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第1章 风力机原理和结构1

1.1 风力机的工作原理1

1.2 风力机的主要类型3

1.3 风力机的发展趋势6

1.4 风力机的仿真技术8

第2章 MATLAB基础10

2.1 MATLAB基础10

2.1.1 MATLAB介绍10

2.1.2 MATLAB的系统开发环境12

2.1.3 MATLAB计算基础14

2.1.4 MATLAB程序设计基础17

2.1.5 MATLAB常用命令19

2.1.6 MATLAB绘图基础19

2.2 Simulink基础20

2.2.1 Simulink介绍20

2.2.2 Simulink工作环境21

2.2.3 SimPowerSystems工具箱31

2.2.4 SimHydraulics工具箱33

第3章 Bladed基础36

3.1 GH Bladed介绍36

3.2 GH Bladed的系统开发环境36

3.2.1 工具条菜单37

3.2.2 工具图标37

3.2.3 操作顺序45

3.2.4 输入数据46

3.2.5 输入数据使用项目文件46

3.2.6 输入数据进行计算46

3.2.7 生成报告47

3.2.8 用户自定义选项47

3.2.9 实时帮助47

第4章 风和风速48

4.1 风特性48

4.1.1 风力等级48

4.1.2 风速与风级的关系50

4.1.3 风的测量50

4.1.4 风能资源的统计计算51

4.2 风的建模52

4.2.1 三维湍流模型52

4.2.2 风剪切模型53

4.2.3 塔影效应模型53

4.2.4 基于MATLAB的风剪切和塔影效应风速模型54

4.2.5 基于Bladed的三维湍流风速模型61

第5章 风力机载荷分析与计算67

5.1 风力机载荷情况67

5.1.1 载荷分类67

5.1.2 载荷情况68

5.2 风力机坐标系选择69

5.3 风力机气动载荷70

5.3.1 动量理论70

5.3.2 叶素理论71

5.3.3 动量-叶素理论72

5.3.4 空气动力载荷计算73

5.4 基于MATLAB的气动载荷计算仿真74

5.4.1 不考虑方位角变桨载荷计算74

5.4.2 考虑方位角气动载荷计算79

5.5 基于Bladed的稳态运行载荷计算85

第6章 变速变桨距水平轴风力机仿真94

6.1 叶轮模型94

6.1.1 叶片的几何参数95

6.1.2 叶轮的几何参数96

6.2 塔架模型97

6.3 传动链模型98

6.3.1 定速模型99

6.3.2 刚性轴模型99

6.3.3 柔性轴模型99

6.4 双馈感应发电机99

6.4.1 双馈感应发电机工作原理99

6.4.2 双馈感应发电机多变量数学模型101

6.4.3 双馈感应发双馈感应发电机dq0坐标变换下数学模型104

6.4.4 双馈感应发电机在dq0同步旋转坐标变换下按定子磁场定向的数学模型105

6.5 双向PWM变换器功率控制模型106

6.6 基于SimPowerSystem风力机仿真109

第7章 电气伺服变桨执行机构117

7.1 变桨执行机构117

7.2 电气变桨执行机构118

7.3 三闭环直流电动变桨仿真120

7.3.1 主要参数计算120

7.3.2 基于系统动态结构图仿真121

7.3.3 基于SimPowerSystem仿真131

第8章 液压伺服变桨机构135

8.1 液压变桨执行机构135

8.1.1 液压变桨执行机构工作原理135

8.1.2 曲柄连杆机构136

8.2 基于系统动态结构图仿真137

8.2.1 液压变桨执行机构传递函数137

8.2.2 变桨距液压系统设计139

8.2.3 仿真研究142

8.2.4 稳定性分析144

8.3 基于SimHydraulics仿真145

8.3.1 主要参数计算145

8.3.2 仿真研究147

8.3.3 稳定性分析149

第9章 风力机功率控制策略152

9.1 风力机最大能量捕获策略152

9.1.1 最大能量捕获策略152

9.1.2 PID控制策略153

9.1.3 仿真研究154

9.2 风电机组模糊滑模变结构控制技术161

9.2.1 模糊控制技术161

9.2.2 滑模变结构控制技术166

9.2.3 风电机组模糊滑模变结构控制技术168

9.2.4 仿真研究170

9.3 分层多模最优控制策略175

9.3.1 bang-bang控制策略177

9.3.2 变速模糊控制策略179

9.3.3 变桨自适应PID控制策略180

9.3.4 仿真研究180

9.4 独立变桨控制185

9.4.1 独立变桨控制与风机功率186

9.4.2 独立变桨控制策略186

9.4.3 仿真研究188

9.5 Bladed功率控制192

9.5.1 功率控制192

9.5.2 高级控制193

9.5.3 外部控制器194

9.5.4 功率控制仿真195

第10章 风电场监控与数据采集系统仿真199

10.1 风电场系统组成199

10.1.1 风电场中风力发电机组的选择和安装199

10.1.2 风电场监控系统组成201

10.2 IEC 61400-25标准信息模型和通信映射方式203

10.2.1 风电场监控通信要求和通信模型203

10.2.2 风电场监控通信协议映射206

10.2.3 风电场映射方式的选择208

10.3 OPC接口规范与数据访问210

10.3.1 OPC技术规范210

10.3.2 OPC数据访问方法211

10.3.3 OPC接口规范解析212

10.4 基于OPC技术的风电场监控系统仿真214

10.4.1 OPC技术在风电场监控中的应用214

10.4.2 风电场监控系统软件平台214

10.4.3 风电场监控系统仿真216