大功率风力发电机组控制技术

目录
丛书前言
前言
第1章 绪论 1
1.1 风电机组控制技术发展历程与控制系统简介 1
1.1.1 风电机组控制技术的发展历程 2
1.1.2 大功率风电机组成与结构 4
1.1.3 风电机组作为被控对象的特点 5
1.2 风电机组控制系统设计要求及原则 7
1.3 风电机组控制系统组成与功能 9
1.4 风电机组控制系统结构与布局 12
第2章 风电能量转换理论与机组建模 15
2.1 风能捕获理论与风轮 15
2.1.1 流体力学的基本方程 15
2.1.2 风轮数学模型 18
2.2 扭矩传递与传动系统 31
2.2.1 弹性力学方程 31
2.2.2 传动链数学模型 33
2.3 机电能量转换与发电系统 39
2.3.1 发电机中的机电能量转换关系 39
2.3.2 感应电动势和电磁转矩 43
2.3.3 发电机数学模型 46
2.4 风轮推力与塔架 49
第3章 风电机组运行控制策略 50
3.1 大功率风电机组控制要求 50
3.2 机组状态定义与切换控制 52
3.3 发电运行区域划分与控制策略 55
3.3.1 工作区划分 55
3.3.2 发电运行控制策略 57
3.3.3 变桨距和转矩控制器切换 59
3.4 风电机组闭环控制设计流程 60
第4章 最大功率追踪与发电机转矩控制 62
4.1 转矩转速特性及查表法转矩控制 62
4.2 发电机转矩PID控制 64
4.3 最佳叶尖速比控制 66
4.4 滤波器及其在转速反馈环节的应用 68
4.5 其他最大功率追踪方法 70
第5章 风电机组变桨距控制 72
5.1 变奖距控制的目标 72
5.2 风力发电机变桨距PID控制 73
5.3 定量反馈变桨距控制 74
5.3.1 定量反馈理论 75
5.3.2 基于定量反馈理论的变桨距控制器 79
5.3.3 定量反馈控制仿真及其分析 81
5.4 变桨距重复控制 85
5.4.1 重复控制理论 85
5.4.2 变桨距重复控制器 87
5.4.3 重复控制仿真及其分析 89
第6章 减载荷控制策略 91
6.1 减载荷控制的必要性 91
6.2 独立变桨距与风轮不平衡载荷控制 93
6.2.1 风轮不平衡载荷辨识 94
6.2.2 风轮不平衡载荷控制 96
6.3 传动系统阻尼与扭转载荷控制 100
6.3.1 传动系统扭转载荷辨识 100
6.3.2 传动系统阻尼控制 102
6.3.3 减载荷控制效果 103
6.4 塔架振动抑制控制 107
第7章 主控制器与主控软件 109
7.1 主控系统结构与主控制器需求 109
7.2 主控制器通信接口与协议 114
7.2.1 工业以太网 114
7.2.2 Profibus总线 116
7.2.3 控制器局域网协议 117
7.3 主控软件开发与IEC 61131-3—2013标准 119
第8章 传感器及执行机构 124
8.1 运行数据采集与传感器 124
8.2 制动机构及其控制 128
8.3 变奖距机构及其控制 131
8.4 偏航系统及其控制 146
8.5 液压系统及其控制 153
8.6 安全保护与安全链 156
8.7 水冷与热交换系统 160
8.8 风电机组防雷 162
第9章 控制系统维护与常见故障处理 167
9.1 控制系统及其零部件维护 167
9.2 控制系统常见故障处理 170
第10章 风电机组电网适应性及其相关控制技术 174
10.1 风电大规模并网对电网的影响分析 174
10.2 低电压穿越及其实现 175
10.3 高电压穿越及其对风电机组控制系统的要求 179
10.4 风电参与电网调频控制 181
10.4.1 电网对风电机组调频性能的要求 181
10.4.2 风电机组参与电网调频控制策略 182
参考文献 186