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風力發電中的九開關變換器和儲能技術

作者：任永峰//雲平平//薛宇//胡志帥//孟慶天|責編:范運年//王楠楠
出版社：科學
ISBN：9787030815552

出版日期：2025/06/01
裝幀：平裝
頁數：220

人民幣：RMB 138 元售價：元

內容大鋼

針對雙饋式和直驅式兩種主流風電系統，為了有效應對其在非理想電網條件下的適應性，本書提出採用九開關變換器（NSC）取代不同風電系統中的功率變換器，以及NSC實現統一電能質量調節器（UPQC）運行新方案，針對NSC在多種工況下提升雙饋式和直驅式風電系統運行與控制性能進行了深入細緻的模擬研究，驗證了NSC可實現風電機組電能質量控制與故障穿越一體化。在此基礎上，對NSC進行小功率物理試驗與硬體在環測試。為了改善新能源電力系統的可調控運行性能，對風儲聯合運行進行較深入的研究，對風氫耦合運行亦有所涉獵。
本書可以作為新能源科學與工程、電氣工程以及儲能科學與工程專業研究生參考書，亦可供從事風力發電與儲能的專業技術人員參考。

作者介紹

任永峰//雲平平//薛宇//胡志帥//孟慶天|責編:范運年//王楠楠

前言
第1章  緒論
  1.1  國內外主流風電改善運行特性與功率調節研究狀況
    1.1.1  國外DFIG式風電改善運行特性與功率調節研究狀況
    1.1.2  國外PMSG式風電改善運行特性與功率調節研究狀況
    1.1.3  國內DFIG式風電改善運行特性與功率調節研究狀況
    1.1.4  國內PMSG式風電改善運行特性與功率調節研究狀況
  1.2  九開關變換器技術的發展狀況
  1.3  儲能技術在風力發電中的應用
    1.3.1  鋰離子電池儲能
    1.3.2  液流電池儲能
    1.3.3  超級電容儲能
第2章  主流風力發電機數學模型
  2.1  雙饋電機的數學模型
    2.1.1  雙饋電機在兩相同步旋轉坐標系下按電動機慣例的數學模型
    2.1.2  雙饋電機在兩相同步旋轉坐標系下按發電機慣例的數學模型
    2.1.3  雙饋電機的標?值方程
  2.2  永磁同步電機的基本方程
    2.2.1  永磁同步電機在兩相同步旋轉坐標系下按電動機慣例的數學模型
    2.2.2  永磁同步電機在兩相同步旋轉坐標系下按發電機慣例的數學模型
    2.2.3  永磁同步電機的標?值方程
第3章  面向風電系統的NSC原理與控制
  3.1  九開關變換器電路拓撲和驅動邏輯
  3.2  九開關變換器的數學模型
  3.3  九開關變換器的控制策略
  3.4  九開關變換器的動態調製策略
  3.5  三次諧波注入法調製原理與模擬分析
    3.5.1  三次諧波注入法調製原理
    3.5.2  三次諧波注入法模擬分析
  3.6  SVPWM原理與模擬分析
    3.6.1  SVPWM原理
    3.6.2  SVPWM模擬分析
第4章  網側NSC提升DFIG運行與控制能力
  4.1  傳統雙饋風電系統穩態控制
    4.1.1  網側變換器矢量控制
    4.1.2  轉子側變換器矢量控制
  4.2  網側九開關變換器控制目標與方案
    4.2.1  網側九開關變換器電壓補償側控制策略
    4.2.2  網側九開關變換器併網側控制策略
    4.2.3  網側九開關變換器控制策略
    4.2.4  網側九開關變換器直流母線電壓的分配
    4.2.5  網側九開關變換器調製方式的選取
  4.3  DFIG風電系統正常/故障運行特性模擬分析
  4.4  多種故障工況下故障穿越模擬分析
    4.4.1  電壓對稱、不對稱跌落30%工況下低電壓穿越模擬結果
    4.4.2  電壓對稱跌落80%工況下低電壓穿越模擬結果
    4.4.3  電壓不對稱跌落80%工況下低電壓穿越模擬結果
    4.4.4  電壓對稱升高30%工況下高電壓穿越模擬結果
第5章  NSC實現UPQC功能提升DFIG運行與控制能力
  5.1  九開關型UPQC與DFIG一體化拓撲結構

  5.2  九開關型UPQC建模與控制
    5.2.1  UPQC電壓補償側建模與控制
    5.2.2  UPQC電流補償側建模與控制
  5.3  工作模式設計
  5.4  動態調製比限幅設計
  5.5  多種電壓工況下模擬驗證
    5.5.1  NSC補償電壓、電流含有諧波工況
    5.5.2  NSC補償輕度電壓故障工況模擬分析
    5.5.3  NSC補償重度電壓跌落工況模擬分析
第6章  網側NSC提升PMSG運行與控制能力
  6.1  傳統永磁同步直驅風電系統穩態控制
    6.1.1  網側變換器矢量控制
    6.1.2  機側變換器矢量控制
  6.2  網側NSC控制方法
  6.3  網側NSC直流母線電壓分配與控制方法
  6.4  PMSG風電系統正常/故障運行特性模擬分析
    6.4.1  PMSG風電系統正常運行特性模擬分析
    6.4.2  PMSG風電系統故障運行特性模擬分析
  6.5  多種故障工況下故障穿越模擬分析
    6.5.1  電壓對稱跌落80%工況下低電壓穿越模擬結果
    6.5.2  電壓畸變且不對稱跌落80%工況下低電壓穿越模擬結果
    6.5.3  電壓對稱升高30%工況下高電壓穿越模擬結果
第7章  NSC取代PMSG全功率變流器研究
  7.1  永磁同步風電系統的穩態控制
    7.1.1  機側變換器數學模型
    7.1.2  機側變換器控制策略
    7.1.3  網側變換器數學模型
    7.1.4  網側變換器控制策略
  7.2  九開關型永磁同步風電系統電路拓撲
  7.3  九開關型永磁同步風電系統控制策略
  7.4  不同運行工況模擬分析
第8章  NSC實現UPQC功能提升PMSG運行與控制能力
  8.1  NSC與PMSG一體化拓撲結構
  8.2  無附加措施下永磁同步直驅式風電系統的運行特性
  8.3  採用直流卸荷電路時永磁同步直驅式風電系統故障穿越運行特性
  8.4  九開關型UPQC治理永磁同步直驅式風電系統電能質量模擬驗證
    8.4.1  治理直驅風機側嚴重電流諧波問題
    8.4.2  綜合治理永磁同步直驅式風電系統多種電能質量問題
    8.4.3  提升直驅風電系統故障穿越運行能力研究
第9章  NSC改善混合分散式風電運行與控制
  9.1  九開關型UPQC與雙饋-直驅混合風電一體化系統
  9.2  九開關型UPQC控制策略設計及優化
    9.2.1  九開關型UPQC整體控制策略
    9.2.2  九開關型UPQC調製優化
    9.2.3  九開關型UPQC動態調製比分配
  9.3  多種故障工況下雙饋-直驅混合風電一體化系統的運行特性
  9.4  九開關型UPQC改善雙饋-直驅混合風電電能質量模擬
    9.4.1  綜合治理電壓、電流諧波工況模擬
    9.4.2  電壓輕度對稱跌落、驟升工況模擬
    9.4.3  電壓嚴重不對稱跌落工況模擬

    9.4.4  電壓嚴重對稱跌落工況模擬
第10章  九開關變換器物理試驗與硬體在環測試
  10.1  試驗場景設計
  10.2  電路設計
    10.2.1  整體電路設計
    10.2.2  驅動電路設計
  10.3  控制邏輯設計
  10.4  小功率試驗運行波形
  10.5  硬體在環平台在線運行場景設計
  10.6  硬體在環平台在線運行波形
    10.6.1  諧波電壓工況運行驗證
    10.6.2  嚴重不對稱電壓跌落工況運行驗證
    10.6.3  嚴重對稱電壓跌落工況運行驗證
第11章  大型風儲聯合運行提升風電消納能力
  11.1  風儲一體化聯合運行系統分析
    11.1.1  百兆瓦級風儲一體化聯合運行系統
    11.1.2  緩解風電功率波動的數學模型
  11.2  馬爾可夫預測和粒子群優化演算法
    11.2.1  馬爾可夫預測模型的建立
    11.2.2  粒子群優化演算法用於風儲混合系統的優化過程
  11.3  不同場景模擬模擬分析
    11.3.1  春季典型日場景模擬模擬
    11.3.2  秋季典型日場景模擬模擬
第12章  分散式風氫耦合與區域共享儲能系統
  12.1  風氫耦合系統的區域共享結構
  12.2  上層區域共享儲能優化配置模型
    12.2.1  上層模型目標函數
    12.2.2  上層模型約束條件
  12.3  下層風氫耦合系統優化運行模型
    12.3.1  設備模型
    12.3.2  下層模型目標函數
    12.3.3  下層模型約束條件
  12.4  模型轉換過程
    12.4.1  下層模型拉格朗日函數
    12.4.2  KKT條件轉換
    12.4.3  模型線性化與求解
  12.5  模擬結果分析
    12.5.1  上層區域共享儲能容量優化配置結果
    12.5.2  下層風氫耦合系統優化運行結果
參考文獻

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