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第1章 绪论 1

1.1风电技术的研究意义 1

1.1.1能源现状概述 1

1.1.2发展风电的意义 2

1.2风电技术的研究现状 3

1.2.1风电现状总览 3

1.2.2风电发展趋势 6

1.3风电技术的研究内容 7

1.3.1基本问题及研究内容 7

1.3.2风电系统的控制技术 9

第2章 风能转化原理 15

2.1风能特性 15

2.2风能预测 19

2.3叶轮空气动力学基本原理 22

2.3.1桨叶受力分析 22

2.3.2风能转换过程分析 23

2.3.3动力学特性参数 24

2.4叶轮空气动力学建模理论 26

2.4.1叶素一动量理论 27

2.4.2尾流模型 28

2.4.3稳态失速与动态失速 29

第3章 风电机组特性与系统辨识 31

3.1典型风电机组及特性 31

3.1.1双馈风电机组 31

3.1.2直驱风电机组 33

3.1.3双馈与直驱的比较 35

3.1.4半直驱机组 36

3.2前端调速机组 36

3.2.1机组结构 37

3.2.2齿轮调速原理 37

3.3风电机组辨识原理 39

3.3.1辨识的作用 39

3.3.2典型的辨识方法 39

3.4基于风场数据的混合辨识方法 40

3.4.1辨识问题描述 41

3.4.2基于ERA的状态估计流程 42

3.4.3 SEI与ERA混合估计算法 43

3.4.4数值算例及分析 45

第4章 机组典型模块与控制系统 49

4.1机组典型模块 49

4.1.1叶轮 49

4.1.2驱动链 50

4.1.3发电机 51

4.1.4变桨模块 53

4.2定桨距风机控制 53

4.2.1定桨距风机机组特性 54

4.2.2定桨距风机控制系统 55

4.3变桨距风机控制 58

4.3.1变桨距风机机组特性 58

4.3.2变桨距风机控制系统 60

第5章 机组最大功率跟踪及变桨控制 63

5.1基于转矩估计的非线性MPPT控制 63

5.1.1最大功率跟踪方案 63

5.1.2最大功率跟踪控制器设计 64

5.1.3最大功率跟踪曲线搜索 66

5.1.4最大功率跟踪方案仿真验证 68

5.2基于虚拟参数的PPB控制 70

5.2.1系统描述与建模 71

5.2.2面向PPB的误差转换 72

5.2.3面向PPB的虚拟参数控制器 74

5.3高风速区域的线性化与PI变桨控制 78

5.3.1各组件非线性建模 78

5.3.2非线性模型的线性化 80

5.3.3 PI变桨控制器设计及仿真验证 81

5.4自适应容错变桨控制 83

5.4.1问题描述 83

5.4.2鲁棒容错控制 85

5.4.3鲁棒自适应容错控制 86

5.4.4基于神经网络的鲁棒自适应容错控制 88

5.4.5基于自适应容错控制的机组变桨 92

第6章 机组载荷分析及独立变桨控制 97

6.1风电机组载荷 97

6.1.1机组载荷的标准 97

6.1.2机组载荷的分类 98

6.1.3极限载荷与疲劳载荷 98

6.2基于Bladed的载荷分析 99

6.2.1 Bladed软件概述 99

6.2.2 Bladed模块建模 101

6.2.3 Bladed载荷模拟计算 106

6.3面向减载控制的独立变桨 111

6.3.1独立变桨距机构的建模 111

6.3.2鲁棒自适应独立变桨控制器设计 113

6.3.3改进的鲁棒自适应独立变桨控制器 116

第7章 机组的仿生智能监测控制 121

7.1基于神经网络的独立变桨及最大功率跟踪 121

7.1.1基于神经网络的独立变桨控制 121

7.1.2基于神经网络的最大功率跟踪 124

7.2基于记忆的机组控制方法 128

7.2.1机组动力学建模 128

7.2.2基于记忆的控制器设计 130

7.3基于仿记忆的机组监测方法 135

7.3.1风机故障统计分析 135

7.3.2故障严重度分类及基本策略 137

7.3.3故障估计与仿记忆原理 138

7.3.4仿记忆监测控制结构 140

第8章 风电机组控制工程——整机部件与控制系统 145

8.1风电整机系统部件 145

8.1.1风轮与塔架 145

8.1.2变桨系统 147

8.1.3偏航系统 148

8.1.4齿轮箱 150

8.1.5传动链 152

8.1.6电控系统 153

8.1.7测量信号传感器 154

8.1.8防雷系统 155

8.1.9液压单元 156

8.1.10保护配置 158

8.1.11测风仪及航空标志灯 160

8.2机组控制系统 160

8.2.1控制系统构成 162

8.2.2 PLC主控制系统 162

8.2.3传感器与通信接口 163

8.2.4控制系统卡件设计 164

8.2.5安全性与设备环境 165

第9章 风电机组控制工程——机组监测与运行维护 167

9.1风机状态监控系统 167

9.2风电机组运行维护 173

9.2.1基础与塔架维护 173

9.2.2叶片维护 175

9.2.3主轴与主齿轮维护 177

9.2.4偏航系统维护 180

9.2.5变桨系统维护 182

9.2.6液压制动系统维护 185

9.2.7发电机维护 187

9.2.8对腐蚀、磨损、裂纹的检查及补救 187

9.2.9人身安全指导 188

附录A风力发电机组控制器国家标准 189

第一部分：风力发电机组 控制器 技术条件（GB/T 19069—2003） 189

第二部分：风力发电机组 控制器 试验方法（GB/T 19070—2003） 208

参考文献 217