风力发电机组原理与应用（第4版）

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本书主要介绍了大型风力发电机组原理及其应用的基本知识。全书共分为10章，包括绪论，风力机，发电系统，主传动与制动，变桨距、偏航与辅助系统，控制系统，风力发电机组的运行，支撑体系，海上风力发电机组和风力发电机组的维护。
本书的定位是职业教育，用于对从事风力发电机组制造和使用的人员进行培训，也可以作为大专院校相关专业的教材或教学参考资料，同时适合作为风电场和风电企业管理人员、技术人员以及广大风电爱好者的自学读物。
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目录
前言
主要物理量符号表
章绪论
节风力发电机组概述
一、总体结构
二、基本参数
三、分类
第二节并网型风力发电机组
一、工作原理
二、典型机型
第二章风力机
节基本概念
一、风的动能
二、不可压缩流体
三、流体黏性
四、层流与湍流
五、伯努利方程
六、边界层
七、阻力
八、升力
九、风廓线
第二节叶片与轮毂
一、叶片的外部特征
二、翼型
三、叶片常用材料
四、叶片断面结构
五、轮毂
六、叶片与轮毂的连接
第三节风轮
一、风轮的几何定义和参数
二、贝茨极限 
第四节风轮的空气动力特性 
一、作用在叶素上的力
二、旋转尾流
三、叶素动量定理
第五节风力机的运行及控制
一、风力机的调节特性
二、风力机的实际风能利用系数
三、叶片数的影响
四、风力机的控制目标
风力发电机组原理与应用第4版目录第三章发电系统
节变压器
一、变压器的工作原理
二、变压器的分类及结构
第二节变流器
一、电力电子器件
二、ACDC变换电路
三、DCDC变换电路
四、DCAC变换电路
五、正弦波脉宽调制技术
第三节发电机概述
一、风力发电机分类
二、发电机基本参数
第四节基于感应发电机的发电系统
一、感应发电机
二、并网方式
三、并网运行时的无功功率补偿
第五节基于同步发电机的发电系统
一、电励磁同步发电机
二、多极永磁发电机
三、同步发电系统变流器
四、发电系统保护电路
五、同步发电系统的软并网
六、电气柜
第六节基于双馈发电机的发电系统
一、双馈发电机
二、双馈发电系统变流器
三、撬棒（Crowbar）保护电路
四、并网和脱网
五、电气柜
第四章主传动与制动
节带齿轮箱机组的主传动
一、几种整体布局
二、主轴及主轴承
三、齿轮箱
四、联轴器
第二节直驱式机组的主传动
一、单轴承结构
二、双轴承结构
三、直驱式机组主传动轴承
第三节制动
一、机械制动
二、空气动力制动
第五章变桨距、偏航与辅助系统
节变桨距系统
一、液压变桨距系统
二、电动变桨距系统
三、电液变桨距系统
四、变桨距系统的控制
第二节偏航系统
一、偏航系统的功能
二、偏航系统的组成和工作原理
三、执行机构
四、偏航系统的控制
第三节液压系统
一、液压元件
二、定桨距机组液压系统
三、变桨距机组液压系统
第四节润滑与温控
一、润滑
二、温控
第六章控制系统
节控制系统的结构与功能
一、控制系统的总体结构
二、主控系统硬件
三、控制系统的功能
第二节安全保护
一、机组运行安全保护系统
二、微控制器抗干扰保护系统
三、安全链
第三节信号测量
一、需要检测的信号
二、风的测量
三、常用传感器
第四节人机界面
一、运行操作
二、状态显示
三、故障监测
第五节控制系统的智能化
一、基本目标
二、主要内容
第七章风力发电机组的运行
节常规运行过程
一、风力发电机组的稳态工作点
二、风力发电机组工作状态及其转换
三、机组的起动方式
第二节变桨距变速恒频机组
一、起动与关机
二、风能利用系数
三、风力发电机组的运行区域
四、变速恒频运行状态
五、变速控制策略
六、变桨距、变速双重控制
七、过渡区域功率控制方式
第八章支撑体系
节机舱壳体
一、双馈式机组机舱壳体
二、直驱式机组机舱壳体
第二节塔架
一、塔架的分类
二、塔架结构
三、塔架的固有频率
四、塔架风轮系统振动模态
五、搬运及安全设备
第三节基础
一、厚板块基础
二、多桩基础
三、混凝土单桩基础
第四节接地、避雷与消防
一、电气接地保护
二、避雷系统
三、消防与视频
第九章海上风力发电机组
节海上环境
一、海上风资源
二、海上风电开发的制约因素
第二节基础
一、固定型基础
二、浮置型基础
三、基础方案比较
第三节防腐蚀
一、防腐蚀方法
二、主要部件防腐蚀措施
第四节防台风
一、台风的危害
二、防台风的方法
第五节防撞击
一、防撞击承台
二、防撞击护套
三、分离式护栏
四、防撞击警示装置
第六节吊装与维护设备
一、吊装设备与方式
二、维护设备
第十章风力发电机组的维护
节维护周期及常用工具
一、维护周期
二、维修所需的常用工具
第二节风力机的维护
一、叶片的维护
二、叶片轴承的维护
三、轮毂的维护
第三节发电系统的维护
一、发电机的维护及故障分析
二、变流系统的维护及故障处理
三、变压器的维护
第四节主传动与制动系统的维护
一、齿轮箱的使用及维护
二、齿轮箱常见故障及排除
三、联轴器的维护
四、制动机构的维护及故障排除
第五节变桨距、偏航及辅助系统的维护
一、变桨距系统的维护
二、偏航系统的维护及常见故障
三、液压系统的维护及常见故障
第六节控制系统的故障与防护
一、控制系统的常见故障
二、减少故障的方法
第七节支撑体系的维护
一、联接件的维护
二、结构件的维护
三、电缆和电缆夹块的维护
四、塔基水平度检测
五、塔筒标识的维护
六、接地装置的维护
第八节定期维护内容
附录中华人民共和国国家标准电工术语风力发电机组
参考文献

本书主要介绍了大型风力发电机组原理及其应用的基本知识。原理包括相关理论、定义、结构和工作机理；应用包括运行、监控、维护、失效分析和故障处理。
本书在内容上的特点是以能量流和信息流为线索，系统地表述整机和部件原理；打破了学科的局限，以“功能块”为基本单元编排全书结构；以稳态工作点的设置为出发点，介绍了风力发电机组的运行机理。
为了便于广大读者阅读，在介绍基本原理时力求处理好定性与定量的关系，尽量以定性描述为主。集中讨论结构原理，重点介绍如何解决风力发电机组应用中的实际问题。尽管如此，在风力机的介绍中，还是进行了一些必要的定量分析，其目的主要是为了有利于读者对风力机原理的深入理解。一般读者可以只注重终的结论。
本书第1版于2009年出版，至今已经10多年了，进行了两次较大的修订，相继出版了第2版和第3版。本书自出版以来，受到了广大读者的欢迎。在此对读者和本书出版发行过程中给予我们帮助的所有朋友表示衷心的感谢，特别感谢机械工业出版社林春泉老师付出的辛劳。
10多年来，风力发电产业和技术都有了突飞猛进的发展。为了适应新形势，本书进行了第3次修订。这次修订的目的是“吐故纳新”。在第3版的基础上，本版删减了与核心内容关联较少或目前已较少使用的内容，如风的形成、风的统计特性、液压元件、双速发电机组的运行、优化转差机组的运行等。同时，增加了一些基础知识和与新技术相关的内容，如风力机空气动力学基本概念、多极永磁发电机结构、直驱式机组主传动、激光风速雷达、控制系统的智能化、机组的消防与视频等，并且增加了海上风力发电机组一章。根据新内容的需要，增加和更新了大量图表。
本书的定位是职业教育，用于对从事风力发电机组制造和使用的人员进行培训，也可以作为大专院校相关专业的教材或教学参考资料，同时适合作为风电场和风电企业管理人员、技术人员以及广大风电爱好者的自学读物。
本书第4版主要由姚兴佳教授、宋俊教授执笔。单光坤、隋红霞撰写了第9章部分内容并提供了大量资料。
在本书第4版的编写过程中，得到了海上风力发电技术与检测国家重点实验室和中国再生能源学会风能专业委员会相关单位的热情帮助，在此一并表示感谢。
我们一如既往地希望广大读者对本书改版后的不当之处提出更多的批评和建议，这样可以增加我们的见识，将今后的工作提高一步。

编著者于沈阳2020年5月风力发电机组原理与应用第4版