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第1章 绪论1

1.1风力发电的发展背景1

1.1.1发展清洁能源，筑建绿色家园1

1.1.2风能的开发利用2

1.2风力发电的现状3

1.2.1全球风力发电的现状3

1.2.2我国风力发电的现状5

1.3风力发电系统中的控制技术6

1.3.1风力发电系统的基本控制目标6

1.3.2功率控制技术的研究现状7

1.3.3载荷抑制策略的研究现状9

1.4本章小结10

第2章 风力发电系统建模及运行特性分析11

2.1风力发电系统组成及常用结构11

2.1.1恒速运行机组结构12

2.1.2有级变速运行机组结构13

2.1.3带部分功率变换结构13

2.1.4带全功率变换结构14

2.1.5本书实例分析中采用的机组结构14

2.2风速模型15

2.2.1平均风速模型16

2.2.2湍流风速模型17

2.3风力发电系统模型的建立18

2.3.1风力机的空气动力学18

2.3.2传动链模型19

2.3.3电气子系统模型20

2.3.4风力发电系统的模型21

2.4风力发电系统特性分析22

2.5本章小结26

第3章 风力机特性模拟技术27

3.1风力机模拟的必要性27

3.2风力机模拟系统原动机的选取28

3.2.1直流电动机28

3.2.2异步电动机29

3.2.3永磁同步电动机29

3.2.4三种电动机的简单比较29

3.3风力机的模拟30

3.3.1风力机的静态模拟30

3.3.2风力机的动态模拟31

3.3.3转速加速度的计算方法32

3.4风力机模拟系统的设计36

3.4.1硬件设计36

3.4.2软件设计38

3.5本章小结39

第4章 变速风力发电系统的功率控制技术40

4.1风力发电系统功率控制概述40

4.2低风速区的最大功率点跟踪控制策略研究41

4.2.1MPPT基本策略原理分析41

4.2.2新型最大功率点跟踪控制策略45

4.2.3MPPT跟踪速度分析及跟踪系统带宽恒定方法53

4.3高风速区限转速及限功率控制策略研究61

4.3.1恒转速控制策略62

4.3.2恒功率控制策略63

4.4全风速功率控制策略实验研究71

4.5风力发电系统的智能控制技术初探72

4.5.1自适应模糊控制技术73

4.5.2单神经元控制技术88

4.6本章小结89

第5章 变速定桨风力发电系统的载荷抑制技术91

5.1风力发电系统承受的传动链载荷91

5.1.1载荷分类及其定义91

5.1.2载荷的相互影响关系95

5.2瞬态载荷的优化控制技术96

5.2.1瞬态载荷与MPPT系统带宽关系分析96

5.2.2MPPT带宽优化选取原则97

5.3气动载荷的抑制技术98

5.3.1系统阻尼分析99

5.3.2阻尼注入后系统性能分析100

5.3.3阻尼注入方法102

5.4定桨距机组的过渡载荷抑制技术108

5.4.1过渡载荷的测试108

5.4.2软失速控制策略109

5.4.3软失速控制运行性能实验研究111

5.5小功率机组高频载荷抑制技术114

5.5.1高频载荷抑制原理分析115

5.5.2一种简单的高频载荷抑制方法117

5.5.3高频载荷抑制策略实验分析118

5.6本章小结120

第6章 10kW离网风力发电系统研制实例121

6.1 10kW离网风力发电系统设计要求121

6.2系统总体设计122

6.3主功率电路设计123

6.3.1交错并联Boost变换器123

6.3.2Buck/Boost双向直直变换器的设计124

6.3.3逆变器的选择125

6.3.4偏航与制动电机驱动器设计125

6.4离网风力发电系统的功率控制与能量管理策略126

6.4.1机组工况分析127

6.4.2能量管理策略128

6.5辅助控制系统设计130

6.5.1启动与停机控制130

6.5.2自动偏航控制131

6.5.3自动解缆控制132

6.6离网风力发电系统实验研究133

6.7本章小结134

参考文献135

附录143

附录一：风力发电系统实验平台与数据检测系统图143

附录二：程序流程图144

附录三：功率谱密度MATLAB计算方法147

附录四：Boost和BDC电感磁芯设计方法148