风电机组监测与控制教学大纲

风电机组监测与控制教学大纲课程中文名称：风电机组监测与控制课程英文名称：MonitoringandControlofWTGS课程编号：C1234学分：1.5学时：24（其中：讲课学时：24实验学时：0上机学时：0）先修课程：风力发电原理适用专业：电气工程及其自动化课程类别：专业拓展课程/选修使用教材：《风力发电机组监测与控制》，叶杭冶，北京：机械工业出版社，2013年1月第1版开课单位：电气与新能源学院一、课程性质该课程是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课，学生在先修《风力发电原理》课程之后，对有关风电机组监测和控制的内容进行深入了解。通过本课程的学习，可以增强学生在有关风力发电领域的理论深度，提高学生在风电机组监测与控制等方面相关的工程实际问题分析和解决问题的能力，为学生将来在风电领域从事科研和工程应用打好基础。二、教学目标1.本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2和毕业要求7；2.本课程支撑专业培养计划中毕业要求1的指标分解点1.1，即指标点1.1：能够将数学、物理等自然科学的知识用于解决电气工程问题。3.本课程支撑专业培养计划中毕业要求2的指标分解点2.4，即指标点2.4：能够对复杂电气工程问题的计算结果进行分析和归纳，获得有效结论；4.本课程支撑专业培养计划中毕业要求7的指标分解点7.1，即指标点7.1：理解并能正确评价复杂电气工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。三、教学内容及要求第一章、绪论1.教学内容（1）控制技术的研究内容（2）风力发电机组的总体结构（3）控制系统的作用（4）控制系统的结构（5）了解本课程的学习方法2.重、难点（1）风力发电机组的总体结构3.考核要点风力发电机组的主要部件及作用4.教学方法课堂讲解、平时作业5.作业安排第一章课后习题1、2、5第二章、定桨恒速风力发电机组的控制1.教学内容（1）定桨恒速风力发电机组的工作原理（2）定桨恒速风力发电机组的监测与运行控制（3）定桨恒速风力发电机组的发电过程控制（4）定桨恒速风力发电机组的制动与保护系统2.重、难点（1）桨叶的失速调节原理（2）风电机组的运行状态控制（3）定桨恒速风力发电机组的并网与切换3.考核要点双速发电机的切换过程、桨叶自动失速原理、风电机组的工作状态及转换条件4.教学方法课堂讲解、平时作业5.作业安排第二章课后习题1、2、8、9第三章、风力发电机组的特性分析1.教学内容：（1）风力发电机组的基本特性（2）传动系统的动态特性（3）发电机及变流器的特性2.重、难点（1）风力机的特性（2）风力发电机组的转矩-转速特性（3）双馈异步发电机及变流器的特性（4）永磁同步发电机及变流器的特性3.考核要点风力发电机的特性、功率系数与叶尖速比的函数关系、转速变化对功率曲线的影响、双馈发电机变速恒频运行原理、永磁同步发电机变速恒频运行原理4.教学方法课堂讲解、平时作业5.作业安排第三章课后习题1、4、7、11、12第四章、风力发电机组的并网技术1.教学内容（1）定桨恒速风力发电机组的软并网技术（2）双馈异步风力发电机组的并网技术（3）永磁同步风力发电机组的并网技术（4）风力发电机组对电网稳定性的影响2.重、难点（1）软并网控制规律及其对电网的影响（2）双馈异步风力发电机组的并网过程（3）风力发电机组的低电压穿越能力3.考核要点并网软切入对电网的影响、双馈异步风力发电机组的并网过程、风电场无功功率和有功功率的控制4.教学方法课堂讲解、平时作业5.作业安排第四章课后习题3、4、7、8、12第五章、变速恒频风力发电机组的控制1.教学内容（1）变速恒频风力发电机组的控制目标（2）变速恒频风力发电机组的控制策略（3）常用的控制方法和手段2.重、难点（1）变速风力机的转矩--转速特性（2）功率系数、叶尖速比和桨距角的特定关系（3）转矩和变桨控制3.考核要点变速恒频风力发电机组的基本控制目标和控制策略、最佳功率曲线跟踪、独立变桨距控制技术4.教学方法课堂讲解、平时作业5.作业安排第五章课后习题2、5、6、12第六章、变速恒频风力发电机组控制器的设计1.教学内容控制系统的设计方法和过程外部控制器的设计与实现2.重、难点（1）风力发电机组的线性化模型（2）变速恒频风力发电机组的查表控制与最优控制3.考核要点变桨距控制器的线性化模型、控制器性能评估的主要指标、变速恒频风力发电机组的查表控制与最优控制4.教学方法课堂讲解、平时作业5.作业安排第六章课后习题1、3、4、13、17第七章、控制系统的执行机构及传感器1.教学内容气动制动机构与机械制动机构偏航系统与液压系统变桨系统与变流系统2.重、难点（1）机械制动机构（2）偏航控制系统（3）变桨系统的工作原理（4）双馈变流器和全功率变流器的组成及控制3.考核要点定桨距与变桨距风力发电机组的气动制动机构、偏航系统的主要功能、变桨系统的执行机构、交流励磁变流器的构成、双馈异步发电机的特点4.教学方法课堂讲解、平时作业5.作业安排第七章课后习题1、3、9、12、14、17四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑章节教学内容支撑的毕业要求指标点学时分配讲课实验实践第1章绪论控制技术的研究内容；风力发电机组的总体结构；控制系统的作用；控制系统的结构7.1200第2章定桨恒速风力发电机组的控制定桨恒速风力发电机组的工作原理；定桨恒速风力发电机组的监测与运行控制；定桨恒速风力发电机组的发电过程控制；定桨恒速风力发电机组的制动与保护系统1.1400第3章风力发电机组的特性分析风力发电机组的基本特性；传动系统的动态特性；发电机及变流器的特性1.1400第4章风力发电机组的并网技术定桨恒速风力发电机组的软并网技术；双馈异步风力发电机组的并网技术；永磁同步风力发电机组的并网技术；风力发电机组对电网稳定性的影响2.4600第5章变速恒频风力发电机组的控制变速恒频风力发电机组的控制目标；变速恒频风力发电机组的控制策略；常用的控制方法和手段2.4400第6章变速恒频风力发电机组控制器的设计控制系统的设计方法和过程；外部控制器的设计与实现1.1200第7章控制系统的执行机构及传感器气动制动机构与机械制动机构；偏航系统与液压系统；变桨系统与变流系统2.4400合计2400五、考核方式及成绩评定标准1.课程考核方式：考核方式包括课堂考勤及课堂表现、平时作业和课程论文。期末考试采用考查形式。2.课程成绩评定标准课程成绩=课堂考勤及课堂表现×40%+平时作业×10%+课程论文×50%。成绩的具体构成如下：考核形式分值考核细则课堂考勤及课堂表现40%课堂考勤20根据学生上课的出勤率进行评分，按20%计入课程总成绩。课堂表现20根据课堂问题回答情况、课堂讨论参与情况进行评分，主要考核学生课堂的听课效果和课后及时复习消化本章知识的能力，按20%计入课程总成绩。平时作业10%平时作业10课后完成布置的习题，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，计算全部作业的平均成绩再按10%计入总成绩。课程论文50%课程论文50根据课程论文的完整度、规范度及分析问题的深度进行评分，以论文成绩的50%计入课程总成绩。考核学生在风电机组监测与控制技术领域的基本知识。六、参考书目1、《风力发电技术.》，侯雪主编，机械工业出版社，2014年第1版2、《风力发电机的原理与控制》，宋亦旭主编，机械工业出版社,2012年第1版3、《风力发电机组工作原理和技术基础》，孙屹刚主编，机械工业出版社，2013年第1版4、《风力发电中的电力电子变流技术》，李建林主编，机械工业出版社,2008年第1版5、《风力发电技术及其MATLAB与Bladed仿真.》，任清晨主编，机械工业出版社，2013年第1版

《风电机组监测与控制》课程简介课程中文名称：风电机组监测与控制课程英文名称：MonitoringandControlofWTGS课程编号：C1234学分：1.5学时：24先修课程：风力发电原理适用专业：电气工程及其自动化内容提要：《风电机组监测与控制》是电气工程及其自动化专业的选修课程，主要讲授有关风电机组监测与控制的基本技术和设计方法。主要内容有：定桨距恒速风力发电机组监测与控制，风力机的基本特性、传动系统的结构及其动态特性，双馈异步发电机及其变流器和永磁同步发电机及其变流器的特性，双馈异步发电机和永磁同步发电机的并网技术及其对电网稳定性的影响，变速恒频风力发电机组的基本控制目标、控制策略与控制方法，控制系统的设计方法和控制系统的执行机构等内容。通过本课程的学习，增强学生在有关风力发电领域的理论深度，提高学生在风电机组监测与控制等方面相关的工程实际问题分析和解决问题的能力，为学生今后从事风力发电及其控制系统设计领域相关工作打下牢固基础。考核方式：考查使用教材：《风力发电机组监测与控制》，叶杭冶，北京：机械工业出版社，2013年1月