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第一章 绪论1

1.1 风力发电发展现状1

1.1.1 全球风力发电发展现状1

1.1.2 我国风力发电发展现状3

1.2 风力发电系统主流技术形式5

1.2.1 发电机技术形式5

1.2.2 功率变换器技术形式6

1.3 风力发电系统控制技术9

1.3.1 风能吸收及载荷抑制9

1.3.2 并网发电与功率变换11

1.3.3 电网故障下稳定运行与控制13

1.3.4 风力发电系统控制技术发展趋势14

参考文献16

第二章 双馈风力发电系统运行特性分析17

2.1 双馈风力发电系统数学模型17

2.1.1 双馈风力发电机17

2.1.2 功率变换器24

2.2 双馈风力发电系统运行特性27

2.2.1 变速恒频运行特性27

2.2.2 功率传输特性28

参考文献31

第三章 双馈风力发电机设计与优化32

3.1 双馈风力发电机设计方法32

3.1.1 设计要求32

3.1.2 设计特点与方法33

3.1.3 设计流程42

3.2 双馈风力发电机优化设计43

3.2.1 优化模型43

3.2.2 混合粒子群优化算法45

3.2.3 多目标Pareto最优解集50

3.2.4 优化设计流程52

3.3 优化设计案例分析53

3.3.1 优化参数设置53

3.3.2 方案对比55

3.3.3 优化设计结果61

3.4 双馈风力发电机有限元分析65

3.4.1 有限元模型建立65

3.4.2 空载特性分析65

3.4.3 负载特性分析67

3.4.4 故障状态分析69

参考文献73

第四章 双馈风力发电系统网侧变换器控制74

4.1 电网电压定向矢量控制74

4.1.1 网侧变换器矢量控制系统74

4.1.2 运行特性分析76

4.2 鲁棒有限状态模型预测控制80

4.2.1 传统有限状态模型预测控制器设计81

4.2.2 误差分析与观测器设计85

4.2.3 鲁棒模型预测控制器结构90

4.2.4 运行特性分析91

4.3 定频式模型预测控制97

4.3.1 定频式模型预测控制器设计97

4.3.2 扰动观测器设计与稳定性分析101

4.3.3 运行特性分析105

4.4 比例谐振控制112

4.4.1 比例谐振控制器112

4.4.2 电网电压不平衡下功率补偿控制策略113

4.4.3 运行特性分析121

4.5 无差拍功率控制125

4.5.1 两相静止坐标系下网侧变换器瞬时功率分析126

4.5.2 网侧变换器无差拍功率控制策略127

4.5.3 运行特性分析131

参考文献135

第五章 双馈风力发电系统转子侧变换器控制137

5.1 电网电压定向矢量控制137

5.1.1 空载并网励磁控制137

5.1.2 发电运行励磁控制140

5.1.3 运行特性分析143

5.1.4 实验结果分析148

5.2 积分滑模励磁控制154

5.2.1 滑模控制匹配性分析155

5.2.2 积分滑模控制器设计156

5.2.3 运行特性分析159

5.3 低电压故障下比例谐振控制163

5.3.1 比例谐振控制器设计164

5.3.2 运行特性分析173

5.4 电网不平衡下多目标切换控制179

5.4.1 多目标控制器设计180

5.4.2 运行特性分析188

参考文献193

第六章 双馈风力发电系统功率变换器设计与运行控制195

6.1 双馈风力发电系统组成195

6.2 功率变换器参数匹配设计197

6.2.1 功率变换器额定值设计198

6.2.2 功率部件参数计算200

6.3 双馈风力发电系统硬件电路201

6.3.1 硬件结构201

6.3.2 功率电路203

6.3.3 控制电路205

6.3.4 接口电路206

6.4 功率变换器软件设计210

6.4.1 参数设计210

6.4.2 软件设计220

6.5 双馈风力发电机组实验平台233

6.5.1 网侧变换器启动与负载扰动实验234

6.5.2 双馈风力发电系统并网及发电运行实验236

参考文献241