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第1章 新能源转换与控制技术导论1

1.1 能源储备与可持续发展战略1

1.1.1 中国的能源结构与储备1

1.1.2 中国的可持续发展战略3

1.2 能源的分类与基本特征4

1.2.1 能源的分类4

1.2.2 能源的基本特征5

1.2.3 新能源及主要特征5

1.2.4 分布式能源及主要特征7

1.3 新能源发电——能源转换的重要形式9

1.3.1 新能源发电技术的应用9

1.3.2 我国新能源发电的现状10

1.3.3 新能源发电及电源变换系统的典型结构10

1.4 新能源转换与控制技术的经济意义21

1.4.1 能源是经济发展的引擎21

1.4.2 新能源转换的经济意义23

本章小结26

第2章 电源变换和控制技术基础知识28

2.1 电力电子器件及应用28

2.1.1 电力电子器件的概念和特征28

2.1.2 电力电子器件的分类28

2.1.3 不可控器件——电力二极管29

2.1.4 半控型器件——晶闸管30

2.1.5 电力场效应晶体管——电力MOSFET31

2.1.6 绝缘栅双极型晶体管——IGBT33

2.2 AC—DC变换电路34

2.2.1 二极管整流器——不控整流34

2.2.2 晶闸管整流器——相控整流35

2.2.3 PWM整流器——斩波整流36

2.3 DC—DC变换电路39

2.3.1 单管不隔离式DC—DC变换器39

2.3.2 隔离式DC—DC变换器40

2.4 DC—AC变换电路43

2.4.1 常用的DC—AC逆变器43

2.4.2 DC—AC逆变器的分类44

2.4.3 逆变器的参数计算45

2.5 AC—AC变换电路47

2.6 多级复合形式的变换电路49

2.7 半导体功率器件的驱动与保护电路51

2.7.1 晶闸管触发驱动器51

2.7.2 IGBT和MOSFET驱动器52

2.7.3 功率器件的保护电路59

本章小结62

第3章 风能、风力发电与控制技术63

3.1 风的特性及风能应用63

3.1.1 风的产生63

3.1.2 风的特性与风能63

3.1.3 风能的应用67

3.2 风力发电机组及工作原理68

3.2.1 风力发电机组的结构及分类68

3.2.2 风力发电机组的工作原理69

3.2.3 风力机70

3.2.4 风力发电机73

3.3 风力发电机组的控制策略81

3.3.1 风力发电的特点及控制要求81

3.3.2 并网型风力发电机组的功率调节控制83

3.4 风力发电机组的并网运行和功率补偿101

3.4.1 风力同步发电机组的并网运行和功率补偿101

3.4.2 风力异步发电机组的并网运行和功率补偿104

3.4.3 风力双馈异步发电机组的并网运行和功率补偿107

3.5 风力发电的经济技术性评价107

3.5.1 风力发电的经济性指标107

3.5.2 影响风力发电经济性的主要因素109

本章小结110

第4章 太阳能、光伏发电与控制技术112

4.1 太阳的辐射及太阳能简介112

4.1.1 太阳简介112

4.1.2 太阳辐射114

4.2 太阳能的转换与应用116

4.2.1 太阳能应用的发展史117

4.2.2 太阳能的技术应用119

4.3 太阳电池与光伏发电原理125

4.3.1 太阳电池126

4.3.2 太阳能光伏发电的原理130

4.4 MPPT光伏阵列发电的变换与控制技术135

4.4.1 光伏阵列的组成与输出特性135

4.4.2 MPPT光伏阵列发电的变换139

4.4.3 MPPT光伏阵列发电的控制技术142

4.5 光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略149

4.5.1 光伏阵列并网逆变器的结构149

4.5.2 光伏阵列并网逆变器的控制策略152

4.6 光伏发电的制约因素与经济技术评价155

本章小结157

第5章 生物质能的转换与控制技术158

5.1 生物质能简介158

5.1.1 生物质能的概念158

5.1.2 生物质能在能源系统中的地位159

5.1.3 生物质能存在的形式159

5.2 生物质能源的开发利用与应用前景160

5.3 生物质能的发电及应用164

5.3.1 沼气发电、电能变换与控制策略164

5.3.2 垃圾焚烧发电、电能变换与控制策略176

5.3.3 生物质直接液化制燃料油发电技术184

5.4 生物质能发电的经济技术性评价188

本章小结189

第6章 天然气、燃气发电与控制技术190

6.1 天然气水合物的形成与物理化学性质190

6.1.1 天然气水合物190

6.1.2 天然气水合物的形成190

6.1.3 天然气水合物的物理化学性质191

6.2 天然气的综合利用和发展前景193

6.2.1 天然气的综合利用193

6.2.2 天然气发电的环境价值195

6.2.3 天然气的发展前景196

6.3 小型燃气轮机发电机组198

6.3.1 小型燃气轮机的原理及用途198

6.3.2 小型燃气轮机发电的主要形式199

6.3.3 小型燃气轮机发电机组的应用前景201

6.4 微型燃气轮机发电机组203

6.4.1 微型燃气轮机的发展与现状203

6.4.2 微型燃气轮机的性能和优缺点204

6.4.3 微型燃气轮机发电机组的工作原理205

6.5 燃气发电机组的电能变换与控制206

6.5.1 微型燃气发电机组控制与电源变换系统206

6.5.2 微型燃气发电机组电网供电及控制210

6.6 燃气发电机组的并网运行与控制策略210

6.6.1 DC—AC变换低频并网逆变技术211

6.6.2 DC—AC/AC—DC—AC三级变换高频环节并网逆变技术213

6.6.3 燃气发电机组高频环节并网逆变的控制策略216

6.7 燃气发电机组的经济技术性评价217

6.7.1 燃气发电机组的经济性比较分析217

6.7.2 燃气发电机组的经济技术可行性评价219

本章小结221

第7章 水能、小水力发电与控制技术222

7.1 水能及水力资源的特点222

7.1.1 水能及水力资源222

7.1.2 水力资源的特点223

7.2 水力发电223

7.2.1 水电站的分类224

7.2.2 水电站的组成224

7.2.3 小水电226

7.3 小水轮发电机组的构成及工作原理227

7.3.1 水轮机228

7.3.2 水轮同步发电机234

7.4 小水电新技术及应用236

7.4.1 小水电新技术概述236

7.4.2 水轮发电机组的自动控制系统237

7.4.3 同步发电机自动励磁控制系统246

7.4.4 无功功率补偿技术及装置254

7.4.5 水轮同步发电机组的并网技术260

7.5 小水电站的计算机监控与SCADA系统265

7.5.1 小水电站的计算机监控265

7.5.2 监控和数据采集系统268

7.6 小水力发电的经济技术性评价269

7.6.1 小水力发电的经济技术性评价概述269

7.6.2 小水力发电的经济性评价270

本章小结272

第8章 海洋能利用与发电技术273

8.1 海洋能简介273

8.2 海洋能的分类与利用274

8.2.1 海洋能的分类274

8.2.2 潮汐能发电原理及应用278

8.2.3 海流能发电原理及应用282

8.2.4 波浪能发电原理及应用284

8.2.5 海洋的温差能、盐差能发电原理及应用288

8.3 海洋能的发电与资源评价292

8.4 海洋能的利用前景与制约因素294

本章小结295

第9章 其他新能源的发电与应用技术296

9.1 氢能及氢燃料电池发电与应用技术296

9.1.1 氢能简介296

9.1.2 氢燃料电池发电与应用技术298

9.2 空气能发电与应用技术303

9.3 地热能发电与应用技术304

9.3.1 地热能概述304

9.3.2 地热能发电306

9.4 核能发电与应用技术309

9.4.1 核能概述309

9.4.2 核能发电311

本章小结313

参考文献314