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第1章 分布式发电 1

1.1引言 1

1.2发展DG的原因 1

1.3DG技术的影响 3

1.3.1DG技术 3

1.3.2热量问题 5

1.3.3电压分布问题 5

1.3.4故障水平 6

1.3.5谐波及其与负载的相互作用 6

1.3.6发电设备间的相互作用 6

1.3.7系统保护问题 6

1.4DG的经济效应 7

1.5DG的发展障碍 8

1.6可再生能源 9

1.7可再生能源的经济效益 11

1.8电网的互连 13

1.8.1电网互连的标准 13

1.8.2收费设计 13

1.9DG设计的建议和指导 14

1.10小结 16

参考文献 17

第2章 发电机 19

2.1引言 19

2.2同步发电机 19

2.2.1永磁材料 19

2.2.2永磁发电机 20

2.3感应发电机 24

2.3.1三相感应发电机和自励式感应发电机 24

2.3.2单相感应发电机和自励式感应发电机 25

2.4双馈感应发电机 26

2.4.1运行 26

2.4.2近期研究工作 27

2.5总结 28

参考文献 29

第3章 三相感应发电机在单相电力系统中的应用 36

3.1引言 36

3.2无源电路元件的相平衡 36

3.2.1感应发电机的相变换器分析 36

3.2.2相平衡方案 37

3.2.3实例分析 39

3.2.4系统功率因数 41

3.2.5功率和效率 42

3.2.6恒定相变换器工作原理 43

3.2.7小结 44

3.3采用Smith联结的相平衡 45

3.3.1基于Smith联结的三相感应发电机 45

3.3.2性能分析 46

3.2.3平衡工作原理 47

3.3.4实例分析 49

3.3.5相平衡电容的影响 52

3.3.6双模工作方式 55

3.3.7小结 57

3.4基于微控制器的SMIG多模控制 57

3.4.1相电压分析 57

3.4.2控制系统 57

3.4.3实际应用 60

3.4.4实验结果 61

3.4.5小结 65

3.5采用线电流注入方法的相平衡 65

3.5.1电路连接和工作原理 65

3.5.2性能分析 66

3.5.3平衡工作原理 67

3.5.4实例分析 69

3.5.5小结 77

参考文献 78

第4章 基于Steinmetz联结的并网感应发电机的有限元分析 79

4.1引言 79

4.2Steinmetz联结和对称分量法分析 80

4.3电机模型 80

4.4有限元分析 81

4.4.1基础场方程 81

4.4.2定子电路方程 81

4.4.3定子反电动势 82

4.4.4转子电路模型 83

4.4.5对所采用方法的评论 85

4.5计算方面 85

4.6实例分析 86

4.7小结 90

参考文献 90

第5章 自主电力系统中的自励式感应发电机 92

5.1引言 92

5.2基于Steinmetz联结的三相SEIG 92

5.2.1电路联结和分析 92

5.2.2求解方法 94

5.2.3电容要求 94

5.2.4计算和实验结果 96

5.2.5负载电容的要求 99

5.2.6小结 101

5.3带非对称阻抗和励磁电容的SEIG 101

5.3.1电路模型 102

5.3.2性能分析 102

5.3.3计算和实验结果 103

5.3.4改进的Steinmetz联结 104

5.3.5简化的Steinmetz联结 110

5.3.6小结 112

5.4为单相负载供电的自调节SEIG 112

5.4.1电路联结和分析 112

5.4.2串联补偿电容的作用 113

5.4.3实验结果和讨论 118

5.4.4负载功率因数的影响 121

5.4.5小结 123

5.5基于Smith联结的SEIG 124

5.5.1电路联结和操作原理 124

5.5.2性能分析 124

5.5.3平衡工作的条件 125

5.5.4结果和讨论 126

5.5.5小结 131

参考文献 132

第6章 自励式绕线转子感应发电机的电压和频率控制 133

6.1引言 133

6.2SESRIG的特性分析 133

6.3频率和电压控制 136

6.4定子负载可变时的控制 138

6.5工程实现 139

6.5.1转子外部电阻的斩波控制 139

6.5.2闭环控制 140

6.5.3PI控制器的参数整定 140

6.5.4动态响应 141

6.6小结 143

参考文献 143

第7章 独立发电系统中的永磁同步发电机 145

7.1引言 145

7.2带内置转子的PMSG的原理及结构 145

7.3单位功率因数负载的分析 146

7.3.1基于双轴模型的分析 146

7.3.2设计时应考虑的因素 149

7.3.3计算结果 150

7.3.4实验结果 151

7.3.5小结 152

7.4综合分析 152

7.4.1基本方程和分析 152

7.4.2电压调整系数为零的条件 155

7.4.3负载特性中的极值点 157

7.4.4功率-负载角的关系 157

7.4.5饱和双轴模型 158

7.4.6小结 159

7.5同步电抗的计算 159

7.5.1基于FEM的分析 159

7.5.2Xd与Xq的计算 161

7.5.3计算结果 161

7.5.4小结 165

7.6时步2-DFEM分析 165

7.6.1发电机模型和假设 165

7.6.2电路和磁场的耦合分析 166

7.6.3磁化饱和因素 167

7.6.4计算结果 169

7.6.5实验验证 173

7.6.6小结 175

参考文献 175

第8章 结论 176

8.1本书贡献 176

8.2今后工作（展望） 177

参考文献 178

附录 179

附录A感应发电机和自励式感应发电机的分析 179

A.1感应发电机的对称分量方程 179

A.2感应发电机的正序和负序电路 179

A.3两相变换器感应发电机的Vp和Vn 181

A.4相角关系的推导 182

A.5Steinmetz联结的自励式感应发电机的输入阻抗 183

参考文献 184

附录BHooke-Jeeves方法（模式搜索法） 185

参考文献 185

附录C关于有限元法的注释 186

C.1能量函数及其离散化 186

C.2形状函数 186

C.3泛函最小和总体合成 189

参考文献 190

附录D实验电机的技术数据 191

D.1电机IG1 191

D.2电机IG2 191

D.3内置转子永磁同步发电机样机 192