双馈风电场并网的电压稳定性控制理论研究

《双馈风电场并网的电压稳定性控制理论研究》详细论述大型双馈风力发电并网滑模变结构控制技术的基本原理、仿真方法和实验验证。《双馈风电场并网的电压稳定性控制理论研究》共7章，主要包括：双馈风力发电机组并网运行控制技术的研究现状和关键技术；双馈风力发电机组的数学模型与运行特性分析；双馈风力发电机组并网的滑模变结构控制；DFIG风电场并网对系统暂态稳定性的影响及控制策略；滑模变结构控制在多端柔性直流输电系统中的应用；基于多端VSC-MTDC系统风电并网控制模型及仿真分析；动模实验与实时仿真实验验证。

第1章 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 我国风电发展存在的几个关键问题 3
1.3 双馈风力发电机组的组成 5
1.4 双馈风力发电机组并网运行的研究现状和关键技术 7
1.4.1 双馈风力发电机组并网控制技术研究现状 7
1.4.2 DFIG并网的暂态稳定性和抗电压波动能力 13
1.4.3 双馈式风力发电的网源协调技术 14
1.5 本书的主要研究内容及组织结构 15
1.5.1 本书的主要研究内容 15
1.5.2 本书的组织结构 16
第2章 双馈风力发电机组数学模型的构建 17
2.1 双馈风力发电机组的组成与运行原理 17
2.1.1 双馈风力发电机组的组成 17
2.1.2 双馈风力发电机的运行原理 18
2.2 风速数学模型 18
2.3 风力机数学模型 21
2.4 机械传动轴系模型 22
2.4.1 三质量块数学模型 23
2.4.2 二质量块数学模型 24
2.4.3 一质量块数学模型 25
2.5 dq坐标系下的双馈风力发电机数学模型 25
2.6 dq坐标系下双馈风力发电机的简化数学模型 28
2.7 本章小结 30
第3章 滑模变结构控制技术在双馈风力发电机组并网中的应用 31
3.1 滑模变结构控制基础知识 32
3.1.1 滑动模态的存在性与可达性条件 32
3.1.2 滑动模态的不变性 34
3.1.3 滑模变结构控制系统设计 35
3.2 双馈风力发电机组并网的滑模变结构控制 39
3.2.1 双馈风力发电机组空载并网控制策略分析 39
3.2.2 双馈风力发电机组并网的空载运行状态分析 40
3.2.3 双馈风力发电机组并网发电运行状态分析 42
3.3 双馈风力发电机组空载并网的终端滑模励磁控制器设计 45
3.3.1 滑动模态对干扰和参数摄动的不变性条件分析 45
3.3.2 双馈风力发电机组空载并网励磁电流终端滑模控制器设计 47
3.3.3 双馈风力发电机组空载并网自适应终端滑模励磁控制器设计 49
3.4 双馈风力发电机组空载并网控制算例仿真 52
3.4.1 双馈风力发电机组理想空载运行仿真分析 53
3.4.2 广义扰动下双馈风力发电机组空载运行仿真分析 56
3.4.3 双馈风力发电机组空载并网全过程仿真分析 58
3.5 本章小结 60
第4章 双馈风电场并网的电压稳定性控制 62
4.1 双馈风电场与电网的交互作用 63
4.1.1 DFIG和SG的功角及特性 63
4.1.2 DFIG和SG的功角及输出功率动态特性仿真 65
4.1.3 动模实验验证 68
4.2 DFIG功角的动态特性对电网的影响 71
4.3 电网故障对DFIG动态特性的影响 75
4.4 DFIG并网运行的控制策略 76
4.4.1 DFIG并网运行控制机理分析 76
4.4.2 DFIG转子磁链控制策略设计 77
4.4.3 DFIG和SG并列运行时转子磁链的终端滑模控制器设计 79
4.4.4 DFIG和SG并列运行时桨距角附加控制策略设计 83
4.5 DFIG转子磁链和桨距角联合附加控制算例分析 84
4.6 本章小结 91
第5章 滑模变结构控制在多端柔性直流输电系统中的应用 92
5.1 HVDC系统基本控制方式 92
5.2 传统两端HVDC系统换流站控制器设计 92
5.2.1 内环电流控制设计 94
5.2.2 外环定直流电压和功率控制 96
5.3 滑模变结构控制策略及控制器设计 97
5.3.1 滑模控制电流内环控制设计 98
5.3.2 直流电压外环PI控制器设计 100
5.4 两端VSC-HVDC的滑模控制系统算例及其仿真验证 101
5.5 本章小结 106
第6章 基于多端VSC-MTDC系统风电并网控制模型及仿真分析 107
6.1 新型多端直流输电系统 107
6.1.1 VSC-MTDC的接线方式 107
6.1.2 VSC-MTDC的控制原则 108
6.1.3 多端直流输电系统结构 108
6.2 VSC-MTDC系统上层控制 110
6.3 仿真结果与分析 112
6.4 风电场并网控制策略 115
6.4.1 新型控制器的应用 115
6.4.2 VSC-MTDC系统的风电场并网控制 116
6.4.3 VSC-MTDC与风电场协调控制策略 117
6.5 仿真分析 118
6.6 本章小结 120
第7章 动模实验与实时仿真实验验证 121
7.1 DFIG理想空载运行动模实验验证 121
7.2 DFIG空载并网全过程动模实验验证 123
7.3 DFIG转子磁链和桨距角联合附加控制实时仿真验证 125
7.3.1 系统低电压抑制能力实验 128
7.3.2 系统高电压抑制能力实验 131
7.4 本章小结 134
参考文献 136