《风力发电系统优化控制》涵盖了风力发电系统所涉及的几个关键技术领域：风力资源、风电场微观选址、风力机类型、风能转换系统、风电场数学建模、风电机组控制系统、风电机组优化控制器、风能转化系统优化设计准则、变流器控制、变桨距控制系统以及风电系统实验设计等诸多方面。书中详细给出了风电系统控制部分的技术细节和具体实现方法，并通过了仿真、实验双重手段，对不同控制策略下所得的详实波形进行了对比分析，有一定的工程理论价值和工程借鉴、示范作用。《风力发电系统优化控制》适用于从事风力发电行业、电力电子与电力系统行业、风电控制系统、风电场运行与维护的工程师参考，亦可作为风电控制系统工具手册使用，尤其适合高等院校的本科生和研究生阅读。
编辑推荐
《风力发电系统优化控制》是国际电气工程先进技术译丛之一。 作者简介
作者：（罗马尼亚）蒙特安努（Lulian Munteanu） （罗马尼亚）Antoneta luliana Bratcu （丹麦）Nicolaos-Antonio Cutuluis 等 译者：李建林 周京华 等
李建林，1976年生，博士，博士后，中国电力科学研究院副研究员，硕士生导师。中国可再生能源风能协会委员，全国风力机械标准化技术委员会委员，中国电气工程大典可再生能源发电工程编委，电工技术学会、动力工程学会新能源专委会委员，《电网技术》、《电工技术学报》、《电力系统自动化》、《中国电机工程学报》等期刊特约审稿人，IEEE会员。2005年获浙江大学电力电子与电气传动专业博士学位，2005～2007年在中国科学院电工研究所从事博士后科研工作，研究方向为可再生能源发电技术、风力发电技术、电力电子技术、大规模储能技术。2009年11月调入中国电力科学研究院工作，从事风光储方面的研究工作。主要承担了国家自然科学基金项目1项，全国博士后基金项目1项，中国科学院所长基金项目1项。近年来发表文章100余篇，其中60余篇被EI检索，发明专利10项。著有《风力发电中的电力电子交流技术》、《风力发电系统低电压运行技术》，参与编写了《中国电气工程大典》（可再生能源卷：风力发电技术）。
周京华，1974年生，博士，北方工业大学副教授，硕士生导师。2005年获西安交通大学电气工程专业博士学位。北京市中青年骨干教师，2009年入选北京市科技新星计划，2006年获中国有色金属工业协会颁发的中国有色金属工业科学技术奖（三等）一项。研究方向为多电平变换技术在大功率变频器、PWM整流器、有源电力滤波器及清洁能源中的应用。近年来，以第一作者发表论文34篇，其中中文核心期刊10篇，EI检索14篇，已申请发明专利1项，编著教材1部。科研方面，承担北京市教委面上项目1项，参与完成北京市自然科学基金项目1项，参与国家自然科学基金项目2项，承担企业委托项目5项。目前，已经成功为企业开发出1140V／kW三电平大功率变频器、380V／kW能量回馈型电磁搅拌器、6kV／600kW多单元串联型能量回馈高压变频器，并已实现产品化，推向市场。 目录
译者的话
译者简介
原系列丛书编辑前言
前言
本书所用的物理量汇总
本书所用的首字母缩略词汇总
第l章 风能
1.1 简介
1.2 风能转换系统的现状与发展趋势
1.2.1 风能转换系统技术上的问题
1.2.2 风力机
1.2.3 小功率风能转换系统
1.2.4 风能转换系统的控制
1.3 本书概要
第2章 风能转换系统
2.1 风能
2.2 风能转换系统技术
2.3 风力机的空气动力特性
2.3.1 致动盘的概念
2.3.2 风力机的性能
2.4 传动链
2.5 发电系统
2.5.1 恒速WECS
2.5.2 变速WECS
2.6 混合发电系统中的风力发电机
2.7 控制目标
第3章 WEICS的模型
3.1 简介和问题陈述
3.2 风力机的空气动力模型
3.2.1 固定点风速模型
3.2.2 风力机的特性
3.2.3 基于风轮风速的转矩计算
3.3 发电机模型
3.3.1 感应发电机
3.3.2 同步发电机
3.4 传动装置模型
3.4.1 刚性传动链
3.4.2 柔性传动链
3.5 电力电子变流器和电网模型
3.6 线性化和特征值分析
3.6.1 基于感应发电机的WECS
3.6.2 基于同步发电机的WECS
3.7 案例研究(1)：基于SCIG的WECS的降阶线性模型
第4章 风力机控制系统
4.1 控制目标
4.2 主控制目标的物理基础
4.2.1 主动变桨控制
4.2.2 主动失速控制，
4.2.3 被动变桨控制
4.2.4 被动失速控制
4.3 WECS优化控制原则
4.3.1 变速定桨距WECS实例
4.3.2 定速变桨距WECS实例
4.4 WECS的主工作策略
4.4.1 变速定桨距WECS的控制
4.4.2 变桨距WECS的控制
4.5 混合标准的优化控制：能量效率一疲劳载荷
4.6 整体运行的增益调度控制
4.7 WECS中的发电机控制
4.7.1 感应发电机的矢量控制
4.7.2 永磁同步发电机的控制
4.8 并网运行和电能质量评估控制系统
4.8.1 电力系统稳定性
4.8.2 电能质量
第5章 基于能量效率准则的WECS优化控制设计方法
5.1 问题陈述和现状
5.1.1 非线性模型下的优化控制方法
5.1.2 采用线性化模型的最优控制策略
5.1.3 小结
5.2 最大功率点跟踪(MPPT)策略
5.2.1 问题陈述及文献回顾
5.2.2 风速湍流在MPPT中的应用
5.2.3 案例研究(2)：经典MPPT与风速湍流作为搜索信号的MPPT
5.2.4 小结
5.3 PI控制
5.3.1 问题陈述
5.3.2 控制器设计
5.3.3 案例研究(3)：2MWWECS优化控制中PI速度控制的应用
5.3.4 案例研究(4)：6kVWECS优化控制中PI功率控制的应用
5.4 开关控制
5.4.1 控制器设计
5.4.2 案例研究(5)
5.5 滑模控制
5.5.1 建模
5.5.2 基于减轻机械负荷的能量优化
5.5.3 案例研究(6)
5.5.4 实时仿真结果
5.5.5 小结
5.6 反馈线性化控制
5.6.1 WECS建模
5.6.2 控制器设计
5.6.3 案例研究(7)
5.7 QFT鲁棒控制
5.7.1 WECS建模
5.7.2 基于QFT的控制设计
5.7.3 案例研究(8)
5.8 小结
第6章 WECS多目标优化控制
6.1 简介
6.2 WECS的LQ控制
6.2.1 问题陈述
6.2.2 输入-输出方法
6.2.3 案例研究(9)：R-S-T控制器在柔性耦合发电机WFCSLQ控制中的应用
6.3 WECS最优控制的频率分离原理
6.3.1 WECS动态性能的频率分离原则
6.3.2 优化控制结构和设计程序(2LFSP)
6.3.3 滤波和风速估计的推算
6.4 2LFSP在刚性耦合发电机WECS中的应用
6.4.1 建模
6.4.2 低频环稳态优化
6.4.3 高频环LQG动态优化
6.4.4 高频环LQ动态优化
6.4.5 案例研究(10)
6.4.6 整体实时仿真结果
6.5 2LFPS在柔性耦合发电机WECS中的应用
6.5.1 建模
6.5.2 低频环稳态优化
6.5.3 高频环动态优化
6.5.4 案例研究(11)
6.6 2LFSP有效性的小结
6.7 多目标整体控制方案
6.7.1 大功率风力发电机的控制目标
6.7.2 多目标控制的整体最优化和频率分离原则
6.7.3 WECS频率范围模型
6.7.4 风速湍流部分的频谱特性
6.7.5 WECS控制系统的开环带宽限制
6.7.6 WECS的频率分离控制
第7章 WECS控制结构的实验研究设备系统
7.1 简介
7.2 WECS的机电仿真器
7.2.1 硬件在环(HIL)系统的原理
7.2.2 设计HIL系统的具体过程
7.2.3 WECS物理仿真器的构建
……
第8章 结论
附录
参考文献 序言
“工业控制优化”系列丛书旨在报道和促进控制工程中的技术发展。控制技术的快速发展对控制所有领域均产生了深远的影响。近年来，出现了一批新的控制理论、控制器、执行器、传感器、工业处理过程、计算方法，以及新的应用、新的控制原理等，同时也带来了新的挑战。大部分新技术新方法都是在行业报告、可行性研究报告和协作完成的工程报告中总结出来的。该系列丛书为广大技术研究人员提供了一个良好的平台，可以更全面、快捷地展示新型控制技术。
风电在欧盟及全世界都发展很快。欧盟各国的目标是到2020年风电的市场份额占到1 2％，但是正如本系列丛书的作者观察到的：不依靠自动控制这一必要途径，风能转化的参数和技术标准达到电力市场的要求是不可能的。为了证实这一点，hlian Munteanu、Antoneta Iuliana Bratcu、Nicolaos-Antonio Cutululis和Emil Ceang对控制工程技术在各种风力发电系统控制中的应用做了概述。本书从风能作为可再生能源的基本特性说起，以控制环概念和评估控制器的实验平台介绍作为结尾，形成了较为全面的权威著作。
本书作者所做的研究经历了深入调查所必需的一般历程，针对繁杂、非线性的工业控制系统提供了系统的解决方案。本书前三章分别介绍了风能的形成过程、风力模型和风能特性。接下来的三章介绍了为满足不同程度的控制性能目标而进行的控制设计的演变过程。最后，得出了一种有效的控制策略，并以硬件在环的手段进行了性能测试。 文摘
插图：
变速WECS
变速风电机组是目前最常用的WECS之一。与恒速风电机组相比，它具有很多优势。首先最重要的是，发电系统与电网频率之间解耦，这就使得控制和优化运行更加灵活。当然，需要用到电力电子变流器，它们是发电机和电网之间的连接装置。实际上，正是由于电力电子变流器，使得变速操作成为可能。在实现更高的风能普及水平方面，由变速操作提供的高可控性是一个功能强大的优势（Sorensen等，2005Htansen and Hansen，2007）。
变速操作允许风电机组在最大空气动力效率下不断调整其转速（加速或减速）。设计恒速风力发电机时，是在一种风速下实现最大的空气动力效率，而变速风力发电机可以在一个很宽的风速变化范围内实现最大空气动力效率。此外，变速运行可以为了实现不同的目标而采用先进的控制策略，例如减少机械应力、减少噪声、增加风能捕获等（Ackermann，2005；Burton等，2007）。
功率控制能力指的是风力发电机的空气动力性能，特别是在功率限制运行范围内。所有的风力发电机都具有某种功率控制功能。
失速控制WECS
功率控制最简单的形式是在高风速下不改变叶片的几何形状而通过利用失速效应来降低空气动力效率。随着风速的增加，风轮空气动力“自然”地驱动风轮处在失速工况。这种方法的关键在于叶片轮廓的特殊设计。此设计在额定功率附近提供了失速效应，而且没有不期望的空气动力特性。这一功率控制方法的缺点是：由风力引起了较高的机械应力，随着空气密度和电网频率的变化，协助起动和最大稳态功耗的值并没有变化（Hansen and Hansen，2007）。
变桨距控制WECS和主动失速控制WECS
另一种控制功率的方法是改变桨距角从而改变叶片的几何形状。这种方法如今被广泛应用，通过改变桨距角从而改变风速在叶片上的行程，也就是使叶片对风或侧风。根据叶片改变的方向（对风或侧风），又分为桨距控制和主动失速控制。这两种方法的具体分析和它们之间的差别将在后续章节给出。
| ISBN | 9787111310259,711131 |
|---|---|
| 出版社 | 机械工业出版社 |
| 作者 | 蒙特安努(Lulian Munteanu) |
| 尺寸 | 16 |