直驅永磁風力發(fā)電機設計及并網控制

目 錄
第1章 緒論 1
1．1 風力發(fā)電技術背景 1
1．1．1 風力發(fā)電的發(fā)展概況[1-6] 1
1．1．2 風力發(fā)電系統(tǒng)的主要類型及發(fā)展現狀 3
1．1．3 風力發(fā)電技術主要發(fā)展趨勢 6
1．2 直驅永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結構[7-11] 7
1．3 直驅永磁風力發(fā)電機及其設計技術研究現狀 9
1．3．1 直驅永磁風力發(fā)電機的主要類型[12-14] 9
1．3．2 永磁電機設計與分析方法[15-22] 11
1．3．3 永磁風力發(fā)電機研究現狀[23-43] 12
1．4 直驅永磁同步風力發(fā)電機控制方法研究現狀 14
1．4．1 理想電網條件下直驅永磁同步發(fā)電機控制方法f [44-45] 14
1．4．2 電網故障下直驅永磁風力發(fā)電機控制方法[46-51] 16
參考文獻 18
第2章 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)運行原理 22
2．1 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)結構及基本原理 22
2．2 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)建模 23
2．2．1 風力機原理及特性 23
2．2．2 直驅永磁發(fā)電機建模 25
2．2．3 機側PWM變流器的數學模型 33
2．2．4 網側PWM變流器的數學模型 35
2．3 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的控制 38
2．3．1 機組功率控制策略 38
2．3．2 機側變流器控制策略 42
2．3．3 網側變流器控制策略 49
2．3．4 直驅永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)仿真分析 53
2．4 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)并網控制 71
2．4．1 風力發(fā)電系統(tǒng)并網要求 71
2．4．2 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)并網過程 74
參考文獻 74
第3章 直驅永磁風力發(fā)電機的運行特性與電磁設計 76
3．1 PWM變流器控制下直驅永磁風力發(fā)電機運行特性 76
3．1．1 PWM變流器對直驅永磁風力發(fā)電機的約束分析 76
3．1．2 isd=0控制策略下直驅永磁風力發(fā)電機運行特性 77
3．1．3 恒端電壓控制策略下直驅永磁風力發(fā)電機運行特性 79
3．1．4 單位功率因數控制策略下直驅永磁風力發(fā)電機運行特性 80
3．2 直驅永磁風力發(fā)電機參數化分析 82
3．2．1 極數對直驅永磁風力發(fā)電機的影響 82
3．2．2 極數/槽數匹配對直驅永磁風力發(fā)電機的影響 89
3．2．3 磁極參數對直驅永磁風力發(fā)電機的影響 92
3．2．4 匝數對直驅永磁風力發(fā)電機的影響 101
3．3 變流器約束下直驅永磁風力發(fā)電機的電磁設計 104
3．3．1 經典同步發(fā)電機設計與分析方法[5] 104
3．3．2 PWM整流器控制下直驅永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)系統(tǒng)化設計 方法 106
3．3．3 直驅永磁風力發(fā)電機設計實例 109
3．3．4 2MW直驅永磁風力發(fā)電機仿真分析 121
3．3．5 直驅永磁風力發(fā)電機試驗 128
3．4 直驅永磁風力發(fā)電機齒槽轉矩及其削弱 131
3．4．1 永磁電機齒槽轉矩產生機理及削弱原理 131
3．4．2 齒槽轉矩削弱的基本方法[16~18] 136
3．4．3 基于重復單元磁極偏移削弱齒槽轉矩方法 145
參考文獻 159
第4章 電網故障下直驅永磁風力發(fā)電機組的運行 160
4．1 電網電壓對稱跌落下直驅永磁風力發(fā)電機組的控制 160
4．1．1 電網電壓跌落概念 160
4．1．2 電網電壓跌落對直驅永磁風力發(fā)電機組的影響 162
4．1．3 直驅永磁風力發(fā)電機組低電壓穿越措施 164
4．1．4 其他輔助策略 172
4．1．5 電壓跌落檢測方法 173
4．2 電網電壓小值不平衡下直驅永磁風力發(fā)電機組的控制 174
4．2．1 電網電壓小值不平衡時網側變流器的建模 175
4．2．2 不平衡分量正負序分解 178
4．2．3 直驅型永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的電網同步化方法 180
4．2．4 電網電壓小值不平衡時網側變流器的控制 183
4．2．5 直流側母線電壓二倍電網頻率穩(wěn)態(tài)波動條件下機側變流器 的控制 192
4．3 電網電壓不對稱故障下直驅永磁風力發(fā)電機組的控制 194
4．3．1 電網電壓不對稱故障下直驅永磁風力發(fā)電機組的控制 195
4．3．2 仿真分析 202
4．3．3 實驗分析 210
參考文獻 216
第5章 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的直接功率控制 217
5．1 瞬時功率理論 217
5．1．1 電功率理論的概念及其發(fā)展過程 217
5．1．2 傳統(tǒng)電功率定義 218
5．1．3 瞬時功率定義與計算[18] 221
5．2 傳統(tǒng)直接功率控制策略 223
5．2．1 基于電壓定向的直接功率控制（V-DPC） 223
5．2．2 基于虛擬磁鏈定向的直接功率控制[20，23] 228
5．3 預測直接功率控制策略 234
5．3．1 預測控制概述 234
5．3．2 網側變流器模型預測直接功率控制 235
5．3．3 差拍預測直接功率控制[12] 237
5．4 直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的直接功率控制 245
5．4．1 理想電網條件下直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的直接功率控制 245
5．4．2 電網不對稱故障下直驅永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的直接功率控制 253
參考文獻 261