大功率風力發(fā)電機組控制技術

目錄
叢書前言
前言
第1章 緒論 1
1.1 風電機組控制技術發(fā)展歷程與控制系統(tǒng)簡介 1
1.1.1 風電機組控制技術的發(fā)展歷程 2
1.1.2 大功率風電機組成與結構 4
1.1.3 風電機組作為被控對象的特點 5
1.2 風電機組控制系統(tǒng)設計要求及原則 7
1.3 風電機組控制系統(tǒng)組成與功能 9
1.4 風電機組控制系統(tǒng)結構與布局 12
第2章 風電能量轉換理論與機組建模 15
2.1 風能捕獲理論與風輪 15
2.1.1 流體力學的基本方程 15
2.1.2 風輪數學模型 18
2.2 扭矩傳遞與傳動系統(tǒng) 31
2.2.1 彈性力學方程 31
2.2.2 傳動鏈數學模型 33
2.3 機電能量轉換與發(fā)電系統(tǒng) 39
2.3.1 發(fā)電機中的機電能量轉換關系 39
2.3.2 感應電動勢和電磁轉矩 43
2.3.3 發(fā)電機數學模型 46
2.4 風輪推力與塔架 49
第3章 風電機組運行控制策略 50
3.1 大功率風電機組控制要求 50
3.2 機組狀態(tài)定義與切換控制 52
3.3 發(fā)電運行區(qū)域劃分與控制策略 55
3.3.1 工作區(qū)劃分 55
3.3.2 發(fā)電運行控制策略 57
3.3.3 變槳距和轉矩控制器切換 59
3.4 風電機組閉環(huán)控制設計流程 60
第4章 最大功率追蹤與發(fā)電機轉矩控制 62
4.1 轉矩轉速特性及查表法轉矩控制 62
4.2 發(fā)電機轉矩PID控制 64
4.3 最佳葉尖速比控制 66
4.4 濾波器及其在轉速反饋環(huán)節(jié)的應用 68
4.5 其他最大功率追蹤方法 70
第5章 風電機組變槳距控制 72
5.1 變獎距控制的目標 72
5.2 風力發(fā)電機變槳距PID控制 73
5.3 定量反饋變槳距控制 74
5.3.1 定量反饋理論 75
5.3.2 基于定量反饋理論的變槳距控制器 79
5.3.3 定量反饋控制仿真及其分析 81
5.4 變槳距重復控制 85
5.4.1 重復控制理論 85
5.4.2 變槳距重復控制器 87
5.4.3 重復控制仿真及其分析 89
第6章 減載荷控制策略 91
6.1 減載荷控制的必要性 91
6.2 獨立變槳距與風輪不平衡載荷控制 93
6.2.1 風輪不平衡載荷辨識 94
6.2.2 風輪不平衡載荷控制 96
6.3 傳動系統(tǒng)阻尼與扭轉載荷控制 100
6.3.1 傳動系統(tǒng)扭轉載荷辨識 100
6.3.2 傳動系統(tǒng)阻尼控制 102
6.3.3 減載荷控制效果 103
6.4 塔架振動抑制控制 107
第7章 主控制器與主控軟件 109
7.1 主控系統(tǒng)結構與主控制器需求 109
7.2 主控制器通信接口與協(xié)議 114
7.2.1 工業(yè)以太網 114
7.2.2 Profibus總線 116
7.2.3 控制器局域網協(xié)議 117
7.3 主控軟件開發(fā)與IEC 61131-3—2013標準 119
第8章 傳感器及執(zhí)行機構 124
8.1 運行數據采集與傳感器 124
8.2 制動機構及其控制 128
8.3 變獎距機構及其控制 131
8.4 偏航系統(tǒng)及其控制 146
8.5 液壓系統(tǒng)及其控制 153
8.6 安全保護與安全鏈 156
8.7 水冷與熱交換系統(tǒng) 160
8.8 風電機組防雷 162
第9章 控制系統(tǒng)維護與常見故障處理 167
9.1 控制系統(tǒng)及其零部件維護 167
9.2 控制系統(tǒng)常見故障處理 170
第10章 風電機組電網適應性及其相關控制技術 174
10.1 風電大規(guī)模并網對電網的影響分析 174
10.2 低電壓穿越及其實現 175
10.3 高電壓穿越及其對風電機組控制系統(tǒng)的要求 179
10.4 風電參與電網調頻控制 181
10.4.1 電網對風電機組調頻性能的要求 181
10.4.2 風電機組參與電網調頻控制策略 182
參考文獻 186