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第1章 引言 1

1.1 本书概要 2

1.2 风力发电展望 3

1.3 电力系统的稳定 9

1.4 风电场并网法规 11

第2章 基于感应发电机的风电机组概念 15

2.1 常规定速概念 18

2.2 动态转子电阻概念 21

2.3 双馈感应发电机 23

2.4 带全额变频器的感应发电机 27

2.5 稳定性研究的表示方法 31

2.5.1 定速风电机组 32

2.5.2 带转子动态电阻器的风电机组 33

2.5.3 带双馈感应发电机的风电机组 35

2.5.4 带感应发电机和全额变频器的风电机组 37

2.6 小结 40

第3章 风电机组结构 42

3.1 风轮气动特性基础 44

3.1.1 功率系数 46

3.1.2 定速运行 49

3.1.3 变速运行 51

3.1.4 叶片角控制 56

3.1.5 动态入流现象 62

3.1.6 风速与功率特性的关系 68

3.1.7 近似的风轮建模 71

3.1.8 风轮模型的初始化和应用 74

3.2 轴系 76

3.2.1 标幺值系统 77

3.2.2 两质块模型 78

3.3 小结 87

第4章 感应发电机模型 90

4.1 标幺值系统 91

4.2 感应发电机的状态方程 92

4.2.1 磁链方程 93

4.2.2 三阶简化模型 94

4.2.3 相关的发电机模型参数 95

4.2.4 感应发电机的功率 96

4.2.5 电气转矩 96

4.2.6 稳态方程 96

4.2.7 饱和的表示方法 100

4.2.8 典型发电机数据 101

4.3 稳定性研究用的模型 102

4.3.1 电网故障类型 102

4.3.2 电流暂态量的重要性 103

4.3.3 发电机转子惯量的重要性 109

4.3.4 机轴表示方式的重要性 112

4.3.5 风轮的空气动力学模型 114

4.3.6 继电保护建模 115

4.4 模型验证 115

4.4.1 用于验证的工况 115

4.4.2 试验工作 117

4.4.3 选择仿真工具 119

4.4.4 计算工作 120

4.4.5 验证工作小结 124

4.5 小结 125

第5章 定速风电机组的电压稳定 128

5.1 电气转矩与速度的关系特性 128

5.2 感应发电机的静态稳定极限 131

5.3 感应发电机的动态稳定极限 133

5.3.1 临界速度作为动态稳定极限 134

5.3.2 与发电机参数的关系 136

5.4 风电机组的动态稳定极限 136

5.5 转轴的松弛过程 138

5.6 动态稳定极限的应用 140

5.7 大型风电场的故障穿越能力 142

5.7.1 大型风电场建模 144

5.7.2 为何选择详细模型 146

5.7.3 电压失稳的情况 146

5.7.4 动态无功补偿 148

5.7.5 风电机组结构及控制的影响 153

5.7.6 互作用 164

5.7.7 电压控制原则的鲁棒性 166

5.8 继电保护系统 168

5.9 小结 172

第6章 含转子动态电阻的感应发电机 174

6.1 Vestas的最优滑差（OptiSlip？）概念 174

6.1.1 变滑差发电机 175

6.1.2 功率和转速控制 177

6.2 一般表示方法 178

6.2.1 仿真算例 179

6.2.2 转子动态电阻控制 179

6.2.3 控制系统参数 182

6.2.4 互作用 184

6.3 无功补偿 186

6.4 故障穿越能力 186

6.4.1 继电保护系统 187

6.4.2 变频器闭锁和重启 188

6.5 小结 189

第7章 基于双馈感应发电机的变速风电机组 191

7.1 静态模型 194

7.1.1 发电机模型初始化 196

7.1.2 模型符号规定 200

7.1.3 发电机模型初始化算例 201

7.1.4 变频器模型初始化 205

7.1.5 DFIG系统模型初始化验证 207

7.2 双馈感应发电机的状态方程 210

7.2.1 简化三阶模型 210

7.2.2 电流暂态量的意义 211

7.2.3 磁路饱和的影响 214

7.3 机械系统模型 215

7.4 变频器系统模型 216

7.4.1 锁相环 216

7.4.2 转子侧变换器控制 219

7.4.3 直流环节以及电网侧变换器控制 220

7.5 电网模型接口 225

7.6 模型的数值稳定性 225

7.7 电力电子变频器的保护系统 228

7.7.1 变频器闭锁 229

7.7.2 风电机组保护性解列 234

7.8 故障穿越能力 236

7.8.1 短路棒保护 237

7.8.2 电流控制和限制 247

7.8.3 轴系扭振的阻尼 255

7.8.4 风机制造商的解决方案 257

7.9 总结 260

第8章 带全额变频器的感应发电机 264

8.1 感应发电机的模型与控制 266

8.2 直流环节和电网侧变换器的表示 267

8.3 机械结构模型 268

8.4 故障穿越能力 268

8.5 仿真算例 270

8.5.1 发电机侧变换器的闭锁和重启 270

8.5.2 频率控制 272

8.6 总结 273

第9章 大型风电场的综合模型 275

9.1 一般关系 277

9.2 定速风电机组 278

9.3 变速风电机组 281

9.4 小结 283

第10章 用暂态增压器进行改造 284

10.1 发生短路故障时的操作 285

10.2 仿真示例 286

10.3 小结 288

第11章 建模及稳定性问题综述 289

参考文献 297