新能源發(fā)電過程的動態(tài)建模、仿真和控制

定　價：￥89.00

作　者：	[英] 蘭詹-文帕（Ranjan Vepa）著，周蓉滕婧張瑩等譯
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：	智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用叢書
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111597261	出版時間：	2018-06-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：	287	字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書討論了對一系列能源系統(tǒng)進行動態(tài)建模、仿真和控制的核心問題，包括燃?xì)廨啓C、風(fēng)力機、燃料電池和電池等。這些建模和控制原理也同樣適用于其他非常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)，如太陽能和波浪能發(fā)電。本書的主要特點在于，涉及了熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、電化學(xué)、電網(wǎng)和電機等主題，并著重討論了它們在發(fā)電、控制和調(diào)節(jié)等領(lǐng)域的應(yīng)用。本書將幫助讀者理解能源系統(tǒng)的建模方法以應(yīng)用于控制器的設(shè)計，并掌握控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的基本設(shè)計過程。它也將對能源系統(tǒng)的動態(tài)仿真和監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)提供有益的指導(dǎo)。通過對可觀測系統(tǒng)變量的量測來估計系統(tǒng)內(nèi)部變量，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)測。對于混合發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計者們而言，本書也將提供有效的幫助。本書介紹了混合發(fā)電系統(tǒng)中涉及的先進技術(shù)，例如浮動或近海風(fēng)力機以及燃料電池等。本書通過真實案例分析介紹了基于非線性動態(tài)模型的各種發(fā)電系統(tǒng)的實際控制規(guī)則，在這些控制規(guī)則中并不需要對非線性動態(tài)模型進行線性化。同時，本書還向讀者介紹了基于非線性模型的估計方法及其在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用。

作者簡介

　　Ranjan Vepa博士畢業(yè)于斯坦福大學(xué)，獲應(yīng)用力學(xué)博士學(xué)位，曾在NASA Langley研究中心工作，現(xiàn)就職于倫敦大學(xué)。Vepa博士在動態(tài)建模和控制領(lǐng)域有５本著作，他的主要研究領(lǐng)域包括控制系統(tǒng)設(shè)計及相關(guān)信號處理在機械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)工程等方面的應(yīng)用，尤其精通各類線性及非線性動態(tài)系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)估計和動態(tài)控制，包括航天、能源和生物系統(tǒng)等。正是Vepa博士扎實的學(xué)術(shù)和工業(yè)背景，使得他既能從熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、電化學(xué)等的基礎(chǔ)知識出發(fā)，從物理角度為讀者詳盡而系統(tǒng)地分析、介紹能源系統(tǒng)的基本原理，又能從實際應(yīng)用角度，通過真實案例分析給讀者以建議和指導(dǎo)

圖書目錄

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(xué)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(zhǔn)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(xué)22
1.2.1熱力學(xué)第零定律24
1.2.2熱力學(xué)第一定律24
1.2.3熱力學(xué)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(xué)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(xué)：簡介33
1.3.1燃料電池?zé)崃W(xué)34
1.3.2電極電化學(xué)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(fù)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(fù)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(xué)105
參考文獻107

第4章風(fēng)力發(fā)電和控制108
4.1簡介108
4.2風(fēng)力機組件108
4.3風(fēng)力機空氣動力學(xué)：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(xué)117
4.7風(fēng)輪空氣彈性變形的動態(tài)建模126
4.7.1多葉片坐標(biāo)系128
4.7.2多葉片坐標(biāo)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(xué)133
4.7.6驅(qū)動流入中心的力矩133
4.7.7風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)：一般表達式136
4.7.8風(fēng)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(fēng)轉(zhuǎn)矩140
4.10柔性風(fēng)輪葉片上的準(zhǔn)穩(wěn)定氣動負(fù)載143
4.11彈性風(fēng)輪葉片的動力學(xué)和氣動力彈性學(xué)146
4.12風(fēng)場速度分布和譜148
4.13支撐結(jié)構(gòu)150
4.13.1塔動力學(xué)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(xué)及波流體動力學(xué)156
4.13.5浮子-風(fēng)輪被動及主動解耦控制158
參考文獻159

第5章燃?xì)廨啓C和壓縮機的動態(tài)模型163
5.1燃?xì)廨啓C：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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)和電化學(xué)211
6.2.1燃料電池的熱力學(xué)211
6.2.2燃料電池的電化學(xué)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(xué)215
6.6 PEMFC的