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第1章 引言1

1.1 电力系统的结构和基本问题1

1.2 潮流控制、分布式发电和能量储存对电网的效益4

1.3 智能电网的概念7

参考文献8

第2章 电功率控制的原理10

2.1 功率理论10

2.1.1 经典功率理论的评述10

2.1.2 瞬时功率理论20

2.2 智能电力系统控制中的一般性问题和解决方案23

2.2.1 智能电力系统中的控制23

2.2.2 系统振荡的阻尼24

2.2.3 电能质量控制28

参考文献36

第3章 电力电子变流器及其控制概述44

3.1 电力电子技术背景知识44

3.1.1 历史回顾45

3.1.2 电力电子装置的一般性特征48

3.1.3 开关转换和变流器的连续模型50

3.2 变流器技术54

3.2.1 功率半导体开关的现状54

3.2.2 软开关和硬开关技术57

3.2.3 结构布置和冷却系统59

3.3 多电平变流器63

3.3.1 多电平变流器的概念63

3.3.2 多电平逆变器拓扑的简单比较66

3.3.3 适用于多电平VSI的空间矢量PWM算法68

3.4 阻抗源变流器72

3.4.1 电压型Z逆变器的运行原理74

3.4.2 三相四线阻抗源逆变器77

3.5 小结81

参考文献81

第4章 智能电网中的电能质量问题89

4.1 电能质量与电磁兼容性89

4.2 电能质量问题91

4.2.1 供电电压的幅值92

4.2.2 电压波动93

4.2.3 电压暂降与暂时断电95

4.2.4 电压和电流畸变96

4.2.5 电磁骚扰的分类98

4.3 电能质量监视99

4.3.1 测量步骤99

4.3.2 测量所用的时间长度合成方法99

4.3.3 标记的概念100

4.3.4 评估步骤100

4.4 法律条例与行业条例102

4.5 缓解方法102

4.6 智能电网中与电磁兼容相关的现象104

4.6.1 电磁骚扰的起源和影响及电磁兼容性术语104

4.6.2 电磁兼容性的标准化109

4.6.3 散布在分布式电力系统中的传导性电磁干扰113

4.6.4 改善分布式电力系统中的电磁兼容性116

参考文献121

第5章 分布式电力系统中的电磁兼容性案例123

5.1 四象限变频器123

5.2 变速传动系统132

5.3 多电平逆变器136

参考文献145

第6章 高频交流配电平台146

6.1 引言146

6.2 高频在空间系统中的应用146

6.3 高频在通信系统中的应用151

6.4 高频在计算机和商用电子系统中的应用156

6.5 高频应用于汽车和电动机驱动159

6.5.1 汽车159

6.5.2 电动机驱动162

6.6 高频在微电网中的应用165

6.7 前景展望166

6.7.1 未来的动力和资金问题166

6.7.2 未来的趋势和挑战167

致谢168

参考文献168

第7章 分布式发电接入电力系统170

7.1 分布式发电的过去与未来170

7.1.1 分布式发电能量转换系统171

7.1.2 分布式发电的机会171

7.1.3 分布式发电的分类、布局和规模172

7.2 与当地电网的互连——并联运行173

7.2.1 使用化石燃料的DG的接入问题173

7.2.2 使用非化石燃料的DG的接入问题174

7.2.3 使用化石与非化石混合燃料的DG的接入问题175

7.3 接入和连网所关注的问题177

7.4 功率注入原理179

7.5 采用静止补偿器的功率注入181

7.5.1 固定无功补偿181

7.5.2 可控动态无功补偿181

7.6 采用先进静止装置的功率注入184

7.6.1 静止同步补偿器184

7.6.2 统一潮流控制器185

7.7 DG对电能质量问题的作用186

7.8 当前DG的挑战187

参考文献189

第8章 有源电能质量控制器192

8.1 动态静止同步补偿器192

8.1.1 拓扑结构192

8.1.2 运行原理194

8.1.3 负载补偿195

8.1.4 电压调节199

8.2 基于D-STATCOM的其他并联补偿装置200

8.2.1 混合布置200

8.2.2 带有能量储存系统的补偿装置202

8.3 动态静止同步串联补偿器204

8.3.1 供电电压中独立分量的辨识问题205

8.3.2 三相三线制系统中电压的滤波和平衡207

8.4 动态电压恢复器209

8.4.1 什么是DVR209

8.4.2 DVR装置的控制策略210

8.5 AC/AC电压调节器216

8.5.1 机电型电压调节器217

8.5.2 阶梯型电压调节器218

8.5.3 连续型电压调节器220

参考文献221

第9章 能量储存系统226

9.1 引言226

9.2 电能储存装置的结构228

9.3 抽水蓄能229

9.4 压缩空气储能233

9.5 飞轮储能237

9.6 蓄电池储能239

9.7 氢气储能243

9.8 超导磁体储能247

9.9 超级电容器储能248

9.10 储能装置的应用250

参考文献252

第10章 可变速与可调速发电系统254

10.1 引言254

10.1.1 传统发电系统254

10.1.2 变速和可调速解耦发电系统256

10.2 发电系统的电气部分260

10.2.1 引言260

10.2.2 由永磁发电机构成的自治发电系统260

10.2.3 采用永磁发电机的非自治发电系统263

10.2.4 混合式发电系统265

10.2.5 电力电子发电系统中的发电机起动266

10.3 原动机和控制系统267

10.3.1 原动机267

10.3.2 转速控制策略269

参考文献270

第11章 风力发电系统接入电网271

11.1 引言271

11.2 系统概述271

11.3 风电机组274

11.3.1 能量转换274

11.3.2 叶尖速度比和功率曲线274

11.3.3 运行模式276

11.3.4 功率限制277

11.3.5 转速控制279

11.3.6 风电机组的功率曲线280

11.4 接入系统281

11.4.1 发电机类型281

11.4.2 与电网耦合的常见类型285

11.4.3 风电场设计和能量管理286

11.4.4 风电场中的无功功率管理287

11.5 风电机组的电能质量293

11.5.1 功率波动和闪变293

11.5.2 谐波298

11.6 海上风电306

11.6.1 装机数量及情况306

11.6.2 风电场设计306

11.6.3 输电类型307

11.7 未来的要求和发展308

11.7.1 风电机组类型308

11.7.2 能量管理、储存和通信309

11.8 经济与电价补贴309

参考文献310

第12章 光伏电站和燃料电池系统接入电网313

12.1 引言313

12.2 光伏电站313

12.2.1 系统概述313

12.2.2 能量转换314

12.2.3 太阳电池类型314

12.2.4 太阳电池的模拟方法315

12.2.5 光伏组件的模拟317

12.2.6 运行特性317

12.2.7 逆变器类型318

12.2.8 电站设计319

12.2.9 电网接口与孤岛检测320

12.2.10 电能质量323

12.2.11 未来的发展326

12.2.12 经济性326

12.3 燃料电池电站327

12.3.1 燃料电池的种类327

12.3.2 能量转换329

12.3.3 并网应用330

12.3.4 发电厂设计333

12.3.5 并网问题334

12.3.6 经济性335

12.3.7 发展方向336

参考文献337