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1 绪论1

1.1 风力发电的意义和前景1

1.2 风力机空气动力特性3

1.3 风力发电系统概述4

1.3.1 风力发电系统控制和功率控制概述4

1.3.2 直驱型（半直驱型）风力发电技术概述6

1.3.3 双馈风力发电控制技术研究现状9

1.4 本书的研究内容和章节设置17

2 双馈感应发电机的数学模型与特性分析20

2.1 引言20

2.2 三相对称绕组双馈感应电机运行功率特性20

2.3 交流励磁功率在绕组、频率归算中的等值计算25

2.4 本章小结26

3 基于正负序解耦的网侧变流器控制研究27

3.1 引言27

3.2 网侧变流器控制模型27

3.2.1 三相静止坐标系中的数学模型27

3.2.2 两相旋转坐标系下的数学模型29

3.3 基于电网电压定向的网侧变流器控制研究30

3.4 一种基于网侧变流控制的负序电流补偿控制研究32

3.4.1 三维αβ0-dq0复空间的功率计算方法32

3.4.2 网侧变流器功率和直流母线电压脉动分析33

3.5 本章小结36

4 基于定子磁链定向的双馈感应风力发电机正负序解耦矢量控制研究37

4.1 引言37

4.2 基于定子正负序磁链定向的转子正负序解耦励磁控制策略37

4.3 电压平衡状态下发电机定子PQ输出和转子电流数值区间分析41

4.3.1 双馈异步发电机等效电路的功率分析41

4.3.2 定子PQ输出和转子电流数值区间分析43

4.3.3 基于PQ工作点位移的双馈发电机控制方法43

4.3.4 基于PQ工作点位移的双馈发电机控制仿真44

4.4 一种基于开关频率函数的I-PI双电流闭环参数整定研究46

4.4.1 电流PI调节内环设计46

4.4.2 电流外环设计47

4.4.3 双电流闭环调节器参数整定函数自变量分析48

4.4.4 双电流闭环调节器参数整定仿真分析48

4.5 本章小结50

5 基于电网故障暂态分析的双馈风电系统控制研究51

5.1 引言51

5.2 电压不平衡条件下双馈风电系统的PS-VS和NS-VR综合控制51

5.2.1 电压不平衡跌落条件下PS-VS和NS-VR的数学模型52

5.2.2 基于PS-VS和NS-VR控制目标的综合控制55

5.2.3 PS-VS和NS-VR控制目标的动态优化容量分配57

5.2.4 仿真分析58

5.3 基于频域分析的双馈发电机非线性crowbar电路线性化计算62

5.3.1 电网电压跌落时双馈机瞬态电流解析63

5.3.2 线性crowbar电路计算67

5.3.3 非线性crowbar电路的线性化分析69

5.3.4 crowbar电路仿真研究71

5.4 基于暂态磁链补偿前馈的双馈风电低电压穿越强励直流灭磁74

5.4.1 电网故障条件下暂态控制方程75

5.4.2 电网故障条件下的强励灭磁77

5.4.3 灭磁电流归零导数约束条件79

5.4.4 暂态强励灭磁可控性分析80

5.4.5 仿真分析82

5.5 基于定子电流正弦控制的双馈风电低电压穿越强励控制研究84

5.5.1 电网故障下的转子电流控制84

5.5.2 基于多分量增益的并联比例谐振控制88

5.5.3 仿真分析91

5.6 本章小结93

6 双馈风力发电系统实验研究95

6.1 引言95

6.2 30 kW双馈发电机组实验平台95

6.3 电网电压不平衡条件下的网侧变流器负序电流补偿实验97

6.4 稳态并网和功率因数调节实验99

6.5 基于非线性整流crowbar电路的低电压穿越实验100

6.6 基于暂态磁链补偿前馈的低电压穿越强励直流灭磁实验102

6.7 基于定子电流正弦控制的双馈发电机低电压穿越强励控制实验104

6.8 2MW变流器低电压穿越实验105

6.9 本章小结114

7 双馈感应电机参数非线性特征分析115

7.1 引言115

7.2 集肤效应及邻近效应特性分析116

7.3 双馈感应电机非线性时变参数分析119

7.4 电机参数非线性导致参数求解误差算例分析123

7.5 本章小结136

8 总结和展望137

8.1 总结137

8.2 未来研究展望139

参考文献141