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第1章 微型燃气轮机发电机组与分布式供电系统 1

1.1 微型燃气轮机发电机组的概况 1

1.2 微型燃气轮机发电机组与内燃机发电机组的比较 4

1.2.1 内燃机发电机组特点 4

1.2.2 微型燃气轮机发电机组的特点 7

1.3 微型燃气轮机发电机组的研发与应用现状 10

1.3.1 国外研发与应用现状 10

1.3.2 国内研发与应用现状 12

参考文献 12

第2章 微型燃气轮机发电机组结构及工作原理 14

2.1 微型燃气轮机发电机组的结构 14

2.1.1 微型燃气轮机 15

2.1.2 永磁同步发电机 16

2.1.3 电能变换单元 18

2.1.4 智能控制单元 23

2.1.5 能量存储技术 28

2.2 微型燃气轮机发电机组工作原理 31

2.2.1 微型燃气轮机发电机组的起动 31

2.2.2 正常运行 32

参考文献 37

第3章 微型燃气轮机 38

3.1 微型燃气轮机关键部件 39

3.1.1 压缩机 39

3.1.2 回热器 41

3.1.3 燃烧室 45

3.1.4 涡轮机 49

3.1.5 转子与轴承 50

3.1.6 波转子 53

3.1.7 辅助系统 54

3.2 微型燃气轮机热力循环 57

3.2.1 微型燃气轮机等压理想简单循环 58

3.2.2 微型燃气轮机等压理想回热循环 59

3.2.3 回热循环过程计算 60

3.2.4 工质在大气中自然放热过程 70

3.2.5 微型燃气轮机有无回热装置的性能比较 71

3.2.6 微型燃气轮机特性循环计算 71

3.2.7 微型燃气轮机与波转子顶层循环 73

3.2.8 外燃式微型燃气轮机循环 74

3.3 压缩机结构设计 76

3.3.1 压缩机叶轮设计 76

3.3.2 压缩机扩压器设计 82

3.4 压缩机的能量损失 86

3.4.1 摩擦损失 86

3.4.2 分离损失 87

3.4.3 二次流损失 87

3.4.4 尾迹损失 89

3.4.5 流通损失计算 89

3.5 微型燃气轮机向心涡轮机的结构设计 91

3.5.1 心涡轮机的热力设计 91

3.5.2 心涡轮机叶轮的结构设计 93

参考文献 103

第4章 高速永磁同步发电机 105

4.1 高速永磁同步发电机的原理与特点 105

4.1.1 高速永磁同步电机的原理 105

4.1.2 高速永磁同步电机的特点 107

4.2 高速永磁同步电机技术现状 108

4.2.1 国外高速永磁中频同步发电机技术现状 108

4.2.2 国内高速永磁中频同步发电机技术现状 109

4.2.3 研发高速永磁中频同步发电机的必要性 109

4.3 高速永磁中频同步发电机的关键技术 111

4.3.1 高速永磁中频同步发电机的结构与材料 111

4.3.2 高速永磁中频同步发电机关键技术分析 116

4.3.3 高速永磁同步电机技术性能指标分析 122

4.4 高速永磁中频同步发电机的电磁设计 127

4.4.1 设计过程 127

4.4.2 设计任务 128

4.4.3 永磁体材料的体积 128

4.4.4 转子的结构 129

4.4.5 电枢绕组与定子结构 130

4.4.6 参数计算与校核 132

4.4.7 仿真设计 136

参考文献 139

第5章 电能变换与系统控制 141

5.1 MTG系统电能变换单元 141

5.2 AC-DC双向变换器 142

5.2.1 双向变换器的基本工作原理 142

5.2.2 双向变换器主电路结构 144

5.2.3 双向变换器的基本工作模式 147

5.2.4 双向变换器的控制方案 147

5.3 DC-AC逆变器 149

5.3.1 基本电路结构 150

5.3.2 基本工作模式 151

5.3.3 驱动与控制 153

5.4 蓄电池 160

5.4.1 阀控铅酸蓄电池的基本结构 161

5.4.2 阀控铅蓄电池的基本工作原理 161

5.4.3 阀控型密封铅酸蓄电池的端电压 163

5.4.4 蓄电池的充电方法 165

5.5 充电器 165

5.5.1 半桥式隔离充电器 166

5.5.2 全桥式变换电路 168

5.6 控制单元 171

5.6.1 控制单元的主要作用 171

5.6.2 控制单元的组成 172

参考文献 172

第6章 微型燃气轮机发电机组的开发与应用 173

6.1 微型燃气轮机发电机组的主要开发制造商 173

6.1.1 Bowman公司 173

6.1.2 Capstone燃气轮机公司 175

6.1.3 Elliott能源系统股份有限公司 178

6.1.4 Ingersoll-Rand能源系统公司 178

6.1.5 Turbec公司 181

6.2 微型燃气轮机发电机组的设计目标与应用领域 183

6.2.1 微型燃气轮机的应用方式 186

6.2.2 分布式供电与热电联供 192

6.2.3 混合动力汽车 197

6.2.4 MTG与电网的互连和供电 201

6.3 微型燃气轮机的国内外应用案例 204

6.3.1 国外应用案例 204

6.3.2 国内应用案例 215

参考文献 222

第7章 微型燃气轮机发电机组的性能指标 224

7.1 主要电气性能 224

7.1.1 额定电气指标 224

7.1.2 负荷性能 224

7.2 动力性能 225

7.2.1 运行特性 225

7.2.2 起动特性 229

7.2.3 燃油消耗率 230

7.2.4 热效率 232

7.2.5 输出功率 236

7.3 安全与保护 236

7.3.1 超速保护 236

7.3.2 接地保护 237

7.3.3 熄火保护 238

7.3.4 润滑不良保护 238

7.3.5 超温保护 238

7.3.6 过载、过压和短路保护 238

7.4 可靠性与环境特性 238

7.4.1 可靠性、维修性及可用性 238

7.4.2 环境特性 242

7.5 微型燃气轮机发电机组的技术认证 247

7.5.1 互联认证 248

7.5.2 质量认证 249

7.5.3 环境认证 249

参考文献 251