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第一章 绪论1

第一节 风1

一、风的形成1

二、风力等级6

三、风的测量8

四、风的数学描述11

五、风能可利用区的划分17

第二节 风力发电机组概述18

一、总体结构18

二、基本参数18

三、分类18

第三节 并网供电风力发电机组21

一、工作原理21

二、常见机型23

第二章 风力机28

第一节 叶片与轮毂28

一、叶片的外部特征28

二、翼型28

三、叶片的常用材料30

四、叶片断面结构31

五、轮毂32

六、叶片与轮毂的连接33

第二节 风轮34

一、风轮的几何定义和参数34

二、贝茨极限37

第三节 风轮的空气动力特性40

一、作用在叶素上的力40

二、旋转尾流43

三、叶素-动量定理44

第四节 风力机的运行及控制46

一、风力机的调节特性47

二、风力机的实际风能利用系数48

三、叶片数的影响48

四、风力机的控制目标50

第三章 发电系统52

第一节 变压器52

一、变压器的工作原理52

二、变压器的分类及结构52

第二节 变流器54

一、电力电子器件54

二、AC-DC变换电路59

三、DC-DC变换电路61

四、DC-AC变换电路62

五、正弦波脉宽调制技术63

第三节 发电机概述65

一、风力发电机分类65

二、发电机基本参数66

第四节 基于感应发电机的发电系统68

一、感应发电机68

二、并网方式72

三、并网运行时无功功率补偿73

第五节 基于同步发电机的发电系统74

一、电励磁同步发电机75

二、多极永磁发电机78

三、同步发电系统变流器82

四、发电系统保护电路89

五、同步发电系统的软并网93

第六节 基于双馈发电机的发电系统93

一、双馈发电机93

二、双馈发电系统变流器101

三、撬杠（Crowbar）保护电路104

四、并网和脱网105

第四章 主传动与制动108

第一节 主传动108

一、主轴及主轴承108

二、齿轮箱110

三、联轴器117

第二节 制动121

一、机械制动122

二、空气动力制动127

第五章 变桨距、偏航与辅助系统129

第一节 变桨距系统129

一、液压变桨距系统129

二、电动变桨距系统131

三、电-液变桨距系统135

四、变桨距系统的控制135

五、叶片载荷的采集138

第二节 偏航系统138

一、偏航系统的功能138

二、偏航系统的组成和工作原理138

三、执行机构139

四、偏航系统的控制142

第三节 液压系统145

一、液压元件146

二、定桨距机组液压系统158

三、变桨距机组液压系统160

第四节 润滑与温控162

一、润滑162

二、温度控制168

第六章 控制系统171

第一节 控制系统的结构与功能171

一、控制系统的总体结构171

二、主控系统硬件172

三、控制系统的功能174

第二节 安全保护174

一、机组运行安全保护系统175

二、微控制器抗干扰保护系统176

三、安全链177

第三节 信号测量178

一、需要检测的信号178

二、主要信号测量技术178

第四节 人机界面187

一、运行操作187

二、状态显示188

三、故障监测191

第七章 风力发电机组的运行192

第一节 常规运行过程192

一、风力发电机组的稳态工作点192

二、风力发电机组工作状态及其转换193

三、机组的起动方式195

第二节 定桨距-双速发电机机组196

一、叶片安装角的调整196

二、双速发电机197

三、运行过程198

四、双速发电机机组控制系统201

第三节 变桨距-优化转差机组204

一、机组的结构特点204

二、运行状态205

三、带调整发电机转差率的变桨距系统206

四、发电机转子电流控制技术208

第四节 变桨距-变速恒频机组213

一、起动与关机213

二、最佳风能利用系数215

三、风电机组的运行区域216

四、变速恒频运行状态217

五、变速控制策略217

六、变桨距、变速双重控制220

七、过渡区域功率控制方式221

第八章 支撑体系225

第一节 机舱壳体225

一、机舱底盘225

二、机舱罩225

三、整流罩226

第二节 塔架226

一、塔架的分类227

二、塔架结构228

三、塔架的固有频率231

四、塔架-风轮系统振动模态232

五、搬运及安全设备235

第三节 基础236

一、陆上风力发电机组的基础236

二、海上风力发电机组的基础238

第四节 接地与避雷239

一、电气接地保护239

二、避雷系统241

第九章 风力发电机组的维护246

第一节 风力发电机组的维护概述246

一、维护周期246

二、维修所需的常用工具246

第二节 风力机的维护247

一、叶片的维护247

二、叶片轴承的维护250

三、轮毂的维护250

第三节 发电系统的维护250

一、发电机的维护及故障分析250

二、变流系统的维护及故障处理253

三、变压器的维护254

第四节 主传动与制动系统的维护255

一、齿轮箱的使用及维护255

二、齿轮箱常见故障及排除258

三、联轴器的维护261

四、制动机构的维护及故障排除261

第五节 变桨距、偏航及辅助系统的维护263

一、变桨距系统的维护263

二、偏航系统的维护及常见故障266

三、液压系统的维护及常见故障267

第六节 控制系统的故障与防护269

一、控制系统的常见故障269

二、减少故障的方法271

第七节 支撑体系的维护272

一、联接件的维护272

二、结构件的维护273

三、电缆和电缆夹块的维护273

四、塔基水平度检测273

五、塔筒标识的维护274

六、接地装置的维护274

附录 中华人民共和国国家标准 电工术语 风力发电机组275

参考文献284