具体描述
姚兴佳编著的《风力发电机组理论与设计》主要介绍了风力发电机组的理论和设计。在理论方面包括风能捕获理论、能量传递理论和机电能量转换理论，统称为能量转换和传输理论。在设计方面包括风电机组设计基础、载荷、总体设计、风轮、风力发电机、主传动链、塔架与基础、控制系统、状态监测与故障诊断和强度分析。
《风力发电机组理论与设计》适合于从事风力发电机组设计和研究的科技人员应用，也可作为大学攻读硕士和博士研究生的教材或参考书。
作者简介
目录信息
主要物理量符号表
第一章绪论1
第一节风力发电机组理论与设计概述1
一、风力发电机组的能量转换和传输1
二、风力发电机组基本理论2
三、主导机型的设计模式3
第二节风力发电机组设计工作规范5
一、设计依据5
二、设计内容5
三、设计原则7
四、设计步骤10
第三节风力发电机组的可靠性和安全性设计10
一、整机的可靠性10
二、零部件的可靠性11
三、劳动安全13
第四节风力发电机组设计软件简介14
一、结构分析与设计软件14
二、性能分析与仿真软件15
第二章能量转换和传输理论17
第一节风能捕获理论17
一、流体力学的基本方程17
二、风力机的稳态数学模型20
第二节能量传递理论27
一、弹性力学的基本方程27
二、传动链数学模型29
第三节机电能量转换理论32
一、发电机中的机电能量转换关系32
二、感应电动势和电磁转矩35
三、基本方程式38
第三章风力发电机组设计要求41
第一节风力发电机组的外部条件41
一、风力发电机组等级41
二、风况42
三、其他环境条件47
四、电网条件48
第二节结构设计48
一、载荷49
二、设计工况和载荷状态49
三、载荷计算53
四、最大极限状态分析53
第三节海上风力发电机组外部条件57
一、海上风力发电机组外部条件的特点57
二、海上风力发电机组等级58
三、风况58
四、海洋状况59
五、其他环境条件60
六、电网条件61
七、载荷计算61
第四章载荷62
第一节载荷概述62
一、载荷及其坐标系62
二、坐标系的转换63
三、载荷分类65
四、载荷源65
第二节载荷分析70
一、疲劳载荷70
二、极限载荷75
三、载荷叠加78
第三节载荷的计算80
一、建立机组模型80
二、工况设定82
三、仿真计算82
四、后处理82
第五章总体设计84
第一节总体参数设计84
一、设计风速84
二、风轮转速85
三、发电机额定转速和转速范围87
四、重要几何尺寸88
五、总质量、质心与转动惯量89
六、年发电量90
第二节总体功能设计91
一、基于风力机实现的功率调节91
二、基于发电机实现的功率调节92
第三节总体布局设计93
一、总体布置原则93
二、风力发电机组的典型布局93
三、部件的集成化94
第四节模型试验96
一、相似条件96
二、相似结果98
三、模型机试验中的问题99
第五节设计成本模型100
第六章风轮103
第一节风轮设计概述103
第二节翼型介绍104
一、NACA翼型系列105
二、风轮叶片专用翼型系列106
三、翼型的选择108
四、翼型的修正109
第三节叶片气动设计111
一、图解法111
二、简化叶素-动量定理设计法113
三、葛劳渥方法114
四、维尔森方法117
第四节叶片的结构设计119
一、叶片的结构设计要求119
二、叶片的常用材料120
三、叶片的剖面结构121
四、叶片的铺层设计124
五、叶片的校核126
六、定桨距叶片叶柄结构设计129
第五节叶片优化设计130
一、设计变量130
二、目标函数130
三、约束条件131
四、寻优算法132
第六节轮毂133
一、轮毂的结构设计133
二、轮毂的载荷分析134
第七章风力发电机136
第一节风力发电机的基本工作原理及分类136
一、基本工作原理136
二、分类137
第二节发电机的设计基础138
一、设计的技术要求138
二、主要尺寸140
三、电机绕组141
四、磁场与磁路145
五、参数计算148
六、发电机的性能151
第三节笼型感应发电机的设计154
一、风力发电中应用的笼型感应发电机154
二、笼型感应发电机的电磁设计158
第四节双馈感应发电机的设计167
一、风力发电中应用的双馈感应发电机167
二、电磁设计171
第五节永磁同步发电机的设计特点183
一、风力发电中应用的同步发电机183
二、电磁设计特点188
第六节计算机辅助电磁设计191
一、计算机辅助电磁设计源程序编制中
的几个问题191
二、计算机辅助电磁设计源程序193
第八章主传动链195
第一节主轴195
一、主轴支撑方式195
二、主轴材料196
三、主轴力学模型及设计载荷196
四、主轴强度分析197
第二节主轴承202
一、设计载荷202
二、额定寿命202
三、润滑及密封203
第三节主齿轮箱204
一、基本传动形式204
二、风电齿轮传动设计标准207
三、载荷及齿轮承载能力207
四、齿轮传动主要参数的选择及设计实例210
五、主要部件的设计与选型221
六、传动效率与噪声225
七、齿轮箱的润滑、冷却和加热226
第四节联轴器228
一、刚性胀套式联轴器228
二、膜片联轴器230
第五节机舱231
一、底盘231
二、机舱罩233
第九章塔架与基础234
第一节塔架的构造设计234
一、塔架的结构型式234
二、塔架的细部构造235
三、塔架的材料237
四、塔架的防腐238
五、塔架的制造工艺过程241
第二节锥筒式塔架的设计计算244
一、塔架的设计内容与要求244
二、塔筒设计245
三、塔筒屈曲稳定性分析253
四、法兰的设计257
五、塔架的固有频率计算263
六、塔架的计算实例265
七、塔架的有限元分析267
第三节基础设计270
一、风力发电机组基础的设计内容与要求271
二、基础设计载荷272
三、扩展基础设计274
四、海上风力发电机组的基础282
第十章控制系统288
第一节控制系统概述288
一、控制系统的组成288
二、控制系统基本功能288
三、控制系统设计要求289
第二节制动系统289
一、风力发电机组关机过程的规划289
二、风力发电机组关机过程的运动方程290
三、空气动力制动的设计292
四、机械制动的设计292
第三节变桨距系统293
一、变桨距系统功能与构成293
二、变桨距系统驱动力矩计算295
三、变桨距轴承的设计与计算296
四、电动变桨距驱动机构设计298
五、电动变桨距位置控制299
六、后备电源设计303
七、液压变桨距系统设计304
第四节偏航系统307
一、偏航系统的结构设计307
二、偏航设计载荷的确定308
三、偏航执行机构设计310
四、轴承齿轮副311
五、偏航制动312
六、偏航系统的控制314
第五节主控系统318
一、主控系统设计概述318
二、主控系统硬件结构设计318
三、主控系统信号采集及处理设计319
四、主控系统功能设计321
五、主控系统控制策略设计325
第六节安全系统327
一、安全系统设计原则327
二、安全系统控制功能设计328
三、软件的安全保护设计328
四、安全链设计329
五、防雷功能设计330
第十一章状态监测及故障诊断334
第一节常见故障及诊断方法334
一、常见故障334
二、状态监测及故障诊断的方法335
第二节在线监测及故障诊断系统设计343
一、在线监测系统的功能343
二、在线监测系统结构设计344
第三节在线监测系统的工作过程及案例分析351
一、故障信息的分析与处理351
二、故障诊断规则352
三、故障诊断案例分析353
第十二章强度分析359
第一节强度分析概述359
一、强度分析的任务和对象359
二、强度分析的一般流程361
三、强度规范362
第二节静强度分析363
一、静强度分析方法363
二、实例：1.5MW机组轮毂静强度分析364
第三节模态分析367
一、模态分析基础理论367
二、模态分析方法368
三、实例：1.5MW机组塔筒模态分析369
第四节疲劳强度分析372
一、疲劳强度基础理论372
二、疲劳强度分析方法375
三、实例：1.5MW机组底盘疲劳强度分析376
第五节屈曲稳定性分析378
一、屈曲稳定性分析方法378
二、实例：1.5MW机组屈曲稳定性分析379
附录381
附录A笼型感应发电机计算机辅助电磁设计源程序381
附录B双馈感应发电机计算机辅助电磁设计源程序387
参考文献399
主要物理量符号表
· · · · · · (收起)
读后感
评分
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评分
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用户评价
这本书的排版和图示质量非常精良，这对于理解复杂的机械和电气耦合过程至关重要。我特别欣赏作者在阐述瞬态响应问题时所使用的时域和频域分析图。那些清晰的波形图和频谱分析，有效地将抽象的数学模型具象化了。相比于市面上一些图表模糊不清或过于简化的书籍，这本书在图文结合上做到了极高的水准。此外，书中对于最新技术趋势的追踪也令人满意，例如对永磁同步发电机（PMSG）和先进变桨技术（如独立桨距控制）的介绍，虽然篇幅不是最主要的，但其切入点精准，直指当前研发的热点与难点。它成功地在经典理论与现代创新之间架起了一座坚实的桥梁，保证了内容的“保质期”。
评分这本书的深度和广度都让人印象深刻。作者对风力发电机组理论基础的阐述细致入微，从空气动力学原理到电磁学特性，每一个环节的推导都清晰明了。我尤其欣赏其中对于叶片气动设计部分的详尽分析，那些复杂的数值模拟方法和实验验证的结合，为我理解如何优化叶片性能提供了全新的视角。书中对于不同型式风机（如直驱式与齿轮箱式）的优缺点对比也极其客观，不是简单的好坏评判，而是基于不同运行工况下的系统效率分析，这对于工程实践者来说是非常宝贵的资料。虽然某些高级控制算法的部分对于初学者来说可能稍显晦涩，但对于有一定基础的读者，这恰恰是这本书的价值所在——它敢于触及行业前沿和技术难点，而不是停留在基础概念的重复。总而言之，这是一本可以反复研读，每次都会有新收获的专业参考书。
评分我对这本书的工程严谨性表示高度赞赏。作者在引用各种国际标准和规范时，都标注得非常清晰，这使得我们可以在实际进行设计校核时，能够快速地找到理论依据的源头。特别是在风致疲劳寿命评估和极端载荷分析这部分，书中提供的计算流程和案例分析，严格遵循了行业公认的规范，这对于确保设计成果的可靠性和合规性具有决定性意义。然而，我个人认为，如果能再增加一些关于非预期工况下的故障诊断和维护策略的案例分析，那就更加完美了。即便如此，这本书在理论深度、实用指导性以及对工程细节的关注度上，已经达到了一个非常高的水准，是风能领域不可或缺的参考资料。
评分阅读此书的过程中，我最大的感受是其对系统集成复杂性的深刻洞察。风力发电机组绝不是孤立的部件集合，它是一个高度耦合的复杂系统。作者在讨论单个子系统（如变流器或偏航系统）的优化时，始终没有脱离“系统整体性能”的框架来考量。比如，关于电网支撑能力的章节，它不仅仅讲解了如何实现功率控制，更深入分析了在电网发生故障或波动时，机组如何通过灵活的内部调节来维持稳定，以及这种调节对机械部件带来的附加应力。这种“全局视野”的讲解方式，非常有助于理解为什么在实际工程中，一个看似简单的参数调整，可能需要对整个控制策略进行彻底的重构。对于想要从“部件工程师”成长为“系统架构师”的专业人士来说，这本书提供了必要的思维框架。
评分坦白说，我原本以为这又是一本堆砌公式和标准参数的教材，但这本书的叙事方式却出乎我的意料。它更像是一场由资深工程师带领的“项目实战”体验。从最初的概念设计到最终的并网调试，作者仿佛将自己多年的现场经验倾囊相授。对于结构设计部分，书中不仅讲解了计算疲劳载荷的方法，还穿插了大量的“经验之谈”，比如在特定气候条件下材料选择的注意事项，以及如何规避常见的制造缺陷。这些“非标准”的知识点，恰恰是教科书中最难获取的部分。此外，书中对整个风电场布局优化（Wake Effect）的讨论也很有启发性，它不仅仅停留在理论模型的层面，还结合了实际地形数据的处理流程，使得整个流程更具操作性。这本书的实用价值，远超其理论深度所能体现的范围。
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