新能源发电过程的动态建模.仿真和控制

本书特色

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本书讨论了对一系列能源系统进行动态建模、仿真和控制的核心问题，包括燃气轮机、风力机、燃料电池和电池等。这些建模和控制原理也同样适用于其他非常规发电系统，如太阳能和波浪能发电。本书的主要特点在于，涉及了热力学、流体力学、传热学、电化学、电网和电机等主题，并着重讨论了它们在发电、控制和调节等领域的应用。本书将帮助读者理解能源系统的建模方法以应用于控制器的设计，并掌握控制系统和调节器的基本设计过程。它也将对能源系统的动态仿真和监测系统的实现提供有益的指导。通过对可观测系统变量的量测来估计系统内部变量，从而实现对系统的监测。对于混合发电系统的设计者们而言，本书也将提供有效的帮助。本书介绍了混合发电系统中涉及的先进技术，例如浮动或近海风力机以及燃料电池等。本书通过真实案例分析介绍了基于非线性动态模型的各种发电系统的实际控制规则，在这些控制规则中并不需要对非线性动态模型进行线性化。同时，本书还向读者介绍了基于非线性模型的估计方法及其在能源系统中的应用。

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内容简介

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本书特色：
１）突出基本原理。本书开篇即深入浅出地介绍了对于后续内容理解所必需的电机、流体力学、热力学以及传热学的基本知识。接着聚焦于这些原理在电力过程中的应用，涵盖所有电动机和发电机的基本原理和控制系统的关键要素。通过深入浅出的原理介绍，使得读者对各类能源系统，包括燃气轮机、风力机、燃料电池和电池等，都在基本原理层面有了深入、细致的了解。
２）非线性动态模型真实案例分析。本书通过真实案例分析介绍了基于非线性动态模型的各种发电系统的实际控制规则，在这些控制规则中并不需要对非线性动态模型进行线性化。此外，本书还向读者介绍了基于非线性模型的估计方法及其在能源系统中的应用。
３）内容全面、系统、实用。正如作者在原书前言中提到的那样，本书汇集了一系列关于发电系统的设计、调节和控制等不同主题。

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作者简介

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Ranjan Vepa博士毕业于斯坦福大学，获应用力学博士学位，曾在NASA Langley研究中心工作，现就职于伦敦大学。Vepa博士在动态建模和控制领域有５本著作，他的主要研究领域包括控制系统设计及相关信号处理在机械系统、能源系统、生物医学工程等方面的应用，尤其精通各类线性及非线性动态系统参数的自适应估计和动态控制，包括航天、能源和生物系统等。正是Vepa博士扎实的学术和工业背景，使得他既能从热力学、流体力学、传热学、电化学等的基础知识出发，从物理角度为读者详尽而系统地分析、介绍能源系统的基本原理，又能从实际应用角度，通过真实案例分析给读者以建议和指导

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目录

目录译者序原书前言缩略语第1章 发电基本原理介绍11.1流体力学11.1.1质量、动量和能量守恒11.1.2应力应变率和黏度的关系31.1.3理想气体和声波41.1.4参考状态61.1.5正则冲击波关系式71.1.6一维流动：Rayleigh流81.1.7一维流动：Fanno流131.1.8准一维流151.1.9倾斜冲击波181.1.10 Prandtl-Meyer流201.2热力学221.2.1热力学第零定律241.2.2热力学**定律241.2.3热力学第二和第三定律241.2.4在实际气体中做功所需的热量251.2.5自发过程和热力学势251.2.6可逆性、能量和循环271.2.7第二定律的应用281.2.8基本发电循环291.2.9热传递：传导、辐射、对流热传递301.3电化学：简介331.3.1燃料电池热力学341.3.2电极电化学351.3.3 Gibbs势能变化371.3.4燃料电池效率381.3.5电极超电位381.3.6半电池电极示例401.3.7盐桥401.3.8电极和电池的类型411.3.9蓄电池和燃料电池示例41参考文献44第2章 能量转换原理452.1发电机和电动机的初步概念452.1.1简介452.1.2发电机和电动机的基本运行原理452.2电机：直流电动机462.2.1直流电动机的负荷492.2.2直流电动机的分类492.3交流电动机502.3.1同步电动机502.3.2同步电动机的分类502.3.3同步电动机的运转502.3.4同步电动机的负荷522.3.5感应电动机542.3.6交流伺服电动机552.3.7交流转速计572.4无刷直流电动机572.5步进式直流电动机592.6高性能电动制动器的设计与开发602.7驱动直流电动机：直流电动机的速度控制602.7.1控制直流电动机：位置控制伺服602.8驱动和控制交流电动机662.9电动伺服制动器的稳定性682.9.1劳斯表法712.10发电机712.10.1同步交流发电机722.10.2同步交流发电机的动态建模722.10.3感应交流发电机752.11电力系统772.11.1电力系统稳定性772.11.2输电线路792.11.3变压器822.11.4功率因数提升83参考文献84第3章 同步和感应发电机的建模853.1建模的通用原理：Park变换和应用853.2励磁同步发电机893.3等效电路模型903.4具有磁场定向的永磁同步发电机的机电模型903.5励磁同步发电机的应用933.5.1典型励磁器的建模953.5.2模型参数的计算963.6同步发电机的性能特性973.7感应发电机的动态建模983.7.1等效电路建模993.7.2感应发电机模型的参数计算1003.7.3感应发电机特性以及参数的实验测定1013.8 DFIG：实例分析1013.8.1稳态机电模型1043.8.2非线性扰动动力学105参考文献107第4章 风力发电和控制1084.1简介1084.2风力机组件1084.3风力机空气动力学：动量理论1084.3.1致动器盘原理1094.3.2贝兹极限1104.3.3流旋转的影响1114.4叶素动量理论1124.4.1功率因数：BEM理论表达式1144.5叶片的气动设计1154.6叶片结构动力学1174.7风轮空气弹性变形的动态建模1264.7.1多叶片坐标系1284.7.2多叶片坐标系里的运动方程1294.7.3扭转模式的离心固化1304.7.4基于叶素理论的空气动力力矩1314.7.5流入动力学1334.7.6驱动流入中心的力矩1334.7.7风轮转矩系数：一般表达式1364.7.8风轮转矩系数：在不断流入和有稳定根间距的刚性叶片的情况下1374.8实际的功率因数和它依靠在叶片安装上的角度1384.9*大功率点跟踪和防止过度风转矩1404.10柔性风轮叶片上的准稳定气动负载1434.11弹性风轮叶片的动力学和气动力弹性学1464.12风场速度分布和谱1484.13支撑结构1504.13.1塔动力学和气动伺服弹性1504.13.2海上和浮动支撑结构1514.13.3水动力和水下冰荷载1524.13.4浮体动力学及波流体动力学1564.13.5浮子-风轮被动及主动解耦控制158参考文献159第5章 燃气轮机和压缩机的动态模型1635.1燃气轮机：典型组成和动态模型1635.2轴流压缩机系统：一维管道模型1685.2.1激盘理论1685.3 Moore-Greitzer模型1685.3.1压缩机喘振和旋转失速1695.3.2 Moore-Greitzer模型方程式的推导1725.3.3 Moore-Greitzer模型方程1745.3.4稳定流分析1765.3.5不稳定非线性扩展Moore-Greitzer模型1775.3.6旋转失速振动应用1795.3.7模型响应和不稳定性1805.3.8节流阀调整的控制规则1845.3.9旋转失速振动强度控制1845.3.10控制均衡的稳定性1855.3.11压缩旋转失速控制1885.4燃烧1885.4.1燃烧室1895.4.2燃烧室空气声学1905.4.3流量耦合热声不稳定：POGO、嗡鸣、功率振荡和啸叫1935.5整体喷气发动机体积动力学建模1945.5.1压缩机模型1965.5.2燃烧室子系统模型1995.5.3涡轮动力学模型2005.5.4涡轮动力和转矩输出2035.5.5一维可变面积导管：后燃器和喷嘴2035.5.6线轴动力学模拟2055.5.7典型模拟结果2055.6 FADEC205参考文献206第6章 燃料电池的建模与仿真2096.1燃料电池系统2096.2燃料电池的热力学和电化学2116.2.1燃料电池的热力学2116.2.2燃料电池的电化学反应和电催化作用2126.3氢气的产生、存储与扩散2136.4燃料电池堆的配置和燃料电池系统2146.5面向控制的建模和动力学2156.6 PEMFC的

封面

书名:新能源发电过程的动态建模.仿真和控制

作者:兰詹.文帕

页数:287

定价:¥89.0

出版社:机械工业出版社

出版日期:2018-06-01

ISBN:9787111597261

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