电力电子新技术系列图书序言
序
前言
物理量符号表
缩略语
第1章绪论1
11新能源并网发电系统概述1
12风电系统概述4
121风电产业的发展现状5
122并网风电系统的技术现状9
13光伏发电系统概述12
131光伏发电产业的发展现状12
132并网光伏发电系统的技术
现状16
14小结21
参考文献21
第2章新能源并网发电系统的
并网导则23
21新能源并网发电系统的特点23
211静态特性24
212动态特性24
22新能源并网发电系统对电力系统
的影响25
221静态特性的影响25
222动态特性的影响26
23新能源并网发电系统的并网
导则28
231并网导则的背景和发展28
232并网导则的主要内容32
24新能源发电系统并网导则的
发展趋势43
25小结44
参考文献44
第3章并网型风力发电系统的
数学模型和控制方法47
31单机风电系统的数学模型47
311机械系统的数学模型48
312电气系统的数学模型52
32单机风电系统的控制62
321定速风电系统的控制62
322变速风电系统的控制63
33风电场的数学模型与控制方法74
331风电场的数学模型74
332风电场的控制75
34小结77
参考文献77
第4章并网型光伏发电系统的
数学模型和控制方法80
41光伏发电系统的数学模型80
411光伏电池的数学模型81
412具有局部最大功率点的光伏
组件数学模型83
413光伏发电系统中的功率
变流器85
42光伏发电系统的控制86
421光伏发电系统的最大功率点
跟踪控制86
422光伏发电系统的局部最大功率
点跟踪控制90
43光伏并网逆变器控制91
431两级式光伏并网逆变器的
MPPT控制91
432单级式光伏并网逆变器的
MPPT控制94
44光伏并网逆变器的孤岛效应及
反孤岛策略96
441基于并网逆变器的被动式
反孤岛策略98
442基于并网逆变器的主动式
反孤岛策略98
45光伏发电场的数学模型和控制
方法99
46小结99
参考文献100
第5章电网故障的特征与检测103
51电网故障的特征103
511电网的结构与故障103
512典型电网故障特征104
52电网故障的快速检测110
521锁相环的一般结构110
522基于旋转坐标系的锁
相环119
523静止坐标系下的锁相环125
524不同锁相环的性能比较127
53小结128
参考文献128
第6章新能源并网发电系统低电压
故障的单机穿越方法131
61低电压穿越的三个阶段131
62直接耦合型风电系统的低电压
穿越132
621低电压故障对直接耦合型
风电机组的影响132
622低电压穿越方法135
63半耦合型双馈风电系统的低电压
穿越140
631低电压故障对双馈风电机组
的影响141
632低电压穿越方法149
64非耦合型发电系统的低电压
穿越186
641低电压故障对非耦合型风电机组
的影响187
642非耦合型风电机组的低电压
故障穿越方法188
643低电压故障对光伏发电系统的
影响199
644光伏发电系统低电压穿越
策略201
645仿真结果分析204
65小结205
参考文献205
第7章新能源并网发电系统低电压
故障的集中穿越方法211
71集中式低电压穿越辅助装置211
711并联式低电压穿越辅助
装置212
712串联式低电压穿越辅助
装置216
72多机风电系统的低电压故障穿越
方法218
721多机恒速风电系统的低电压
穿越218
722多机双馈风电系统的低电压
穿越228
73小结235
参考文献235
第8章电网故障模拟和低电压穿越
测试237
81电网故障模拟237
811电网模拟器的分类与
原理239
812电力电子式电网模拟器242
813阻抗分压式电网模拟器244
82风力机与光伏电池特性模拟246
83新能源发电系统的低电压穿越
测试246
831新能源发电系统测试
规程247
832风电系统低电压穿越测试
流程与内容249
833光伏发电系统低电压穿越
测试的流程与内容251
834“发电机-变流器”低电压
穿越测试251
835风电系统仿真模型的低电压
穿越测试253
836光伏发电系统仿真模型的低
电压穿越测试257
84小结258
参考文献258
附录260
附录A标幺值的规定260
附录B仿真、实验参数260
附录C最优控制问题的求解过程265
附录D最优规划问题的求解过程267物理量符号表
A双馈发电机磁链模型A=－ωsωsωsm0
－ωs－ωs0ωsm
ω′rm0－ω′rωsr
0ω′rm－ωsr－ω′r
A光伏电池常数因子，光伏电池品质因数
Am电气量测试数据基频正序分量的标幺值
Apnpn结结面积
As电气量仿真数据基频正序分量的标幺值
a120°相移算子
C变流器直流母线电容
Cp风能利用系数
Cpmax 最大风能利用系数
Cpv光伏电池侧电容
D占空比
DG,D′G发电机的阻尼系数和等效阻尼系数
Dn,Dp电子和空穴的扩散系数
DWT风力机阻尼系数
Eg半导体材料的带隙
F1稳态区间的平均偏差
F2暂态区间的平均偏差
F3稳态区间的平均绝对值偏差
F4暂态区间的平均绝对值偏差
F5稳态区间的最大偏差
I·+,I·-,I·0正负零序电流相量
I0光伏电池二极管暗电流
I·a,I·b,I·cabc相电流相量
ID二极管电流/光伏电池扩散电流
ID0无光照时光伏电池的饱和电流
IEUT故障测试设备输出电流
If励磁电流
Impp光伏电池最大功率点电流
Irlim最大转子电流有效值
Isc短路电流，光伏电池激发电流
idc_inv变流器逆变侧输入电流
idc_rc变流器整流侧输出电流
iga,igb,igc电网abc相电流
igd,igq电网电流dq轴分量
i+*gq+,i－*gq－正负序无功电流指令
i+*q正序无功电流给定
i+q正序无功电流
i′r转子电流矢量
i′*r转子电流矢量给定
i′rd,i′rq转子dq轴电流
i′rm_max 转子最大电流
is定子电流矢量
isd,isq定子dq轴电流
J1,J2齿轮箱低速轴和高速轴的转动惯量
JG发电机转子转动惯量
JL等效风电机组转子转动惯量
JWT,J′WT风力机风轮转动惯量和等效风轮转动惯量
K玻耳兹曼常数，光伏温度与环境温度转换系数
KEnd仿真测试数据终止序号
Kg齿轮箱传动比
Ks轴刚性系数
KsG发电机侧齿轮箱轴的刚性系数
K′sG风力机组传动轴等效刚性系数
Ksr定转子绕组匝数比
KStart仿真测试数据起始序号
KsWT风力机侧齿轮箱轴的刚性系数
kT磁链跟踪系数
L－1电感矩阵的逆矩阵L－1=1LsL′r－L2mL′r0－Lm0
0L′r0－Lm
－Lm0Ls0
0－Lm0Ls
L0三相四桥臂变流器零序通道电感
Lg变流器并网电感
L′lr绕组折算后的转子漏感
Lls,Llr定子和转子漏感
Lm旋转坐标系下的定转子间的互感
Lmd,Lmq发电机dq轴励磁电感
Ls,L′r定子和转子电感
ma,mb,mc三相调制比
md,mq旋转变换的等效dq轴调制比
NA，ND受主杂质和施主杂质浓度
NC，NV导带和价带的有效态密度
Pc变流器有功功率
Pem电磁功率
Pm风力机捕获的机械功率
Pmec发电机输入的机械功率
Pn风电场额定输出功率
Popt最优功率
Pout风电场输出有功功率
P′r,Q′r折算后转子输出有功功率
Ps,Qs定子输出有功、无功功率
Ps,Qs定子有功、无功功率给定值
Pw风力机输入功率
P+x0,P－x0正负序有功功率，x=g,c分别表示网侧变流器电网侧和交流输出侧变量
Pxcos ,Pxsin 二倍频波动有功功率，x=g,c分别表示网侧变流器电网侧和交流输出侧变量
pn极对数
Q电子电荷常量
QLls定子漏感无功功率
Q′Llr频率折算后转子漏感无功功率
QLm励磁电感无功功率
Q+x0,Q－x0正负序无功功率，x=g,c分别表示网侧变流器电网侧和交流输出侧变量
Qxcos ,Qxsin 二倍频波动无功功率，x=g,c分别表示网侧变流器电网侧和交流输出侧变量
q90°移项算子，电子电荷量
R风力机叶片扫掠圆半径
Rcb撬棒电路电阻
Rg变流器并网电阻
Rl传输线路电阻
RL光伏电池外接负载
Rr转子电阻
R′r绕组折算到定子侧后的转子电阻
Rs定子电阻
RSDBRSDBR阻值
Rsh旁漏电阻
S风力机叶片的扫掠面积，辐射照度
Sa,Sb,Sb三相桥臂开关函数
s,s0转差率和额定转差率
T光伏电池温度
T1齿轮箱输入转矩
T2齿轮箱输出转矩
Tair环境温度
Te发电机电磁转矩
T2r/2s两相旋转至两相静止坐标变换阵T2r/2s=cos θ－sin θ
sin θcos θ
T2s/2r两相静止至两相旋转坐标变换阵T2s/2r=cos θsin θ
－sin θcos θ
T2s/2s+正序分量变换阵T2s/2s+=121－q
q1
T2s/2s－负序分量变换阵T2s/2s－=121q
－q1
T2s/3s两相静止至三相静止坐标变换阵T2s/3s=10
－1232
－12－32
T3s/2s三相静止至两相静止坐标变换阵T3s/2s=231－12－12
032－32
T3s/3s+正序分量变换矩阵T3s/3s+=131aa2
a21a
aa21
T3s/3s－负序分量变换矩阵T3s/3s－=131a2a
a1a2
a2a1
T3s/3s0正序分量变换矩阵T3s/3s0=13111
111
111
Ts开关周期
TWT，T′WT风力机机械转矩和等效机械转矩
U电压幅值
U·+,U·－,U·0正负零序电压相量
U·a,U·b,U·cabc相电压相量
Udc变流器直流母线电压
Umpp最大功率点电压
Umin ,Umax规定电压的最小、最大幅值
Umpp光伏电池最大功率点电压
Un额定电压
Uoc光伏电池的开路电压
Upeak,Ipeak转子侧变流器输出电压、电流最大值
Upv光伏电池输出电压
Us定子端电压
uabc三相静止坐标系下电压变量
uc变流器输出电压
u*cd,u*cq变流器输出dq轴电压给定值
ucd,ucq变流器输出dq轴电压
udq两相同步旋转坐标系下电压变量
ug电网电压矢量
u+g,u-g电网电压矢量正负序分量
ugabc三相静止坐标系下电网电压
ugd,ugq电网电压dq轴分量
u*gm电网相电压幅值给定值
ugm电网相电压幅值
u′r转子电压
u′r发电机转子电压矢量
u′rd,u′rq绕组折算到定子侧后的发电机转子端dq轴电压
us定子电压
us发电机定子端电压矢量
usd,usq发电机定子侧dq轴电压
u+xd+,u+xq+正序电压dq分量，x=g,c分别表示网侧变流器电网侧和交流输出侧变量
u－xd－,u－xq－负序电压dq分量，x=g,c分别表示网侧变流器电网侧和交流输出侧变量
｜u+gdq+｜,｜u-gdq-｜正负序电压幅值
uαβ两相静止坐标系下电压变量
v风速
X1限流电抗
X2短路电抗
Xl传输线路电抗
Xls,X′lr定转子漏抗
Xm励磁电抗
Z+，Z－，Z0正负零序阻抗
ZfGCP和故障点之间的短路阻抗
Zs电网与GCP之间的线路阻抗
α阻抗角
α0晶闸管的触发延迟角
β风力机桨距角
βref风力机桨距角给定值
ΔU电网电压跌落比例
Δugd,Δugq变流器dq轴前馈补偿项
δ定子电压不平衡度
ζ阻尼比
θa轴和d轴之间的夹角
θ^+锁相环输出的正序电压矢量的相位信号
θ1齿轮箱低速侧位置角
θ2齿轮箱高速侧位置角
θG发电机位置角
θr转子位置角
θs风力机轴与发电机轴的扭角
θWT风力机位置角
λ叶尖速度比
λopt最优叶尖速度比
λmax 最大叶尖速度比
ρ空气密度
σ漏磁系数
τn,τp电子和空穴的少子寿命
φ相位跳变角
Ψd,Ψq磁链dq分量
Ψ′rd,Ψ′rq转子dq轴磁链
Ψ+s,Ψ-s,Ψsdc定子磁链矢量正负序和直流分量
Ψs,Ψ′r定转子磁链矢量
Ψsd,Ψsq定子dq轴磁链
Ψα,Ψβ磁链αβ分量
Ω1,Ω2齿轮箱低速轴和高速轴的机械角速度
ΩR,ωr发电机机械角速度和旋转电角速度
ΩS,ωs机械同步角速度和同步旋转电角速度
ΩWT风力机角速度
ωc截止角频率
ωrm异步风电机组临界角速度
ωs,ω′r定转子磁链直流分量的衰减速度，ωs=RsL′r/(LsL′r-L2m)
ω′r=R′rLs/(LsL′r-L2m)
ωsm,ω′rm定转子磁链之间的耦合强度，ωsm=RsLm/(LsL′r-L2m)
ω′rm=R′rLm/(LsL′r-L2m)
ωsr转差电角速度缩略语
ACAlternate Current交流
ANFAdaptive Notch Filter自适应陷波滤波器
AVRAutomatic Voltage Regulator自动电压调节器
BDEWBundesverband Der Energie-
und Wasserwirtschaft德国联邦能源和水利协会
CBCircuit Breaker断路器
CCTCritical Clearing Time临界切除时间
CNASChina National Accreditation Service中国合格评定国家认可委员会
for Conformity Assessment
DCDirect Current直流
DDSRF-PLLDecoupled Double Synchronous
Reference Frame Phase Locked Loop解耦双旋转坐标系锁相环
DFIGDoubly Fed Induction Generator双馈感应发电机
DSCDelayed Signal Cancellation延时滤波器
DSC-PLLDelayed Signal Cancellation Phase
Locked Loop基于延时滤波器的锁相环
DSPDigital Signal Processor数字信号处理器
DVRDynamic Voltage Restorer动态电压恢复器
EESGElectrically Excited Synchronous Generator电励磁同步发电机
EMCElectro Magnetic Compatibility电磁兼容
EKFExtend Kalman Filter扩展卡尔曼滤波器
EONEON Net德国输电系统运营商EON Net
EPLLEMF Phase-Locked Loop反电动势锁相环法
FACTSFlexible Alternate Current Transmission Systems柔性交流输电系统
FIAFlux Integration Algorithm磁链积分算法
GCPGrid Connection Point并网点
GIGeneralized Integrator广义积分器
HVRTHigh Voltage Ride Through高电压穿越
IECInternational Electrotechnical Commission国际电工委员会
IEEEInstitute of Electrical and
Electronics Engineers美国电气与电子工程师学会
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管
LFLoop Filter环路滤波器
LPFLow Pass Filter低通滤波器
LVRTLow Voltage Ride Through低电压穿越
MPPMaximum Power Point最大功率点
MPPTMaximum Power Point Tracking最大功率点跟踪
PCCPoint of Common Coupling公共连接点
PDPhase Detector鉴相器
PLLPhase Locked Loop锁相环
PMSGPermanent Magnet Synchronous Generator永磁同步发电机
P-SSIPortional-Sinusoidal Signal Integrator比例正弦信号积分器
PWMPulse Width Modulation脉冲宽度调制
SAFSecond-order Adaptive Filter二阶自适应滤波器
SDBRSerial Dynamical Braking Resistor串联动态制动电阻
SGSCSerial Grid Side Converter定子侧串联的网侧变流器
SKOSimplified Kalman Observer简化的卡尔曼观测器
SOGISecond Order Generalized Integrator二阶广义积分器
SSSCStatic Synchronous Series Compensator静止同步串联补偿器
STATCOMStatic Synchronous Compensator静态同步补偿器
SVCStatic Var Compensator静止无功补偿器
SVGStatic Var Generator静止无功功率发生器
TCRThyristor Controlled Reactor晶闸管控制电抗器
THDTotal Harmonic Distortion总谐波畸变率
TSCThyristor Switched Capacitor晶闸管投切电容器
TSOTransmission System Operator输电系统调度员
UDVRUninterrupted Dynamic Voltage Restorer可连续运行动态电压恢复器
VCOVoltage Controlled Oscillator压控振荡器
VPLLVoltage Phase-Locked Loop端电压锁相环
ⅩⅧ