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第1章 新能源转换与控制技术导论 1

1.1 能源储备与可持续发展战略 1

1.1.1 中国的能源结构与储备 1

1.1.2 中国的可持续发展战略 3

1.2 能源的分类与基本特征 4

1.2.1 能源的分类 4

1.2.2 能源的基本特征 5

1.2.3 新能源及主要特征 5

1.2.4 分布式能源及主要特征 7

1.3 新能源发电——能源转换的重要形式 9

1.3.1 新能源发电技术的应用 9

1.3.2 我国新能源发电的现状 10

1.3.3 新能源发电及电源变换系统的典型结构 10

1.4 新能源转换与控制技术的经济意义 21

1.4.1 能源是经济发展的引擎 21

1.4.2 新能源转换的经济意义 23

本章小结 26

第2章 电源变换和控制技术基础知识 28

2.1 电力电子器件及应用 28

2.1.1 电力电子器件的概念和特征 28

2.1.2 电力电子器件的分类 28

2.1.3 不可控器件——电力二极管 29

2.1.4 半控型器件——晶闸管 30

2.1.5 电力场效应晶体管——电力MOSFET 31

2.1.6 绝缘栅双极型晶体管——IGBT 33

2.2 AC—DC变换电路 34

2.2.1 二极管整流器——不控整流 34

2.2.2 晶闸管整流器——相控整流 35

2.2.3 PWM整流器——斩波整流 36

2.3 DC—DC变换电路 39

2.3.1 单管不隔离式DC—DC变换器 39

2.3.2 隔离式DC—DC变换器 40

2.4 DC—AC变换电路 43

2.4.1 常用的DC—AC逆变器 43

2.4.2 DC—AC逆变器的分类 44

2.4.3 逆变器的参数计算 45

2.5 AC—AC变换电路 47

2.6 多级复合形式的变换电路 49

2.7 半导体功率器件的驱动与保护电路 51

2.7.1 晶闸管触发驱动器 51

2.7.2 IGBT和MOSFET驱动器 52

2.7.3 功率器件的保护电路 59

本章小结 62

第3章 风能、风力发电与控制技术 63

3.1 风的特性及风能应用 63

3.1.1 风的产生 63

3.1.2 风的特性与风能 63

3.1.3 风能的应用 67

3.2 风力发电机组及工作原理 68

3.2.1 风力发电机组的结构及分类 68

3.2.2 风力发电机组的工作原理 69

3.2.3 风力机 70

3.2.4 风力发电机 73

3.3 风力发电机组的控制策略 81

3.3.1 风力发电的特点及控制要求 81

3.3.2 并网型风力发电机组的功率调节控制 83

3.4 风力发电机组的并网运行和功率补偿 101

3.4.1 风力同步发电机组的并网运行和功率补偿 101

3.4.2 风力异步发电机组的并网运行和功率补偿 104

3.4.3 风力双馈异步发电机组的并网运行和功率补偿 107

3.5 风力发电的经济技术性评价 107

3.5.1 风力发电的经济性指标 107

3.5.2 影响风力发电经济性的主要因素 109

本章小结 110

第4章 太阳能、光伏发电与控制技术 112

4.1 太阳的辐射及太阳能简介 112

4.1.1 太阳简介 112

4.1.2 太阳辐射 114

4.2 太阳能的转换与应用 116

4.2.1 太阳能应用的发展史 117

4.2.2 太阳能的技术应用 119

4.3 太阳电池与光伏发电原理 125

4.3.1 太阳电池 126

4.3.2 太阳能光伏发电的原理 130

4.4 MPPT光伏阵列发电的变换与控制技术 135

4.4.1 光伏阵列的组成与输出特性 135

4.4.2 MPPT光伏阵列发电的变换 139

4.4.3 MPPT光伏阵列发电的控制技术 142

4.5 光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略 149

4.5.1 光伏阵列并网逆变器的结构 149

4.5.2 光伏阵列并网逆变器的控制策略 152

4.6 光伏发电的制约因素与经济技术评价 155

本章小结 157

第5章 生物质能的转换与控制技术 158

5.1 生物质能简介 158

5.1.1 生物质能的概念 158

5.1.2 生物质能在能源系统中的地位 159

5.1.3 生物质能存在的形式 159

5.2 生物质能源的开发利用与应用前景 160

5.3 生物质能的发电及应用 164

5.3.1 沼气发电、电能变换与控制策略 164

5.3.2 垃圾焚烧发电、电能变换与控制策略 176

5.3.3 生物质直接液化制燃料油发电技术 184

5.4 生物质能发电的经济技术性评价 188

本章小结 189

第6章 天然气、燃气发电与控制技术 190

6.1 天然气水合物的形成与物理化学性质 190

6.1.1 天然气水合物 190

6.1.2 天然气水合物的形成 190

6.1.3 天然气水合物的物理化学性质 191

6.2 天然气的综合利用和发展前景 193

6.2.1 天然气的综合利用 193

6.2.2 天然气发电的环境价值 195

6.2.3 天然气的发展前景 196

6.3 小型燃气轮机发电机组 198

6.3.1 小型燃气轮机的原理及用途 198

6.3.2 小型燃气轮机发电的主要形式 199

6.3.3 小型燃气轮机发电机组的应用前景 201

6.4 微型燃气轮机发电机组 203

6.4.1 微型燃气轮机的发展与现状 203

6.4.2 微型燃气轮机的性能和优缺点 204

6.4.3 微型燃气轮机发电机组的工作原理 205

6.5 燃气发电机组的电能变换与控制 206

6.5.1 微型燃气发电机组控制与电源变换系统 206

6.5.2 微型燃气发电机组电网供电及控制 210

6.6 燃气发电机组的并网运行与控制策略 210

6.6.1 DC—AC变换低频并网逆变技术 211

6.6.2 DC—AC/AC—DC—AC三级变换高频环节并网逆变技术 213

6.6.3 燃气发电机组高频环节并网逆变的控制策略 216

6.7 燃气发电机组的经济技术性评价 217

6.7.1 燃气发电机组的经济性比较分析 217

6.7.2 燃气发电机组的经济技术可行性评价 219

本章小结 221

第7章 水能、小水力发电与控制技术 222

7.1 水能及水力资源的特点 222

7.1.1 水能及水力资源 222

7.1.2 水力资源的特点 223

7.2 水力发电 223

7.2.1 水电站的分类 224

7.2.2 水电站的组成 224

7.2.3 小水电 226

7.3 小水轮发电机组的构成及工作原理 227

7.3.1 水轮机 228

7.3.2 水轮同步发电机 234

7.4 小水电新技术及应用 236

7.4.1 小水电新技术概述 236

7.4.2 水轮发电机组的自动控制系统 237

7.4.3 同步发电机自动励磁控制系统 246

7.4.4 无功功率补偿技术及装置 254

7.4.5 水轮同步发电机组的并网技术 260

7.5 小水电站的计算机监控与SCADA系统 265

7.5.1 小水电站的计算机监控 265

7.5.2 监控和数据采集系统 268

7.6 小水力发电的经济技术性评价 269

7.6.1 小水力发电的经济技术性评价概述 269

7.6.2 小水力发电的经济性评价 270

本章小结 272

第8章 海洋能利用与发电技术 273

8.1 海洋能简介 273

8.2 海洋能的分类与利用 274

8.2.1 海洋能的分类 274

8.2.2 潮汐能发电原理及应用 278

8.2.3 海流能发电原理及应用 282

8.2.4 波浪能发电原理及应用 284

8.2.5 海洋的温差能、盐差能发电原理及应用 288

8.3 海洋能的发电与资源评价 292

8.4 海洋能的利用前景与制约因素 294

本章小结 295

第9章 其他新能源的发电与应用技术 296

9.1 氢能及氢燃料电池发电与应用技术 296

9.1.1 氢能简介 296

9.1.2 氢燃料电池发电与应用技术 298

9.2 空气能发电与应用技术 303

9.3 地热能发电与应用技术 304

9.3.1 地热能概述 304

9.3.2 地热能发电 306

9.4 核能发电与应用技术 309

9.4.1 核能概述 309

9.4.2 核能发电 311

本章小结 313

参考文献 314