本书共七章，包括风力发电与垂直轴风力发电技术的发展、垂直轴风力发电的理论研究及流场特性分析、风能的转换与储存、垂直轴风力发电机的电气控制系统、离网小型垂直轴风力发电系统研究与开发、垂直轴风力发电机全生命周期评价以及实验研究与论证等内容。
本书基于风能利用率和结构局限状态，指出风能利用率的多场耦合理论、能量利用率的建模方法以及效能评估机理等方面存在的关键技术问题，论证解决办法，提出以计算流体力学、绿色与全生命周期设计、能量转化理论、电磁理论等多学科交叉为理论依据，建立多场多学科交叉系统分析模型，最终实现高效能、高集成度的风电系统的整机研发。在风能转化与存储方面创新地提出了新概念风能转换系统多学科风轮优化模型和变步长占空比扰动MPPT模型，提出并开发多情景LCA安装评价系统。通过自行搭建的实验平台，获得大量数据并验证了所构建模型的合理性，研发的“风轮—电机”集成一体化风力发电机的转矩系数相对普通机型可提高12.76%，转矩系数波动幅度减小48.25%。
本书是在提炼了国家基金、省级科技攻关与基金项目的主要研究成果的基础上完成的，所总结的科研经验与技术、方法等，可为风力发电技术专业研究人员及技术开发人员提供较为前沿的参考和借鉴。

第1章 风力发电与垂直轴风力发电技术的发展
1.1 风能与风力发电系统发展前沿
1.1.1 风能研究理论及现状分析
1.1.2 风力发电技术的发展
1.1.3 垂直轴风力发电机的组成与特性
1.2 垂直轴风力发电的关键技术问题
1.2.1 理论模型误差
1.2.2 高效风力发电机结构开发与优化
1.2.3 低功耗、高可靠性的控制系统开发
1.2.4 基于全生命周期的绿色没计及其评价
本章小结
参考文献
第2章 垂直轴风力发电的理论研究及流场特性分析
2.1 基础理论研究现状
2.1.1 空气动力学基础
2.1.2 计算流体力学基础
2.1.3 能量转化理论基础
2.1.4 电气控制理论基础
2.2 风轮结构参数对风力发电机效能的影响
2.2.1 风轮参数对气动特性的影响
2.2.2 整机结构参数的影响
2.3 多尺度多因素的协同作用机理
2.3.1 流一固耦合分析
2.3.2 机一电耦合分析
2.3.3 磁一热耦合分析
2.3.4 流一固一电多场耦合分析
本章小结
参考文献
第3章 风能的转换与储存
3.1 风能的转换
3.1.1 风能捕获理论
3.1.2 风能转换系统
3.1.3 新概念型风能转换系统
3.2 永磁发电机在风力发电系统中的应用
3.2.1 永磁发电机结构分析
3.2.2 永磁发电机的磁路计算
3。2.3 永磁发电机运行特性分析
3.3 永磁发电机数学模型
3.3.1 a6c／dqO参考坐标系变换
3.3.2 永磁同步发电机数学模型
3.4 永磁同步发电机电磁特性分析
3.4.1 空载瞬态磁场分析
3.4.2 负载瞬态磁场分析
3.5 影响永磁发电机效率的关键因素及规律
3.5.1 铁耗对永磁发电机效率的影响规律分析
3.5.2 铜耗对永磁发电机效率的影响规律分析
3.5.3 涡流损耗对永磁发电机效率的影响规律研究
3.6 电能存储
3.6.1 电能存储现状分析
3.6.2 蓄电池充放电特性分析
3.6.3 蓄电池输出特性分析
本章小结
参考文献
第4章 垂直轴风力发电机的电气控制系统
4.1 桨距控制
4.1.1 被动失速控制
4.1.2 主动失速控制
4.2 最大功率控制
4.2.1 MPPT控制策略
4.2.2 MPPT控制策略模型的建立
4.2.3 MPPT控制策略仿真结果
4.3 机侧PwM控制
4.3.1 机侧PwM变换器的运行控制及仿真分析
4.3.2 机侧PWM平台验证及结果
4.4 蓄电池充放电控制
4.4.1 蓄电池常用充电方法
4.4.2 蓄电池放电控制策略的确定
4.4.3 充放电控制器的设计
本章小结
参考文献
第5章 离网小型垂直轴风力发电系统研究与开发
5.1 垂直轴风力发电系统结构参数
5.1.1 阻力型垂直轴风力发电机主要结构参数
5.1.2 升力型垂直轴风力发电机主要结构参数
5.1.3 风轮主要结构参数对气动性能的影响
5.2 一体化风力发电机设计
5.2.1 一体化风力发电机特性研究
5.2.2 一体化风力发电机结构设计与性能分析
5.2.3 一体化风力发电机存在的问题与发展
5.3 其他机械结构及附件
5.3.1 机械传动系统
5.3.2 机械制动结构
5.3.3 塔架
5.3.4 导流板
5.4 垂直轴风力发电系统安全性及稳定性研究
5.4.1 风力发电机可靠性模型及指标
5.4.2 离网小型垂直轴风力发电系统特点分析
5.4.3 叶片疲劳特性分析
5.4.4 风力发电机稳定性及影响因素研究
本章小结
参考文献
第6章 垂直轴风力发电机全生命周期评价
6.1 全生命周期设计与评价
6.1.1 产品生命周期设计及其原则
6.1.2 生命周期评价技术(LCA)
6.2 生命周期评价在风力发电机上的应用
6.2.1 风力发电机评价体系构建
6.2.2 评价结果及分析
6.3 小型垂直轴风力发电机LCA评价系统的开发
6.4 多情景LcA预安装评估方法
6.4.1 多场景总输入能量计算
6.4.2 能量偿还时间计算
本章小结
参考文献
第7章 实验研究与论证
7.1 风轮转矩特性实验
7.1.1 实验平台控制系统
7.1.2 实验结果及分析
7.2 风轮转速对电磁特性的影响实验
7.2.1 实验方案与测试
7.2.2 实验结果及分析
7.3 风速对电能质量的影响规律的论证
7.3.1 实验平台搭建
7.3.2 实验内容
7.3.3 实验数据处理及结果分析
7.4 电机的温升特性实验
7.4.1 温升测量系统
7.4.2 实验结果及分析
本章小结
参考文献