風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)

前言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的消費(fèi)逐年增加，常規(guī)能源資源面臨日益枯竭的窘境。風(fēng)能，作為未來(lái)最重要的清潔替代能源之一，對(duì)于緩解能源匱乏具有非同尋常的意義。風(fēng)電事業(yè)的日益蓬勃發(fā)展，需要更多的從事風(fēng)力發(fā)電方面的技術(shù)人員，河海大學(xué)于2008年率先創(chuàng)辦了風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)，旨在培養(yǎng)風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)及其自動(dòng)化領(lǐng)域具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力以及良好的國(guó)際交流能力的高級(jí)工程技術(shù)人才，以滿足社會(huì)對(duì)該學(xué)科領(lǐng)域的工程技術(shù)、科研、經(jīng)營(yíng)管理等各方面的人才需求。　　河海大學(xué)風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)開(kāi)設(shè)了風(fēng)力發(fā)電規(guī)劃與設(shè)計(jì)、風(fēng)力機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制、近海風(fēng)電場(chǎng)、風(fēng)資源測(cè)量與評(píng)估、風(fēng)電場(chǎng)施工與管理、風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字仿真等一系列專業(yè)課程，由于國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這方面的正式出版的教材，所以自編本教材供學(xué)生使用，在風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)的建設(shè)上邁出了關(guān)鍵的一步?！　”緯?shū)共分十一章：第一章緒論對(duì)風(fēng)力發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的發(fā)展概況做了簡(jiǎn)單的介紹；第二章介紹了風(fēng)力機(jī)的基本理論，包括風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及槳葉受力分析；第三章介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的組成、基本工作原理、基本控制要求以及風(fēng)力機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；第四章介紹了定槳距、變槳距、變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)各自的特點(diǎn)以及基本控制策略；第五章著重介紹了偏航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及偏航系統(tǒng)的技術(shù)要求及維護(hù)；第六章介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓與制動(dòng)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理、電動(dòng)變槳距系統(tǒng)的基本工作原理等；第七章介紹了變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)的矢量控制技術(shù)以及直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。

內(nèi)容概要

本書(shū)重點(diǎn)介紹了風(fēng)力機(jī)的基本理論，定槳距、變槳距、變速型等風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本控制策略，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、液壓與制動(dòng)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷的基本原理、常見(jiàn)故障以及故障診斷技術(shù)，基于T-S模糊模型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性分析方法，建立了具有參數(shù)不確定性的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型，并基于模糊控制理論分析了風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，給出了使系統(tǒng)穩(wěn)定的控制器的參數(shù)化表達(dá)式。    本書(shū)既可作為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)學(xué)生、教師的教學(xué)用書(shū)，也可作為從事風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)研究的科研人員的參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

前言第一章  緒論第二章  風(fēng)力機(jī)的基本理論  第一節(jié)  風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類  第二節(jié)  風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)  第三節(jié)  風(fēng)力機(jī)槳葉受力分析  第四節(jié)  風(fēng)輪氣動(dòng)功率調(diào)節(jié)第三章  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)  第一節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的基本組成  第二節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求  第三節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)第四章  典型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  第一節(jié)  定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)  第二節(jié)  定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求  第三節(jié)  變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)  第四節(jié)  變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制策略  第五節(jié)  變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)  第六節(jié)  變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制策略第五章  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)  第一節(jié)  偏航系統(tǒng)簡(jiǎn)介  第二節(jié)  偏航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成  第三節(jié)  偏航控制系統(tǒng)工作原理  第四節(jié)  偏航系統(tǒng)的技術(shù)要求及維護(hù)第六章  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓與制動(dòng)系統(tǒng)  第一節(jié)  定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)  第二節(jié)  變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)  第三節(jié)  制動(dòng)與安全保護(hù)系統(tǒng)  第四節(jié)  電動(dòng)變槳系統(tǒng)第七章  變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)  第一節(jié)  變速恒頻風(fēng)力發(fā)電方案  第二節(jié)  交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型  第三節(jié)  交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行區(qū)域  第四節(jié)  交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)的矢量控制  第五節(jié)  直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第八章  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)  第一節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)概述  第二節(jié)  定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)控制  第三節(jié)  交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)控制  第四節(jié)  雙PWM變頻器原理  第五節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低壓穿越技術(shù)第九章  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的其他技術(shù)  第一節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)  第二節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)  第三節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪聲控制  第四節(jié)  海上風(fēng)電第十章  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷技術(shù)  第一節(jié)  故障診斷技術(shù)概述  第二節(jié)  故障診斷的基本方法  第三節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)  第四節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)故障  第五節(jié)  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行與維護(hù)第十一章  模糊控制在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制中的應(yīng)用  第一節(jié)  模糊控制的基本概念及原理  第二節(jié)  風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的模糊控制器設(shè)計(jì)  第三節(jié)  基于T-S模糊模型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性研究附錄  風(fēng)力發(fā)電詞匯參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　恒速定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組存在低風(fēng)速運(yùn)行時(shí)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題。在整個(gè)運(yùn)行風(fēng)速范圍內(nèi)由于氣流的速度是不斷變化的，如果風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速不能隨風(fēng)速而調(diào)整，必然要使風(fēng)輪在低風(fēng)速時(shí)的效率降低。同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也存在低負(fù)荷時(shí)的效率問(wèn)題，盡管目前用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)能設(shè)計(jì)得非常理想，它們?cè)诠β蚀笥?0％額定功率范圍內(nèi)，均有高于90％的效率，但當(dāng)功率小于25％額定功率時(shí)，效率仍然會(huì)急劇下降。為了解決上述問(wèn)題，引入了雙速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的概念，將發(fā)電機(jī)分別設(shè)計(jì)成4極和6極，提高了風(fēng)力機(jī)組的效率?！　?0世紀(jì)90年代開(kāi)始，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性已經(jīng)大大提高，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)。采用變槳距的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，起動(dòng)時(shí)可對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，并網(wǎng)后可對(duì)功率進(jìn)行控制，使風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)性能和功率輸出特性都有顯著的改善。由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳距系統(tǒng)組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的水平提高到一個(gè)新的階段?！　∮捎谧兙囡L(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)的效果仍不理想，到了20世紀(jì)90年代中期，基于變距技術(shù)的各種變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始進(jìn)人風(fēng)電場(chǎng)。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)與定速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)的根本區(qū)別在于：變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是把風(fēng)速信號(hào)作為控制系統(tǒng)的輸入變量來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)速和功率控制的。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要特點(diǎn)是：低于額定風(fēng)速時(shí)，它能跟蹤最佳功率曲線，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有最高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率；高于額定風(fēng)速時(shí)，它增加了傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性，使功率輸出更加穩(wěn)定。特別是解決了高次諧波與功率因數(shù)等問(wèn)題后，使供電效率、質(zhì)量有所提高。目前的控制方法是：當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電磁力矩或風(fēng)力機(jī)槳距角使葉尖速比保持最佳值，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲。此控制方法基于線性化模型實(shí)現(xiàn)最佳葉尖速比的跟蹤，利用風(fēng)速測(cè)量值進(jìn)行反饋控制，或電功率反饋控制。但在隨機(jī)擾動(dòng)大、不確定因素多、非線性嚴(yán)重的風(fēng)電系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法會(huì)產(chǎn)生較大誤差。因此近些年國(guó)內(nèi)外都開(kāi)展了這方面的研究。一些新的控制理論開(kāi)始應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)。如采用模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制、魯棒控制等。使風(fēng)機(jī)控制向更加智能的方向發(fā)展。對(duì)于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，關(guān)鍵部分是風(fēng)輪和控制系統(tǒng)。隨著對(duì)風(fēng)力機(jī)技術(shù)的不斷研究與開(kāi)發(fā)，風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)逐漸大型化和商品化，反過(guò)來(lái)，對(duì)風(fēng)力機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究也越來(lái)越深入。

編輯推薦

　　風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)旨在培養(yǎng)風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)及其自動(dòng)化領(lǐng)域具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力以及良好的國(guó)際交流能力的高級(jí)工程技術(shù)人才，以滿足社會(huì)對(duì)該學(xué)科領(lǐng)域的工程技術(shù)、科研、經(jīng)營(yíng)管理等各方面的人才需求?！　”緯?shū)作為該專業(yè)的專業(yè)教材，重點(diǎn)介紹了風(fēng)力機(jī)的基本理論，基于T-S模糊模型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性分析方法，建立了具有參數(shù)不確定性的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型，并基于模糊控制理論分析了風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，給出了使系統(tǒng)穩(wěn)定的控制器的參數(shù)化表達(dá)式。

圖書(shū)封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù) PDF格式下載

---