电力电子技术在电力系统中的应用_戴卫力费峻涛编著.pdf

前言从发现电磁现象开始，人类就一直在探索如何高效地利用电磁能量来改造自然世界和提高生活品质，从而推动生产力的发展。从伟大的迈克尔法拉第发现电磁感应定律，并研制出世界上第一台发电机开始，人类就逐步从詹姆斯瓦特铸就的蒸汽机时代迈向了电气时代。迄今为止，电能一直是被我们所推崇的终端能源形式，自然界中的任何能源，包括太阳能、风能、石油、煤炭、潮汐、声音的波动以及核能，都可以通过相应的光一电、机一电以及压一电等形式转换变成电能，以供各类负载使用，人类开发自然能源和提高其利用率的脚步一刻都不会停歇，并且还会一直持续下去。人类最早大规模利用自然能源开发电能，主要采用的是机电能量转换装置。主要的机电能量转换装置有旋转电机和静止变压器。旋转电机可用于火电、风电、潮汐海浪发电等发电系统，而静止变压器则大多应用于输配电系统，承担着传输电能与电压变换的作用。早期的电力系统架构为美国爱迪生提出的直流输电系统，主要用于照明供电。当时，受到材料和拉伸生产技术与工艺的限制，制造的灯泡灯丝较粗，使得灯泡的耐压不能很高。因而，早期的电力系统大多设计成110V低压直流输电系统。该系统由于当时的技术条件而存在诸多缺陷：由于直流无法实现变压（即进行提高电压后传输）从而使得长距离传输电能变得异常困难，必须每隔一段距离增加相同容量的发电机组来弥补线路上的电压损失，因而投资巨大且可靠性低。交流电的出现，使得电压变换变得相对容易，通过电力变压器就可将发电机输出的交流电压进行提高，从而实现电能的远距离传输。电力电子学的诞生和发展推动了电力系统的进步和技术革新。面对能源危机，在倡导可持续发展和绿色能源的今天，光伏、风力发电等新能源发电技术，新型高压直流输电与柔性交流输电技术、有源滤波、无功补偿等谐波治理，以及分布式发电与储能技术等均建立在电力电子相关技术的基础之上。可以预见，电力电子技术正以令人难以置信的迅猛速度逐步深入到国民经济的各个领域，发挥着重要的作用。本书是作者近年来在讲授T专业选修课程“电机运动控制简史及发展趋势”、“智能电网技术的发展与未来”以及“电力电子在电力系统中的应用”等课程后的阶段性总结。书中对电气学科的发展历史做了较为全面的回顾，对涉及电力系统的相关分析理论做了初步的梳理。在此基础上，结合当前电力系统的发展介绍了电力系统中相关的电力电子技术，如电能质量优化与调节控制技术，高压直流输电与柔性交流输电技术，光伏发电、风力发电新能源技术，储