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新能源發電過程的動態建模模擬和控制/智能電網關鍵技術研究與應用叢書

  • 作者:(英)蘭詹·文帕|譯者:周蓉//滕婧//張瑩
  • 出版社:機械工業
  • ISBN:9787111597261
  • 出版日期:2018/06/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:287
人民幣:RMB 89 元      售價:
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內容大鋼
    蘭詹·文帕等著的《新能源發電過程的動態建模模擬和控制/智能電網關鍵技術研究與應用叢書》討論了對一系列能源系統進行動態建模、模擬和控制的核心問題,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於其他非常規發電系統,如太陽能和波浪能發電。本書的主要特點在於,涉及了熱力學、流體力學、傳熱學、電化學、電網和電機等主題,並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於控制器的設計,並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模擬和監測系統的實現提供有益的指導。通過對可觀測系統變數的量測來估計系統內部變數,從而實現對系統的監測。對於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於非線性動態模型的各種發電系統的實際控制規則,在這些控制規則中並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於非線性模型的估計方法及其在能源系統中的應用。
    本書適合從事新能源發電技術的工程技術人員閱讀,也可供從事常規能源發電技術的工程技術人員和大專院校相關專業師生參考。

作者介紹
(英)蘭詹·文帕|譯者:周蓉//滕婧//張瑩
    蘭詹·文帕(Ranjan Vepa)博士畢業於斯坦福大學,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博士紮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

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 流體力學
    1.1.1 質量、動量和能量守恆
    1.1.2 應力應變率和黏度的關係
    1.1.3 理想氣體和聲波
    1.1.4 參考狀態
    1.1.5 正則衝擊波關係式
    1.1.6 一維流動:Rayleigh流
    1.1.7 一維流動:Fanno流
    1.1.8 准一維流
    1.1.9 傾斜衝擊波
    1.1.1 0Prandtl-Meyer流
  1.2 熱力學
    1.2.1 熱力學第零定律
    1.2.2 熱力學第一定律
    1.2.3 熱力學第二和第三定律
    1.2.4 在實際氣體中做功所需的熱量
    1.2.5 自發過程和熱力學勢
    1.2.6 可逆性、能量和循環
    1.2.7 第二定律的應用
    1.2.8 基本發電循環
    1.2.9 熱傳遞:傳導、輻射、對流熱傳遞
  1.3 電化學:簡介
    1.3.1 燃料電池熱力學
    1.3.2 電極電化學
    1.3.3 Gibbs勢能變化
    1.3.4 燃料電池效率
    1.3.5 電極超電位
    1.3.6 半電池電極示例
    1.3.7 鹽橋
    1.3.8 電極和電池的類型
    1.3.9 蓄電池和燃料電池示例
  參考文獻
第2章  能量轉換原理
  2.1 發電機和電動機的初步概念
    2.1.1 簡介
    2.1.2 發電機和電動機的基本運行原理
  2.2 電機:直流電動機
    2.2.1 直流電動機的負荷
    2.2.2 直流電動機的分類
  2.3 交流電動機
    2.3.1 同步電動機
    2.3.2 同步電動機的分類
    2.3.3 同步電動機的運轉
    2.3.4 同步電動機的負荷
    2.3.5 感應電動機
    2.3.6 交流伺服電動機

    2.3.7 交流轉速計
  2.4 無刷直流電動機
  2.5 步進式直流電動機
  2.6 高性能電動制動器的設計與開發
  2.7 驅動直流電動機:直流電動機的速度控制
    2.7.1 控制直流電動機:位置控制伺服
  2.8 驅動和控制交流電動機
  2.9 電動伺服制動器的穩定性
    2.9.1 勞斯表法
  2.10 發電機
    2.10.1 同步交流發電機
    2.10.2 同步交流發電機的動態建模
    2.10.3 感應交流發電機
  2.11 電力系統
    2.11.1 電力系統穩定性
    2.11.2 輸電線路
    2.11.3 變壓器
    2.11.4 功率因數提升
  參考文獻
第3章  同步和感應發電機的建模
  3.1 建模的通用原理:Park變換和應用
  3.2 勵磁同步發電機
  3.3 等效電路模型
  3.4 具有磁場定向的永磁同步發電機的機電模型
  3.5 勵磁同步發電機的應用
    3.5.1 典型勵磁器的建模
    3.5.2 模型參數的計算
  3.6 同步發電機的性能特性
  3.7 感應發電機的動態建模
    3.7.1 等效電路建模
    3.7.2 感應發電機模型的參數計算
    3.7.3 感應發電機特性以及參數的實驗測定
  3.8 DFIG:實例分析
    3.8.1 穩態機電模型
    3.8.2 非線性擾動動力學
  參考文獻
第4章  風力發電和控制
  4.1 簡介
  4.2 風力機組件
  4.3 風力機空氣動力學:動量理論
    4.3.1 致動器盤原理
    4.3.2 貝茲極限
    4.3.3 流旋轉的影響
  4.4 葉素動量理論
    4.4.1 功率因數:BEM理論表達式
  4.5 葉片的氣動設計
  4.6 葉片結構動力學
  4.7 風輪空氣彈性變形的動態建模
    4.7.1 多葉片坐標系
    4.7.2 多葉片坐標系里的運動方程

    4.7.3 扭轉模式的離心固化
    4.7.4 基於葉素理論的空氣動力力矩
    4.7.5 流入動力學
    4.7.6 驅動流入中心的力矩
    4.7.7 風輪轉矩係數:一般表達式
    4.7.8 風輪轉矩係數:在不斷流入和有穩定根間距的剛性葉片的情況下
  4.8 實際的功率因數和它依靠在葉片安裝上的角度
  4.9 最大功率點跟蹤和防止過度風轉矩
  4.10 柔性風輪葉片上的准穩定氣動負載
  4.11 彈性風輪葉片的動力學和氣動力彈性學
  4.12 風場速度分佈和譜
  4.13 支撐結構
    4.13.1 塔動力學和氣動伺服彈性
    4.13.2 海上和浮動支撐結構
    4.13.3 水動力和水下冰荷載
    4.13.4 浮體動力學及波流體動力學
    4.13.5 浮子-風輪被動及主動解耦控制
  參考文獻
第5章  燃氣輪機和壓縮機的動態模型
  5.1 燃氣輪機:典型組成和動態模型
  5.2 軸流壓縮機系統:一維管道模型
    5.2.1 激盤理論
  5.3 Moore-Greitzer模型
    5.3.1 壓縮機喘振和旋轉失速
    5.3.2 Moore-Greitzer模型方程式的推導
    5.3.3 Moore-Greitzer模型方程
    5.3.4 穩定流分析
    5.3.5 不穩定非線性擴展Moore-Greitzer模型
    5.3.6 旋轉失速振動應用
    5.3.7 模型響應和不穩定性
    5.3.8 節流閥調整的控制規則
    5.3.9 旋轉失速振動強度控制
    5.3.10 控制均衡的穩定性
    5.3.11 壓縮旋轉失速控制
  5.4 燃燒
    5.4.1 燃燒室
    5.4.2 燃燒室空氣聲學
    5.4.3 流量耦合熱聲不穩定:POGO、嗡鳴、功率振蕩和嘯叫
  5.5 整體噴氣發動機體積動力學建模
    5.5.1 壓縮機模型
    5.5.2 燃燒室子系統模型
    5.5.3 渦輪動力學模型
    5.5.4 渦輪動力和轉矩輸出
    5.5.5 一維可變面積導管:后燃器和噴嘴
    5.5.6 線軸動力學模擬
    5.5.7 典型模擬結果
  5.6 FADEC
  參考文獻
第6章  燃料電池的建模與模擬
  6.1 燃料電池系統

  6.2 燃料電池的熱力學和電化學
    6.2.1 燃料電池的熱力學
    6.2.2 燃料電池的電化學反應和電催化作用
  6.3 氫氣的產生、存儲與擴散
  6.4 燃料電池堆的配置和燃料電池系統
  6.5 面向控制的建模和動力學
  6.6 PEMFC的降階模型
    6.6.1 PEMFC模型
    6.6.2 膜濕度模型
    6.6.3 燃料電池輸出電極的極化
  6.7 PEMFC的流基模型
    6.7.1 PEMFC中的動態流建模
    6.7.2 電池的輸出方程
  6.8 SOFC
  6.9 SOFC的熱電聯產應用
  6.10 燃料電池模擬
  6.11 估計燃料電池的參數
  6.12 燃料電池控制器的設計
  參考文獻
第7章  電池:建模和充電狀態估計
  7.1 簡介
  7.2 電池電化學
  7.3 容量和荷電狀態
    7.3.1 Peukert方程
    7.3.2 性能曲線
  7.4 電池建模
  7.5 SOC估計
  7.6 系統和參數辨識
  7.7 KF和EKF
    7.7.1 UKF
    7.7.2 自適應
    7.7.3 基於自適應UKF的參數辨識
  參考文獻
第8章  非常規能源發電:太陽能發電、波浪能發電和潮汐能發電
  8.1 簡介
  8.2 太陽電池:特性簡介
    8.2.1 類型和特點
    8.2.2 光敏器件:操作原理
    8.2.3 太陽電池輸出功率模型
    8.2.4 MPPT控制
  8.3 波浪能發電
    8.3.1 波浪能發電轉換裝置
    8.3.2 浮體波電位
    8.3.3 最佳動力輸出條件
    8.3.4 Wells渦輪機
  8.4 潮汐能
  參考文獻

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