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第1章 能源与文明 1

1.1 引言 1

1.2 化石燃料 1

1.3 能源枯竭 2

1.4 一种替代能源：核能 4

1.5 全球变暖 5

1.6 电力系统时代 8

1.7 绿色可再生能源 9

1.7.1 氢 9

1.7.2 太阳能和光伏发电 10

1.7.3 地热能 11

1.7.4 生物质能 11

1.7.5 乙醇 11

1.8 能量单位及转换 11

1.9 电量成本估计 15

1.10 小结 16

习题 17

参考文献 18

第2章 电网 20

2.1 引言 20

2.2 电网 20

2.2.1 背景 20

2.2.2 电网系统的结构 21

2.3 电网的基本概念 24

2.3.1 常用术语 24

2.3.2 消耗功率计算 25

2.4 负荷模型 37

2.5 电网中的变压器 40

2.5.1 变压器简史 40

2.5.2 输电电压 40

2.5.3 变压器 41

2.6 微电网系统建模 44

2.6.1 标幺值系统 45

2.7 三相变压器建模 53

2.8 抽头接换变压器 55

2.9 输电线建模 56

习题 66

参考文献 70

第3章 微电网系统中的变换器建模 71

3.1 引言 71

3.2 单相两开关逆变器 71

3.3 单相四开关双极全桥逆变器 81

3.3.1 单极性单相全桥逆变器的PWM 83

3.4 三相DC/AC逆变电路 86

3.5 PWM控制方法 86

3.5.1 三角波法 86

3.5.2 恒等式法 91

3.6 三相逆变器分析 91

3.7 可再生能源微电网 100

3.8 绿色能源系统中的直流变换器 102

3.8.1 升压变换器 102

3.8.2 降压变换器 110

3.8.3 升降压变换器 116

3.9 整流器 120

3.10 脉宽调制整流电路 123

3.11 使用正弦PWM开关技术的三相电压源整流器 126

3.12 微电网运行中的逆变器定容 129

3.13 微电网运行中的整流器定容 130

3.14 微电网运行中的直流变换器定容 131

习题 131

参考文献 135

第4章 智能电网系统 136

4.1 引言 136

4.2 电网运行 136

4.3 纵向组合及市场化结构的电力公司 142

4.4 电网运行控制 144

4.5 负荷-频率控制 145

4.6 自动发电控制 149

4.7 运行备用计算 154

4.8 智能电网的基本概念 154

4.9 负荷系数 160

4.9.1 负荷系数与实时定价 162

4.10 计算机控制的智能电网 165

4.11 智能电网的发展 167

4.12 智能微电网可再生绿色能源系统 168

4.13 电网汽轮发电机 174

4.14 电网建模 181

习题 187

参考文献 192

补充文献 193

第5章 太阳能微电网系统 195

5.1 引言 195

5.2 太阳能转换过程：热能电厂 198

5.3 光伏发电转换 200

5.4 光伏电池材料 201

5.5 光伏特性 202

5.6 光伏效率 204

5.7 光伏系统设计 208

5.8 光伏组件建模 218

5.9 光伏性能测试 220

5.10 光伏方阵的最大功率点 220

5.11 蓄电池储能系统 231

5.12 基于单单格蓄电池的储能系统 233

5.13 光伏组件在不同入射角度下的发电量 251

5.14 光伏发电技术现状 251

5.15 光伏组件模型参数估算 252

习题 253

参考文献 260

补充文献 261

第6章 风能微电网系统 263

6.1 引言 263

6.2 风力发电 264

6.3 风力发电机 268

6.4 感应电机建模 271

6.4.1 计算转差率 276

6.4.2 感应电机等效电路 277

6.5 感应电机潮流分析 280

6.6 感应发电机运行 282

6.7 动态特性 293

6.8 双馈感应发电机 299

6.9 无刷双馈感应发电机系统 301

6.10 变速永磁发电机 301

6.11 变速同步发电机 303

6.12 带与电网隔离变换器的变速发电机 303

习题 305

参考文献 306

第7章 电网和微电网的潮流分析 308

7.1 引言 308

7.2 电网分析中的电压计算 308

7.3 潮流问题 311

7.4 作为电力系统工程工具的潮流研究 312

7.5 母线类型 312

7.6 潮流问题的一般性表述 316

7.7 母线导纳模型 318

7.8 母线阻抗矩阵模型 319

7.9 潮流问题表述 320

7.10 母线导纳的高斯-赛德尔法 322

7.11 母线阻抗的高斯-赛德尔法 326

7.12 潮流的母线导纳和母线阻抗解法的比较 330

7.13 微电网的同步及非同步运行 331

7.14 高级潮流解法：牛顿-拉夫逊法 333

7.14.1 牛顿-拉夫逊法 335

7.14.2 牛顿-拉夫逊法的一般性表述 339

7.14.3 解耦牛顿-拉夫逊法 341

7.15 潮流快速解耦法 342

7.16 潮流问题分析 343

习题 354

参考文献 362

补充文献 363

第8章 电网和微电网故障研究 365

8.1 引言 365

8.2 电网故障电流计算 365

8.3 对称分量法 368

8.4 发电机的相序网络 372

8.5 光伏发电站建模 374

8.6 平衡三相输电线的相序网络 375

8.7 平衡三相变压器的地电流 377

8.8 零序网络 378

8.8.1 变压器 378

8.8.2 负荷联结 380

8.8.3 电网 381

8.9 故障研究 383

8.9.1 平衡三相故障分析 385

8.9.2 不平衡故障 399

8.9.3 单线对地故障 399

8.9.4 双线对地故障 401

8.9.5 线间故障 403

习题 414

参考文献 418

附录 419

附录A 复数 419

附录B 输电线和配电线的典型数据 421

参考文献 424

附录C 光伏组件的发电量与入射角的关系 424

参考文献 434

附录D 风力发电 434

参考文献 437