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第1章 绪论 1

1.1 风力机的发展史 2

1.1.1 人类早期对风能的利用 2

1.1.2 风力发电 4

1.2 风与风能 11

1.2.1 大气科学的基础知识 11

1.2.2 风的形成 13

1.2.3 风的特性 16

1.2.4 风能 20

1.2.5 风能区划分 23

复习思考题 25

第2章 风力机的类型与结构 26

2.1 风力发电机的类型 27

2.2 风力发电机的结构 28

2.3 翼型简介 32

复习思考题 34

第3章 风力机的基本设计理论 35

3.1 贝兹理论 36

3.2 经典设计理论 38

3.2.1 涡流理论 38

3.2.2 叶素理论 39

3.2.3 动量理论 40

3.2.4 动量-叶素理论 40

3.2.5 叶片梢部损失和根部损失修正 41

3.2.6 塔影效果 41

3.2.7 偏斜气流修正 41

3.2.8 风剪切 42

3.3 风力机叶片的空气动力特性 43

3.3.1 翼型的几何定义 43

3.3.2 作用于运动叶片上的空气动力 44

3.3.3 升力系数和阻力系数的变化 46

复习思考题 46

第4章 风力机的载荷分析 47

4.1 概述 48

4.2 叶片的结构 48

4.2.1 水平轴风力机叶片的结构与特点 48

4.2.2 垂直轴风力机叶片的结构与特点 50

4.3 风轮的气动载荷分析与计算 51

4.3.1 翼型的来流速度 51

4.3.2 空气动力载荷 52

4.3.3 离心力载荷 53

4.3.4 重力载荷 54

4.4 作用在整个风力机上的力 55

4.4.1 轴向推力 55

4.4.2 俯仰力矩 55

4.5 载荷情况 56

复习思考题 60

第5章 风力机的设计 61

5.1 风力机设计方案 62

5.1.1 风场 62

5.1.2 风力发电机组等级 66

5.1.3 机组设计参数 67

5.1.4 离网型风力发电机组的基本配置 71

5.1.5 并网型风力发电机组的基本配置 72

5.2 风力机叶片的基本设计方法 73

5.2.1 叶片设计参数 73

5.2.2 叶片的基本设计方法 93

5.2.3 叶片的内部结构 120

5.2.4 叶片材料 122

5.2.5 叶片的加工工艺 125

5.3 风力发电机叶片设计举例 126

5.3.1 综合优化目标 126

5.3.2 约束条件 127

5.3.3 算法的实现 129

5.3.4 叶片优化设计实例 129

5.3.5 外形坐标设计 131

5.4 风力机其他组件的设计方法 135

5.4.1 发电机 135

5.4.2 轮毂 142

5.4.3 逆变器 144

5.4.4 蓄电池 147

5.4.5 塔架 151

5.4.6 传动装置 154

5.4.7 机舱 159

5.4.8 刹车和锁定装置 160

5.4.9 液压系统 163

5.4.10 偏航机械系统 166

5.4.11 控制系统 171

复习思考题 175

第6章 风力发电机输出功率特性 177

6.1 风轮转速 178

6.2 风力发电机组功率特性的测定 181

6.2.1 试验场地 181

6.2.2 测试仪器 182

6.2.3 比恩法 183

6.2.4 数据采集 184

6.2.5 数据筛选 184

6.2.6 数据回归 184

6.2.7 功率测定 185

6.3 风力发电机气动性能参数 188

6.4 年发电量计算 189

6.5 输出功率的控制 191

6.5.1 定桨距风力发电机组的功率控制 191

6.5.2 变桨距风力发电机组的功率控制 195

6.5.3 变速风力发电机组的功率控制 199

复习思考题 207

第7章 风力发电机组的参数选择与匹配 209

7.1 风力发电机组的参数与选择 210

7.1.1 小型风力发电机组的技术参数 210

7.1.2 中型风力发电机组的技术参数 211

7.1.3 大型风力发电机组的技术参数 213

7.2 风力发电机组的选型与性能匹配 225

7.2.1 风力发电机组选型的原则 226

7.2.2 风力发电机组选型的影响因素 226

复习思考题 228

第8章 风力发电机组的常见故障与检修 229

8.1 风力发电机组的常见故障 230

8.1.1 齿轮箱的常见故障及预防措施 230

8.1.2 风力发电机组发电机的常见故障 232

8.1.3 偏航系统的常见故障 232

8.1.4 控制与安全系统的常见故障 233

8.2 风力发电机组的检测与维护 235

8.2.1 风力发电运行检修员的资质 235

8.2.2 风力发电机组维护检修管理的基础工作 236

8.2.3 风力发电机组维护检修安全措施 237

8.2.4 风力发电机组维护检修项目 239

8.2.5 维护检修计划 242

8.2.6 机组常规巡检和故障处理 243

8.2.7 风力发电机组的年度例行维护 246

复习思考题 249

参考文献 251