智能电网中的电力电子技术PDF电子书下载

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DVR 209

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