風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其仿真分析

第1章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本知識(shí) 1
1．1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要類型和結(jié)構(gòu) 1
1．1．1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要種類 1
1．1．2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 4
1．2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要類型 9
1．3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究的熱點(diǎn)問題 11
1．3．1 風(fēng)力發(fā)電輸出功率的預(yù)測(cè) 11
1．3．2 低電壓穿越 13
1．3．3 風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中的并網(wǎng)控制技術(shù) 14
1．4 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 15
1．5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的仿真技術(shù) 15
第2章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的MATLAB仿真基礎(chǔ) 17
2．1 MATLAB工作窗口 17
2．1．1 MATLAB窗口及其說明 18
2．1．2 MATLAB菜單項(xiàng)的功能說明 18
2．2 MATLAB運(yùn)行常識(shí) 19
2．3 MATLAB程序的基本說明 21
2．4 MATLAB常用命令與函數(shù) 21
2．5 MATLAB基本操作 22
2．6 Simulink簡(jiǎn)介 23
2．6．1 Simulink概述 23
2．6．2 Simulink的簡(jiǎn)單操作 23
2．6．3 MATLAB電力系統(tǒng)模塊庫的使用 30
2．6．4 Simulink的簡(jiǎn)單操作 31
2．7 MATLAB仿真軟件在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分析中的應(yīng)用 32
2．7．1 單相橋式整流電路的Simulink建模 33
2．7．2 三相橋式整流電路的Simulink動(dòng)態(tài)建模分析 36
2．7．3 輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)的建模和仿真分析 39
第3章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的Ansoft有限元仿真基礎(chǔ) 47
3．1 RMxprt在發(fā)電機(jī)仿真中的基本操作 47
3．1．1 建模方法 48
3．1．2 發(fā)電機(jī)模型創(chuàng)建 48
3．1．3 發(fā)電機(jī)主要結(jié)構(gòu)變量的輸入 50
3．1．4 轉(zhuǎn)子尺寸的輸入 56
3．1．5 轉(zhuǎn)軸參數(shù)選定 58
3．1．6 電動(dòng)機(jī)仿真參數(shù)選定 59
3．1．7 發(fā)電機(jī)的仿真運(yùn)行 60
3．2 RMxprt和Maxwell 2D聯(lián)合仿真 62
3．2．1 RMxprt環(huán)境中發(fā)電機(jī)模型生成2D模型的操作 62
3．2．2 仿真運(yùn)行曲線的輸出 63
第4章 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其仿真分析 66
4．1 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)部件和運(yùn)行原理 67
4．1．1 風(fēng)力發(fā)電中PWM的相關(guān)技術(shù)規(guī)定 67
4．1．2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理 69
4．1．3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率關(guān)系 71
4．2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 73
4．2．1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 73
4．2．2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的坐標(biāo)變換 75
4．2．3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在任意速坐標(biāo)系中的模型 76
4．3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)并網(wǎng)的調(diào)節(jié)方法 77
4．3．1 網(wǎng)側(cè)PWM變換器的建模與控制 77
4．3．2 GSC在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的建模 80
4．3．3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)向量調(diào)節(jié)方法 81
4．3．4 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)性能 83
4．4 交流三相電網(wǎng)電壓突然九落時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究 87
4．4．1 交流三相電網(wǎng)電壓突然跌落時(shí)的RSC控制方法 87
4．4．2 三相交流電網(wǎng)電壓突然跌落時(shí)GSC應(yīng)采取的措施 89
4．4．3 電網(wǎng)電壓小幅跌落時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制策略仿真分析 91
4．5 基于SimPowerSystem的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真實(shí)例 92
第5章 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其仿真分析 99
5．1 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型 99
5．1．1 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) 99
5．1．2 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型 100
5．1．3 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型 106
5．1．4 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)在任意旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型 107
5．2 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)并網(wǎng)控制研究 108
5．2．1 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器向量控制 108
5．2．2 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行研究 110
5．3 電網(wǎng)電壓驟降故障狀態(tài)下雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略 115
5．3．1 電壓驟降故障狀態(tài)下轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制策略 117
5．3．2 電網(wǎng)電壓突降時(shí)雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)改進(jìn)調(diào)節(jié)研究 120
5．3．3 電壓跌落時(shí)雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真 121
5．4 電網(wǎng)電壓不平衡或不對(duì)稱跌落仿真分析 122
5．4．1 電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不平衡分量時(shí)的功率和轉(zhuǎn)矩 125
5．4．2 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)在電壓不平衡時(shí)的研究 126
5．4．3 雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)的控制仿真研究 128
5．5 電網(wǎng)嚴(yán)重故障低電壓穿越運(yùn)行仿真 133
5．5．1 基于撬棒保護(hù)裝置的低電壓穿越的仿真分析 134
5．5．2 電網(wǎng)三相對(duì)稱短路故障時(shí)低電壓穿越運(yùn)行仿真 139
5．5．3 電壓跌落較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)低電壓穿越研究 143
第6章 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)及其有限元分析 147
6．1 風(fēng)力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介 147
6．1．1 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī) 147
6．1．2 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 148
6．2 永磁同步發(fā)電機(jī) 150
6．2．1 結(jié)構(gòu) 150
6．2．2 永磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理 151
6．2．3 永磁發(fā)電機(jī)振動(dòng)機(jī)理及其分析方法研究 154
6．2．4 基于能量法的永磁發(fā)電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩削弱原理 158
6．3 永磁同步發(fā)電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩有限元仿真 160
6．3．1 永磁發(fā)電機(jī)本體構(gòu)建 160
6．3．2 齒槽轉(zhuǎn)矩仿真 164
6．4 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)MATLAB仿真 167
6．4．1 數(shù)學(xué)建模 167
6．4．2 永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略 170
6．4．3 仿真分析 171
第7章 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的偏航電控系統(tǒng) 173
7．1 偏航電控系統(tǒng)簡(jiǎn)介 174
7．2 偏航系統(tǒng)正常運(yùn)行的條件 174
7．3 偏航電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 176
7．4 偏航電控系統(tǒng)工作原理 178
7．5 自動(dòng)偏航控制過程分析 181
7．6 偏航電控系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng) 187
第8章 基于PLC的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)偏航程序設(shè)計(jì) 190
8．1 PLC介紹 190
8．1．1 PLC的基本組成 190
8．1．2 PLC的工作原理 191
8．2 PLC的選型 192
8．2．1 德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200 PLC及特點(diǎn) 193
8．2．2 PLC技術(shù)參數(shù) 194
8．3 中央處理器的工作方式 196
8．4 擴(kuò)展模塊 197
8．4．1 擴(kuò)展模塊簡(jiǎn)介 197
8．4．2 S7-200系列PLC內(nèi)部觸點(diǎn)和數(shù)據(jù)概述 197
8．5 基于PLC偏航系統(tǒng)的主要設(shè)備及系統(tǒng)控制要求與實(shí)現(xiàn) 201
8．5．1 PLC偏航系統(tǒng)的主要設(shè)備及系統(tǒng)控制要求 201
8．5．2 基于PLC偏航系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn) 202
8．5．3 偏航驅(qū)動(dòng)電氣控制原理 2066
參考文獻(xiàn) 211