风力发电中的电力电子变流技术PDF电子书下载

序 1

前言 1

第1章 绪论 1

1.1 风力发电现状介绍 1

1.2 风力发电系统分类 3

1.3 风力发电机组并网方式对比分析 10

1.3.1 适合于异步发电机的并网方式 10

1.3.2 适合于变速恒频发电机的并网方式 10

1.4 风力发电与电力电子变流技术 15

1.4.1 不可控整流器后接晶闸管逆变器和无功补偿型拓扑结构 15

1.4.2 不可控整流器后接直流侧电压变化的PWM电压源型逆变器型拓扑结构 16

1.4.3 不可控整流器后接直流侧电压稳定的PWM电压源型逆变器型拓扑结构 17

1.4.4 PWM整流器后接电压源型PWM逆变器型拓扑结构 17

1.4.5 不可控整流器后接电流源型逆变器型拓扑结构 18

1.4.6 二极管箝位型拓扑结构 18

1.4.7 级联H桥型拓扑结构 19

1.4.8 飞跨电容型拓扑结构 20

第2章 调制技术 21

2.1 正弦脉宽调制 21

2.2 空间矢量调制 24

2.3 脉宽调制的AAV分析方法 25

2.3.1 活动面积矢量的概念 25

2.3.2 SPWM的AAV分析 27

2.3.3 SVM的AAV分析 29

2.3.4 仿真验证 31

2.4 SVM与SPWM通用调制算法 34

2.4.1 SPWM与SVM的通用实现流程 35

2.4.2 实验验证 36

2.5 单周期控制方法 39

2.5.1 双并联Boost整流器及其单周控制 43

2.5.2 仿真验证 44

2.5.3 结论 46

2.6 空间矢量滞环技术 47

2.6.1 控制原理 47

2.6.2 仿真验证 51

2.6.3 结论 52

2.7 载波相移技术 52

2.7.1 载波相移技术的概念 52

2.7.2 波形谐波分析 53

2.7.3 仿真验证 56

2.8 其他调制方法 59

第3章 风力发电系统中的典型变流方案 61

3.1 整流技术方案 61

3.1.1 不可控整流方案 61

3.1.2 多脉波不可控整流方案 61

3.1.3 三相单管整流方案 63

3.1.4 PWM整流方案 67

3.2 斩波技术方案 70

3.2.1 Boost斩波器 71

3.2.2 Boost斩波器PFC控制 71

3.3 逆变技术方案 76

3.3.1 基于晶闸管的逆变方案 76

3.3.2 电压源型PWM逆变方案 77

3.3.3 电流源型逆变方案 81

3.4 典型方案实例 82

3.4.1 不可控整流+Boost+逆变方案 82

3.4.2 双PWM背靠背方案 83

第4章 大功率变流技术 85

4.1 器件串并联技术 86

4.2 多电平变流技术 88

4.2.1 二极管箝位型多电平技术 88

4.2.2 飞跨电容箝位型多电平技术 102

4.2.3 级联H桥型多电平技术 112

4.2.4 级联飞跨电容型多电平技术 113

4.2.5 DRC混合箝位型多电平技术 118

4.2.6 级联二极管箝位型多电平技术 124

4.2.7 小结 130

4.3 模块并联技术 131

4.3.1 Boost电路的并联技术 131

4.3.2 带耦合电感的并联Boost 144

4.3.3 并联三相单管整流电路 148

4.3.4 逆变器共母线并联 153

4.3.5 并联背靠背 164

4.3.6 并联方案举例 173

4.4 多重化技术 173

4.4.1 多重化方波整流电路 173

4.4.2 多重化方波逆变电路 174

4.4.3 多重化PWM逆变电路 175

第5章 低电压穿越技术 176

5.1 风力发电系统并网运行标准规范 176

5.2 双馈型风力发电机组的电压跌落特性 177

5.2.1 理论分析 177

5.2.2 仿真验证 179

5.2.3 实验验证 184

5.2.4 小结 189

5.3 电网故障时风力发电系统中的保护电路 189

5.3.1 两种主流变速恒频风力发电系统 190

5.3.2 双馈型风力发电系统的保护电路 191

5.3.3 直驱型风力发电系统的保护电路 195

5.3.4 小结 198

5.4 电网电压跌落发生器的研制 198

5.4.1 几种常用的电压跌落发生器的拓扑结构 199

5.4.2 基于变压器形式的VSG实验 203

5.4.3 基于晶闸管的VSG实验 208

5.4.4 小结 210

5.5 双馈型风力发电系统的低电压穿越技术 210

5.6 直驱型风力发电系统的低电压穿越技术 214

5.7 电压跌落的检测技术 222

5.7.1 检测方法 222

5.7.2 仿真验证 226

5.7.3 实验验证 227

5.7.4 小结 229

第6章 风力发电外围应用技术 230

6.1 最大风能捕获 230

6.2 风力机模拟 234

6.3 变桨距控制 238

6.3.1 变桨距和定桨距 238

6.3.2 变桨距的执行方式 240

6.3.3 变桨距控制策略 241

6.3.4 变桨距系统的设计 244

6.3.5 独立变桨技术 245

6.3.6 小结 245

第7章 展望 246

7.1 风力发电技术发展趋势 246

7.1.1 风力发电装备制造技术 246

7.1.2 风电场开发技术 247

7.1.3 标准与规范建设 247

7.1.4 海上风电场开发技术 248

7.2 风力发电面临的挑战 250

缩略语 253

参考文献 254