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出版者:人民邮电

作者:李保宏

出品人:

页数:231

译者:

出版时间:2010-6

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787115229335

丛书系列:

图书标签:

• 电工
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飞跃电力之巅：现代电气工程前沿技术深度解析 本书导读： 面对日益复杂的电力系统、智能电网的迅猛发展以及新能源技术的深刻变革，传统电气工程知识已不足以应对当前的挑战。本书旨在为电气工程领域的专业人士、资深技术人员、高年级本科生及研究生提供一个全面、深入且极具前瞻性的知识体系，聚焦于当前电气工程领域最核心、最具颠覆性的技术前沿。我们不满足于对既有电路原理的重复阐述，而是将视角聚焦于“如何设计、控制和优化下一代电力系统”。 --- 第一部分：电力电子与智能控制的深度融合（Power Electronics and Intelligent Control Convergence） 本部分深入探讨了现代电力电子技术在电力系统中的核心地位，并强调了其与先进控制理论的有机结合。 1.1 高性能电力电子变换器拓扑结构与建模： 下一代高频开关器件应用： 详细分析了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件在模块化多电平变流器（MMC）、高密度DC/DC变换器中的应用优势、寄生参数管理以及热稳定设计。超越传统的IGBT应用范畴。 先进脉冲宽度调制（PWM）策略： 重点阐述了非线性调制技术、空间矢量调制（SVM）的高级形式，以及针对谐波抑制、共模干扰（CMI）最小化的新型调制方案，特别是针对弱电网连接（Grid-Forming Inverters）的特殊调制需求。 磁性元件的集成与优化： 探讨了集成式磁性元件的设计理念，包括利用3D打印技术优化绕组布局以降低趋肤效应和邻近效应，以及磁耦合技术在高功率密度设计中的应用。 1.2 实时控制与数字孪生： 基于模型预测控制（MPC）的能效优化： 深入研究MPC在电能质量治理、电机驱动系统转矩平滑控制中的应用，对比其与传统PID控制在动态响应和约束处理上的优劣。 高速数字信号处理器（DSP）与FPGA在控制回路中的实现： 针对毫秒级甚至微秒级控制周期要求，分析了硬件在环（HIL）仿真平台的设计，以及如何利用FPGA实现并行化、高精度的数据采集与快速反馈回路。 电气系统数字孪生（Digital Twin）： 建立电力电子系统、配电网的实时动态模型，探讨如何利用孪生体进行故障预警、参数自整定及远程诊断，实现从被动维护到主动优化的转变。 --- 第二部分：智能电网与柔性直流输电（Smart Grid and VSC-HVDC Technology） 本部分聚焦于电网结构和运行方式的根本性变革，特别关注如何安全、高效地整合分布式能源。 2.1 柔性直流输电（VSC-HVDC）系统的深入研究： MMC-HVDC的先进拓扑与运行特性： 详细剖析了MMC结构中平衡环流控制、子模块级联冗余设计以及短路穿越能力（Fault Ride-Through, FRT）的优化方法。 多端柔性直流电网的协调控制： 探讨了直流潮流的精确计算、故障隔离与自恢复机制，以及如何利用先进的通信架构实现多站点间的快速功率协商。 直流电网的暂态稳定分析： 针对缺乏传统同步机惯量支撑的直流系统，分析其易受低频振荡影响的特性，并提出基于电压源换流器（VSC）的高速阻尼控制策略。 2.2 适应性配电网与微电网管理： 分布式能源（DERs）的并网影响与治理： 研究光伏、风电预测误差对电压稳定性的冲击，以及动态无功功率补偿设备（STATCOMs, D-STATCOMs）在配电网末端的精准投入策略。 微电网的孤岛与并网模式切换控制： 重点分析实现无缝切换所需的同步算法、下垂控制（Droop Control）的改进型，特别是针对不同惯量源混合系统的功率共享机制。 网络化保护与自愈技术： 探讨如何利用先进的传感器（PMU/WAMS）实现电网状态的全面感知，并设计分布式保护算法，以在毫秒级内隔离故障区域，最小化停电范围。 --- 第三部分：新能源并网接口与电能质量的极限挑战（Renewable Integration and Power Quality Extremes） 本部分关注可再生能源大规模接入后对电网质量带来的全新挑战，以及相应的先进治理技术。 3.1 弱电网兼容性与电网形成能力（Grid-Forming Capability）： 同步惯量模拟与虚拟阻抗控制： 探讨如何通过功率电子接口模拟传统同步发电机的惯性响应，增强电网对扰动的抵抗能力。详细推导了虚拟同步发电机（VSG）的控制模型。 并网点阻抗的动态重构： 分析逆变器在弱电网连接下可能引发的谐振问题，并提出基于实时阻抗观测和主动阻抗控制的系统稳定性增强技术。 3.2 高级电能质量治理技术： 有源电力滤波器（APF）的超宽带控制： 不局限于传统的50/60Hz基频控制，深入研究APF在治理高频开关噪声（高达几kHz）方面的性能极限、响应速度及谐波检测算法（如基于快速傅里叶变换（FFT）和同步旋转坐标系的性能对比）。 瞬态过电压与电磁兼容性（EMC）： 针对快速开关操作引起的电压尖峰，分析其对敏感电子设备的影响，并提出优化PCB布局、屏蔽技术以及浪涌保护装置（SPD）的选型标准。 --- 第四部分：电动汽车（EV）与V2G技术的前沿架构（Advanced EV Integration and V2G Architectures） 本部分聚焦于交通电气化对电力基础设施带来的双向影响。 4.1 大功率直流充电（HPC）系统的热管理与优化： 液冷与浸没式冷却技术在充电桩中的应用： 评估极端功率密度下，传统风冷技术的瓶颈，深入研究高效的热量导出路径设计和流体动力学模拟。 充电序列的负荷均衡与电能质量影响： 研究如何通过优化充电曲线，降低局部电网在高峰时段的冲击负荷，并分析大功率充电过程中的谐波注入特性。 4.2 车网互动（V2G）与双向能量交换： V2G接口的控制与保护： 详细设计实现V2G功能所需的双向车载充电机（OBC）拓扑结构，并讨论在电网需要时，如何安全、可信赖地将储存在电池中的能量反馈至电网，包括快速的功率反向切换机制。 基于区块链的能源交易与安全认证： 探讨利用去中心化技术构建可信赖的EV充放电激励机制和电能计量系统，确保分布式能量交易的公平与安全。 --- 本书目标读者画像： 本书面向的读者群具备扎实的电路理论、电机学和电力电子基础，能够熟练运用MATLAB/Simulink等工具进行仿真分析。本书的内容深度和广度，将引导读者从“会应用”迈向“能创新”，掌握未来十年电气工程领域的核心竞争力。本书的价值在于提供解决实际工程难题的先进思路和量化设计方法，而非基础概念的再学习。

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