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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PWM83

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