| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-10页 |
| 目录 | 第11-16页 |
| 第1章 绪论 | 第16-43页 |
| 1.1 课题研究背景 | 第16-21页 |
| 1.1.1 能源危机问题 | 第16页 |
| 1.1.2 生态环境问题 | 第16-17页 |
| 1.1.3 风能开发及其利用 | 第17页 |
| 1.1.4 全球风能资源及风电发展 | 第17-19页 |
| 1.1.5 我国风能资源及风电发展 | 第19-21页 |
| 1.2 风力发电技术发展现状 | 第21-25页 |
| 1.2.1 主流风力发电系统拓扑 | 第21-24页 |
| 1.2.1.1 全功率变换器风力发电系统 | 第22页 |
| 1.2.1.2 双馈电机风力发电系统 | 第22-24页 |
| 1.2.2 双馈感应电机风力发电系统经典控制技术 | 第24-25页 |
| 1.3 国内外风电并网技术规范 | 第25-27页 |
| 1.3.1 风电机组故障穿越要求 | 第26页 |
| 1.3.2 我国风场低电压穿越规定 | 第26-27页 |
| 1.4 双馈感应风力发电系统故障穿越技术现状 | 第27-41页 |
| 1.4.1 基于控制算法的故障穿越方案 | 第28-32页 |
| 1.4.2 基于附加硬件电路的故障穿越方案 | 第32-40页 |
| 1.4.2.1 转子侧故障穿越方案 | 第32-35页 |
| 1.4.2.2 定子/网侧故障穿越方案 | 第35-39页 |
| 1.4.2.3 直流侧故障穿越方案 | 第39-40页 |
| 1.4.3 结合或协调的故障穿越方案 | 第40-41页 |
| 1.5 本文研究主要内容 | 第41-43页 |
| 第2章 双馈感应电机风力发电系统动态模型 | 第43-61页 |
| 2.1 引言 | 第43页 |
| 2.2 风、风轮及其桨距角控制模型 | 第43-45页 |
| 2.2.1 风速模型 | 第43页 |
| 2.2.2 风轮模型 | 第43-44页 |
| 2.2.3 桨距角控制模型 | 第44-45页 |
| 2.3 驱动链模型 | 第45-46页 |
| 2.4 双馈感应电机数学模型与分析 | 第46-59页 |
| 2.4.1 空间矢量概念 | 第46-47页 |
| 2.4.2 三相自然坐标系下的双馈电机数学模型空间矢量表征 | 第47-49页 |
| 2.4.3 同步旋转坐标系下双馈感应电机基于空间矢量的数学模型 | 第49-51页 |
| 2.4.4 网侧滤波器和直流侧模型 | 第51-52页 |
| 2.4.5 转子侧变换器矢量控制 | 第52-57页 |
| 2.4.5.1 转子电流控制 | 第53-55页 |
| 2.4.5.2 定子有功无功控制 | 第55-57页 |
| 2.4.6 网侧变换器矢量控制 | 第57-59页 |
| 2.4.6.1 网侧变换器电流控制 | 第58-59页 |
| 2.4.6.2 直流侧母线电压控制 | 第59页 |
| 2.5 双馈风电机组仿真平台 | 第59-60页 |
| 2.6 小结 | 第60-61页 |
| 第3章 双馈风电机组电压故障时瞬态响应分析 | 第61-92页 |
| 3.1 引言 | 第61-62页 |
| 3.2 电压跌落表征 | 第62-64页 |
| 3.2.1 对称电压跌落 | 第62-63页 |
| 3.2.2 不对称电压跌落 | 第63-64页 |
| 3.2.2.1 单相对地电压跌落 | 第63-64页 |
| 3.2.2.2 两相相间电压故障 | 第64页 |
| 3.3 双馈感应电机电磁暂态特性分析 | 第64-91页 |
| 3.3.1 双馈电机瞬态分析一般问题 | 第65-67页 |
| 3.3.1.1 双馈电机转子动态模型 | 第65-66页 |
| 3.3.1.2 双馈电机故障前稳态行为 | 第66-67页 |
| 3.3.2 双馈电机故障期间暂态分析 | 第67-86页 |
| 3.3.2.1 对称电压跌落期间电机瞬态行为 | 第67-76页 |
| 3.3.2.2 不对称电压跌落期间电机瞬态行为 | 第76-86页 |
| 3.3.3 仿真验证 | 第86-91页 |
| 3.3.3.1 转子故障电流瞬态特性仿真验证 | 第86-90页 |
| 3.3.3.2 精确性讨论 | 第90-91页 |
| 3.4 小结 | 第91-92页 |
| 第4章 双馈机组故障穿越控制技术研究与评估 | 第92-120页 |
| 4.1 引言 | 第92页 |
| 4.2 转子侧变换器控制技术的改进 | 第92-116页 |
| 4.2.1 前馈电压补偿项对机组故障穿越能力影响的评估 | 第92-102页 |
| 4.2.1.1 通用的转子电流控制方程 | 第93-98页 |
| 4.2.1.2 仿真验证和分析 | 第98-102页 |
| 4.2.2 基于滞环 PWM 控制的故障穿越控制策略 | 第102-108页 |
| 4.2.2.1 转子电流滞环比较器 | 第103-104页 |
| 4.2.2.2 转子侧变换器输出电压 | 第104-106页 |
| 4.2.2.3 仿真验证和分析 | 第106-108页 |
| 4.2.3 基于减负荷的故障穿越方案 | 第108-116页 |
| 4.2.3.1 电网电压故障期间机组功率流动 | 第109-110页 |
| 4.2.3.2 增速和变桨减载控制的基本原理 | 第110-111页 |
| 4.2.3.3 双馈机组减载能力分析 | 第111-112页 |
| 4.2.3.4 定子电流实时跟踪的减载故障穿越方案 | 第112-114页 |
| 4.2.3.5 仿真验证和分析 | 第114-116页 |
| 4.3 双馈机组所用变换器对机组穿越能力影响分析 | 第116-118页 |
| 4.4 小结 | 第118-120页 |
| 第5章 基于附加硬件电路的故障穿越技术研究与评估 | 第120-136页 |
| 5.1 引言 | 第120页 |
| 5.2 Crowbar 保护电路技术研究 | 第120-128页 |
| 5.2.1 Crowbar 保护电路的结构和模型 | 第120-121页 |
| 5.2.2 Crowbar 电路旁路电阻阻值范围的确定 | 第121-122页 |
| 5.2.3 不同旁路电阻阻值对机组的影响评估 | 第122-125页 |
| 5.2.4 Crowbar 电路的控制 | 第125-126页 |
| 5.2.5 紧急变桨和 crowbar 保护协调的故障穿越方案 | 第126-128页 |
| 5.3 串联电阻电路的故障穿越方案 | 第128-134页 |
| 5.3.1 转子串电阻保护对机组瞬态特性影响评估 | 第130-131页 |
| 5.3.2 定子串电阻电路对机组瞬态特性的影响评估 | 第131-134页 |
| 5.4 应用讨论 | 第134页 |
| 5.5 总结 | 第134-136页 |
| 第6章 基于转子串电阻的联合故障穿越解决方案 | 第136-150页 |
| 6.1 引言 | 第136页 |
| 6.2 基于转子串电阻的联合故障穿越方案研究 | 第136-149页 |
| 6.2.1 转子串电阻阻值的确定 | 第137-138页 |
| 6.2.2 直流侧卸荷电路电阻的确定 | 第138-139页 |
| 6.2.3 保护开关控制策略 | 第139页 |
| 6.2.4 转子串电阻保护下双馈电机无功控制 | 第139-142页 |
| 6.2.4.1 双馈电机无功功率边界分析 | 第139-141页 |
| 6.2.4.2 转子侧变换器无功控制策略设计 | 第141-142页 |
| 6.2.5 仿真验证 | 第142-149页 |
| 6.2.5.1 基于转子串电阻联合故障穿越方案验证 | 第142-144页 |
| 6.2.5.2 无无功电流注入时转子串电阻和 crowbar 保护的性能及比较 | 第144-145页 |
| 6.2.5.3 有无功电流注入时转子串电阻和 crowbar 保护的性能及比较 | 第145-149页 |
| 6.3 小结 | 第149-150页 |
| 第7章 动态电压恢复器在故障穿越中的应用研究 | 第150-172页 |
| 7.1 引言 | 第150页 |
| 7.2 动态电压恢复器应用的一般问题分析 | 第150-152页 |
| 7.2.1 工作原理 | 第150-151页 |
| 7.2.2 基本组成及其功能 | 第151页 |
| 7.2.3 补偿策略 | 第151-152页 |
| 7.3 基于动态电压恢复器的双馈机组故障穿越方案 | 第152-155页 |
| 7.3.1 拓扑结构选择 | 第152页 |
| 7.3.2 输出滤波器数学模型 | 第152-153页 |
| 7.3.3 主电路主要参数的确定 | 第153-155页 |
| 7.3.3.1 动态电压恢复器额定功率 | 第153-154页 |
| 7.3.3.2 直流母线电压和电容容量 | 第154页 |
| 7.3.3.3 输出滤波器参数 | 第154-155页 |
| 7.4 动态电压恢复器的电压矢量控制 | 第155-171页 |
| 7.4.1 DVR 的传统电压矢量控制 | 第156-164页 |
| 7.4.1.1 跌落电压补偿 | 第156页 |
| 7.4.1.2 电压控制器 | 第156-157页 |
| 7.4.1.3 仿真评估和分析 | 第157-164页 |
| 7.4.2 静止坐标系下 DVR 的电压控制 | 第164-171页 |
| 7.4.2.1 静止坐标系下电压跌落补偿 | 第164-165页 |
| 7.4.2.2 基于 PR 控制器的 DVR 电压控制 | 第165-166页 |
| 7.4.2.3 仿真结果与分析 | 第166-171页 |
| 7.4.3 应用讨论 | 第171页 |
| 7.5 小结 | 第171-172页 |
| 第8章 结论与展望 | 第172-175页 |
| 8.1 研究工作总结 | 第172-174页 |
| 8.2 创新点总结 | 第174页 |
| 8.3 未来工作展望 | 第174-175页 |
| 参考文献 | 第175-190页 |
| 附录 | 第190-191页 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 | 第191-192页 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 | 第192-193页 |
| 致谢 | 第193页 |
