風力發電機組設計與技術

《風力發電機組設計與技術》是2011年9月化學工業出版社出版的圖書，作者是鄧英。本書介紹了風力發電機組設計及控制技術等。

基本介紹

• 書名：風力發電機組設計與技術
• 作者：鄧英編著
• ISBN：9787122111425
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2011-9-1

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