7章 双馈发电系统控制实验 127

7.1 实验系统硬件结构 127

7.1.1 系统主电路参数 127

7.1.2 控制系统 128

7.2 双馈发电系统控制基础 136

7.2.1 SVPWM控制技术 136

7.2.2 双馈发电机转子位置角的检测 141

7.2.3 风力机特性的直流电动机模拟 143

7.3 双馈发电系统空载并网控制 148

7.3.1 并网控制原理 148

7.3.2 双馈发电机定子电压控制 149

7.3.3 双馈发电机定子电压控制程序流程 150

7.3.4 双馈发电机并网控制实验 151

7.4 双馈发电系统有功功率和无功功率的控制 154

7.4.1 双馈发电系统功率控制程序流程 154

7.4.2 双馈发电系统功率控制实验 154

7.5 双馈发电系统网侧变换器的控制 155

7.6 双馈电动机系统的调速控制 157

参考文献 160