命名法

1 引 言

1．1 編寫目的

1．2 風電機組

1．2．1 風電機組分類

1．2．2 風電機組模型結構

1．3 本書編制目的

1．3．1 通用模型的開發

1．3．2 風電場無功功率控制設計

1．4 本書架構

2 風電機組氣動模型

2．1 簡介

2．2 風能捕集

2．3 風輪氣動特性

2．3．1 簡化表示

2．4 采用cp-入表進行模擬

2．4．1 cp-入表的泛函表示法

2．4．2 Cp-入表的多項式擬合表示法

2．5 線性氣動模型

2．5．1 運行軌跡的線性化

2．5．2 穩態工作軌跡

2．5．3 偏導數△PQ：對槳距角的功率變化

2．5．4 偏導數△PΩWR：對葉輪轉速的功率變化

2．5．5 模型結構

2．5．6 風速初始值計算

2．5．7 設有功功率限制的風電機組的運行

2．5．8 與cp-入表的表示法進行比較

2．5．9 與其他cp-入表示法的比較

2．6 動態流入現象的表示

2．7 與測定結果的比較

2．8 小結

3 風電機組結構動力學模型

3．1 簡介

3．2 傳動鏈、葉片及塔架的高階表示法

3．2．1 齒輪箱表示法

3．2．2 高階傳動鏈固有頻率的表示

3．2．3 葉片結構的詳細表示

3．2．4 塔影、轉子不平衡及轉子固有頻率

3．2．5 生產公差影響及老化效應

3．2．6 塔架表示

3．3 傳動鏈的單質量塊和雙質量塊表示

3．3．1 傳動鏈的單質量塊表示

3．3．2 傳動鏈的雙質量塊表示

3．3．3 單質量塊表示和雙質量塊表示對比

3．4 小結

4 風電機組控制系統模型

4．1 簡介

4．2 定速/限速風電機組的控制

4．3 變速風電機組的控制

4．3．1 低于額定風速運行

4．3．2 以額定風速及超額定風速運行

4．4 變槳距控制回路

4．4．1 槳距一轉速控制器

4．4．2 槳距補償器

4．4．3 槳距角FRT增大

4．4．4 槳距執行機構模型

4．4．5 槳距控制器及執行機構模型

4．5 轉矩/有功功率控制回路

4．5．1 功率或轉矩PI控制

4．5．2 傳動鏈衰減對功率輸出的影響

4．6 小結

5 發電機與變流器

5．1 概述

5．2 雙饋發電機模型

5．2．1 不帶直流母線吸能器的雙饋發電機設計局限性

5．2．2 新型雙饋發電機系統的升級保護

5．2．3 雙饋發電機系統的基礎方程

5．2．4 雙饋發電機系統模型表示法

5．2．5 機例變流器控制表示

5．2．6 雙饋發電機與機側變流器的集成模型

5．2．7 網側變流器（Lsc）模型表示

5．2．8 雙饋發電機的聚合模型

5．2．9 參考坐標系的選擇

5．2．10 模型參數的選擇性識別

5．2．1l 采用一階時滯得到的雙饋發電機簡化聚合模型

5．3 全功率變流器模型

5．3．1 全功率變流器模型表示

5．4 模型結構

5．4．1 諾頓等效（電流源）的實現

5．4．2 電流限制

5．4．3 風電機組變壓器

5．4．4 全功率變流器的直流母線吸能器

5．4．5 發電機與變流器模型

5．5 驗證結果

5．5．1 雙饋發電機式風電機組的測量與模擬

5．5．2 推薦雙饋發電機模型與簡化雙饋發電機模型對比

5．5．3 全功率變流器式風電機組的實測和模擬

5．5．4 驗證結果

5．6 小結

6 風電場的無功功率控制

6．1 簡介

6．1．1 現有電網規范要求的局限性

6．1．2 典型的風電場配置

6．2 發電站和風電場的無功功率要求

6．2．1 正常系統條件下的無功功率控制

6．2．2 應對電壓突變的快速電壓控制

6．2．3 總 結：

6．3 同步發電機的無功電流貢獻

6．3．1 詳細的同步發電機模型

6．3．2 電網故障期間電流計算的簡化模型

6．3．3 同步發電機無功電流增益的靜態計算

6．3．4 同步發電機無功電流增益的動態模擬

6．4 風電場無功功率控制的實施-

6．4．1 風電場的控制器設計

6．4．2 風電機組使用參考電壓的控制結構

6．4．3 在風電機組層面使用無功功率或無功電流參考的控制結構

6．5 推薦無功功率控制結構的評估

6．5．1 風電場和同步發電機的對比

6．5．2 電網故障期間使用死區進行風電機組無功功率控制的背景

6．5．3 帶死區的無功功率控制風電場的比較

6．5．4 測定值的比較

6．6 小結

7 總結和結論

7．1 通用風電機組模型的發展

7．1．1 通用空氣動力學模型

7．1．2 通用機械模型

7．1．3 風電機組控制模型

7．1．4 通用雙饋發電機和全功率變流器式發電機和變流器模型

7．2 風電場無功功率控制

7．2．1 電網要求分析

7．2．2 風電場無功功率控制

8 參考文獻

8．1 論文

8．2 專著

8．3 專利

8．4 專利申請書

A 附件

A．1 空間向量

A．1．1 控制表達

A．1．2 負序表達

A．1．3 零序分量

A．2 符號法則

A．2．1 有效值

A．2．2 對稱分量

A．3 IEC 61400-21中規定的對稱分量計算

A．4 故障穿越測試程序2100433B

《雙饋風電機組建模/新能源科技譯叢》共八章，第一章介紹了建模的概況及編制目的；第二章講述了風電機組動態模擬的氣動模型；第三章分析了風電機組主要機型組件建模必要的精細程度；第四章介紹了初級渦輪機控制建模必要的關鍵概念；第五章介紹了雙饋發電機系統（DFG）風電機組和全功率變流器系統（FSC）風電機組的發電機和變流器模型；第六章闡述了風電廠無功功率電壓控制系統設計；第七章是本書總結部分，同時介紹了針對推薦模型和無功功率/電壓控制結構的應用前景。

“注意，“Fed”并不確指電能的交換方向（輸出還是輸入），所以，雙饋既有雙饋發電機，亦有雙饋電動機。對于繞線轉子的異步電機，除了定子必然和電源相聯之外，轉子也可以和電源相聯，于是，當電機作為發電機時，稱之為雙饋異步發電機；反之作為電動機時，則稱為雙饋異步電動機，而只有一端和電源相聯的普通電機則屬于“單饋”。

還要指出，雙饋發電或雙饋電動均屬于和外部電源的電能交換，因此，雙饋（Double Fed）以及串級（Cascade Control）都應歸屬于外饋。

雙饋式變速恒頻風力發電機組于2008-2-3發布，2008-7-1開始實施。

為提高風電機組并網運行的穩定性,本項目擬采用基于小信號穩定的阻抗模型分析方法研究雙饋風電機組的并網穩定運行控制方法。研究過程忽略機組軸系機械系統影響，從雙饋變流器的控制角度出發，研究變流器控制系統和雙饋電機電磁暫態特性與電網的交互影響,分析變流器控制系統與整個并網系統穩定的內在聯系。研究內容包括考慮雙饋發電機磁鏈暫態和轉子側控制系統的阻抗建模，考慮網側變流器的雙饋風電機組統一阻抗模型及特性分析，多種并網條件下雙饋風電機組穩定運行分析，基于阻抗特性穩定判據的雙饋風電機組變流器控制系統設計方法。建模分析過程中將著重分析鎖相環和并網條件對系統穩定的影響，研究在不同時間尺度下各環節對系統阻抗特性的影響及系統模型簡化方法。本項目將為雙饋變流器控制系統的設計及運行提供新的思路和方法，分析方法和研究成果也對其它并網設備的并網運行分析具有一定借鑒作用，因此具有重要的科學意義和實用價值。