风力发电技术及其仿真分析PDF电子书下载

第1章 风力发电系统的基本知识 1

1.1 风力发电系统的主要类型和结构 1

1.1.1 风力发电系统的主要种类 1

1.1.2 风力发电系统的结构 4

1.2 风力发电机的主要类型 9

1.3 风力发电技术研究的热点问题 11

1.3.1 风力发电输出功率的预测 11

1.3.2 低电压穿越 13

1.3.3 风力发电场中的并网控制技术 14

1.4 风力发电技术的发展趋势 15

1.5 风力发电机的仿真技术 15

第2章 风力发电系统的MATLAB仿真基础 17

2.1 MATLAB工作窗口 17

2.1.1 MATLAB的窗口及其说明 17

2.1.2 MATLAB菜单项的功能说明 18

2.2 MATLAB运行常识 19

2.3 MATLAB程序的基本说明 21

2.4 MATLAB常用命令与函数 21

2.5 MATLAB基本操作 22

2.6 Simulink简介 23

2.6.1 Simulink概述 23

2.6.2 Simulink的简单操作 23

2.6.3 MATLAB电力系统模块库的使用 30

2.6.4 Simulink的简单操作 31

2.7 MATLAB仿真软件在风力发电系统分析中的应用 32

2.7.1 单相桥式整流电路的Simulink建模 33

2.7.2 三相桥式整流电路的Simulink动态建模分析 36

2.7.3 输电线路出现故障时的建模和仿真分析 39

第3章 风力发电系统Ansoft有限元仿真基础 47

3.1 RMxprt在发电机仿真中的基本操作 47

3.1.1 建模方法 48

3.1.2 发电机模型创建 48

3.1.3 发电机主要结构变量的输入 50

3.1.4 转子尺寸的输入 56

3.1.5 转轴参数选定 58

3.1.6 电动机仿真参数选定 59

3.1.7 发电机的仿真运行 60

3.2 RMxprt和Maxwell 2D联合仿真 62

3.2.1 RMxprt环境中发电机模型生成2D模型的操作 62

3.2.2 仿真运行曲线的输出 63

第4章 双馈风力发电系统及其仿真分析 66

4.1 双馈风力发电系统的主要结构部件和运行原理 67

4.1.1 风力发电中PWM的相关技术规定 67

4.1.2 双馈风力发电机运行原理 69

4.1.3 双馈风力发电机的功率关系 71

4.2 双馈风力发电机的数学模型 73

4.2.1 双馈风力发电机三相静止坐标系下的数学模型 73

4.2.2 双馈风力发电机数学模型的坐标变换 75

4.2.3 双馈风力发电机在任意转速坐标系中的模型 76

4.3 双馈风力发电机稳态并网的调节方法 77

4.3.1 网侧PWM变换器的建模与控制 77

4.3.2 GSC在旋转坐标系中的建模 80

4.3.3 双馈风力发电机相量调节方法 81

4.3.4 双馈风力发电机的稳态性能 83

4.4 交流三相电网电压突然降落时双馈风力发电系统的仿真研究 87

4.4.1 交流三相电网电压突然降落时的RSC控制方法 87

4.4.2 三相交流电网电压突然降落时GSC应采取的措施 89

4.4.3 电网电压小幅降落时双馈风力发电机控制策略仿真分析 91

4.5 基于SimPowerSystems的双馈风力发电系统仿真实例 92

第5章 双转子风力发电系统及其仿真分析 99

5.1 双转子风力发电机系统的结构和数学模型 99

5.1.1 双转子风力发电机的结构 99

5.1.2 双转子风力发电机在三相静止坐标系中的数学模型 100

5.1.3 双转子风力发电机在两相旋转坐标系中的数学模型 106

5.1.4 双转子风力发电机在任意旋转坐标系中的数学模型 107

5.2 双转子风力发电系统的稳态并网控制研究 108

5.2.1 双转子风力发电系统转子侧变换器相量控制 108

5.2.2 双转子风力发电机的稳态运行研究 110

5.3 电网电压骤降故障状态下双转子风力发电机的控制策略 115

5.3.1 电压骤降故障状态下转子侧变换器控制策略 117

5.3.2 电网电压突降时双转子风力发电系统改进调节研究 120

5.3.3 电压降落时双转子风力发电系统动态仿真 121

5.4 电网电压不平衡或不对称降落仿真分析 122

5.4.1 电网电压出现不平衡分量时的功率和转矩 125

5.4.2 双转子风力发电机在电压不平衡时的研究 126

5.4.3 双转子风力发电系统在电网电压不平衡时的控制仿真研究 128

5.5 电网严重故障低电压穿越运行仿真 133

5.5.1 基于撬棒保护装置的低电压穿越的仿真分析 134

5.5.2 电网三相对称短路故障时低电压穿越运行仿真 139

5.5.3 电压降落较长时间时低电压穿越研究 143

第6章 永磁风力发电机振动及其有限元分析 147

6.1 风力系统发电机简介 147

6.1.1 直驱风力发电机 147

6.1.2 双馈风力发电系统 148

6.2 永磁同步发电机 149

6.2.1 结构 149

6.2.2 永磁同步发电机的运行原理 151

6.2.3 永磁发电机振动机理及其分析方法研究 153

6.2.4 基于能量法的永磁发电机齿槽转矩削弱原理 158

6.3 永磁同步发电机齿槽转矩有限元仿真 160

6.3.1 永磁发电机本体构建 160

6.3.2 齿槽转矩仿真 164

6.4 直驱永磁同步风力发电系统MATLAB仿真 166

6.4.1 数学建模 166

6.4.2 永磁同步风力发电系统的控制策略 169

6.4.3 仿真分析 170

第7章 风力发电技术中的偏航电控系统 172

7.1 偏航电控系统简介 173

7.2 偏航系统正常运行的条件 173

7.3 偏航电控系统结构 175

7.4 偏航电控系统工作原理 177

7.5 自动偏航控制过程分析 180

7.6 偏航电控系统的维护和保养 186

第8章 基于PLC的风力发电系统偏航程序设计 189

8.1 PLC介绍 189

8.1.1 PLC的基本组成 189

8.1.2 PLC的工作原理 190

8.2 PLC的选型 191

8.2.1 德国西门子公司生产的S7-200 PLC及特点 191

8.2.2 PLC技术参数 193

8.3 中央处理器的工作方式 195

8.4 扩展模块 195

8.4.1 扩展模块简介 195

8.4.2 S7-200 PLC内部触点和数据概述 196

8.5 基于PLC偏航系统的主要设备及系统控制要求与实现 200

8.5.1 PLC偏航系统的主要设备及系统控制要求 200

8.5.2 基于PLC偏航系统的程序实现 200

8.5.3 偏航驱动电气控制原理 206

参考文献 208