本书是编者在长期从事新能源并网发电技术研究基础上编写而成的，其较为全面地介绍了风力发电、光伏发电、储能技术等新能源发电的变流器控制技术。主要内容包括风力发电、光伏发电和储能变流器的数学建模和控制技术、不平衡及谐波电网下新能源发电设备的数学建模和控制技术、电网故障穿越下新能源发电设备的数学建模和控制技术、新能源发电设备的阻抗建模和稳定性分析方法等。

本书可作为高等院校电气工程及相关专业的本科生或研究生教材，也可供从事新能源开发与利用，特别是从事新能源发电技术研究相关工作的工程技术人员参考。

年珩，博士，毕业于浙江大学电气工程专业。现任浙江大学电气工程学院教授、博士生导师。主要从事电机系统建模、运行分析、控制技术等方面的研究工作。共发表论文200余篇，连续获爱思唯尔2020、2021中国高被引学者；IEEE高级会员，担任4本国际期刊编委；获授权发明专利 40余件。获2022年浙江省科学技术进步二等奖、2021年中国电工技术学会科学技术进步二等奖、2021年浙江省钱江能源科学技术进步一等奖、2020年中国电力科学技术进步一等奖等。

孙丹，博士，毕业于浙江大学电气工程专业。现任浙江大学电气工程学院教授、博士生导师。主要从事新能源发电并网运行控制技术与交流电机高性能控制技术的研究工作。

主持并参与国家自然科学基金、国家重点研发项目等多项科研项目，共发表论文100余篇，获授权发明专利 30余件，获中国电工技术学会科学技术进步二等奖、教育部科技进步二等奖、浙江省科技进步二等奖等。

序

前言

第1章新能源发电概述1

1.1能源现状与可持续发展战略1

1.1.1我国能源结构与储备现状1

1.1.2我国的可持续发展战略2

1.1.3新能源发电技术的发展2

1.2风力发电4

1.2.1风力发电概述4

1.2.2风力发电原理及分类5

1.3光伏发电9

1.3.1光伏发电概述9

1.3.2光伏发电原理及分类10

1.4储能12

1.4.1储能概述12

1.4.2储能原理及分类14

1.5本章小结16

思考题16

第2章网侧变流器控制技术17

2.1网侧变流器数学模型17

2.1.1三相静止坐标系下网侧变流器数学模型17

2.1.2两相同步旋转坐标系下网侧变流器数学模型19

2.2网侧变流器控制策略20

2.3锁相同步方式22

2.3.1锁相同步的作用及基本类型22

2.3.2常规锁相同步方式建模23

2.3.3薄弱电网下的改进型锁相同步方式26

2.4高精度电流跟踪控制方法33

2.4.1线性调节器33

2.4.2非线性调节器34

2.4.3不同高精度电流跟踪控制器对比35

2.5本章小结36

思考题36

参考文献37

新能源发电技术目录第3章风力发电控制技术39

3.1变速恒频风力发电系统的运行控制39

3.1.1风力机的运行特性39

3.1.2变速恒频风力发电系统的运行控制策略41

3.2风力发电系统大风能追踪运行机理42

3.3双馈异步风力发电机的大风能追踪控制43

3.3.1有功功率参考值Ps的计算44

3.3.2无功功率参考值Qs的计算45

3.3.3大风能追踪控制的实现46

3.4风电机组的系统结构与数学模型47

3.4.1双馈异步风力发电机的系统结构47

3.4.2直驱风电机组系统结构和数学模型48

3.4.3双馈风电机组机侧变流器的数学模型51

3.5风电机组的矢量控制技术56

3.5.1矢量控制原理56

3.5.2直驱风电机组的矢量控制57

3.5.3双馈风电机组的矢量控制60

3.6本章小结63

思考题63

第4章光伏发电控制技术64

4.1光伏发电系统大功率点跟踪技术64

4.1.1定电压跟踪法65

4.1.2扰动观测法67

4.1.3导纳增量法69

4.2光伏发电运行控制技术71

4.2.1基于矢量控制的光伏系统运行策略71

4.2.2基于虚拟同步发电机的光伏系统运行策略72

4.3光伏发电系统防孤岛运行策略74

4.3.1光伏发电系统孤岛效应74

4.3.2被动式光伏检测法及检测盲区77

4.3.3主动式光伏检测法81

4.4本章小结83

思考题84

第5章储能控制技术85

5.1储能电池数学建模85

5.2储能变流器控制技术87

5.2.1储能变流器数学建模87

5.2.2储能变流器矢量控制技术91

5.2.3储能变流器虚拟同步发电机控制技术92

5.2.4计及储能电池荷电状态的储能变流器改进控制技术94

5.3储能变流器黑启动控制技术96

5.3.1储能变流器矢量控制黑启动技术96

5.3.2储能变流器虚拟同步发电机黑启动技术98

5.3.3储能变流器预同步并网技术100

5.4本章小结101

思考题102

第6章不平衡及谐波电网下的新能源发电控制技术103

6.1不平衡及谐波电网下的新能源并网发电系统103

6.1.1不平衡及谐波电网下双馈发电机数学模型104

6.1.2不平衡及谐波电网下并网变流器的数学模型107

6.2基于谐振控制的新能源系统运行技术108

6.2.1谐振控制器的基本原理108

6.2.2基于谐振控制器的新能源系统运行技术115

6.2.3谐振控制拓展性应用120

6.3基于重复控制的新能源系统运行技术124

6.3.1重复控制的基本原理124

6.3.2重复控制器改进设计126

6.3.3基于重复控制的新能源系统129

6.4本章小结130

思考题131

第7章新能源发电的故障穿越技术132

7.1新能源发电并网技术规范132

7.1.1频率故障穿越要求132

7.1.2电压故障穿越要求133

7.2电网电压故障下新能源发电设备的暂态数学模型135

7.2.1网侧变流器的暂态数学模型135

7.2.2双馈风力发电机的暂态数学模型136

7.3网侧变流器的低电压穿越技术140

7.3.1Chopper电路140

7.3.2直流储能单元141

7.3.3动态电压恢复器142

7.4双馈风力发电机的低电压穿越技术143

7.4.1Crowbar电路143

7.4.2励磁强化措施144

7.5换相失败引发的送端电网电压故障146

7.5.1换相失败引发的送端电网电压波动机理147

7.5.2换相失败下送端电网的新能源发电设备的数学模型149

7.6本章小结155

思考题156

参考文献156

第8章弱电网下新能源并网系统的稳定性分析与振荡抑制158

8.1弱电网下新能源并网系统的振荡失稳问题158

8.1.1振荡失稳案例概述158

8.1.2振荡失稳问题的分析方法简介160

8.2基于阻抗的新能源并网稳定性分析方法161

8.2.1阻抗分析方法的基本原理161

8.2.2阻抗建模技术161

8.2.3阻抗测量技术162

8.2.4基于阻抗的振荡抑制技术163

8.3弱电网下新能源并网振荡案例分析164

8.3.1并网逆变器的阻抗模型164

8.3.2基于阻抗的逆变器并网系统振荡问题分析166

8.3.3基于阻抗的逆变器并网系统的振荡抑制168

8.4本章小结169

思考题170

参考文献170