基本信息
本書可供從事風電機組設計工作的工程技術人員、研究人員和相關專業的高校師生作為教材或參考用書。
內容簡介
本書重點闡述了風力發電機組的設計理論與技術，旨在為風力發電技術開發、設備設計人員提供實用的參考與借鑑。全書共分8章，包括緒論、風資源、風力發電原理、風力發電機組設計載荷、風電機組總體設計技術、風力發電機組的結構動力學、風力發電系統模型、風電機組的控制技術。
圖書目錄
第1章緒論
1
1 1風能轉換系統的結構2
1 2風力發電技術2
1 3風電機組的控制技術3
1 3 1風力機的功率調節3
1 3 2恆速恆頻技術與變速恆頻技術4
第2章風資源
5
2 1我國的風資源分布狀況5
2 2風的形成7
2 3風特性8
2 3 1平均風速8
2 3 2風能10
2 3 3湍流11
2 4風電機組的塔影效應12
2 5瞬時風速變化模型13
2 5 1極端風速模型(EWM)13
2 5 2極端運行陣風(EOG)13
2 5 3極端風向變化(EDC)14
2 5 4極端相關陣風(ECG)14
2 5 5方向變化的極端相關陣風(ECD)15
2 5 6極端風切變(EWS)15
第3章風力發電原理
16
3 1風輪轉子16
3 2風力渦輪空氣動力學17
3 2 1制動盤模型17
3 2 2貝茨極限19
3 2 3葉素模型20
3 2 4力、力矩和功率22
3 2 5流過風輪的風速24
3 3穩恆湍流25
3 3 1風剪效應25
3 3 2塔影效應26
3 3 3隨機湍流27
3 4風力的利用方法——葉片設計28
3 4 1風輪葉片特性的計算理論28
3 4 2動量 葉素理論推導29
3 4 3誘導因子a、a′的計算方法30
3 5風力機性能計算方法31
3 6風輪輸出特性計算舉例32
3 7湍流狀態下葉素理論修正35
3 8葉片設計36
第4章風力發電機組設計載荷
39
4 1風力機載荷39
4 1 1風電機組的載荷工況39
4 1 2風輪的氣動載荷41
4 2重力和慣性載荷42
4 2 1重力引起的載荷42
4 2 2離心力引起的載荷42
4 2 3離心力引起的錐角效應43
4 3運行載荷43
4 3 1陣風引起的彎曲力44
4 3 2風輪的旋轉效應45
4 4極限載荷45
4 5載荷統計外推法45
4 6載荷譜48
4 6 1雨流法48
4 6 2從雨流矩陣到載荷譜48
4 6 3等效載荷48
4 7風力機設計載荷的計算舉例49
4 7 1載荷計算準備49
4 7 2Bladed軟體載荷的輸出53
4 7 3載荷分析56
4 8載荷計算坐標系及其轉換58
4 8 1坐標系定義58
4 8 2坐標系轉換60
第5章風電機組總體設計技術
62
5 1設計流程62
5 2設計工作65
5 2 1設計主要內容65
5 2 2分析計算工作內容65
5 3設計要求65
5 4機組的設計流程66
5 5設計原則66
5 6設計方法67
5 7風電機組總體參數設計68
5 7 1大型風力發電機組的總體技術參數68
5 7 2基本設計參數69
5 8風電機組選型設計71
5 8 1功率控制方式71
5 8 2恆速、雙速、變速風力發電機73
5 8 3制動系統74
5 8 4傳動系統76
5 8 5潤滑系統78
5 8 6風輪和塔架間的相對位置確定79
5 8 7塔架79
5 9風力發電機組的總體布局設計80
5 9 1風力發電機組的總體布局基本形式80
5 9 2大型兆瓦級風電機組幾種主要的布置形式82
第6章風力發電機組的結構動力學
85
6 1模態分析法85
6 2結構模態分析理論86
6 3系統回響的求解88
6 3 1單自由度振動系統回響88
6 3 2任意激勵的回響89
6 4風電機組的振動90
6 4 1葉片擺動所產生振動90
6 4 2傳動鏈的擺動90
6 5風力發電機組的振動抑制92
6 5 1風電機組的模態坐標系下的狀態空間形式92
6 5 2縮減系統自由度94
6 5 3欲配置的極點的確定98
6 6系統的極點配置99
6 6 1系統的能控性99
6 6 2系統極點配置99
6 7制動器輸出100
6 8實現方法100
第7章風力發電系統模型
102
7 1風力發電機組的模型102
7 2機械子系統——傳動系統103
7 3氣動子系統——風輪氣動特性106
7 4電氣子系統106
7 4 1直接耦合的鼠籠式感應電機106
7 4 2控制定子的鼠籠式感應發電機108
7 4 3控制轉子的雙饋感應發電機108
7 5槳距子系統110
7 6整個風力發電機組的模型111
第8章風電機組的控制技術
113
8 1風電機組的基本運行過程113
8 1 1待機狀態113
8 1 2風力發電機組的自啟動114
8 1 3自啟動的條件114
8 1 4葉輪對風115
8 1 5制動解除115
8 1 6定槳失速風力發電機組併網與切換115
8 2安全保護系統116
8 3風電機組常規控制技術116
8 3 1變槳距控制技術116
8 3 2最佳葉尖速比控制技術117
8 3 3變速運行方式118
8 4閉環控制技術120
8 4 1恆速變距機組閉環控制技術120
8 4 2變速機組中的變距控制技術122
8 4 3轉矩控制和變距控制之間的轉換122
8 4 4塔架振動控制123
8 4 5驅動鏈扭轉振動控制124
8 4 6獨立變距控制124
8 5數字PID控制算法125
8 5 1位置式PID控制算法125
8 5 2增量式PID控制算法126
8 6變速恆頻控制技術127
8 7最佳化反饋控制方法128
8 8增益調度控制技術129
8 8 1傳統的增益調度設計方法130
8 8 2基於LPV的增益調度設計方法131
8 8 3變速變槳風力發電機組LPV模型132
8 9凸多面體結構的LPV控制器設計133
8 9 1凸分解LPV模型133
8 9 2仿真研究137
附錄
風電機組機械子系統模型推導140
參考文獻144
