商品簡介
隨著對生態環境的關注和可持續發展的需求，新能源的開發利用備受關注，而風力發電作為發展最快、前景最好的綠色能源，其開發與研究方興未艾。近年來，由於風電人才培養的需要，越來越多的專業將“風力發電”作為課程列入培養方案，對於風電教材的需要也日趨迫切。本書對現有教材的優點兼容並蓄，從章節設置入手，增強各章節間的邏輯性和章節內容的新穎性。前三章主要集中於風電機組的基礎知識，使學生對風電機組有較為深入的理解；從第四章到第六章，重點講述風電機組中主要的控制問題和控制方法，聚焦於永磁風電機組和雙饋風電機組的控制問題；最後四章則關注海上風電中的研究熱點，具體包括網絡拓撲、故障診斷和自愈問題，以及海上風電機群的分布式控制、主從控制和互補控制等。整體上，教材具有清晰的層次感：從風電機組本體到風電機組控制，從陸上風電到海上風電，從單機控制到機群控制，層層深入，循序漸進。既加強對基本知識和控制方法的說明，又注重風電領域最新研究成果的引入。本教材可在多個相關專業加以使用，能夠滿足自動化、新能源、機械等專業人才培養的教學需求。
作者簡介
先後擔任五門課程的講授工作，主講《現代控制理論》、《過程控制系統》、《魯棒控制》等專業主幹課程。近年來以第一作者發表教改論文4篇，獲得南瑞繼保獎教金、江蘇省普通高校優秀畢業設計指導教師、校優秀畢業設計指導教師等稱號。在實踐教學方面，積極參與實驗室建設、指導學生競賽和大學生創新計劃，先後指導獲得全國大學生電子設計競賽全國二等獎2項、江蘇賽區二等獎12項、江蘇省電子設計競賽二等獎7項。
目次
第1章緒論71.1背景71.2風力發電發展現狀91.2.1國外風電發展現狀91.2.2國內風電發展現狀101.3風力發電系統類型121.4風力發電控制技術131.4.1風力發電機組常規控制技術131.4.2風力發電機組非線性控制技術151.4.3風力發電機組分布式控制技術16參考文獻17第2章風力發電機組基本結構和相關理論192.1風力發電機組基本結構192.2風力發電機組主要理論202.2.1風力機的能量轉換過程202.2.2最大風能捕獲原理222.3相關控制理論與方法242.3.1圖論基礎知識
242.3.2Lyapunov穩定性定理262.3.3拉格朗日系統272.3.4Hamilton系統30參考文獻33第3章風力發電機組分類與模型353.1風力發電機組分類353.2定槳距與變槳距風力發電機組353.2.1定槳距風力發電機組353.2.2變槳距風力發電機組403.3永磁與雙饋風力發電機組423.3.1永磁風力發電機組模型423.3.2雙饋風力發電機組模型46參考文獻57第4章風力發電機組控制系統594.1風力發電機組中的控制問題594.1.1風電機組控制系統結構及風機運行過程594.1.2風電機組中的控制問題614.2風電機組的主要控制方法
644.2.1風電機組中的控制方法644.2.2PID控制模型654.2.3魯棒控制理論684.2.4Hamilton能量方法694.3PID方法在風力發電機組控制中的應用704.3.1最大功率跟蹤704.3.2恒功率及不平衡載荷控制724.3.3變槳距控制764.4雙饋風力發電機組低電壓穿越控制策略774.4.1低電壓時雙饋風力發電機組暫態特性分析774.4.2低電壓時雙饋風力發電機組控制策略794.4.3仿真分析814.5雙饋風力發電機組雙變流器協調控制策略834.5.1雙變流器結構834.5.2雙PWM變流器功率協調控制方法844.5.3基於小信號模型的雙PWM變流器協調控制方法
86參考文獻91第5章永磁風力發電機組非線性控制925.1永磁風力發電機組非線性控制策略的提出925.1.1非線性控制器的設計935.1.2非線性觀測器的設計955.1.3轉速決策模塊的設計975.2Hamilton能量方法985.3Hamilton控制器設計995.3.1將PCH系統轉換成PCH-D系統995.3.2無擾動情況下控制輸入設計1015.3.3有擾動情況下控制輸入設計1015.3.4仿真驗證1015.4基於奇異擾動理論的永磁風電機組控制器設計1055.4.1奇異擾動理論1055.4.2永磁風電機組快變和慢變系統模型分解1065.4.3永磁風電機組慢變系統控制器設計
1085.4.4永磁風電機組快變系統控制器設計1095.4.5設計結果1105.4.6仿真驗證1115.5永磁風力發電機組切換控制器設計1125.5.1切換系統的介紹1125.5.2最大功率跟蹤與恒功率控制區間控制策略1135.5.3仿真驗證117參考文獻119第6章雙饋風力發電機組預測及多目標控制1206.1基於遺傳算法和聚類算法的BP神經網絡風速預測1206.1.1風速特性研究1206.1.2基於BP神經網絡預測風速1206.1.3基於遺傳算法優化的BP神經網絡風速預測1246.1.4基於模糊聚類算法的GA-BP神經網絡風速預測
1286.2雙饋風電機組協調多目標非線性控制1326.2.1雙饋風電機組運行模型1326.2.2無源性概念及協調無源性方法1376.2.3雙饋風電機組協調多目標非線性控制1396.3考慮風速預測的雙饋風電機組多目標協調非線性控制147參考文獻151第7章海上風電及拓撲結構變化1527.1海上風電系統1527.1.1海上風電系統研究背景1527.1.2海上風電國內外發展現狀1537.1.3海上風力發電系統構成1547.2海上風電場集電系統拓撲結構1547.2.1海上風電場集電系統的拓撲結構類型1557.2.2海上風電場集電系統拓撲結構設計
1567.3海上風電場通信系統拓撲研究1597.3.1海上風電場通信技術1597.3.2風電場通信網絡技術1607.3.3通信拓撲結構設計1617.4海上風電場無線通信及自愈研究1627.4.1無線通信中的拓撲算法1627.4.2海上風電場無線通信拓撲描述1657.4.3無線網絡路徑的自愈研究167參考文獻173第8章海上風電機組故障診斷與自愈控制1758.1海上風電機組及其故障診斷技術概述1758.1.1風電機組主要部件及故障1758.1.2海上風電機組無線通信機制1778.1.3相關算法基礎
1778.2海上風電機組的故障診斷技術1818.2.1基於SFS的PNN診斷方法1818.2.2風電機群分布式通信故障診斷技術1828.2.3海上風電場的故障診斷算例仿真1878.3海上風電機組故障定位1928.3.1基於兩點坐標的RSSI質心坐標定位法1928.3.2三點定位坐標介紹1928.3.3基於改進遺傳算法的故障節點定位算法1948.4海上風電場的網絡拓撲自愈研究1988.4.1海上風電場無線網絡自愈描述1988.4.2基於學習的無線網絡拓撲自愈算法1998.4.3基於學習自愈的仿真實驗
200參考文獻202第9章無源性理論在風電機組控制中的應用2039.1槳距角和傳動機構無源控制2039.1.1槳距角與傳動機構模型2039.1.2無源控制器設計2049.1.3仿真驗證2079.2風能轉換系統無源控制2089.2.1風能轉換系統模型2089.2.2無源控制器設計2099.2.3仿真驗證2119.3網側變流器無源控制2129.3.1雙PWM變換器模型2129.3.2無源控制器設計2129.3.3仿真驗證2149.4雙饋感應發電機組無源控制2159.4.1雙饋感應發電機組模型2159.4.2無源控制器設計2169.4.3仿真驗證
2199.5永磁發電機組無源控制2209.5.1永磁發電機組模型2209.5.2無源控制器設計2219.5.3仿真驗證222參考文獻223第10章分布式Hamilton系統在海上機群中的應用22410.1雙饋風電機組的Hamilton實現22410.2海上風電機群協同控制22710.2.1輸出同步問題描述22710.2.2海上風電場協同控制策略22710.2.3仿真驗證23010.3海上風電機群主從控制23110.3.1領導者Hamilton能量控制策略23110.3.2跟隨者分布式跟蹤控制策略
23310.3.3仿真驗證23510.4海上風電場非諧波擾動抑制研究23610.4.1非諧波擾動產生原因23610.4.2內模控制的設計23710.4.3含非諧波擾動的雙饋風電機群內模控制策略23810.4.4仿真驗證24010.5海上風電場時滯控制研究24310.5.1時滯產生的原因24310.5.2Casimir函數方法設計24310.5.3雙饋風電機群的時滯控制策略24510.5.4仿真驗證246參考文獻251
