Power Electronics for Modern Wind Turbines pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Morgan & Claypool Publishers

作者:Frede Blaabjerg

出品人:

页数:120

译者:

出版时间:2006-7-15

价格:USD 35.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781598290325

丛书系列:

图书标签:

Power Electronics
Wind Turbines
Renewable Energy
Electric Machines
Grid Integration
Converter Topologies
Control Systems
Modeling and Simulation
HVDC
FACTS

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具体描述

Wind energy is now the world's fastest growing energy source. In the past 10 years, the global wind energy capacity has increased rapidly. The installed global wind power capacity has grown to 47.317 GW from about 3.5 GW in 1994. The global wind power industry installed 7976 MW in 2004, an increase in total installed generating capacity of 20%. The phenomenal growth in the wind energy industry can be attributed to the concerns to the environmental issues, and research and development of innovative cost-reducing technologies. Denmark is a leading producer of wind turbines in the world, with an almost 40% share of the total worldwide production. The wind energy industry is a giant contributor to the Danish economy. In Denmark, the 3117 MW (in 2004) wind power is supplied by approximately 5500 wind turbines. Individuals and cooperatives own around 80% of the capacity. Denmark will increase the percentage of energy produced from wind to 25% by 2008, and aims for a 50% wind share of energy production by 2025. Wind technology has improved significantly over the past two decades, and almost all of the aspects related to the wind energy technology are still under active research and development. However, this monograph will introduce some basics of the electrical and power electronic aspects involved with modern wind generation systems, including modern power electronics and converters, electric generation and conversion systems for both fixed speed and variable speed systems, control techniques for wind turbines, configurations of wind farms, and the issues of integrating wind turbines into power systems.

电子电力系统：面向未来电网的先进技术简介随着全球对可持续能源需求的不断攀升，电力电子技术在现代电力系统中的核心地位日益凸显。本书《电子电力系统：面向未来电网的先进技术》深入探讨了支撑现代电力基础设施高效、可靠运行的关键电子电力变换技术、控制策略以及系统集成挑战。我们聚焦于如何利用电力电子的前沿进展，实现电能的高质量传输、分配与利用，从而构建更具弹性、更智能化的未来电网。第一部分：电力电子基础与拓扑结构演进本书首先对电力电子学的基本原理进行了系统性的回顾与深化。我们从半导体器件的最新进展入手，详细分析了下一代功率器件，如宽禁带（WBG）材料（如SiC和GaN）在提高开关频率、降低损耗和减小设备体积方面的潜力与实际应用案例。随后，我们对核心的电力电子拓扑结构进行了详尽的剖析。这包括对传统电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）的深入理解，以及它们在不同应用场景下的性能权衡。本书重点介绍了多电平变流器（MLI）的最新发展，特别是中点箝位（NPC）、飞跨桥（FBP）以及T型拓扑在应对高压直流输电（HVDC）和柔性交流输电系统（FACTS）中所需的输出波形质量和电压平衡要求时的优势。此外，我们专门开辟章节探讨了模块化多电平变流器（MMC）的精细化控制与建模。MMC因其卓越的谐波抑制能力和可扩展性，已成为长距离输电和柔性直流电网的关键技术。本书详细阐述了其平均模型、状态空间模型及其在不同控制目标下的动态响应特性。第二部分：先进的电能变换与系统集成本部分聚焦于将理论转化为实际应用的关键技术——电能变换器在不同电力系统层面的集成。 2.1 直流电网与微电网技术随着分布式能源（DER）和储能系统的普及，直流（DC）电网和微电网的构建成为必然趋势。我们详细分析了直流-直流（DC-DC）变换器的设计原理，从非隔离的Buck、Boost到高频隔离的LLC谐振变换器和先进的偶合电感变换器。重点讨论了如何通过先进的控制技术，实现微电网内部的功率流管理、孤岛模式下的电压和频率支撑，以及与主电网的平滑并网与解列。 2.2 电力质量与电能质量控制电能质量是衡量现代电力系统健康度的关键指标。本书深入研究了有源电力滤波器（APF）、静态无功发生器（SVG）以及混合串联型补偿器（SHF）的工作原理。我们不仅涵盖了传统的基于快速傅里叶变换（FFT）的谐波检测方法，更侧重于基于dq变换和自适应滤波技术的高性能瞬态和稳态谐波治理方案。对于电网中的电压波动、电压暂降和浪涌问题，本书提供了基于电力电子补偿设备的系统级解决方案。 2.3 柔性交流输电系统（FACTS）与高压直流（HVDC）在输电领域，电力电子技术正推动着电网从传统刚性结构向柔性化、可控化方向发展。我们对串联型补偿器（如TCSC）、并联型补偿器（如STATCOM）以及先进的统一电力流控制器（UPFC）进行了详细的建模和控制策略分析。特别关注了如何利用这些设备实现输电容量的动态提升、系统稳定裕度的改善以及故障穿越能力的增强。在HVDC方面，本书详细对比了高压串联晶闸管变流器（LCC-HVDC）和电压源变流器（VSC-HVDC）的优缺点。对于VSC-HVDC，我们深入探讨了其基于脉冲宽度调制（PWM）的控制特性，以及在多端直流输电网络（Multi-terminal DC, MTDC）中的系统稳定性与保护协调问题。第三部分：电力电子系统的先进控制与数字化电力电子系统的高性能依赖于精确且快速的控制算法。本部分着重于从控制理论到数字实现的跨越。 3.1 高级控制策略我们全面回顾了应用于电力电子系统的各种控制方法，包括传统的PI控制、前馈控制，以及更先进的非线性控制技术，如滑模控制（SMC）、预测控制（MPC）和鲁棒控制。书中特别强调了模型预测控制（MPC）在多变量耦合系统（如MMC和多端口DC-DC变换器）中的应用优势，展示了其在优化目标函数（如损耗最小化和动态响应速度）方面的潜力。 3.2 数字化与智能运维随着工业物联网（IIoT）和人工智能（AI）的兴起，电力电子设备的数字化转型已成定局。本书探讨了如何利用先进的传感器技术和高速数字信号处理器（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA）实现亚微秒级的开关控制。此外，我们讨论了基于大数据分析和机器学习算法的变流器健康监测（PHM）和故障诊断技术，旨在从被动维护转向预测性维护，最大限度地提高设备可用性。结语《电子电力系统：面向未来电网的先进技术》旨在为电力电子工程师、系统规划者和研究人员提供一本全面、深入的参考手册。本书不仅涵盖了当前最成熟的电力电子技术，更以前瞻性的视角探讨了未来电网对电力电子提出的更高要求，是推动能源系统向更高效、更安全、更灵活方向发展的理论与实践指南。