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目次
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本書比較全面地介紹了風力發電系統的組成及其工作原理、風力發電機組的結構、並網運行與控制及風力發電機組安全保護等內容。全書共8章，包括風力發電原理，風力發電機組的結構，風力發電機及變流器，變槳、偏航及制動系統，液壓系統，風力發電機組運行與控制，風電場SCADA系統，風力發電機組安全與保護系統。
本書可作為大學本科和高等職業技術學院及各類風電技術培訓班的教學用書，也可作為風電場和風電領域管理人員、技術人員及風電愛好者的自學讀物。
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名人/編輯推薦
全面介紹風力發電系統組成及工作原理
目次
第1章風力發電概述1
1.1風力發電的能量轉換過程1
1.1.1風力發電機組工作過程1
1.1.2風力發電機組的主要參數3
1.2風力發電機組的分類5
1.2.1按照轉軸佈置方式分類5
1.2.2按照風力機功率調節方式分類6
1.2.3按轉速變化分類8
1.2.4按有無齒輪箱分類8
1.3風力發電機組的運行特性9
1.3.1定槳距風力發電機組9
1.3.2變槳距風力發電機組11
1.3.3變速風力發電機組12
1.4風力發電系統類型13
1.4.1離網型風力發電系統13
1.4.2並網型風力發電系統13
1.4.3定速恒頻風力發電系統13
1.4.4變速恒頻風力發電系統15
本章小結16
練習題16
第2章風力發電機組的結構18
2.1基礎與塔架18
2.1.1基礎18
2.1.2塔架18
2.2風輪20
2.2.1葉片21
2.2.2導流罩24
2.2.3輪轂24
2.3機艙25
2.4傳動系統26
2.4.1主軸26
2.4.2主軸軸承及軸承座28
2.4.3齒輪箱29
2.4.4聯軸器31
2.5變槳系統32
2.6制動系統33
2.7偏航系統33
2.8電控系統34
2.8.1電氣系統34
2.8.2控制系統35
本章小結35
練習題36
第3章風力發電機及變流器37
3.1籠型感應發電機39
3.1.1基本結構39
3.1.2工作原理39
3.1.3基本方程式、等效電路和相量圖40
3.1.4感應電機的電磁轉矩42
3.1.5並網運行時的無功補償43
3.1.6感應發電機的工作特性43
3.1.7籠型感應發電機變速恒頻風力發電系統44
3.2繞線轉子感應發電機45
3.2.1基本結構45
3.2.2發電機轉子電流控制技術45
3.2.3優化轉差風力發電系統47
3.2.4功率和轉速控制47
3.3電勵磁同步發電機50
3.3.1基本結構50
3.3.2電勵磁同步發電機的運行51
3.3.3電勵磁同步發電機的特性53
3.3.4電勵磁同步發電機的功率調節和無功補償54
3.3.5電勵磁同步風力發電系統55
3.4雙饋發電機56
3.4.1基本結構及特點56
3.4.2工作原理58
3.4.3基本方程式、等效電路61
3.4.4雙饋式風力發電系統68
3.4.5雙饋發電機的功率控制69
3.5永磁同步發電機77
3.5.1永磁同步發電機的結構78
3.5.2永磁同步發電機的特點80
3.5.3永磁同步發電機的特性82
3.5.4永磁同步風力發電系統83
3.5.5永磁同步風力發電機的控制85
3.6變流器87
3.6.1變流器裝置組成87
3.6.2雙饋型變流器89
3.6.3全功率型變流器92
本章小結93
練習題94
目錄風力發電技術第4章風力發電機組的變槳、偏航及制動系統96
4.1變槳系統96
4.1.1變槳系統的原理和功能96
4.1.2變槳系統的工作狀態97
4.1.3液壓變槳機構98
4.1.4電動變槳系統99
4.1.5液壓變槳系統與電動變槳系統的對比106
4.2偏航系統106
4.2.1偏航系統技術要求107
4.2.2偏航系統組成108
4.2.3偏航系統的控制111
4.2.4扭纜保護112
4.3制動系統113
4.3.1空氣動力制動114
4.3.2機械制動115
本章小結119
練習題119
第5章風力發電機組的液壓系統120
5.1液壓系統概述 120
5.1.1液壓系統的基本組成120
5.1.2液壓系統元件121
5.1.3液壓系統設計原則130
5.1.4風電機組液壓系統設計條件130
5.2液壓傳動系統的工作原理131
5.2.1帶有換向閥的液壓系統131
5.2.2液壓系統中的比例控制技術132
5.2.3帶有電液伺服閥的
液壓伺服系統134
5.3風力發電機組中的典型液壓系統135
5.3.1風電機組的液壓站135
5.3.2變槳控制135
5.3.3停機控制142
5.3.4偏航控制143
5.4潤滑與冷卻系統143
5.4.1齒輪箱潤滑與冷卻系統組成143
5.4.2齒輪箱潤滑與冷卻系統
工作過程146
5.4.3軸承自潤滑系統147
本章小結150
練習題151
第6章風力發電機組運行與控制152
6.1風力發電機組的運行152
6.1.1風力機的最佳功率152
6.1.2風電機組的穩態工作點154
6.1.3變槳變速恒頻運行154
6.1.4風電機組的工作狀態157
6.1.5風電機組安全運行的基本條件159
6.2風力發電機組的控制160
6.2.1控制系統的基本組成及結構160
6.2.2控制系統的功能164
6.2.3控制系統的基本要求165
6.3風力發電機組的並網166
6.3.1風電並網對電網的影響166
6.3.2風電並網運行要求168
6.3.3籠型感應異步發電機並網169
6.3.4雙饋發電機並網172
6.3.5直驅式同步發電機並網173
6.4風力發電機組的脫網175
6.5低電壓穿越176
6.5.1基本定義176
6.5.2低電壓穿越要求176
6.5.3低電壓對風力發電機組的影響177
6.5.4風電機組低電壓穿越保護180
6.6風功率預測181
6.6.1預測的概念及意義181
6.6.2預測分類及方法182
6.6.3預測方法的優缺點及適應範圍183
本章小結184
練習題185
第7章風電場SCADA系統186
7.1風電場SCADA系統概述186
7.1.1SCADA系統結構186
7.1.2風電場通信方式188
7.1.3SCADA系統功能190
7.1.4SCADA系統主要界面191
7.2風力發電機組運行監測193
7.2.1電參數監測193
7.2.2風力參數監測195
7.2.3機組運行參數監測195
7.2.4風力發電機組監測點佈置197
7.3風力發電機組上常用的傳感器198
7.3.1電量測量傳感器198
7.3.2風速傳感器198
7.3.3風向傳感器201
7.3.4溫度傳感器202
7.3.5轉速傳感器203
7.3.6振動傳感器209
7.3.7偏航計數器210
7.3.8應力傳感器211
7.3.9制動磨損傳感器211
7.3.10看門狗模塊211
7.3.11安全繼電器212
本章小結214
練習題214
8章風力發電機組安全與保護系統216
8.1風力發電機組安全保護系統概述216
8.1.1安全保護內容216
8.1.2運行安全保護217
8.1.3控制系統安全保護218
8.2風力發電機組防雷系統222
8.2.1雷電基本概念222
8.2.2風電機組的防雷設計225
8.2.3 葉片防雷保護226
8.2.4機艙防雷保護228
8.2.5塔筒防雷保護233
8.3風力發電機組接地系統234
8.3.1接地基本概念234
8.3.2接地作用236
本章小結239
練習題239
部分練習題參考答案240
參考文獻248目錄
1.1風力發電的能量轉換過程1
1.1.1風力發電機組工作過程1
1.1.2風力發電機組的主要參數3
1.2風力發電機組的分類5
1.2.1按照轉軸佈置方式分類5
1.2.2按照風力機功率調節方式分類6
1.2.3按轉速變化分類8
1.2.4按有無齒輪箱分類8
1.3風力發電機組的運行特性9
1.3.1定槳距風力發電機組9
1.3.2變槳距風力發電機組11
1.3.3變速風力發電機組12
1.4風力發電系統類型13
1.4.1離網型風力發電系統13
1.4.2並網型風力發電系統13
1.4.3定速恒頻風力發電系統13
1.4.4變速恒頻風力發電系統15
本章小結16
練習題16
第2章風力發電機組的結構18
2.1基礎與塔架18
2.1.1基礎18
2.1.2塔架18
2.2風輪20
2.2.1葉片21
2.2.2導流罩24
2.2.3輪轂24
2.3機艙25
2.4傳動系統26
2.4.1主軸26
2.4.2主軸軸承及軸承座28
2.4.3齒輪箱29
2.4.4聯軸器31
2.5變槳系統32
2.6制動系統33
2.7偏航系統33
2.8電控系統34
2.8.1電氣系統34
2.8.2控制系統35
本章小結35
練習題36
第3章風力發電機及變流器37
3.1籠型感應發電機39
3.1.1基本結構39
3.1.2工作原理39
3.1.3基本方程式、等效電路和相量圖40
3.1.4感應電機的電磁轉矩42
3.1.5並網運行時的無功補償43
3.1.6感應發電機的工作特性43
3.1.7籠型感應發電機變速恒頻風力發電系統44
3.2繞線轉子感應發電機45
3.2.1基本結構45
3.2.2發電機轉子電流控制技術45
3.2.3優化轉差風力發電系統47
3.2.4功率和轉速控制47
3.3電勵磁同步發電機50
3.3.1基本結構50
3.3.2電勵磁同步發電機的運行51
3.3.3電勵磁同步發電機的特性53
3.3.4電勵磁同步發電機的功率調節和無功補償54
3.3.5電勵磁同步風力發電系統55
3.4雙饋發電機56
3.4.1基本結構及特點56
3.4.2工作原理58
3.4.3基本方程式、等效電路61
3.4.4雙饋式風力發電系統68
3.4.5雙饋發電機的功率控制69
3.5永磁同步發電機77
3.5.1永磁同步發電機的結構78
3.5.2永磁同步發電機的特點80
3.5.3永磁同步發電機的特性82
3.5.4永磁同步風力發電系統83
3.5.5永磁同步風力發電機的控制85
3.6變流器87
3.6.1變流器裝置組成87
3.6.2雙饋型變流器89
3.6.3全功率型變流器92
本章小結93
練習題94
目錄風力發電技術第4章風力發電機組的變槳、偏航及制動系統96
4.1變槳系統96
4.1.1變槳系統的原理和功能96
4.1.2變槳系統的工作狀態97
4.1.3液壓變槳機構98
4.1.4電動變槳系統99
4.1.5液壓變槳系統與電動變槳系統的對比106
4.2偏航系統106
4.2.1偏航系統技術要求107
4.2.2偏航系統組成108
4.2.3偏航系統的控制111
4.2.4扭纜保護112
4.3制動系統113
4.3.1空氣動力制動114
4.3.2機械制動115
本章小結119
練習題119
第5章風力發電機組的液壓系統120
5.1液壓系統概述 120
5.1.1液壓系統的基本組成120
5.1.2液壓系統元件121
5.1.3液壓系統設計原則130
5.1.4風電機組液壓系統設計條件130
5.2液壓傳動系統的工作原理131
5.2.1帶有換向閥的液壓系統131
5.2.2液壓系統中的比例控制技術132
5.2.3帶有電液伺服閥的
液壓伺服系統134
5.3風力發電機組中的典型液壓系統135
5.3.1風電機組的液壓站135
5.3.2變槳控制135
5.3.3停機控制142
5.3.4偏航控制143
5.4潤滑與冷卻系統143
5.4.1齒輪箱潤滑與冷卻系統組成143
5.4.2齒輪箱潤滑與冷卻系統
工作過程146
5.4.3軸承自潤滑系統147
本章小結150
練習題151
第6章風力發電機組運行與控制152
6.1風力發電機組的運行152
6.1.1風力機的最佳功率152
6.1.2風電機組的穩態工作點154
6.1.3變槳變速恒頻運行154
6.1.4風電機組的工作狀態157
6.1.5風電機組安全運行的基本條件159
6.2風力發電機組的控制160
6.2.1控制系統的基本組成及結構160
6.2.2控制系統的功能164
6.2.3控制系統的基本要求165
6.3風力發電機組的並網166
6.3.1風電並網對電網的影響166
6.3.2風電並網運行要求168
6.3.3籠型感應異步發電機並網169
6.3.4雙饋發電機並網172
6.3.5直驅式同步發電機並網173
6.4風力發電機組的脫網175
6.5低電壓穿越176
6.5.1基本定義176
6.5.2低電壓穿越要求176
6.5.3低電壓對風力發電機組的影響177
6.5.4風電機組低電壓穿越保護180
6.6風功率預測181
6.6.1預測的概念及意義181
6.6.2預測分類及方法182
6.6.3預測方法的優缺點及適應範圍183
本章小結184
練習題185
第7章風電場SCADA系統186
7.1風電場SCADA系統概述186
7.1.1SCADA系統結構186
7.1.2風電場通信方式188
7.1.3SCADA系統功能190
7.1.4SCADA系統主要界面191
7.2風力發電機組運行監測193
7.2.1電參數監測193
7.2.2風力參數監測195
7.2.3機組運行參數監測195
7.2.4風力發電機組監測點佈置197
7.3風力發電機組上常用的傳感器198
7.3.1電量測量傳感器198
7.3.2風速傳感器198
7.3.3風向傳感器201
7.3.4溫度傳感器202
7.3.5轉速傳感器203
7.3.6振動傳感器209
7.3.7偏航計數器210
7.3.8應力傳感器211
7.3.9制動磨損傳感器211
7.3.10看門狗模塊211
7.3.11安全繼電器212
本章小結214
練習題214
8章風力發電機組安全與保護系統216
8.1風力發電機組安全保護系統概述216
8.1.1安全保護內容216
8.1.2運行安全保護217
8.1.3控制系統安全保護218
8.2風力發電機組防雷系統222
8.2.1雷電基本概念222
8.2.2風電機組的防雷設計225
8.2.3 葉片防雷保護226
8.2.4機艙防雷保護228
8.2.5塔筒防雷保護233
8.3風力發電機組接地系統234
8.3.1接地基本概念234
8.3.2接地作用236
本章小結239
練習題239
部分練習題參考答案240
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