新能源發(fā)電過程的動態(tài)建模、仿真和控制

目錄
譯者序
原書前言
縮略語

第1章 發(fā)電基本原理介紹1
1.1流體力學1
1.1.1質(zhì)量、動量和能量守恒1
1.1.2應(yīng)力應(yīng)變率和黏度的關(guān)系3
1.1.3理想氣體和聲波4
1.1.4參考狀態(tài)6
1.1.5正則沖擊波關(guān)系式7
1.1.6一維流動：Rayleigh流8
1.1.7一維流動：Fanno流13
1.1.8準一維流15
1.1.9傾斜沖擊波18
1.1.10 Prandtl-Meyer流20
1.2熱力學22
1.2.1熱力學第零定律24
1.2.2熱力學第一定律24
1.2.3熱力學第二和第三定律24
1.2.4在實際氣體中做功所需的熱量25
1.2.5自發(fā)過程和熱力學勢25
1.2.6可逆性、能量和循環(huán)27
1.2.7第二定律的應(yīng)用28
1.2.8基本發(fā)電循環(huán)29
1.2.9熱傳遞：傳導(dǎo)、輻射、對流熱傳遞30
1.3電化學：簡介33
1.3.1燃料電池熱力學34
1.3.2電極電化學35
1.3.3 Gibbs勢能變化37
1.3.4燃料電池效率38
1.3.5電極超電位38
1.3.6半電池電極示例40
1.3.7鹽橋40
1.3.8電極和電池的類型41
1.3.9蓄電池和燃料電池示例41
參考文獻44

第2章 能量轉(zhuǎn)換原理45
2.1發(fā)電機和電動機的初步概念45
2.1.1簡介45
2.1.2發(fā)電機和電動機的基本運行原理45
2.2電機：直流電動機46
2.2.1直流電動機的負荷49
2.2.2直流電動機的分類49
2.3交流電動機50
2.3.1同步電動機50
2.3.2同步電動機的分類50
2.3.3同步電動機的運轉(zhuǎn)50
2.3.4同步電動機的負荷52
2.3.5感應(yīng)電動機54
2.3.6交流伺服電動機55
2.3.7交流轉(zhuǎn)速計57
2.4無刷直流電動機57
2.5步進式直流電動機59
2.6高性能電動制動器的設(shè)計與開發(fā)60
2.7驅(qū)動直流電動機：直流電動機的速度控制60
2.7.1控制直流電動機：位置控制伺服60
2.8驅(qū)動和控制交流電動機66
2.9電動伺服制動器的穩(wěn)定性68
2.9.1勞斯表法71
2.10發(fā)電機71
2.10.1同步交流發(fā)電機72
2.10.2同步交流發(fā)電機的動態(tài)建模72
2.10.3感應(yīng)交流發(fā)電機75
2.11電力系統(tǒng)77
2.11.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定性77
2.11.2輸電線路79
2.11.3變壓器82
2.11.4功率因數(shù)提升83
參考文獻84

第3章 同步和感應(yīng)發(fā)電機的建模85
3.1建模的通用原理：Park變換和應(yīng)用85
3.2勵磁同步發(fā)電機89
3.3等效電路模型90
3.4具有磁場定向的永磁同步發(fā)電機的機電模型90
3.5勵磁同步發(fā)電機的應(yīng)用93
3.5.1典型勵磁器的建模95
3.5.2模型參數(shù)的計算96
3.6同步發(fā)電機的性能特性97
3.7感應(yīng)發(fā)電機的動態(tài)建模98
3.7.1等效電路建模99
3.7.2感應(yīng)發(fā)電機模型的參數(shù)計算100
3.7.3感應(yīng)發(fā)電機特性以及參數(shù)的實驗測定101
3.8 DFIG：實例分析101
3.8.1穩(wěn)態(tài)機電模型104
3.8.2非線性擾動動力學105
參考文獻107

第4章 風力發(fā)電和控制108
4.1簡介108
4.2風力機組件108
4.3風力機空氣動力學：動量理論108
4.3.1致動器盤原理109
4.3.2貝茲極限110
4.3.3流旋轉(zhuǎn)的影響111
4.4葉素動量理論112
4.4.1功率因數(shù)：BEM理論表達式114
4.5葉片的氣動設(shè)計115
4.6葉片結(jié)構(gòu)動力學117
4.7風輪空氣彈性變形的動態(tài)建模126
4.7.1多葉片坐標系128
4.7.2多葉片坐標系里的運動方程129
4.7.3扭轉(zhuǎn)模式的離心固化130
4.7.4基于葉素理論的空氣動力力矩131
4.7.5流入動力學133
4.7.6驅(qū)動流入中心的力矩133
4.7.7風輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)：一般表達式136
4.7.8風輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)：在不斷流入和有穩(wěn)定根間距的剛性葉片的情況下137
4.8實際的功率因數(shù)和它依靠在葉片安裝上的角度138
4.9最大功率點跟蹤和防止過度風轉(zhuǎn)矩140
4.10柔性風輪葉片上的準穩(wěn)定氣動負載143
4.11彈性風輪葉片的動力學和氣動力彈性學146
4.12風場速度分布和譜148
4.13支撐結(jié)構(gòu)150
4.13.1塔動力學和氣動伺服彈性150
4.13.2海上和浮動支撐結(jié)構(gòu)151
4.13.3水動力和水下冰荷載152
4.13.4浮體動力學及波流體動力學156
4.13.5浮子-風輪被動及主動解耦控制158
參考文獻159

第5章 燃氣輪機和壓縮機的動態(tài)模型163
5.1燃氣輪機：典型組成和動態(tài)模型163
5.2軸流壓縮機系統(tǒng)：一維管道模型168
5.2.1激盤理論168
5.3 Moore-Greitzer模型168
5.3.1壓縮機喘振和旋轉(zhuǎn)失速169
5.3.2 Moore-Greitzer模型方程式的推導(dǎo)172
5.3.3 Moore-Greitzer模型方程174
5.3.4穩(wěn)定流分析176
5.3.5不穩(wěn)定非線性擴展Moore-Greitzer模型177
5.3.6旋轉(zhuǎn)失速振動應(yīng)用179
5.3.7模型響應(yīng)和不穩(wěn)定性180
5.3.8節(jié)流閥調(diào)整的控制規(guī)則184
5.3.9旋轉(zhuǎn)失速振動強度控制184
5.3.10控制均衡的穩(wěn)定性185
5.3.11壓縮旋轉(zhuǎn)失速控制188
5.4燃燒188
5.4.1燃燒室189
5.4.2燃燒室空氣聲學190
5.4.3流量耦合熱聲不穩(wěn)定：POGO、嗡鳴、功率振蕩和嘯叫193
5.5整體噴氣發(fā)動機體積動力學建模194
5.5.1壓縮機模型196
5.5.2燃燒室子系統(tǒng)模型199
5.5.3渦輪動力學模型200
5.5.4渦輪動力和轉(zhuǎn)矩輸出203
5.5.5一維可變面積導(dǎo)管：后燃器和噴嘴203
5.5.6線軸動力學模擬205
5.5.7典型模擬結(jié)果205
5.6 FADEC205
參考文獻206

第6章 燃料電池的建模與仿真209
6.1燃料電池系統(tǒng)209
6.2燃料電池的熱力學和電化學211
6.2.1燃料電池的熱力學211
6.2.2燃料電池的電化學反應(yīng)和電催化作用212
6.3氫氣的產(chǎn)生、存儲與擴散213
6.4燃料電池堆的配置和燃料電池系統(tǒng)214
6.5面向控制的建模和動力學215
6.6 PEMFC的