新能源發(fā)電過程的動(dòng)態(tài)建模、仿真和控制

定　價(jià)：￥89.00

作　者：	[英] 蘭詹-文帕（Ranjan Vepa）著，周蓉滕婧張瑩等譯
出版社：	機(jī)械工業(yè)出版社
叢編項(xiàng)：	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(shí)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(jìn)行動(dòng)態(tài)建模、仿真和控制的核心問題，包括燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)力機(jī)、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(diǎn)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(jī)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(jì)，并掌握控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的基本設(shè)計(jì)過程。它也將對能源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真和監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)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(jì)系統(tǒng)內(nèi)部變量，從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)測。對于混合發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jìn)技術(shù)，例如浮動(dòng)或近海風(fēng)力機(jī)以及燃料電池等。本書通過真實(shí)案例分析介紹了基于非線性動(dòng)態(tài)模型的各種發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際控制規(guī)則，在這些控制規(guī)則中并不需要對非線性動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行線性化。同時(shí)，本書還向讀者介紹了基于非線性模型的估計(jì)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(dòng)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(jì)及相關(guān)信號(hào)處理在機(jī)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)估計(jì)和動(dòng)態(tài)控制，包括航天、能源和生物系統(tǒng)等。正是Vepa博士扎實(shí)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(shí)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(shí)際應(yīng)用角度，通過真實(shí)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(dòng)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(dòng)：Rayleigh流8
1.1.7一維流動(dòng)：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(shí)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(xiàn)44

第2章能量轉(zhuǎn)換原理45
2.1發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的初步概念45
2.1.1簡介45
2.1.2發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行原理45
2.2電機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)46
2.2.1直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷49
2.2.2直流電動(dòng)機(jī)的分類49
2.3交流電動(dòng)機(jī)50
2.3.1同步電動(dòng)機(jī)50
2.3.2同步電動(dòng)機(jī)的分類50
2.3.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)50
2.3.4同步電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷52
2.3.5感應(yīng)電動(dòng)機(jī)54
2.3.6交流伺服電動(dòng)機(jī)55
2.3.7交流轉(zhuǎn)速計(jì)57
2.4無刷直流電動(dòng)機(jī)57
2.5步進(jìn)式直流電動(dòng)機(jī)59
2.6高性能電動(dòng)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與開發(fā)60
2.7驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)的速度控制60
2.7.1控制直流電動(dòng)機(jī)：位置控制伺服60
2.8驅(qū)動(dòng)和控制交流電動(dòng)機(jī)66
2.9電動(dòng)伺服制動(dòng)器的穩(wěn)定性68
2.9.1勞斯表法71
2.10發(fā)電機(jī)71
2.10.1同步交流發(fā)電機(jī)72
2.10.2同步交流發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)建模72
2.10.3感應(yīng)交流發(fā)電機(jī)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(xiàn)84

第3章同步和感應(yīng)發(fā)電機(jī)的建模85
3.1建模的通用原理：Park變換和應(yīng)用85
3.2勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)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(jī)的機(jī)電模型90
3.5勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用93
3.5.1典型勵(lì)磁器的建模95
3.5.2模型參數(shù)的計(jì)算96
3.6同步發(fā)電機(jī)的性能特性97
3.7感應(yīng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)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(jī)模型的參數(shù)計(jì)算100
3.7.3感應(yīng)發(fā)電機(jī)特性以及參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測定101
3.8 DFIG：實(shí)例分析101
3.8.1穩(wěn)態(tài)機(jī)電模型104
3.8.2非線性擾動(dòng)動(dòng)力學(xué)105
參考文獻(xiàn)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(jī)組件108
4.3風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)：動(dòng)量理論108
4.3.1致動(dòng)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(dòng)量理論112
4.4.1功率因數(shù)：BEM理論表達(dá)式114
4.5葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)115
4.6葉片結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)117
4.7風(fēng)輪空氣彈性變形的動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)力力矩131
4.7.5流入動(dòng)力學(xué)133
4.7.6驅(qū)動(dòng)流入中心的力矩133
4.7.7風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)：一般表達(dá)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(shí)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(diǎn)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(dòng)負(fù)載143
4.11彈性風(fēng)輪葉片的動(dòng)力學(xué)和氣動(dòng)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(dòng)力學(xué)和氣動(dòng)伺服彈性150
4.13.2海上和浮動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)151
4.13.3水動(dòng)力和水下冰荷載152
4.13.4浮體動(dòng)力學(xué)及波流體動(dòng)力學(xué)156
4.13.5浮子-風(fēng)輪被動(dòng)及主動(dòng)解耦控制158
參考文獻(xiàn)159

第5章燃?xì)廨啓C(jī)和壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)模型163
5.1燃?xì)廨啓C(jī)：典型組成和動(dòng)態(tài)模型163
5.2軸流壓縮機(jī)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(jī)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(kuò)展Moore-Greitzer模型177
5.3.6旋轉(zhuǎn)失速振動(dòng)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(dòng)強(qiáng)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(dòng)機(jī)體積動(dòng)力學(xué)建模194
5.5.1壓縮機(jī)模型196
5.5.2燃燒室子系統(tǒng)模型199
5.5.3渦輪動(dòng)力學(xué)模型200
5.5.4渦輪動(dòng)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(dòng)力學(xué)模擬205
5.5.7典型模擬結(jié)果205
5.6 FADEC205
參考文獻(xiàn)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(chǔ)與擴(kuò)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(dòng)力學(xué)215
6.6 PEMFC的