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第1章 概述 1

1.1 风与风的测量 1

1.1.1 关于风的大气科普知识 1

1.1.2 风的种类和形成 3

1.1.3 风的特性 7

1.1.4 风的测量 14

1.2 风能与风能资源 19

1.2.1 风能 19

1.2.2 风能资源描述 20

1.2.3 我国风能资源分布 21

1.2.4 风能资源的评估 23

1.3 风电场选址 24

1.3.1 风电场的宏观选址 24

1.3.2 风电场的微观选址 25

1.4 风力发电概况 28

1.4.1 风力发电的特点 29

1.4.2 风力发电的发展趋势 29

1.4.3 我国风力发电的现状 30

第2章 风力发电工作原理及风能转化原理 33

2.1 风力发电原理 33

2.1.1 风力发电机组的构成 33

2.1.2 风力发电机组的分类 36

2.1.3 风力发电机组的工作原理 36

2 2 风能转换原理 38

2.2.1 叶片的空气动力特性 38

2.2.2 风能转换原理 40

2.3 风力发电机组的性能参数 43

第3章 风力机 46

3.1 风力机的类型 46

3.2 水平轴风力机 51

3.2.1 风轮的空气动力特性参数 51

3.2.2 风轮结构 53

3.2.3 水平轴风力机的特点 65

3.2.4 几种类型的水平轴风力机 65

3.3 垂直轴风力机 67

3.3.1 垂直轴风力机的结构 67

3.3.2 垂直轴风力机的分类 67

3.3.3 垂直轴风力机的特点 70

3.3.4 水平轴与垂直轴风力机比较 70

第4章 风力发电机组传动系统 72

4.1 传动系统概述 72

4.1.1 传动系统总体布置方式 73

4.1.2 传动系统分类 77

4.1.3 传动系统的要求 77

4.2 主轴 78

4.2.1 主轴的要求 78

4.2.2 主轴的布置形式 79

4.3 轴承 82

4.3.1 主轴轴承 82

4.3.2 偏航轴承和变桨轴承 84

4.4 齿轮箱 87

4.4.1 齿轮传动原理 88

4.4.2 齿轮箱的分类 89

4.4.3 风力发电机组齿轮箱 92

4.4.4 齿轮箱的主要零部件 97

4.4.5 国产风力发电机组齿轮箱 100

4.5 联轴器 100

4.5.1 刚性联轴器 101

4.5.2 柔性联轴器 102

第5章 风力发电机组液压系统 107

5.1 液压系统概述 107

5.1.1 液压系统的基本组成 107

5.1.2 液压传动的工作原理 108

5.1.3 液压系统主要部件 108

5.1.4 液压传动系统工作原理图 116

5.2 定桨距风力发电机组液压系统 118

5.2.1 基本结构 118

5.2.2 具体结构举例 119

5.3 变桨距风力发电机组液压系统 121

5.3.1 比例控制技术 121

5.3.2 具体结构举例 123

第6章 风力发电机组变桨距、偏航及制动系统 124

6.1 变桨距系统 124

6.1.1 变桨距调节工况及系统的分类 125

6.1.2 变桨距执行装置 126

6.1.3 典型变桨距系统 127

6.2 偏航系统 134

6.2.1 偏航系统的功能和分类 134

6.2.2 被动偏航系统 135

6.2.3 主动偏航系统 136

6.3 制动系统 142

6.3.1 制动系统的组成及工作原理 142

6.3.2 空气动力制动 143

6.3.3 机械制动 145

6.3.4 制动器的设置 150

第7章 风力发电机组发电系统 153

7.1 发电系统 153

7.1.1 恒速恒频发电系统 153

7.1.2 变速恒频发电系统 154

7.2 发电机 159

7.2.1 笼型异步发电机 159

7.2.2 绕线转子异步发电机 162

7.2.3 双馈异步发电机 163

7.2.4 电励磁同步发电机 165

7.2.5 永磁同步发电机 165

7.2.6 其他型式的风力发电机 170

7.3 变换器与变压器 171

7.3.1 风力发电机组中的变换器 172

7.3.2 风力发电机组中的变压器 176

7.4 并网运行 179

7.4.1 风力发电机组的运行方式 179

7.4.2 风力发电机并网的构成 184

7.4.3 异步发电机并网 184

7.4.4 同步发电机并网 188

7.4.5 双馈异步风力发电机并网 190

7.4.6 直驱式永磁同步发电机并网 194

第8章 风力发电机组的控制 197

8.1 控制系统 197

8.1.1 风力发电机组控制系统的基本功能 197

8.1.2 风力发电机组控制系统组成 198

8.1.3 风力发电机组工作状态分析 200

8.1.4 机组的启动方式分析 200

8.1.5 风力发电机组并网运行控制分析 201

8.2 定桨距风力发电机组的控制 204

8.2.1 机组的控制特性 204

8.2.2 运行过程 206

8.3 变桨距风力发电机组的控制 209

8.3.1 机组的控制特性 209

8.3.2 变桨距控制过程 210

8.3.3 运行状态 211

8.3.4 带调整发电机转差率的变桨距系统 212

8.4 参数监测与处理 214

8.4.1 电力参数监测 214

8.4.2 风力参数监测 216

8.4.3 机组状态参数检测 217

8.5 常用传感器 218

第9章 风力发电机组的安全保护 226

9.1 安全保护系统 226

9.1.1 安全保护系统的控制要求 226

9.1.2 安全保护具体内容 227

9.2 接地保护与防雷系统 230

9.2.1 防雷系统 230

9.2.2 接地及降低接地电阻的措施 238

第10章 风力发电机组支撑系统 242

10.1 机舱与底盘 242

10.1.1 机舱 242

10.1.2 底盘 243

10.1.3 机舱罩 245

10.1.4 导流罩 246

10.2 塔架 247

10.2.1 塔架的类型与结构 247

10.2.2 塔架的组成 250

10.3 基础 254

10.3.1 基础的类型与结构 254

10.3.2 基础与塔架连接方式 257