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Grid Integration of Wind Energy Onshore and Offshore Conversion Systems

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Beschreibung

Produktdetails

Einband

Gebundene Ausgabe

Erscheinungsdatum

13.06.2014

Verlag

John Wiley & Sons

Seitenzahl

518

Maße (L/B/H)

25/17,5/3,2 cm

Gewicht

1066 g

Auflage

3rd edition

Sprache

Englisch

ISBN

978-1-119-96294-6

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Produktdetails

Einband

Gebundene Ausgabe

Erscheinungsdatum

13.06.2014

Verlag

John Wiley & Sons

Seitenzahl

518

Maße (L/B/H)

25/17,5/3,2 cm

Gewicht

1066 g

Auflage

3rd edition

Sprache

Englisch

ISBN

978-1-119-96294-6

Herstelleradresse

Libri GmbH
Europaallee 1
36244 Bad Hersfeld
DE

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  • Produktbild: Grid Integration of Wind Energy
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  • Preface xi

    Notation xiii

    1 Wind Energy Power Plants 1

    1.1 Wind Turbine Structures 1

    1.2 A Brief History 4

    1.3 Milestones of Development 5

    1.4 Functional Structures of Wind Turbines 20

    References 30

    2 Wind Energy Conversion Systems 31

    2.1 Drive Torque and Rotor Power 31

    2.1.1 Inputs and outputs of a wind turbine 31

    2.1.2 Power extraction from the airstream 32

    2.1.3 Determining power or driving torque by the blade element method 34

    2.1.4 Simplifying the computation method 38

    2.1.5 Modeling turbine characteristics 40

    2.2 Turbines 46

    2.2.1 Hub and turbine design 50

    2.2.2 Rotor blade geometry 51

    2.3 Power Control by Turbine Manipulation 57

    2.3.1 Turbine yawing 57

    2.3.2 Rotor blade pitch variation 67

    2.3.3 Limiting power by stall control 97

    2.3.4 Power control using speed variation 100

    2.4 Mechanical Drive Trains 102

    2.5 System Data of a Wind Power Plant 108

    2.5.1 Turbine and drive train data 108

    2.5.2 Machine and tower masses 110

    2.5.3 Machine costs 111

    References 116

    3 Generating Electrical Energy from Mechanical Energy 119

    3.1 Constraints and Demands on the Generator 119

    3.2 Energy Converter Systems 122

    3.2.1 Asynchronous generator construction 125

    3.2.2 Synchronous generator construction 126

    3.3 Operational Ranges of Asynchronous and Synchronous Machines 126

    3.4 Static and Dynamic Torque 132

    3.4.1 Static torque 133

    3.4.2 Dynamic torque 147

    3.5 Generator Simulation 154

    3.5.1 Synchronous machines 155

    3.5.2 Asynchronous machines 160

    3.6 Design Aspects 161

    3.6.1 Asynchronous generators 162

    3.6.2 Synchronous generators for gearless plants 174

    3.6.3 Multi-generator concept (Dissertation A. Ezzahraoui) 187

    3.6.4 Ring generator with magnetic bearings (Dissertation K. Messol) 194

    3.6.5 Compact superconductive and other new generator concepts 197

    3.7 Machine Data 199

    3.7.1 Mass and cost relationships 200

    3.7.2 Characteristic values of asynchronous machines 202

    3.7.3 Characteristic values of synchronous machines 204

    References 208

    4 The Transfer of Electrical Energy to the Supply Grid 210

    4.1 Power Conditioning and Grid Connection 210

    4.1.1 Converter systems 212

    4.1.2 Power semiconductors for converters 215

    4.1.3 Functional characteristics of power converters 218

    4.1.4 Converter designs 222

    4.1.5 Indirect converter 223

    4.1.6 Electromagnetic compatibility (EMC) 236

    4.1.7 Protective measures during power conditioning 237

    4.2 Grid Protection 238

    4.2.1 Fuses and grid disconnection 239

    4.2.2 Short-circuiting power 239

    4.2.3 Increase of short-circuit power 242

    4.2.4 Isolated operation and rapid auto-reclosure 245

    4.2.5 Overvoltages in the event of grid faults 247

    4.3 Grid Effects 247

    4.3.1 General compatibility and interference 247

    4.3.2 Output behavior of wind power plants 248

    4.3.3 Voltage response in grid supply 260

    4.3.4 Harmonics and subharmonics 271

    4.3.5 Voltage faults and the fault-ride-through (FRT) 279

    4.4 Resonance Effects in the Grid During Normal Operation 284

    4.5 Remedial Measures against Grid Effects and Grid Resonances 290

    4.5.1 Filters 290

    4.5.2 Filter design 292

    4.5.3 Function of harmonic absorber filters and compensation units 293

    4.5.4 Grid-specific filter layout 294

    4.5.5 Utilizing compensating effects 297

    4.6 Grid Control and Protection 300

    4.6.1 Supply by wind turbines 300

    4.6.2 Grid support and grid control with wind turbines and other renewable systems 301

    4.6.3 Central reactive power control 305

    4.6.4 System ser