命名法

1 引 言

1．1 编写目的

1．2 风电机组

1．2．1 风电机组分类

1．2．2 风电机组模型结构

1．3 本书编制目的

1．3．1 通用模型的开发

1．3．2 风电场无功功率控制设计

1．4 本书架构

2 风电机组气动模型

2．1 简介

2．2 风能捕集

2．3 风轮气动特性

2．3．1 简化表示

2．4 采用cp-入表进行模拟

2．4．1 cp-入表的泛函表示法

2．4．2 Cp-入表的多项式拟合表示法

2．5 线性气动模型

2．5．1 运行轨迹的线性化

2．5．2 稳态工作轨迹

2．5．3 偏导数△PQ：对桨距角的功率变化

2．5．4 偏导数△PΩWR：对叶轮转速的功率变化

2．5．5 模型结构

2．5．6 风速初始值计算

2．5．7 设有功功率限制的风电机组的运行

2．5．8 与cp-入表的表示法进行比较

2．5．9 与其他cp-入表示法的比较

2．6 动态流入现象的表示

2．7 与测定结果的比较

2．8 小结

3 风电机组结构动力学模型

3．1 简介

3．2 传动链、叶片及塔架的高阶表示法

3．2．1 齿轮箱表示法

3．2．2 高阶传动链固有频率的表示

3．2．3 叶片结构的详细表示

3．2．4 塔影、转子不平衡及转子固有频率

3．2．5 生产公差影响及老化效应

3．2．6 塔架表示

3．3 传动链的单质量块和双质量块表示

3．3．1 传动链的单质量块表示

3．3．2 传动链的双质量块表示

3．3．3 单质量块表示和双质量块表示对比

3．4 小结

4 风电机组控制系统模型

4．1 简介

4．2 定速/限速风电机组的控制

4．3 变速风电机组的控制

4．3．1 低于额定风速运行

4．3．2 以额定风速及超额定风速运行

4．4 变桨距控制回路

4．4．1 桨距一转速控制器

4．4．2 桨距补偿器

4．4．3 桨距角FRT增大

4．4．4 桨距执行机构模型

4．4．5 桨距控制器及执行机构模型

4．5 转矩/有功功率控制回路

4．5．1 功率或转矩PI控制

4．5．2 传动链衰减对功率输出的影响

4．6 小结

5 发电机与变流器

5．1 概述

5．2 双馈发电机模型

5．2．1 不带直流母线吸能器的双馈发电机设计局限性

5．2．2 新型双馈发电机系统的升级保护

5．2．3 双馈发电机系统的基础方程

5．2．4 双馈发电机系统模型表示法

5．2．5 机例变流器控制表示

5．2．6 双馈发电机与机侧变流器的集成模型

5．2．7 网侧变流器（Lsc）模型表示

5．2．8 双馈发电机的聚合模型

5．2．9 参考坐标系的选择

5．2．10 模型参数的选择性识别

5．2．1l 采用一阶时滞得到的双馈发电机简化聚合模型

5．3 全功率变流器模型

5．3．1 全功率变流器模型表示

5．4 模型结构

5．4．1 诺顿等效（电流源）的实现

5．4．2 电流限制

5．4．3 风电机组变压器

5．4．4 全功率变流器的直流母线吸能器

5．4．5 发电机与变流器模型

5．5 验证结果

5．5．1 双馈发电机式风电机组的测量与模拟

5．5．2 推荐双馈发电机模型与简化双馈发电机模型对比

5．5．3 全功率变流器式风电机组的实测和模拟

5．5．4 验证结果

5．6 小结

6 风电场的无功功率控制

6．1 简介

6．1．1 现有电网规范要求的局限性

6．1．2 典型的风电场配置

6．2 发电站和风电场的无功功率要求

6．2．1 正常系统条件下的无功功率控制

6．2．2 应对电压突变的快速电压控制

6．2．3 总 结：

6．3 同步发电机的无功电流贡献

6．3．1 详细的同步发电机模型

6．3．2 电网故障期间电流计算的简化模型

6．3．3 同步发电机无功电流增益的静态计算

6．3．4 同步发电机无功电流增益的动态模拟

6．4 风电场无功功率控制的实施-

6．4．1 风电场的控制器设计

6．4．2 风电机组使用参考电压的控制结构

6．4．3 在风电机组层面使用无功功率或无功电流参考的控制结构

6．5 推荐无功功率控制结构的评估

6．5．1 风电场和同步发电机的对比

6．5．2 电网故障期间使用死区进行风电机组无功功率控制的背景

6．5．3 带死区的无功功率控制风电场的比较

6．5．4 测定值的比较

6．6 小结

7 总结和结论

7．1 通用风电机组模型的发展

7．1．1 通用空气动力学模型

7．1．2 通用机械模型

7．1．3 风电机组控制模型

7．1．4 通用双馈发电机和全功率变流器式发电机和变流器模型

7．2 风电场无功功率控制

7．2．1 电网要求分析

7．2．2 风电场无功功率控制

8 参考文献

8．1 论文

8．2 专著

8．3 专利

8．4 专利申请书

A 附件

A．1 空间向量

A．1．1 控制表达

A．1．2 负序表达

A．1．3 零序分量

A．2 符号法则

A．2．1 有效值

A．2．2 对称分量

A．3 IEC 61400-21中规定的对称分量计算

A．4 故障穿越测试程序2100433B

《双馈风电机组建模/新能源科技译丛》共八章，第一章介绍了建模的概况及编制目的；第二章讲述了风电机组动态模拟的气动模型；第三章分析了风电机组主要机型组件建模必要的精细程度；第四章介绍了初级涡轮机控制建模必要的关键概念；第五章介绍了双馈发电机系统（DFG）风电机组和全功率变流器系统（FSC）风电机组的发电机和变流器模型；第六章阐述了风电厂无功功率电压控制系统设计；第七章是本书总结部分，同时介绍了针对推荐模型和无功功率/电压控制结构的应用前景。

“注意，“Fed”并不确指电能的交换方向（输出还是输入），所以，双馈既有双馈发电机，亦有双馈电动机。对于绕线转子的异步电机，除了定子必然和电源相联之外，转子也可以和电源相联，于是，当电机作为发电机时，称之为双馈异步发电机；反之作为电动机时，则称为双馈异步电动机，而只有一端和电源相联的普通电机则属于“单馈”。

还要指出，双馈发电或双馈电动均属于和外部电源的电能交换，因此，双馈（Double Fed）以及串级（Cascade Control）都应归属于外馈。

双馈式变速恒频风力发电机组于2008-2-3发布，2008-7-1开始实施。

为提高风电机组并网运行的稳定性,本项目拟采用基于小信号稳定的阻抗模型分析方法研究双馈风电机组的并网稳定运行控制方法。研究过程忽略机组轴系机械系统影响，从双馈变流器的控制角度出发，研究变流器控制系统和双馈电机电磁暂态特性与电网的交互影响,分析变流器控制系统与整个并网系统稳定的内在联系。研究内容包括考虑双馈发电机磁链暂态和转子侧控制系统的阻抗建模，考虑网侧变流器的双馈风电机组统一阻抗模型及特性分析，多种并网条件下双馈风电机组稳定运行分析，基于阻抗特性稳定判据的双馈风电机组变流器控制系统设计方法。建模分析过程中将着重分析锁相环和并网条件对系统稳定的影响，研究在不同时间尺度下各环节对系统阻抗特性的影响及系统模型简化方法。本项目将为双馈变流器控制系统的设计及运行提供新的思路和方法，分析方法和研究成果也对其它并网设备的并网运行分析具有一定借鉴作用，因此具有重要的科学意义和实用价值。