电力系统非线性鲁棒控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:孙元章

出品人:

页数:299

译者:

出版时间:2007-10

价格:58.00元

装帧:

isbn号码:9787302155997

丛书系列:现代电力系统丛书

图书标签:

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《现代电力电子技术在电网稳定控制中的应用》 内容简介 随着全球能源结构的深刻变革，特别是可再生能源（如风能、太阳能）大规模接入电网，电力系统的复杂性、非线性和不确定性日益凸显。传统的基于线性化模型和同步旋转坐标系的控制方法，在应对高渗透率新能源带来的快速动态扰动和系统耦合效应时，已显现出局限性。本书立足于当前电力系统运行与控制的前沿挑战，系统深入地探讨了现代电力电子技术（Power Electronics, PE）在提升电网稳定性和增强控制性能方面的核心理论、关键技术及其工程实践。 本书的撰写旨在为电力系统研究人员、高级工程技术人员以及相关专业研究生提供一本既具理论深度又贴近实际工程需求的参考资料。全书内容结构紧凑，逻辑严密，从电力电子变换器在电网中的基础作用出发，逐步深入到先进的控制策略和系统级应用。 第一部分：电力电子技术在现代电网中的基础与挑战 本部分首先回顾了现代电力系统面临的主要挑战，包括惯量下降、阻尼减弱、并网点阻抗变化等问题。重点阐述了高功率密度、高动态响应的电力电子变流器（如SVG、STATCOM、HVDC LCC/VSC、柔性直流等）在电网中所扮演的关键角色。详细分析了变流器接口固有的非线性特性、开关带来的高频扰动，以及其对系统整体动态特性的影响。 第一章：电力电子技术在电网中的角色演变： 梳理了从传统同步发电机主导到以变流器主导的电力系统演变历程，重点分析了电压源型变流器（VSC）的动态特性与内部控制结构。 第二章：变流器接口的阻抗建模与稳定性分析： 探讨了精确建模变流器在不同控制模式下的等效小信号阻抗（如$dq$坐标系下的复数阻抗），并结合Nyquist判据、增益相位裕度等方法，对变流器接入系统的暂态和次暂态稳定性进行深入的理论分析。 第二部分：面向电网稳定的先进控制理论与方法 本部分是本书的核心，聚焦于如何利用先进的控制理论来设计出能够有效抑制低频振荡、提高暂态暂态电压和频率稳定性的控制策略。强调了超越传统PI控制器的性能瓶颈。 第三章：基于滑模观测器的非线性状态估计与控制： 针对电网内部状态变量难以直接测量的难题，详细介绍了设计高鲁棒性的非线性滑模观测器（SMO）来准确估计系统内部状态（如虚拟惯量、阻尼参数等）。在此基础上，设计了针对直流侧电压和交流侧功率的滑模控制（SMC）器，以应对参数摄动和外部干扰。 第四章：鲁棒最优控制在暂态暂态稳定中的应用： 引入了H-无穷（$H_infty$）控制和$H_2$控制理论，用于处理系统模型的不确定性。详细阐述了如何将系统稳定性约束转化为矩阵不等式（LMI），设计出在最坏情况扰动下仍能保持稳定裕度的控制器增益。 第五章：自适应与学习型控制策略： 针对电网拓扑结构和运行工况的频繁变化，研究了参数自整定和基于模型的预测控制（MPC）方法。重点讨论了利用神经网络或模糊逻辑系统在线辨识系统时变参数，并实时调整控制器增益的自适应控制框架。 第三部分：电力电子变流器的高级应用与示范 本部分将理论方法与实际工程应用相结合，探讨了电力电子技术在解决特定电网稳定问题中的具体实现。 第六章：虚拟同步机（VSM）控制技术与惯量支撑： 深入剖析了VSM的核心控制原理，即通过内环电流控制和虚拟同步发电机模型模拟传统同步机的功能。对比了不同VSM拓扑（如基于虚拟阻抗、基于能量平衡）的优缺点，并设计了增强型VSM控制器，以在低惯量系统中提供更有效的频率和电压支撑。 第七章：高压直流（HVDC）系统在区域互联稳定中的作用： 专门分析了电压源型换流器（VSC-HVDC）在连接不同惯量区域电网时的耦合效应。提出了多端直流电网的协调控制策略，利用直流桥臂的快速动态特性来抑制区域间低频振荡，并设计了基于功率解耦的直流潮流控制方案。 第八章：柔性交流输电系统（FACTS）的振荡抑制： 聚焦于STATCOM和TCSC（Thayristor Controlled Series Compensator）等柔性交流设备。阐述了如何利用其快速有功/无功调节能力，设计出具有高增益的机械或电磁振荡阻尼控制器，有效抑制线路电阻/电感变化引起的系统固有模态振荡。 结语 全书不仅注重理论的严谨性，更强调了控制器的可实现性。书中包含大量的仿真实例和理论推导，旨在帮助读者理解在复杂电力系统中，如何通过精妙的电力电子控制设计，实现电网的更安全、更稳定、更高质量运行。本书对提升电力系统设计和运行的智能化水平具有重要的参考价值。

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我一直觉得，电力系统控制领域的书籍，要么过于偏向理论的深挖，让工程师望而却步；要么又过于侧重工程经验的罗列，缺乏系统的理论支撑。然而，这本书恰好找到了一个绝佳的平衡点。它在讨论鲁棒性设计时，并没有采用那种“一刀切”的解决方案，而是细致地剖析了不同不确定性来源对系统稳定性的影响机理。比如，它对风电、光伏等新能源并网带来的间歇性和随机性扰动，给出了非常细致的数学刻画，并在此基础上构建了适应性强的控制框架。我特别欣赏作者在描述算法收敛性和稳定性裕度时的那种审慎态度，不夸大其词，只用严谨的论证来支撑结论。阅读这本书的过程中，我发现自己对“最优控制”和“约束处理”的理解也得到了深化，它教会我如何在系统性能和工程可行性之间进行权衡。对于那些希望将前沿控制理论应用于实际电网调度的研究人员和高级工程师而言，这本书无疑是一本不可多得的工具书和思想源泉。它不仅仅是知识的传递，更像是一次对复杂系统思维方式的系统训练。

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我个人对这本书中关于“大系统分解与协调控制”的部分格外感兴趣。在现代电力系统日益庞大和互联的背景下，集中式控制的局限性日益凸显。这本书没有回避这一挑战，而是提供了一种结构化的视角来应对。它详细介绍了如何利用多层级结构来管理信息流和控制指令的传递，特别是当系统发生局部故障时，如何确保整体的鲁棒性不被轻易破坏。书中关于信息延迟和网络约束下的协同设计，提供了非常清晰的数学框架，这对于我们设计跨区域联动的控制策略时至关重要。我发现，书中不仅有成熟的理论，还有许多对未来研究方向的隐晦提示。例如，在讨论分布式优化算法时，作者巧妙地引入了博弈论的思想，这为解决多主体间的利益冲突提供了一种全新的视角。这本书的价值在于，它能将一个宏大的、看似无从下手的问题，层层剥茧，最终转化为一系列可解的数学模型，并且这些模型依然保持了对物理现实的高度忠诚。这种能力，是判断一本高级控制理论专著是否合格的试金石。

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这本书的装帧设计非常讲究，硬壳封面带着一种沉稳的科技感，书脊上的字体清晰有力，让人一看就知道这是一本非常专业的学术著作。我记得我是在一家老旧的书店里发现它的，当时只是随意翻阅，但很快就被其严谨的结构和清晰的逻辑所吸引。它不像许多教科书那样堆砌公式，而是非常注重理论与实际应用的结合。比如，书中关于系统建模的部分，作者用了大量的篇幅去解释各种非线性现象在实际电网中的具体表现，而不是仅仅停留在数学符号层面。这一点对我这个习惯了从工程实践角度思考问题的读者来说，非常有启发性。翻阅过程中，我能感受到作者深厚的学术功底和对电力系统复杂性的深刻洞察，那种将抽象的控制理论巧妙地融入到具体电力工程问题中的能力，确实令人印象深刻。虽然有些章节的数学推导相当深入，初次阅读可能需要反复琢磨，但一旦理解了其背后的物理意义，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。整体来看，这本书的排版舒适，图表制作精良，即便是大量的数据和复杂的拓扑图，也展示得井井有条，极大地提升了阅读体验。

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从图书馆借阅回来后，我发现这本书的索引和术语表做得非常人性化。对于一个跨学科领域的读者来说，准确理解专业术语的定义至关重要。这本书在这方面做得非常到位，任何一个关键概念，第一次出现时都会有详尽的解释，并且标注了其在不同控制理论流派中的侧重点差异。这极大地降低了跨领域学习的门槛。此外，随书附带的案例分析虽然篇幅不长，但都选得非常典型，它们不是那种为了演示算法而捏造的理想化情景，而是贴近现实电网运行中经常遇到的“棘手问题”。例如，它如何处理高渗透率新能源接入导致惯量支撑急剧下降的问题，书中给出的仿真结果和参数分析，都显得非常真实可信。总而言之，这本书在学术的严谨性、工程的实用性以及读者的友好性这三个维度上，达到了一个极高的水准。它不是那种读完一遍就可以束之高阁的“速成手册”，而是需要反复研读、时常翻阅的案头必备良书，它会随着你自身经验的积累，不断展现出新的价值层次。

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这本书的语言风格是极其内敛而又充满力量的。作者似乎刻意避免了华丽的辞藻，所有的表达都服务于精确传递信息这一核心目的。但恰恰是这种克制，使得书中那些关键性的论述更显掷地有声。我记得有一章专门讨论了次同步振荡抑制问题，作者在阐述传统方法的局限性时，只是用了一两句话点出了其带宽限制，随后便迅速转向了基于模型预测控制（MPC）的新思路。这种叙事节奏的转换，精准地捕捉到了读者对突破性解决方案的期待。阅读过程中，我常常需要停下来，在脑海中复盘作者的逻辑链条。这种思考的深度要求，恰恰是区分一本优秀参考书和普通教材的关键所在。它要求读者主动参与到知识的构建过程中，而不是被动地接受。对于那些已经有一定基础，渴望在研究方向上寻求突破的读者来说，这本书提供的思维引导价值远超其内容本身。它更像是一场与领域内顶尖专家的深度对话，对话的内容精确、高效，并且直指核心痛点。

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