目錄
《智能電網(wǎng)研究與應(yīng)用叢書》序
前言
第1章 概述1
1.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模的意義1
1.2風(fēng)電動態(tài)模型及分類2
1.3動態(tài)建模的基本方法2
1.3.1機(jī)理建模3
1.3.2辨識建模3
1.4風(fēng)電動態(tài)建模研究現(xiàn)狀4
1.4.1機(jī)組級建模4
1.4.2風(fēng)場級建模6
1.5常用的建模仿真工具7
參考文獻(xiàn)9
第2章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制與保護(hù)12
2.1典型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12
2.1.1定速風(fēng)電機(jī)組13
2.1.2雙饋風(fēng)電機(jī)組14
2.1.3感應(yīng)電機(jī)傘功率變換風(fēng)電機(jī)組15
2.1.4同步電機(jī)直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組17
2.2機(jī)械動力系統(tǒng)18
2.2.1風(fēng)力機(jī)18
2.2.2傳動系統(tǒng)21
2.2.3塔架21
2.2.4偏航系統(tǒng)22
2.2.5變槳系統(tǒng)22
2.3電氣系統(tǒng)23
2.3.1發(fā)電機(jī)23
2.3.2風(fēng)電變流器31
2.3.3變流器保護(hù)電路48
2.3.4升壓變壓器51
2.4風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行、控制與保護(hù)52
2.4.1風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)52
2.4.2風(fēng)電機(jī)組的偏航控制53
2.4.3風(fēng)電機(jī)組的變槳控制54
2.4.4風(fēng)電機(jī)組的啟動56
2.4.5風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電運(yùn)行57
2.4.6風(fēng)電機(jī)組的保護(hù)64
2.5本章小結(jié)66
參考文獻(xiàn)67
第3章 動力學(xué)系統(tǒng)的時(shí)間尺度與模型69
3.1系統(tǒng)動態(tài)時(shí)間尺度與模型的關(guān)系69
3.2風(fēng)電時(shí)間尺度與模型72
3.2.1風(fēng)速時(shí)間常數(shù)73
3.2.2氣動時(shí)問常數(shù)74
3.2.3變槳系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)75
3.2.4傳動系時(shí)問常數(shù)76
3.2.5發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)77
3.2.6變流器及電氣控制時(shí)問常數(shù)79
3.2.7風(fēng)電系統(tǒng)時(shí)間尺度劃分82
3.3風(fēng)電電力系統(tǒng)時(shí)間尺度83
3.4本章小結(jié)84
參考文獻(xiàn)84
第4章 風(fēng)力機(jī)及風(fēng)的動態(tài)建模86
4.1風(fēng)電機(jī)組模型的劃分及其關(guān)聯(lián)86
4.2風(fēng)速的建模88
4.2.1風(fēng)速模型的分類及特點(diǎn)88
4.2.2風(fēng)速的一般模型89
4.2.3風(fēng)速的空間分布90
4.2.4用于動態(tài)仿真的多時(shí)間尺度風(fēng)速建模方法92
4.3風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型102
4.3.1風(fēng)輪的空氣動力學(xué)模型102
4.3.2偏航系統(tǒng)模型107
4.3.3變槳系統(tǒng)模型108
4.3.4機(jī)械部分模型110
4.4風(fēng)力機(jī)特定動態(tài)及耦合問題的模擬119
4.4.1風(fēng)力機(jī)的動態(tài)人流現(xiàn)象及模擬120
4.4.2槳葉面內(nèi)模態(tài)與塔架左右模態(tài)的影響與模擬122
4.4.3槳葉面外模態(tài)與塔架前后模態(tài)的影響與模擬123
4.4.4風(fēng)速空間分布不均勻的影響及模擬124
4.5本章小結(jié)127
參考文獻(xiàn)128
第5章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電氣部分的建模130
5.1電磁暫態(tài)模型130
5.1.1發(fā)電機(jī)模型130
5.1.2變流器及其控制模型134
5.1.3變流器保護(hù)系統(tǒng)模型138
5.2功率控制環(huán)和電流控制環(huán)時(shí)間尺度下的模型140
5.2.1發(fā)電機(jī)變流器組的“三態(tài)”特性140
5.2.2發(fā)電機(jī)模型141
5.2.3變流器及其控制模型146
5.2.4變流器保護(hù)系統(tǒng)模型149
5.3動態(tài)模型中的機(jī)組保護(hù)151
5.4本章小結(jié)152
參考文獻(xiàn)153
第6章 風(fēng)電機(jī)組的動態(tài)建模154
6.1典型風(fēng)電機(jī)組的詳細(xì)模型154
6.1.1雙饋風(fēng)電機(jī)組154
6.1.2果用同步發(fā)電機(jī)的傘功率風(fēng)電機(jī)組154
6.1.3采用鼠籠感應(yīng)發(fā)電機(jī)的全功率風(fēng)電機(jī)組156
6.2面向機(jī)組分析設(shè)計(jì)的模型156
6.2.1機(jī)組有功發(fā)電控制模型156
6.2.2風(fēng)電機(jī)組整機(jī)線性化模型162
6.2.3機(jī)械振動及氣彈耦合研究模型166
6.2.4機(jī)組機(jī)電電磁耦合分析模型170
6.2.5氣動-氣彈-機(jī)電-電磁耦合精細(xì)化模型175
6.2.6風(fēng)電機(jī)組的阻抗分析模型182
6.3面向電網(wǎng)分析的模型185
6.3.1電磁暫態(tài)模型分析185
6.3.2機(jī)電暫態(tài)模型分析186
6.3.3動態(tài)模型的性能比較188
6.4風(fēng)電機(jī)組的電壓源控制模型203
6.4.1全功率機(jī)型電壓源控制模型204
6.4.2雙饋機(jī)型電壓源控制模型205
6.4.3仿真分析206
6.5本章小結(jié)213
參考文獻(xiàn)213
第7章 風(fēng)電場的動態(tài)等值建模215
7.1風(fēng)電場等值建模研究的基本方法及進(jìn)展215
7.1.1風(fēng)電場等值基本方法215
7.1.2風(fēng)電場等值模型的研究進(jìn)展217
7.2風(fēng)電機(jī)組的同調(diào)判別218
7.2.1風(fēng)場主導(dǎo)動態(tài)特性影響因素分析218
7.2.2對電力系統(tǒng)阻尼特性的影響分析224
7.3風(fēng)電場的典型結(jié)構(gòu)236
7.3.1風(fēng)電場升壓站電氣接線236
7.3.2風(fēng)電場場內(nèi)匯集線路接線方式239
7.4風(fēng)電場聚合建模方法240
7.4.1風(fēng)電場機(jī)組分群方法240
7.4.2參數(shù)聚合方法241
7.4.3基于功率曲線的風(fēng)電場單機(jī)聚合模型仿真驗(yàn)證及誤差分析244
7.5風(fēng)場集電線路對聚合模型精度的影響250
7.5.1靜態(tài)榆出精度250
7.5.2電網(wǎng)故障情況下聚合模型的動態(tài)特性誤差251
7.5.3風(fēng)速波動情況下聚合模型輸出特性誤差253
7.6風(fēng)電場降階模型254
7.6.1風(fēng)電場中長期等值模型254
7.6.2基于虛擬風(fēng)機(jī)的風(fēng)電場自適應(yīng)靜態(tài)等值模型256
7.7本章小結(jié)257
參考文獻(xiàn)257
第8章 模型的參數(shù)辨識與提取260
8.1風(fēng)力機(jī)氣動曲線辨識260
8.2軸系參數(shù)辨識262
8.3機(jī)械模型的參數(shù)辨識264
8.3.1轉(zhuǎn)動慣量264
8.3.2傳動系統(tǒng)的等效剛度系數(shù)264
8.3.3傳動系統(tǒng)的阻尼系數(shù)265
8.3.4非扭轉(zhuǎn)機(jī)械模型中的參數(shù)266
8.4變流器參數(shù)辨識267
8.5本章小結(jié)268
參考文獻(xiàn)268
第9章 風(fēng)電模型工程應(yīng)用案例269
9.1雙饋風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)載荷疲勞測試評價(jià)及扭振抑制269
9.1.1研究內(nèi)容及相瓦關(guān)系269
9.1.2疲勞測試與評價(jià)方法270
9.1.3聯(lián)合仿真建模273
9.1.4仿真結(jié)果276
9.2風(fēng)電場群接人電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定分析278
9.2.1系統(tǒng)概況278
9.2.2風(fēng)電場的動態(tài)等值建模280
9.2.3安全穩(wěn)定分析示例結(jié)果280
9.3大型風(fēng)電場經(jīng)柔性直流接人電網(wǎng)動態(tài)仿真分析285
9.3.1案例工程系統(tǒng)概況285
9.3.2風(fēng)電場的建模及并網(wǎng)仿真分析287
9.3.3風(fēng)電場經(jīng)柔直接入系統(tǒng)建模及仿真分析301
9.4大型風(fēng)電場場站控制器硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真——控制策略驗(yàn)證307
9.4.1RTLAB實(shí)時(shí)仿真平臺307
9.4.2虛擬風(fēng)電場仿真平臺結(jié)構(gòu)309
9.4.3基于RTLAB的虛擬風(fēng)電場建模310
9.4.4風(fēng)電場的控制器及控制策略仿真驗(yàn)證311
9.5風(fēng)儲協(xié)調(diào)控制器硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真314
9.5.1RTDS的軟硬件特點(diǎn)314
9.5.2基于RTDS的風(fēng)儲協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)硬件在環(huán)建模316
9.5.3基于RTDS的風(fēng)儲平抑功率波動運(yùn)行控制策略驗(yàn)證325
9.6本章小結(jié)329
參考文獻(xiàn)329
附錄A 風(fēng)電機(jī)組參數(shù)330
附錄B 風(fēng)電機(jī)組故障保護(hù)參數(shù)335