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新能源發電過程的動態建模.仿真和控制 版權信息
- ISBN：9787111597261
- 條形碼：9787111597261 ; 978-7-111-59726-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
新能源發電過程的動態建模.仿真和控制 本書特色
本書討論了對一系列能源系統進行動態建模、仿真和控制的核心問題，包括燃氣輪機、風力機、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發電系統，如太陽能和波浪能發電。本書的主要特點在于，涉及了熱力學、流體力學、傳熱學、電化學、電網和電機等主題，并著重討論了它們在發電、控制和調節等領域的應用。本書將幫助讀者理解能源系統的建模方法以應用于控制器的設計，并掌握控制系統和調節器的基本設計過程。它也將對能源系統的動態仿真和監測系統的實現提供有益的指導。通過對可觀測系統變量的量測來估計系統內部變量，從而實現對系統的監測。對于混合發電系統的設計者們而言，本書也將提供有效的幫助。本書介紹了混合發電系統中涉及的先進技術，例如浮動或近海風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模型的各種發電系統的實際控制規則，在這些控制規則中并不需要對非線性動態模型進行線性化。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中的應用。
新能源發電過程的動態建模.仿真和控制 內容簡介
本書特色：
１）突出基本原理。本書開篇即深入淺出地介紹了對于后續內容理解所必需的電機、流體力學、熱力學以及傳熱學的基本知識。接著聚焦于這些原理在電力過程中的應用，涵蓋所有電動機和發電機的基本原理和控制系統的關鍵要素。通過深入淺出的原理介紹，使得讀者對各類能源系統，包括燃氣輪機、風力機、燃料電池和電池等，都在基本原理層面有了深入、細致的了解。
２）非線性動態模型真實案例分析。本書通過真實案例分析介紹了基于非線性動態模型的各種發電系統的實際控制規則，在這些控制規則中并不需要對非線性動態模型進行線性化。此外，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中的應用。
３）內容全面、系統、實用。正如作者在原書前言中提到的那樣，本書匯集了一系列關于發電系統的設計、調節和控制等不同主題。
新能源發電過程的動態建模.仿真和控制 目錄
目錄
譯者序
原書前言
縮略語
第1章 發電基本原理介紹1
1.1流體力學1
1.1.1質量、動量和能量守恒1
1.1.2應力應變率和黏度的關系3
1.1.3理想氣體和聲波4
1.1.4參考狀態6
1.1.5正則沖擊波關系式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**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自發過程和熱力學勢25
1.2.6可逆性、能量和循環27
1.2.7第二定律的應用28
1.2.8基本發電循環29
1.2.9熱傳遞：傳導、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 能量轉換原理45
2.1發電機和電動機的初步概念45
2.1.1簡介45
2.1.2發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50
2.3.4同步電動機的負荷52
2.3.5感應電動機54
2.3.6交流伺服電動機55
2.3.7交流轉速計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計與開發60
2.7驅動直流電動機：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驅動和控制交流電動機66
2.9電動伺服制動器的穩定性68
2.9.1勞斯表法71
2.10發電機71
2.10.1同步交流發電機72
2.10.2同步交流發電機的動態建模72
2.10.3感應交流發電機75
2.11電力系統77
2.11.1電力系統穩定性77
2.11.2輸電線路79
2.11.3變壓器82
2.11.4功率因數提升83
參考文獻84
第3章 同步和感應發電機的建模85
3.1建模的通用原理：Park變換和應用85
3.2勵磁同步發電機89
3.3等效電路模型90
3.4具有磁場定向的永磁同步發電機的機電模型90
3.5勵磁同步發電機的應用93
3.5.1典型勵磁器的建模95
3.5.2模型參數的計算96
3.6同步發電機的性能特性97
3.7感應發電機的動態建模98
3.7.1等效電路建模99
3.7.2感應發電機模型的參數計算100
3.7.3感應發電機特性以及參數的實驗測定101
3.8 DFIG：實例分析101
3.8.1穩態機電模型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流旋轉的影響111
4.4葉素動量理論112
4.4.1功率因數：BEM理論表達式114
4.5葉片的氣動設計115
4.6葉片結構動力學117
4.7風輪空氣彈性變形的動態建模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驅動流入中心的力矩133
4.7.7風輪轉矩系數：一般表達式136
4.7.8風輪轉矩系數：在不斷流入和有穩定根間距的剛性葉片的情況下137
4.8實際的功率因數和它依靠在葉片安裝上的角度138
4.9*大功率點跟蹤和防止過度風轉矩140
4.10柔性風輪葉片上的準穩定氣動負載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支撐結構150
4.13.1塔動力學和氣動伺服彈性150
4.13.2海上和浮動支撐結構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模型163
5.1燃氣輪機：典型組成和動態模型163
5.2軸流壓縮機系統：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壓縮機喘振和旋轉失速169
5.3.2 Moore-Greitzer模型方程式的推導172
5.3.3 Moore-Greitzer模型方程174
5.3.4穩定流分析176
5.3.5不穩定非線性擴展Moore-Greitzer模型177
5.3.6旋轉失速振動應用179
5.3.7模型響應和不穩定性180
5.3.8節流閥調整的控制規則184
5.3.9旋轉失速振動強度控制184
5.3.10控制均衡的穩定性185
5.3.11壓縮旋轉失速控制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流量耦合熱聲不穩定：POGO、嗡鳴、功率振蕩和嘯叫193
5.5整體噴氣發動機體積動力學建模194
5.5.1壓縮機模型196
5.5.2燃燒室子系統模型199
5.5.3渦輪動力學模型200
5.5.4渦輪動力和轉矩輸出203
5.5.5一維可變面積導管：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和電催化作用212
6.3氫氣的產生、存儲與擴散213
6.4燃料電池堆的配置和燃料電池系統214
6.5面向控制的建模和動力學215
6.6 PEMFC的
譯者序
原書前言
縮略語
第1章 發電基本原理介紹1
1.1流體力學1
1.1.1質量、動量和能量守恒1
1.1.2應力應變率和黏度的關系3
1.1.3理想氣體和聲波4
1.1.4參考狀態6
1.1.5正則沖擊波關系式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**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自發過程和熱力學勢25
1.2.6可逆性、能量和循環27
1.2.7第二定律的應用28
1.2.8基本發電循環29
1.2.9熱傳遞：傳導、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 能量轉換原理45
2.1發電機和電動機的初步概念45
2.1.1簡介45
2.1.2發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50
2.3.4同步電動機的負荷52
2.3.5感應電動機54
2.3.6交流伺服電動機55
2.3.7交流轉速計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計與開發60
2.7驅動直流電動機：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驅動和控制交流電動機66
2.9電動伺服制動器的穩定性68
2.9.1勞斯表法71
2.10發電機71
2.10.1同步交流發電機72
2.10.2同步交流發電機的動態建模72
2.10.3感應交流發電機75
2.11電力系統77
2.11.1電力系統穩定性77
2.11.2輸電線路79
2.11.3變壓器82
2.11.4功率因數提升83
參考文獻84
第3章 同步和感應發電機的建模85
3.1建模的通用原理：Park變換和應用85
3.2勵磁同步發電機89
3.3等效電路模型90
3.4具有磁場定向的永磁同步發電機的機電模型90
3.5勵磁同步發電機的應用93
3.5.1典型勵磁器的建模95
3.5.2模型參數的計算96
3.6同步發電機的性能特性97
3.7感應發電機的動態建模98
3.7.1等效電路建模99
3.7.2感應發電機模型的參數計算100
3.7.3感應發電機特性以及參數的實驗測定101
3.8 DFIG：實例分析101
3.8.1穩態機電模型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流旋轉的影響111
4.4葉素動量理論112
4.4.1功率因數：BEM理論表達式114
4.5葉片的氣動設計115
4.6葉片結構動力學117
4.7風輪空氣彈性變形的動態建模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驅動流入中心的力矩133
4.7.7風輪轉矩系數：一般表達式136
4.7.8風輪轉矩系數：在不斷流入和有穩定根間距的剛性葉片的情況下137
4.8實際的功率因數和它依靠在葉片安裝上的角度138
4.9*大功率點跟蹤和防止過度風轉矩140
4.10柔性風輪葉片上的準穩定氣動負載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支撐結構150
4.13.1塔動力學和氣動伺服彈性150
4.13.2海上和浮動支撐結構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模型163
5.1燃氣輪機：典型組成和動態模型163
5.2軸流壓縮機系統：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壓縮機喘振和旋轉失速169
5.3.2 Moore-Greitzer模型方程式的推導172
5.3.3 Moore-Greitzer模型方程174
5.3.4穩定流分析176
5.3.5不穩定非線性擴展Moore-Greitzer模型177
5.3.6旋轉失速振動應用179
5.3.7模型響應和不穩定性180
5.3.8節流閥調整的控制規則184
5.3.9旋轉失速振動強度控制184
5.3.10控制均衡的穩定性185
5.3.11壓縮旋轉失速控制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流量耦合熱聲不穩定：POGO、嗡鳴、功率振蕩和嘯叫193
5.5整體噴氣發動機體積動力學建模194
5.5.1壓縮機模型196
5.5.2燃燒室子系統模型199
5.5.3渦輪動力學模型200
5.5.4渦輪動力和轉矩輸出203
5.5.5一維可變面積導管：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和電催化作用212
6.3氫氣的產生、存儲與擴散213
6.4燃料電池堆的配置和燃料電池系統214
6.5面向控制的建模和動力學215
6.6 PEMFC的
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新能源發電過程的動態建模.仿真和控制 作者簡介
Ranjan Vepa博士畢業于斯坦福大學，獲應用力學博士學位，曾在NASA Langley研究中心工作，現就職于倫敦大學。Vepa博士在動態建模和控制領域有５本著作，他的主要研究領域包括控制系統設計及相關信號處理在機械系統、能源系統、生物醫學工程等方面的應用，尤其精通各類線性及非線性動態系統參數的自適應估計和動態控制，包括航天、能源和生物系統等。正是Vepa博士扎實的學術和工業背景，使得他既能從熱力學、流體力學、傳熱學、電化學等的基礎知識出發，從物理角度為讀者詳盡而系統地分析、介紹能源系統的基本原理，又能從實際應用角度，通過真實案例分析給讀者以建議和指導
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