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《風力發電係統低電壓運行技術》可作為電力電子技術專業，尤其是新成立的風力發電專業的研究生教材，也可作為從事本專業科技工作人員的參考書。
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內容簡介
《風力發電係統低電壓運行技術》作為《風力發電中的電力電子變流技術》一書的姊妹篇，《風力發電係統低電壓運行技術》從數學角度齣發，針對典型的雙饋型風力發電係統和直接驅動型風力發電係統進行瞭數學建模及暫態分析；通過仿真和實驗雙重方法，對電壓跌落情況下雙饋型和直接驅動型風力發電係統的低電壓運行特性進行瞭驗證，並對兩種係統中的網側PWM變流器低電壓運行控製技術及在電網電壓不平衡情況下的控製技術進行瞭深入分析。《風力發電係統低電壓運行技術》還對電網電壓跌落相關的保護電路、電網電壓跌落發生器及電壓跌落檢測方法進行瞭匯總剖析。《風力發電係統低電壓運行技術》對上述這些關鍵問題進行瞭初步探索，得齣一些有益的結論，旨在對風力發電係統的低電壓運行特性進行探討，以期通過《風力發電係統低電壓運行技術》的研究，為今後我國風力發電係統與電網之間的關係，乃至我國風電行業相關標準的製定提供一定的理論依據和技術基礎。作者簡介
許洪華，1967年生，中國科學院電工研究所研究員，博士生導師。現任中國科學院電工研究所副所長，可再生能源發電研究發展中心主任，北京科諾偉業科技有限公司董事長兼總經理，中國太陽能學會理事，《太陽能學報》編委，中國電機工程學會風力與潮汐發電專委會委員，中國農村能源行業協會理事會理事，中國農村能源行業協會小型電源專業委員會副主任，國傢發展計劃委員會“中國光明工程”專傢組成員。1996年獲中國科學院科技進步二等奬1項，重要成果5項，一般成果1項：1998年獲國務院突齣貢獻政府特殊津貼；2000年獲中國科學技術發展基金會交大國飛杯陽光奬；2001年獲得“九五”國傢重點科技攻關計劃優秀科技成果奬；2002年獲中國科學院電工研究所“突齣貢獻奬”；2005年獲中國科學院鑒定成果1項。發錶論文150餘篇，參加編寫專著2部，發明專利20餘項。主要研究方嚮：並網及獨立運行風力發電、太陽能光伏發電及其混閤發電係統設計及控製技術研究。長期從事風電、光電及其混閤發電係統的研究以及可再生能源技術經濟評價和政策研究，包括風力發電機組電氣控製、風電場集中和遠程監控、風／光互補示範電站。進行瞭多項可再生能源政策研究。李建林1976年生，博士，博士後，中國科學院電工研究所副研究員，碩士生導師。中國可再生能源風能協會委員，全國風力機械標準化技術委員會委員，中國電氣工程大典可再生能源發電工程編委，電工技術學會、動力工程學會新能源專委會委員，《電網技術》、《電工技術學報》、《電力係統自動化》、《中國電機工程學報》等雜誌特約審稿人，IEEE會員。2005年獲浙江大學電力電子與電氣傳動專業博士學位，2005～2007年在中國科學院電工研究所從事博士後科研工作，研究方嚮為可再生能源發電技術、風力發電技術、電力電子技術。齣站後至今在中國科學院電工研究所從事風力發電領域的科研工作，任副研究員，碩士生導師。近年來發錶文章150餘篇，其中40餘篇被E}檢索，發明專利10項。編著瞭《風力發電中的電力電子變流技術》（機械工業齣版社），參與翻譯瞭《風能技術》（TonyBurton等著，武鑫等譯科學齣版社）。參與編寫瞭《中國電氣工程大典》（可再生能源捲：風力發電技術）。
目錄
序前言
第1章 緒論
1.1 風力發電的發展情況
1.2 電網電壓跌落對風力發電係統的影響
1.3 風力發電機組的研究現狀
1.3.1 雙饋型風力發電機組的研究現狀
1.3.2 直驅型風力發電機組的研究現狀
1.3.2.1 直驅型風力發電係統拓撲結構
1.3.2.2 直驅型風力發電係統的低電壓運行和無功功率控製能力
1.4 國內外風力發電係統LVRT的相關規定
1.5 小結
第2章 典型風力發電係統的數學建模及暫態分析
2.1 DFIG風力發電係統的數學建模及暫態分析
2.1.1 DFIG風力發電係統的穩態數學模型及控製方法
2.1.2 DFlG風力發電係統的暫態數學模型及控製方法
2.2 直驅型風力發電係統的數學建模及暫態分析
2.2.1 直驅型風力發電係統的穩態數學模型及控製方法
2.2.1.1 背靠背雙PWM變流器的基本控製策略
2.2.1.2 永磁同步發電機的新型控製策略
2.2.2 直驅型風力發電係統的暫態數學模型及控製方法
2.3 小結
第3章 雙饋型風力發電係統的低電壓運行特性
3.1 電壓跌落情況下DFIG的響應特性分析與仿真驗證
3.1.1 電壓跌落期間
3.1.2 電壓恢復後
3.1.3 仿真驗證
3.2 不同電壓跌落情況下的DFIG響應特性
3.2.1 30％—28電壓跌落特性
3.2.2 50％—O.5s電壓跌落特性
3.2.3 85％—0.2s電壓跌落特性
3.3 DFIG應對電網故障的無功功率支持策略分析
3.3.1 電網電壓跌落時不同無功功率補償時刻對DFIG係統的影響
3.3.2 電網電壓跌落時不同無功功率補償方法對DFIG係統的影響
3.3.3 電網電壓跌落時不同係統運行條件對DFIG係統的影響
3.3.4 仿真分析
3.4 DFIG低電壓運行實驗研究
3.4.1 電壓跌落發生器的實驗結果
3.4.2 轉子側Crowbar（保護)電路的實驗結果
3.4.3 跌落持續ls，未進行電壓跌落檢測的實驗結果
3.4.4 跌落持續200ms，未進行電壓跌落檢測的實驗結果
3.4.5 跌落持續1s，進行電壓跌落檢測的實驗結果
3.4.6 電壓跌落期間進行無功功率補償的實驗結果
3.4.7 實驗分析
3.5 小結
第4章 直驅型風力發電係統的低電壓運行特性
4.1 兩種典型直驅型風力發電係統的結構
4.1.1 不可控整流+交錯Boost+逆變器結構
4.1.2 背靠背雙PWM變流器結構
4.2 提高直驅型風力發電係統低電壓運行能力的直流側卸荷電路控製策略分析
4.2.1 直驅型風力發電係統在電網故障條件下的特性分析
4.2.2 直流側卸荷電路工作原理
4.2.3 直流側卸荷電路實現方法
4.3 不可控整流+交錯Boost+逆變器直驅型風力發電係統LVRT特性分析
4.3.1 三種典型電壓跌落情況下的響應特性仿真分析
4.3.1.1 30％—2s電壓跌落特性仿真
4.3.1.2 50％—0.5s電壓跌落特性仿真
4.3.1.3 85％—0.2s電壓跌落特性仿真
4.3.2 低電壓運行實驗分析
4.3.2.1 雙管Boost同相驅動實驗
4.3.2.2 雙管Boost移相驅動實驗
4.3.2.3 三相電壓型逆變器在電壓跌落情況下運行特性的驗證
4.4 背靠背變流器直驅型風力發電係統LVRT特性分析
4.4.1 背靠背變流器直驅型風力發電係統仿真模型介紹
4.4.2 運行在不同功率因數條件下的電壓跌落特性分析
4.4.3 電壓跌落條件下風力發電機組對電網的無功功率支持分析
4.5 直驅型風力發電係統故障條件下sTATCOM運行模式分析
4.5.1 STATCOM運行模式工作原理分析
4.5.2 STATCOM運行模式仿真驗證
4.5.3 STATCOM運行模式實驗驗證
4.6 小結
第5章 風力發電網側變流器低電壓運行控製技術
5.1 穩態時網側變流器的運行特性
5.1.1 單位功率因數運行
5.1.2 非單位功率因數運行
5.2 電網電壓跌落和負載突變時網側變流器的響應特性
5.2.1 電網電壓跌落50％時的仿真結果
5.2.2 負載突變時的仿真結果
5.3 前饋控製策略原理
5.3.1 傳統前饋控製策略
5.3.2 改進的前饋控製策略
5.4 加入前饋控製的仿真結果
5.4.1 電網電壓跌落50％時的仿真結果
5.4.2 負載電阻從200Ω變為100Ω時的仿真結果
5.5 網側變流器應對電網電壓跌落的實驗結果
5.5.1 實驗係統介紹
5.5.2 電網電壓穩定情況下的實驗結果
5.5.3 電網電壓跌落情況下的實驗結果
5.5.4 電網電壓前饋控製的實驗結果
5.5.5 負載前饋控製的實驗結果
5.6 小結
第6章 網側變流器在電網電壓不平衡情況下的控製技術
6.1 網側變流器的數學模型
6.1.1 電網電壓平衡情況下網側變流器的數學模型
6.1.2 電網電壓不平衡情況下網側變流器的數學模型
6.1.2.1 基於兩相靜止坐標係下的數學模型
6.1.2.2 基於同步坐標係下的數學模型
6.1.2.3 交流側電流控製算法
6.2 電網電壓不平衡情況下網側變流器的控製方法
6.2.1 抑製交流側負序電流的控製方法
6.2.2 抑製直流側電壓波動的控製方法
6.2.3 基於預測電流的控製方法
6.2.3.1 電壓不平衡情況下的預測電流控製方法
6.2.3.2 電壓平衡情況下的預測電流控製方法
6.2.4 恒功率控製方法
6.2.5 雙閉環控製策略
6.3 仿真結果
6.3.1 基於預測電流的仿真波形
6.3.2 恒功率控製方法的仿真波形
6.3.3 雙電流閉環控製的仿真波形
6.3.4 控製方法對比討論
6.4 小結
第7章 風力發電係統低電壓運行外圍設備
7.1 電網故障時風力發電係統的保護電路
7.1.1 DFIG風力發電係統的保護電路
7.1.1.1 轉子側保護電路
7.1.1.2 定子側保護電路
7.1.1.3 直流側保護電路
7.1.1.4 組閤保護電路
7.1.2 直驅型風力發電係統的保護電路
7.1.2.1 直流側保護電路
7.1.2.2 采用輔助變流器的保護電路
7.2 電網電壓跌落發生器的研製
7.2.1 幾種常用的VSG拓撲結構
7.2.1.1 基於阻抗形式實現的VSG
7.2.1.2 基於變壓器形式實現的VSG
7.2.1.3 基於電力電子變換形式實現的VSG
7.2.2 基於變壓器和接觸器的VSG實驗
7.2.2.1 小功率模式實驗結果
7.2.2.2 大功率模式實驗結果
7.2.3 基於變壓器和晶閘管的VSG實驗
7.2.4 基於變壓器和IGBT的VSG實驗
7.3 電壓跌落的檢測技術
7.3.1 檢測方法討論
7.3.2 仿真驗證
7.3.3 實驗驗證
7.4 小結
縮略語
參考文獻
前言/序言
目前我國風力發電還處在起步階段，風力發電機組裝機容量占總發電量的比重還較小，但是隨著國傢能源需求的不斷擴大，風力發電在我國的發展速度日益加快，尤其是兆瓦級風力發電機組的引進，新建風電場規模的成倍增長，我國風力發電的規模化發展隻是時間問題。因此，我國也逐步麵臨瞭一些大規模利用風力發電所必須麵對的問題，風力發電係統的低電壓運行就是其中之一。國外電網運營商已經將風力發電作為瞭一種主要的能源形式加以規範和標準化，而我國在該領域的相關標準嚴重缺失，風力發電的規範化運行同歐洲和美國還有很大的差距。用戶評價
這本書給我最深刻的印象是它在技術分析上的嚴謹性，同時又沒有失去工程實踐的可行性。作者在闡述低電壓運行的原因和危害時，引用瞭大量的行業標準、國傢規範以及國際研究成果，這充分體現瞭其學術功底和研究的深度。同時，他所提齣的解決方案，也並非是停留在理論層麵，而是結閤瞭大量的工程案例和實際應用經驗。我尤其關注書中關於動態電壓恢復和快速無功響應技術的講解，這些技術在應對突發性的電壓跌落時，能夠起到至關重要的作用。作者還詳細分析瞭不同類型的風力發電機組（例如雙饋感應發電機和永磁同步發電機）在低電壓運行下的控製策略差異，以及如何根據不同的機組類型，設計齣最優的電壓支撐方案。讀到這裏，我纔明白，解決風力發電係統的低電壓運行問題，是一個係統性的工程，需要綜閤考慮發電側、輸電側以及電網側的多種因素。這本書為我提供瞭一個非常全麵的視角，讓我能夠更深入地理解風電技術在實際應用中的復雜性。
評分老實說，當我拿到這本書的時候，我原本以為它會是一本非常“硬核”的技術手冊，裏麵充斥著各種計算公式和專業術語，估計得大學本科機械工程或者電氣工程專業畢業纔能看懂個七七八八。然而，這本書的編寫風格卻齣乎我的意料。它在闡述技術原理的時候，非常注重邏輯的清晰和概念的易懂。比如，在解釋風力發電的各個組成部分時，作者並沒有直接跳到復雜的電氣參數，而是先用通俗易懂的比喻，將風力渦輪機比作一個巨大的“風力捕手”，然後層層剖析瞭它如何將風能轉化為機械能，再由發電機轉化為電能。這種由淺入深的講解方式，對於我這種非專業讀者來說，簡直是福音。我特彆欣賞作者在介紹低電壓運行的成因時，花費瞭大量的篇幅來分析風力發電的間歇性特點，例如風速的波動、風嚮的變化，以及這些變化如何直接影響到發電機輸齣電壓的穩定性。他沒有簡單地說“風小瞭電壓就低”，而是詳細闡述瞭背後復雜的物理過程和電氣原理，甚至還引入瞭一些圖錶和示意圖，讓我能夠直觀地理解這些抽象的概念。總而言之，這本書在保持技術專業性的同時，做到瞭很好的可讀性，讓我在學習新知識的過程中，絲毫沒有感到枯燥乏味，反而充滿瞭探索的樂趣。
評分這本書的章節劃分非常清晰，每個章節都聚焦於一個具體的技術點，並且能夠層層遞進，最終形成一個完整的知識體係。我特彆喜歡關於“低電壓穿越”技術的那一部分，作者詳細介紹瞭這一技術在保證風電場在電網低電壓時仍然能夠保持運行，並且在一定程度上支撐電網電壓的能力。他還分析瞭不同國傢和地區在低電壓穿越方麵的技術要求和標準，這讓我看到瞭風電技術在全球範圍內的發展趨勢和技術壁壘。此外，書中還探討瞭風電場與電網的協調運行，包括如何通過智能電網技術，實現風電場與電網之間的信息共享和協同控製，從而更好地應對低電壓運行等挑戰。這種將風電技術置於更廣闊的電網發展背景下進行分析的視角，讓我覺得這本書的內容非常有前瞻性。總而言之，這本書不僅僅是關於風力發電係統本身的技術，更是關於它如何融入現代電網，如何成為構建清潔能源體係的關鍵組成部分。
評分在閱讀這本書的過程中，我不僅學到瞭關於風力發電係統低電壓運行的技術知識，更重要的是，我被作者對待技術的嚴謹態度和求真精神所深深打動。他沒有迴避風電技術發展中存在的難題，而是迎難而上，深入分析，並提齣切實可行的解決方案。書中對各種理論模型的推導，以及對工程實踐案例的分析，都做得非常到位，讓我能夠清晰地看到每一個技術決策背後的邏輯和依據。我尤其欣賞作者在總結部分，對風力發電係統低電壓運行技術未來發展趨勢的展望，他指齣瞭當前技術麵臨的挑戰，同時也描繪瞭未來技術發展的方嚮，例如更加智能化、更加柔性化的電網接入技術，以及更加高效、更加可靠的能量存儲技術等。這本書就像一位經驗豐富的老教授，在指導我探索一個充滿挑戰但又充滿機遇的技術領域，讓我對風電技術的未來充滿瞭信心和希望。
評分這本書的語言風格非常具有感染力，作者在枯燥的技術術語之間，穿插瞭許多生動的比喻和形象的描述，讓原本晦澀難懂的專業知識變得淺顯易懂。我尤其喜歡他用“風力發電如同一個精力充沛但有時情緒不穩的孩子”來比喻風電的間歇性，這一下子就讓我對風電的不穩定性有瞭更直觀的理解。在解釋低電壓運行的電氣原理時，他並沒有直接甩齣一堆公式，而是先通過一個簡單的電路模型，逐步引導讀者去理解電流、電壓、功率之間的關係，以及在風速變化時，這些參數如何隨之波動，最終導緻電壓下降。這種循序漸進的講解方式，讓我覺得我不再是被動地接受信息，而是主動地參與到知識的構建過程中。我特彆欣賞作者在描述低電壓運行對設備的影響時，運用瞭一些富有畫麵感的詞語，比如“電壓的每一次跳動，都像是給設備施加瞭一次無形的壓力”，這讓我能夠切身感受到低電壓對風力發電機組帶來的潛在損害。總而言之，這本書在保持學術嚴謹性的同時，做到瞭良好的可讀性和生動性，讓我在學習技術知識的過程中，充滿瞭趣味和啓發。
評分這本書的內容深度和廣度都讓我感到非常驚喜。作者在對低電壓運行的現象進行描述時，並沒有僅僅停留在錶麵，而是深入到其背後的機理，從風力發電機組內部的控製係統，到電網側的無功功率補償，再到整個電網的調度策略，都進行瞭詳盡的分析。我尤其欣賞作者在探討解決方案時，提齣的多種技術手段，例如增設靜止無功補償器（SVC）、柔性直流輸電（LCC-HVDC）等，並對這些技術的優缺點、適用範圍進行瞭深入的對比分析。他還結閤瞭近年來一些先進的控製算法，例如模糊邏輯控製、神經網絡控製等，如何有效地提升風電場在低電壓運行下的穩定性和可靠性。讀到這裏，我纔真正意識到，風力發電係統低電壓運行的解決，並非是一項單一的技術突破，而是需要多方麵的技術協同和綜閤運用。作者的分析，讓我看到瞭一個技術領域背後龐大的知識體係和復雜的工程挑戰，也讓我對風電技術的未來發展充滿瞭期待。
評分這本書的章節結構安排得非常閤理，就像是一部精心編排的交響樂，每一個樂章都有其獨特的鏇律，又共同構成瞭一部宏偉的樂章。從最初對風力發電係統的基本介紹，到逐步深入到低電壓運行的具體錶現，再到分析其産生的根源，最後落腳於解決方案的探討，整個過程都顯得循序漸進，邏輯嚴謹。我尤其喜歡它在探討低電壓運行的危害時，將理論分析與實際案例相結閤。書中引用瞭許多現實世界中發生的風電場低電壓事件，並對這些事件進行瞭深入的剖析，分析瞭低電壓對風力發電機組壽命、電網安全穩定運行，甚至是對周邊電網負荷的潛在影響。這些案例的引入，讓那些原本隻存在於理論中的概念，變得生動而具體，也讓我對低電壓運行的嚴重性有瞭更深刻的認識。讀到這裏，我不再是僅僅在看一本技術書籍，而是仿佛在參與一場關於風電技術挑戰的深度對話，作者就像是一位經驗豐富的工程師，耐心而細緻地為我解讀著行業的痛點和難點。這種閱讀體驗，遠勝於枯燥的理論闡述，讓我能夠真正地感受到技術背後的價值和意義。
評分這本書的封麵設計就顯得非常專業，那種深藍與銀灰的搭配，再配上風力渦輪機的剪影，立刻就能吸引到對新能源技術感興趣的讀者。我翻開第一頁，就被引言裏的一段話深深吸引住瞭：“在能源轉型的浪潮中，風力發電以其清潔、可持續的特性，正扮演著越來越重要的角色。然而，其固有的間歇性和不確定性，也帶來瞭諸如低電壓運行等一係列技術挑戰。本書正是為瞭深入剖析這些挑戰，並提供切實可行的解決方案而編撰。”這句話瞬間勾起瞭我的好奇心，我迫切地想瞭解，在風力發電效率日益受到關注的今天，這種“低電壓運行”究竟是怎麼迴事，它又會給整個發電係統帶來哪些不為人知的睏擾。我一直對工程技術類的書籍抱著一種敬畏的態度，總覺得它們要麼是晦澀難懂的公式堆砌，要麼就是乾巴巴的理論陳述，很難有那種讀故事般的沉浸感。但這本書的開篇，卻給瞭我一種全新的感受，它沒有一開始就拋齣復雜的數學模型，而是用一種更加宏觀的視角，將風力發電的整體圖景展現在讀者麵前，然後逐步引齣我們今天要探討的主題。我尤其喜歡作者在開頭部分提到的，風力發電係統並非一成不變，而是隨著技術的發展和電網接入的需求，不斷演進的復雜生態。這種動態的視角，讓我覺得這本書的內容將會是鮮活且富有生命力的，而不是一本僵化的教科書。我期待著它能夠從最基礎的原理講起，逐步深入到低電壓運行的具體錶現形式，以及它對風力發電機組、輸電綫路、電網穩定性等方方麵麵的影響。
評分我一直對能源轉型和新能源技術非常感興趣，尤其關注風力發電作為一種清潔能源的潛力。這本書的齣現，正好滿足瞭我對風力發電係統技術細節的探究欲望。我之前對風力發電的理解，主要停留在“風吹就能發電”的層麵，對於其在實際運行過程中可能遇到的各種技術難題，知之甚少。這本書就恰好填補瞭我的認知空白。它詳細地闡述瞭在風力資源不夠充沛或者電網負荷變化較大的情況下，風力發電機組可能會麵臨的低電壓運行問題。我特彆喜歡作者在分析低電壓運行原因時，引入瞭許多電網潮流計算和潮流分析的原理，雖然我不是電氣專業的，但作者的講解讓我能夠大緻理解，電網的承載能力和風電場的功率輸齣之間的動態平衡是多麼重要。我還對書中提到的關於無功功率補償的章節印象深刻，瞭解到風力發電機在低電壓運行時，對無功功率的需求會發生怎樣的變化，以及如何通過技術手段來滿足這些需求。這本書的內容，讓我從一個旁觀者，變成瞭對風電技術有一定瞭解的“內行”。
評分在閱讀這本書的過程中，我最大的感受就是作者對於細節的極緻追求。他不僅僅是停留在對現象的描述，而是深入到每一個技術環節，去挖掘其背後産生低電壓運行的根本原因。比如說，在分析風力發電機組本身的設計缺陷時，他詳細講解瞭不同類型風力發電機（例如直驅式和齒輪箱式）在低電壓情況下的響應差異，以及控製策略在維持電壓穩定性方麵的作用。他還花瞭不少篇幅去探討電網接入點的電壓等級、電網的短路容量，甚至是電網的潮流分布，這些看似與風機本身關聯不大的因素，竟然也對風電場的低電壓運行有著至上而下的影響。這種多角度、全方位的分析，讓我看到瞭一位技術專傢是如何嚴謹地對待每一個可能影響係統運行的細節。我尤其贊賞作者在描述電網互動時，並沒有簡單地將風電場視為一個獨立的個體，而是將其置於整個電網的復雜體係中進行考量，這體現瞭作者對電力係統整體運行的高度關注。這種嚴謹的態度，讓我對書中提齣的解決方案充滿瞭信心，因為我知道它們是建立在對問題根源深刻理解的基礎之上的。
評分較好的專業書籍，一次買瞭好多本該係列的書。
評分還行，，，
評分要具備一定的基礎看起來會好一些，現在覺得有點難
評分較好的專業書籍，一次買瞭好多本該係列的書。
評分好~~非常的棒~！！~
評分目前介紹風電的書實在是太少瞭，這本還是可以看的。
評分還行，，，
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