本书以风力发电用感应发电机为主线，介绍基于不同感应发电机的风电机组，包括结构、模型和特性分析等。另外，本书还论述了风电机组故障穿越能力和系统辅助控制的解决方法、大型风电场集结模型等问题。

本书适合于从事风电接入电网规划、运行和控制的工程技术人员，风电机组研发人员使用，同时也可作为高等院校电力系统和风力发电等专业师生的参考书。

现代风电机组的机电能量转换都是以感应发电机为基础的。风电机组安装的感应发电机随着风电机组单机容量的加大和风电技术的不断进步在不断变化。本书以风力发电用感应发电机的发展为主线，共分11章，详细介绍了基于不同感应发电机的风电机组及其机械结构，用于短时电压稳定、控制、保护和故障穿越能力的电力电子变频器建模、并网等技术，主要风机制造商对故障穿越能力和系统辅助控制的解决方法，大型风电场模型集成等。

全书结构清晰，图文并茂，内容由浅入深，可供对风电机组供电和并网感兴趣的大学生和研究生、在风电场并网和风电机组建模领域工作的电力工程师和咨询专家、关注大型风电场投运的电力公司和输电系统运营机构、关注风电机组建模和风电机组故障穿越运行文献的风电机组制造商以及其他对电力技术有兴趣的人士使用。

译者序

翻译者名单及分工

前言

第1章 引言

 1.1 本书概要

 1.2 风力发电展望

 1.3 电力系统的稳定

 1.4 风电场并网法规

第2章 基于感应发电机的风电机组概念

 2.1 常规定速概念

 2.2 动态转子电阻概念

 2.3 双馈感应发电机

 2.4 带全额变频器的感应发电机

 2.5 稳定性研究的表示方法

2.5.1 定速风电机组

2.5.2 带转子动态电阻器的风电机组

2.5.3 带双馈感应发电机的风电机组

2.5.4 带感应发电机和全额变频器的风电机组

 2.6 小结

第3章 风电机组结构

 3.1 风轮气动特性基础

3.1.1 功率系数

3.1.2 定速运行

3.1.3 变速运行

3.1.4 叶片角控制

3.1.5 动态入流现象

3.1.6 风速与功率特性的关系

3.1.7 近似的风轮建模

3.1.8 风轮模型的初始化和应用

 3.2 轴系

3.2.1 标幺值系统

3.2.2 两质块模型

 3.3 小结

第4章 感应发电机模型

 4.1 标幺值系统

 4.2 感应发电机的状态方程

4.2.1 磁链方程

4.2.2 三阶简化模型

4.2.3 相关的发电机模型参数

4.2.4 感应发电机的功率

4.2.5 电气转矩

4.2.6 稳态方程

4.2.7 饱和的表示方法

4.2.8 典型发电机数据

 4.3 稳定性研究用的模型

4.3.1 电网故障类型

4.3.2 电流暂态量的重要性

4.3.3 发电机转子惯量的重要性

4.3.4 机轴表示方式的重要性

4.3.5 风轮的空气动力学模型

4.3.6 继电保护建模

 4.4 模型验证

4.4.1 用于验证的工况

4.4.2 试验工作

4.4.3 选择仿真工具

4.4.4 计算工作

4.4.5 验证工作小结

 4.5 小结

第5章 定速风电机组的电压稳定

 5.1 电气转矩与速度的关系特性

 5.2 感应发电机的静态稳定极限

 5.3 感应发电机的动态稳定极限

5.3.1 临界速度作为动态稳定极限

5.3.2 与发电机参数的关系

 5.4 风电机组的动态稳定极限

 5.5 转轴的松弛过程

 5.6 动态稳定极限的应用

 5.7 大型风电场的故障穿越能力

5.7.1 大型风电场建模

5.7.2 为何选择详细模型

5.7.3 电压失稳的情况

5.7.4 动态无功补偿

5.7.5 风电机组结构及控制的影响

5.7.6 互作用

5.7.7 电压控制原则的鲁棒性

 5.8 继电保护系统

 5.9 小结

第6章 含转子动态电阻的感应发电机

 6.1 Vestas的最优滑差(Optislip)概念

6.1.1 变滑差发电机

6.1.2 功率和转速控制

 6.2 一般表示方法

6.2.1 仿真算例

6.2.2 转子动态电阻控制

6.2.3 控制系统参数

6.2.4 互作用

 6.3 无功补偿

 6.4 故障穿越能力

6.4.1 继电保护系统

6.4.2 变频器闭锁和重启

 6.5 小结

第7章 基于双馈感应发电机的变速风电机组

 7.1 静态模型

7.1.1 发电机模型初始化

7.1.2 模型符号规定

7.1.3 发电机模型初始化算例

7.1.4 变频器模型初始化

7.1.5 DFIG系统模型初始化验证

 7.2 双馈感应发电机的状态方程

7.2.1 简化三阶模型

7.2.2 电流暂态量的意义

7.2.3 磁路饱和的影响

 7.3 机械系统模型

 7.4 变频器系统模型

7.4.1 锁相环

7.4.2 转子侧变换器控制

7.4.3 直流环节以及电网侧变换器控制

 7.5 电网模型接口

 7.6 模型的数值稳定性

 7.7 电力电子变频器的保护系统

7.7.1 变频器闭锁

7.7.2 风电机组保护性解列

 7.8 故障穿越能力

7.8.1 短路棒保护

7.8.2 电流控制和限制

7.8.3 轴系扭振的阻尼

7.8.4 风机制造商的解决方案

 7.9 总结

第8章 带全额变频器的感应发电机

 8.1 感应发电机的模型与控制

 8.2 直流环节和电网侧变换器的表示

 8.3 机械结构模型

 8.4 故障穿越能力

 8.5 仿真算例

8.5.1 发电机侧变换器的闭锁和重启

8.5.2 频率控制

 8.6 总结

第9章 大型风电场的综合模型

 9.1 一般关系

 9.2 定速风电机组

 9.3 变速风电机组

 9.4 小结

第10章 用暂态增压器进行改造

 10.1 发生短路故障时的操作

 10.2 仿真示例

 10.3 小结

第11章 建模及稳定性问题综述

参考文献