液压型风力发电机组控制技术

　　本书主要针对液压型风力发电机组及其相应的关键技术进行阐述。液压型风力发电机组控制涉及多变量、非线性、强时变、高阶次、工况跨度大等问题，是电力系统、控制与流体传动等多学科交叉的研究内容。液压型风力发电机组控制技术中包含了多项关键技术，攻破并掌握这些关键技术是液压型风力发电机组进一步发展的必由之路，也是液压型风力发电机组进行产业化的道路中必须要克服的难题。燕山大学孔祥东教授团队经过多年对液压型风力发电机组控制技术的研究，已经掌握了多项液压型风力发电机组关键技术，并通过本书得到了体现。本书内容包括绪论、液压型风力发电机组工作原理及子系统数学模型、液压型风力发电机组输出转速控制技术、液压型风力发电机组输出功率控制技术、液压型风力发电机组最佳功率追踪控制技术、液压型风力发电机组低电压穿越控制技术、液压型落地式风力发电机组长管路谐振抑制技术、液压型风力发电机组变桨距控制技术。本书通过通俗简练的语言和图文并茂的展现方式把对液压型风力发电机组功率传输及其控制技术的研究工作进行提炼和总结，希望对从事风力发电领域的广大科研人员和工程技术人员有所帮助。

　　孔祥东，博士、教授、博士生导师。国务院特殊津贴专家。中国机械工程学会常务理事，流体传动与控制分会荣誉主任委员，河北省机械工程学会理事长，教育部高等学校机械类专业教学指导委员会委员，中国机械工业教育协会机械电子工程学科教学委员会主任委员，河北省教学名师，三育人先进个人，师德标兵。主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重大项目课题、国家重点基础研究计划（973计划）项目课题、国家科技支撑计划、国家自然科学基金及省部级课题与企业合作项目70余项。获得河北省科技进步奖一等奖2项（排名第1）、中国机械工业科学技术奖一等奖l项（排名第2）、天津市科技进步奖一等奖1项（排名第2）、其他科技进步奖和教学成果奖6项。授权专利30余项，出版教材、著作6部，发表论文200余篇。培养博士后、博士和硕士研究生130余人。“液压伺服与比例控制系统”***精品资源共享课和“机电液一体化”***教学团队负责人。

序一
序二
前言
第1章 绪论
1.1 风力发电发展现状
1.2 液压型风力发电机组发展现状
1.2.1 液压型风力发电机组概述
1.2.2 液压型风力发电机组国外发展现状
1.2.3 液压型风力发电机组国内发展现状
1.3 液压型风力发电机组控制关键技术
1.4 本章小结
参考文献
第2章 液压型风力发电机组工作原理及子系统数学模型
2.1 液压型风力发电机组工作原理
2.2 风速建模
2.2.1 风
2.2.2 风速模型
2.2.3 组合风速模型
2.3 风力机系统建模
2.3.1 风功率计算
2.3.2 风力机能量分析
2.3.3 风能利用系数
2.3.4 风力机特性数学建模
2.4 调桨系统建模
2.4.1 离心力引起的变桨距载荷
2.4.2 气动力引起的变桨距载荷
2.4.3 重力引起的变桨距载荷
2.5 液压传动系统建模
2.5.1 定量泵数学模型
2.5.2 比例节流阀数学模型
2.5.3 变量马达数学模型
2.5.4 液压管路数学模型
2.5.5 液压系统输出数学模型
2.5.6 液压传动系统状态空间模型
2.6 发电机系统及励磁系统建模
2.6.1 不同坐标系下同步发电机模型
2.6.2 同步发电机的稳态暂态运行
2.6.3 同步发电机运行控制
2.6.4 发电机的功角特性与励磁系统模型
2.7 本章小结
参考文献
第3章 液压型风力发电机组输出转速控制技术
3.1 机组液压主传动系统概述
3.1.1 液压主传动系统马达恒转速控制的意义
3.1.2 定量泵-变量马达闭式容积调速系统特性
3.2 流量反馈法转速控制
3.2.1 定量泵-变量马达调速系统数学模型
3.2.2 定量泵-变量马达系统模型简化
3.2.3 定量泵-变量马达系统开环辨识
3.2.4 仿真与实验验证
3.2.5 液压型风力发电机组准同期并网控制
3.3 基于反馈线性化方法的转速控制
3.3.1 反馈线性化方法
3.3.2 控制律求解
3.3.3 仿真验证
3.4 基于动态面控制的变量马达转速控制
3.4.1 控制律求解
3.4.2 仿真验证
3.5 本章小结
参考文献
第4章 液压型风力发电机组输出功率控制技术
4.1 液压型风力发电机组功率控制概述
4.1.1 液压型风力发电机组能量分配概述
4.1.2 液压型风力发电机组主传动功率下垂特性
4.1.3 液压型风力发电机组功率控制思想
4.1.4 液压型风力发电机组功率控制研究意义
4.2 液压主传动系统功率传输机理分析
4.2.1 管道特性的功率传输机理分析
4.2.2 泵侧输入端功率传输机理分析
4.2.3 变量马达侧输出端功率传输机理分析
4.2.4 液压系统特性对输出功率影响仿真
4.3 液压型风力发电机组并网运行功率控制方法
4.3.1 液压型风力发电机组有功功率控制方法
4.3.2 液压系统功率传输特性
4.4 高风速条件下的变桨距功率平滑控制策略研究
4.4.1 PI控制变桨距系统功率波动分析
4.4.2 基于模糊PID的变桨距功率平滑控制策略
4.4.3 基于模糊PID变桨距功率平滑控制仿真验证
4.5 本章小结
参考文献
第5章 液压型风力发电机组最佳功率追踪控制技术
5.1 液压型风力发电机组最佳功率追踪概述
5.1.1 液压型风力发电机组能量传递方式
5.1.2 液压型风力发电机组最佳功率追踪方法研究意义
5.2 基于古典控制理论的最佳功率追踪方法
5.2.1 变步长的最佳功率追踪控制方法
5.2.2 直接发电功率控制的最佳功率追踪方法
5.2.3 发电功率和风力机转速联合控制的最佳功率追踪方法
5.2.4 直接压力控制的最佳功率追踪方法
5.2.5 系统压力和风力机转速联合控制的最佳功率追踪方法
5.3 基于现代控制理论的最佳功率追踪方法
5.3.1 以风力机转速为输出的最佳功率追踪控制
5.3.2 以发电功率为输出的最佳功率追踪控制
5.3.3 以高压压力为输出的最佳功率追踪控制
5.3.4 以液压转矩为控制输出的最佳功率追踪优化控制
5.3.5 基于自抗扰控制的最佳功率追踪控制
5.4 本章小结
参考文献
第6章 液压型风力发电机组低电压穿越控制技术
6.1 低电压穿越概述
6.1.1 低电压穿越的要求及关键技术
6.1.2 电网电压跌落分类及分析
6.1.3 低电压穿越研究现状
6.2 液压型风力发电机组低电压穿越特性分析
6.2.1 电网故障的暂态分析
6.2.2 电网电压跌落时同步发电机的暂态稳定
6.2.3 液压系统瞬态特性分析
6.3 基于马达摆角调控的低电压穿越控制方法
6.3.1 液压型风力发电机组的能量传递
6.3.2 基于马达摆角调控的低电压穿越控制方法
6.3.3 仿真验证
6.4 基于阀-泵联合的低电压穿越控制策略
6.4.1 基于能量耗散的比例节流阀控制律
6.4.2 基于动态面控制的变量马达摆角控制律
6.4.3 仿真验证
6.5 能量分层调控