第1章 绪论 1
1.1 可再生能源 1
1.2 全球风力发电的现状和发展趋势 1
1.2.1 美国 2
1.2.2 亚洲 3
1.2.3 欧洲 3
1.2.4 中东和北非地区 4
1.2.5 太平洋地区 4
1.2.6 拉丁美洲和加勒比海地区 5
1.3 风力机技术综述 7
1.4 风电场的并网 10
1.5 本书背景 10
1.6 本书的研究目标和范围 14
1.7 本书概要 17
第2章 风力机建模 19
2.1 风能输出 19
2.1.1 理想风力机的功率输出 19
2.1.2 实际风力机的功率输出 21
2.2 风力发电机组系统 22
2.3 恒速风力发电机组系统 22
2.3.1 恒速风力发电机组系统结构 23
2.3.2 恒速风力发电机组系统特性 26
2.3.3 驱动链模型 27
2.3.4 不同驱动链模型的比较 31
2.4 变速风力发电机组系统 44
2.4.1 变速风力发电机组系统结构 44
2.4.2 变速风力发电机组系统特性 45
2.4.3 变速风力发电机组对驱动链模型的影响 46
2.5 本章小结 46
第3章 桨距控制器 47
3.1 传统桨距控制器 47
3.2 基于模糊逻辑桨距控制器的功率和转速控制 48
3.2.1 控制器设计 49
3.2.2 系统模型 51
3.2.3 模糊逻辑桨距控制器的仿真结果 53
3.3 平滑风力发电机输出功率的新型桨距控制器 62
3.3.1 控制器功率输入指令的计算 62
3.3.2 桨距控制器的设计 64
3.3.3 能量损失和平滑估算 65
3.3.4 系统模型 65
3.3.5 新型桨距控制器的仿真结果 66
3.4 本章小结 74
第4章 静止同步补偿器 76
4.1 静止同步补偿器的基本原理 76
4.2 系统模型 78
4.3 静止同步补偿器的建模及控制策略 78
4.4 连接于恒速发电机的静止同步补偿器的仿真与分析 81
4.4.1 用静止同步补偿器提高风力发电机组的暂态稳定性 81
4.4.2 用静止同步补偿器改善风力发电机组的电能质量 89
4.4.3 在静止同步补偿器补偿下风力发电机组叶片—轴系的扭振阻尼 90
4.5 本章小结 103
第5章 风电场中的储能装置 104
5.1 电力系统中的储能装置 104
5.1.1 储能装置的应用 104
5.1.2 装置简介 106
5.2 储能装置中电力电子技术的应用 107
5.3 风力发电用储能装置 108
5.3.1 静止同步补偿器／电池储能装置 109
5.3.2 超导储能装置 112
5.3.3 飞轮储能装置 115
5.3.4 电容器储能装置 117
5.4 性价比分析 120
5.5 本章小结 121
第6章 风能制氢 122
6.1 氢能简介 122
6.2 氢气发生器的建模 123
6.3 系统结构 124
6.3.1 模型Ⅰ（整流器、直流斩波器和电解器） 124
6.3.2 模型Ⅱ（整流器和电解器） 125
6.3.3 氢气产量的计算方法 125
6.4 采用风能供电的氢气发生器的应用现状 126
6.5 在风力机塔架中的氢气储存 126
6.5.1 压力储氢罐 127
6.5.2 塔架 127
6.5.3 储氢塔架 127
6.6 本章小结 130
第7章 带储能电容器和氢气发生器的风电场运行策略 131
7.1 储能电容器系统的模型和控制策略 132
7.1.1 双电层电容器的模型 132
7.1.2 电压源变流器的建模和控制策略 133
7.1.3 Buck/boost DC-DC变换器的建模 134
7.2 氢气发生器的模型 134
7.3 风电场输出功率的平滑和端电压的控制 135
7.3.1 系统模型 135
7.3.2 输出功率的参考值 136
7.3.3 全系统仿真研究 137
7.4 电容器储能提高风力发电机组的瞬态稳定性 145
7.4.1 瞬态分析的系统模型 145
7.4.2 瞬态分析的仿真结果 148
7.5 本章小结 156
第8章 变速永磁同步风力发电机组稳定性的提高 158
8.1 最大功率点跟踪 158
8.2 永磁同步发电机的建模 159
8.3 整流器＋直流环节＋逆变器拓扑结构的变速永磁同步风力发电机组 159
8.3.1 发电机侧整流器的建模与控制策略 160
8.3.2 电网侧逆变器的建模与控制策略 160
8.3.3 系统模型 161
8.3.4 仿真分析 161
8.4 整流器＋直流斩波环节＋直流环节＋逆变器拓扑结构的变速永磁同步风力发电机组 169
8.4.1 整流器拓扑结构 169
8.4.2 直流斩波控制策略 169
8.4.3 电网侧逆变器模型与控制策略 169
8.4.4 系统模型 170
8.4.5 仿真分析 170
8.5 本章小结 177
附录 178
A.1 式（4-1）的推导 178
A.2 电解器参数 178
参考文献 180