风电系统多场耦合特性研究

本书针对多物理场耦合作用对系统性能的影响，开展耦合机理与表征、影响因素、解耦条件和优化策略的探索性研究，其主要内容包括系统单场及耦合场数学模型的建立、实验测试与分析、模拟计算与分析、系统热力学特性分析、系统电能质量与储能特性分析等。本书知识点涵盖较广，理论与工程实际结合紧密，突出了从根源和新视觉获取解决问题的途径，旨在探索和总结系统产能效率各影响因素间的关联性与解耦条件。本书适合高等院校风能应用工程、电气自动化、机电一体化、电机与电器专业及相关理工科专业的高年级本科生和研究生阅读，也可供上述学科的高等院校教师和科研工作者参考。

前言
第1章绪论
1.1风力发电系统
1.1.1永磁风电系统主要构成
1.1.2焦点问题
1.2系统物理场简介
1.2.1乜磁场
1.2.2温度场
1.2.3流场
1.2.4永磁发电机多场耦合
1.3多场耦合行为对系统性能影响研究
1.4研究内容
第2章相关理论
2.1物理场数学模型
2.1.1温度场数学模型
2.1.2流场数学模型
2.1.3电磁场数学模型
2.1.4耦合场数学模型
2.1.5场协同理论
2.2损耗机理
2.2.1定子损耗
2.2.2磁滞损耗
2.2.3涡流损耗
2.2.4机械损耗
2.3数值模拟计算方法
2.3.1有限元法
2.3.2场路耦合法
2.4热功转化原理
2.5储能相关理论
2.5.1储能类型
2.5.2铅酸蓄电池原理
2.5.3蓄电池状态计算公式
2.6多目标评价与优化法
2.6.1多目标评价理论
2.6.2单目标化解法的基本思想
2.6.3权重理论
2.7本章小结
第3章实验测试设备及方案
3.1测试设备
3.2永磁发电机输出特性及温度场测试方案
3.3系统特性实验测试方案
3.3.1不同翼型的叶片输出特性测试
3.3.2功率脉动测试
3.4电能质量测试方案
3.4.1测试原理
3.4.2测试方法
3.5储能测试方案
3.6流场实验测试方案
3.7本章小结
第4章试验测试结果分析
4.1风轮与发电机匹配特性实验研究结果
4.2发电机温度场测试分析
4.3发电机外围冷却流场测试与分析
4.3.1速度场分布特征分析
4.3.2尾迹流场流动特征分析
4.4电能质量测试与分析
4.4.1谐波畸变率分析
4.4.2不平衡度和功率因数分析
4.4.3功率脉动率分析
4.5储能特性测试与分析
4.6本章小结
第5章数值模拟计算结果分析
5.1发电机温度场计算分析
5.1.1温度场模拟计算条件
5.1.2温度场计算结果分析
5.2电磁场计算分析
5.2.1不同定子结构的电磁场计算与分析
5.2.2气隙长度的影响
5.2.3电机转矩脉动的影响因数
5.3流场计算分析
5.3.1流场模拟计算过程
5.3.2流场计算结果与分析
5.3.3叶尖涡运动轨迹分析
5.4多场耦合与风电机组特性关联分析
5.4.1电磁场与温度场耦合计算方法
5.4.2电磁场与温度场耦合结果分析
5.4.3不同定子沟槽耦合结果分析
5.5流-热-磁耦合对输出电流及效率的影响分析
5.5.1双向耦合计算与分析
5.5.2流-热耦合结果
5.5.3热-磁耦合结果
5.6场路耦合分析
5.6.1流-热-磁多场耦合计算
5.6.2耦合结果分析
5.7基于MATLAB的风电系统特性分析
5.7.1电能质量分析
5.7.2储能特性分析
5.8本章小结
第6章基于多场耦合的系统熵与㶲特性分析
6.1系统熵产分析
6.1.1损耗与熵产的关系
6.1.2系统熵产模型
6.1.3系统熵产分布特性
6.1.4熵产极小化优化策略
6.2系统㶲特性分析
6.2.1系统㶲分析模型
6.2.2㶲效率与风电系统特性之间的关联性
6.3本章小结
第7章基于多场耦合作用的系统特性优化研究
7.1电能质量优化
7.1.1影响因素及其关联分析
7.1.2优化指标权重确定
7.1.3多目标优化分析
7.2功率脉动优化
7.2.1功率脉动子目标非合作博弈优化模型
7.2.2建立功率脉动极小化合作博弈优化模型
7.3系统㶲效率优化
7.3.1主观权重的确定
7.3.2客观权重的确定
7.4系统㶲经济优化
7.5本章小结
第8章总结和展望
8.1总结
8.2展望
参考文献