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第1章 概述1

1.1 发展风力发电的意义1

1.2 风力发电的国内外发展现状及趋势2

1.2.1 世界风电发展现状及趋势2

1.2.2 国内风电发展现状及趋势3

1.3 风力机基础理论4

1.3.1 风力机的能量转换4

1.3.2 风力机的特性6

1.3.3 风力机的最大风能捕获8

1.4 风力发电技术9

1.4.1 恒速恒频和变速恒频风力发电10

1.4.2 馈发电机的交流励磁电源14

1.4.3 先进控制技术在双馈发电系统中的应用17

第2章 双馈风力发电机的基本理论20

2.1 双馈发电机的变速恒频工作原理20

2.1.1 双馈发电机基本工作原理20

2.1.2 双馈发电机等值电路、电压方程、矢量图21

2.2 双馈发电机的功率平衡关系22

2.2.1 双馈发电机的有功功率和无功功率22

2.2.2 馈发电机通过气隙传递的电磁功率和无功功率25

2.2.3 双馈发电机功率平衡关系28

2.3 双馈发电机的电磁转矩30

2.4 双馈发电机的数学模型31

2.4.1 三相静止坐标系下的数学模型32

2.4.2 两相任意旋转dq坐标系下的数学模型34

第3章 双馈发电机励磁变换器的控制37

3.1 网侧PWM变换器的工作原理及数学模型37

3.1.1 三相电压型PWM变换器工作原理37

3.1.2 PWM变换器的数学模型38

3.2 网侧PWM变换器的控制策略40

3.2.1 网侧PWM变换器的控制目标40

3.2.2 PWM变换器的电压电流双闭环控制系统41

3.3 转子侧PWM变换器的数学模型43

3.4 转子侧PWM变换器的控制策略44

3.4.1 双馈发电机的并网控制44

3.4.2 双馈发电机的功率控制45

3.5 双馈发电机励磁系统特性仿真47

3.5.1 网侧变换器仿真49

3.5.2 双馈发电机仿真50

第4章 基于模糊逻辑理论的双馈发电有功功率控制54

4.1 模糊控制理论54

4.1.1 模糊集合及其运算54

4.1.2 模糊关系及其合成57

4.1.3 模糊逻辑规则58

4.1.4 模糊逻辑推理59

4.2 模糊控制系统的基本结构61

4.2.1 模糊控制系统组成61

4.2.2 模糊控制器的维数62

4.2.3 模糊控制中的几个基本运算操作62

4.3 模糊控制系统的基本原理63

4.3.1 模糊化63

4.3.2 知识库63

4.3.3 模糊推理66

4.3.4 清晰化67

4.3.5 离散论域的模糊控制系统的设计69

4.4 双馈发电系统有功模糊控制器的设计69

4.4.1 精确量的模糊化69

4.4.2 模糊控制器的数据库70

4.4.3 模糊控制器的规则库72

4.4.4 模糊控制器的模糊推理73

4.4.5 模糊控制器的清晰化74

4.5 基于有功模糊控制的双馈发电系统仿真75

4.6 模糊控制与PI控制的双馈发电系统特性比较78

第5章 双馈发电系统无传感器控制81

5.1 基于模型参考自适应理论的双馈发电系统转速辨识81

5.1.1 参考模型、可调模型和状态变量82

5.1.2 双馈发电系统自适应规律的确定83

5.2 基于神经网络理论的双馈发电系统转速辨识85

5.2.1 人工神经网络理论85

5.2.2 BP网络的算法90

5.2.3 基于神经网络的速度估算方法95

5.3 两种转速辨识方法的双馈发电系统转速仿真97

第6章 基于神经网络逆系统理论的双馈发电系统100

6.1 逆系统基本概念100

6.1.1 逆系统100

6.1.2 伪线性复合系统一线性化解耦系统102

6.2 基于状态方程描述SISO系统的逆系统102

6.2.1 SISO非线性系统的相对阶103

6.2.2 SISO非线性系统的可逆性104

6.2.3 SISO系统的解析实现104

6.3 基于状态方程描述MIMO系统的逆系统105

6.3.1 雅可比矩阵、雅可比矩阵的秩与行列式的值105

6.3.2 Interactor算法106

6.3.3 矢量相对阶和矢量本性阶111

6.3.4 MIMO系统的可逆性112

6.3.5 MIMO逆系统的实现113

6.4 伪线性复合系统115

6.5 神经网络逆系统116

6.5.1 动态神经网络116

6.5.2 神经网络逆系统结构116

6.5.3 神经网络逆系统的学习、训练117

6.5.4 基于神经网络逆系统的复合控制器119

6.6 双馈发电系统的神经网络逆控制120

6.7 基于神经网络逆控制的双馈发电系统仿真121

6.7.1 神经网络逆系统122

6.7.2 神经网络逆复合控制器124

6.7.3 基于神经网络逆控制的双馈发电系统仿真124

第7章 双馈发电系统控制实验127

7.1 实验系统硬件结构127

7.1.1 系统主电路参数127

7.1.2 控制系统128

7.2 双馈发电系统控制基础136

7.2.1 SVPWM控制技术136

7.2.2 双馈发电机转子位置角的检测141

7.2.3 风力机特性的直流电动机模拟143

7.3 双馈发电系统空载并网控制148

7.3.1 并网控制原理148

7.3.2 双馈发电机定子电压控制149

7.3.3 双馈发电机定子电压控制程序流程150

7.3.4 双馈发电机并网控制实验151

7.4 双馈发电系统有功功率和无功功率的控制154

7.4.1 双馈发电系统功率控制程序流程154

7.4.2 双馈发电系统功率控制实验154

7.5 双馈发电系统网侧变换器的控制155

7.6 双馈电动机系统的调速控制157

参考文献160