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电能转换与传输——基于计算机的交互式方法

美国主修电力系统的工科生和从事电力系统实践的工程师的必读书籍,可以帮助读者学习基于计算机的电能转换与传输的相关知识。

电能转换与传输——基于计算机的交互式方法基本信息

电能转换与传输——基于计算机的交互式方法图书目录

译者序

原书前言与致谢

第1章电力系统1

11电网2

111输电系统4

112配电系统5

12传统输电系统6

121变电站组成7

122变电站和设备8

123气体绝缘开关设备15

124电力系统稳态运行17

125电力系统动态运行(瞬态情况)17

13传统配电系统18

131配电馈线18

132住宅电气连接20

14智能电网22

141智能高压输电系统23

142智能配电网24

15练习24

16习题25

第2章发电站26

21火力发电厂29

211燃料储藏与处理29

212蒸汽锅炉30

213涡轮机36

214发电机与电气系统37

215燃气涡轮机41

216联合循环发电厂41

22核电厂42

221核反应堆43

222压水反应堆46

223沸水反应堆47

23水力发电厂48

231低水头水电厂51

232中与高水头水电厂52

233抽水蓄能设施54

24风力发电厂55

25太阳能发电厂57

251光伏发电57

252太阳能热电厂61

26地热发电厂62

27海洋发电63

271海洋潮汐64

272海流65

273海浪65

274海洋热能66

28其他发电66

29电能经济性67

291运营和维护成本68

292燃料成本68

293固定资本成本69

294总成本70

210负荷特性与预测71

211环境因素73

212练习74

213习题75

第3章单相电路77

31电路分析基础77

311基本概念与术语77

312电压与电流相量78

313功率79

32交流电路80

33阻抗82

331串联85

332并联85

333阻抗计算实例88

34负载92

341功率因数94

342电压调整率97

35基本定律与分析方法98

351基尔霍夫电流定律98

352基尔霍夫电压定律102

353戴维南定理与诺顿定理106

36单相电路分析应用106

37小结115

38练习116

39习题117

第4章三相电路120

41三相分量120

42星形联结发电机125

43星形联结负载128

431对称星形联结负载(四线制系统)129

432不对称星形联结负载(四线制系统)130

433三线制星形联结负载132

44三角形联结电路134

441三角形联结发电机134

442对称三角形联结负载135

443不对称三角形联结负载137

45小结138

46三相功率测量143

461三相四线制电路144

462三相三线制电路144

47标幺值146

48对称分量150

481相序分量的相电压计算150

482相电压的相序分量计算151

483负载阻抗的相序分量151

49应用实例155

410练习168

411习题168

第5章输电线与电缆171

51结构172

52输电线的组件178

521杆塔和杆塔基础178

522导线178

523绝缘子181

53电缆184

54输电线的电气参数185

55输电线电磁场188

551磁场能量190

552单个导线产生的磁场190

553复数空间矢量的数学运算193

554三相输电线产生的磁场194

56输电线电感199

561外部磁通量199

562内部磁通量200

563导体的总磁通量202

564三相导线电感202

57输电线电容206

571电场的产生206

572导线周围的电场208

573三相输电线产生的电场212

574三相输电线电容225

58输电线网络227

581对称系统的等效回路227

582长距离输电线229

59传输线保护234

591输电线故障234

592保护方法236

593熔断保护237

594过电流保护237

595远程保护239

510应用实例240

5101Mathcad实例240

5102PSpice:输电线中的暂态短路电流251

5103PSpice:输电线通电254

511练习256

512习题257

第6章机电能量转换261

61磁路261

611磁路理论262

612磁路分析264

613磁场能量268

614磁化曲线269

615磁化曲线模型272

62磁场和电场产生的力278

621电场产生的力278

622磁场产生的力279

63机电系统283

631电场284

632磁场285

64电磁力的计算286

65应用290

651驱动器290

652换能器293

653永磁铁电动机和发电机299

654微机电系统300

66小结303

67练习303

68习题304

第7章变压器309

71结构309

72单相变压器314

721理想变压器315

722实际变压器322

723变压器等效电路参数的确定328

73三相变压器335

731-联结337

732-△联结340

733△-联结343

734△-△联结344

735小结344

736三相变压器分析344

737三相变压器等效电路的参数350

738计算变压器参数的通用程序353

739应用实例356

7310变压器保护的概念366

74练习369

75习题370

第8章同步电机373

81结构373

811隐极转子发电机374

812凸极转子发电机377

813励磁机379

82工作原理381

821主旋转磁场381

822电枢磁通383

83发电机的应用386

831负载386

832无功功率调节386

833同步并网387

834静态稳定性388

84感应电动势和电枢反应电抗的计算399

841感应电动势的计算400

842电枢反应电抗的计算406

85发电机保护414

86应用实例418

87练习438

88习题439

第9章感应电机443

91简介443

92结构444

921定子445

922转子447

93三相感应电动机448

931工作原理448

932等效电路453

933电动机的运行状况455

934电动机的最大输出456

935运行分析458

936电动机参数的试验确定466

94单相感应电动机485

941工作原理485

942单相感应电动机的运行分析489

95感应发电机495

951感应发电机的分析496

952双馈感应发电机498

96电动机保护概述499

97练习501

98习题503

第10章直流电机507

101结构507

102工作原理510

1021直流电动机510

1022直流发电机513

1023等效电路515

1024励磁方式516

103运行分析518

1031他励电机519

1032并励直流电机523

1033串励直流电动机530

1034小结535

104应用实例536

105练习550

106习题551

第11章电力电子与电机控制553

111直流电机控制的概念553

112交流感应电机控制的概念556

113半导体开关562

1131二极管562

1132晶闸管564

1133门极关断晶闸管569

1134金属氧化物半导体场效应晶体管571

1135绝缘栅双极型晶体管571

1136小结572

114整流器572

1141简单不可控二极管整流器572

1142单相可控整流器583

1143触发和缓冲电路597

1144三相整流器600

115逆变器601

1151脉冲宽度调制的电压源逆变器603

1152有源可控晶闸管逆变器606

1153高压直流输电609

116柔性交流输电610

1161静态无功补偿器610

1162静止同步补偿器613

1163可控晶闸管串联电容615

1164统一的潮流控制器616

117DC-DC变换器618

1171升压变换器618

1172降压变换器623

118应用实例626

119练习639

1110习题639

附录643

附录AMathcad介绍643

A1工作表和工具栏644

A11文本区644

A12计算646

A2函数648

A21迭代计算650

A22定义一个函数650

A23绘制函数651

A24最小和最大函数值652

A3方程求解器653

A31根方程解算器653

A32找出方程的求解器653

A4矢量和矩阵654

附录BMATLAB介绍656

B1桌面工具657

B2运算符、变量和函数658

B3矢量和矩阵659

B4冒号运算符660

B5方程的迭代估算661

B6绘图661

B7基本的程序设计664

附录C基本单位和常数665

C1基本单位665

C2基本的物理常数669

附录DPSpice介绍669

D1获取并安装PSpice软件670

D2PSpice软件的使用方法670

D21创建电路670

D22电路仿真671

D23分析仿真结果673

答案675

参考文献682

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电能转换与传输——基于计算机的交互式方法造价信息

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电能转换与传输——基于计算机的交互式方法内容简介

本书提供关于电力传输、发电和应用方面基本知识的相关资料。全书共分11章,分别为电力系统、发电站、单相电路、三相电路、输电线与电缆、机电能量转换、变压器、同步电机、感应电机、直流电机及电力电子与电机控制。

本书附录提供了人工计算分析方法和基于利用计算机软件Mathcad、MATLAB以及PSpice计算来分析和解决问题的方法。

原书第2版是针对电能的转换和传输对当前环境产生的影响,并联系当前的工业发展而进行的全新修订。

本书的阅读对象是电气及相关专业本科生和教师,也可作为电气及相关专业工程师的参考用书。

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电能转换与传输——基于计算机的交互式方法常见问题

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电能转换与传输——基于计算机的交互式方法文献

《工程制图》和《计算机绘图基础》课程交互式教学模式探索 《工程制图》和《计算机绘图基础》课程交互式教学模式探索

《工程制图》和《计算机绘图基础》课程交互式教学模式探索

格式:pdf

大小:425KB

页数: 2页

本文针对《工程制图》和《计算机绘图基础》课程的一系列共性问题及学生学习兴趣不高的状况,提出两门课程交互式教学的新模式,互相补充,互相渗透,以达到最佳的教学效果。

一个通用交互式计算机辅助工艺设计系统的开发研究 一个通用交互式计算机辅助工艺设计系统的开发研究

一个通用交互式计算机辅助工艺设计系统的开发研究

格式:pdf

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页数: 3页

本文围绕作者开发的一个通用交互式计算机辅助工艺设计系统-InteCAPP,介绍了系统的结构,功能及其特点,详细阐述了实现InteCAPP的一些关键技术。

转换器传输速率

不同的转换器产品由于转换接口的不同,传输速率也不同,典型接口传输速率如下:

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计算机仿真技术与CAD:基于MATLAB的控制系统内容简介

《计算机仿真技术与CAD:基于MATLAB的控制系统(第2版)》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书全面论述控制系统计算机仿真的基本概念和原理,系统介绍了当前国际控制界最为流行的面向工程与科学计算的高级语言MATLAB及其动态仿真集成环境Sirraalink,并以最新版MATLAB为平台,详细阐述控制系统的数学模型及其转换、连续系统和离散系统的仿真方法、控制系统的计算机辅助分析与设计;最后特别介绍基于图形界面的MA"n.,AB工具箱的线性和非线性控制系统设计方法。《计算机仿真技术与CAD:基于MATLAB的控制系统(第2版)》取材先进实用,讲解深入浅出,各章均有大量的例题,并提供了相应的仿真程序,便于读者掌握和巩固所学知识。

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基于最大功效积的磁谐振无线电能传输系统PCB线圈优化设计

福州大学电气工程与自动化学院、古田溪水力发电厂的研究人员陈政、闫海、毛行奎等,在2018年第3期《电气技术》上撰文,阐述了磁谐振无线电能传输的工作原理,从电路角度对系统进行建模分析。

针对磁谐振无线电能传输系统满足最大输出功率时效率比较低的情况,提出以最大功效积为优化函数。针对线圈设计过程中各参数之间的制约关系,提出了在尺寸有限的情况下的PCB线圈优化设计方法。以最大功效积为目标函数,运用理论与仿真分析结合的手段,解决了在尺寸有限的情况下的PCB线圈优化设计问题。

最后根据优化结果,制作出一组线圈,并对发射和接收线圈间的互感及交流电阻进行测试,测试结果与理论计算和仿真结果基本一致,验证了所提优化方法的可行性。

将电能进行无线传输,是人类一直以来的梦想,自从法国物理学家赫兹发现电磁波后,美籍科学家特斯拉便提出利用电磁波携带能量实现无线电能传输的构想[1] ,多年来国外的一些科学家坚持开展着这项研究,但是进展缓慢[2],直到2007年MIT的科学家们成功在1.9m距离外“隔空”点亮一盏60W的灯泡[3]以来,全世界范围内掀起了一股研究无线电能传输的热潮[4-5]。

在许多应用场合,对于无线电能传输系统的PCB线圈尺寸有一定的限制,因此在有限空间下对其进行优化是很有必要的,文献[6]提出以最大效率为目标,以强耦合系数为优化函数,对PCB线圈进行优化。但优化后的线圈在效率最优的情况下,功率往往较低。文献[7]针对磁耦合谐振系统满足最大输出功率时效率比较低的情况,提出了功效积指标。

首先,本文通过对磁谐振无线电能传输系统进行建模分析,通过分析系统的输出功率和传输效率与负载、互感、频率之间的关系,得出系统无法实现对同一负载同时兼顾最大输出功率与最大传输效率两种特性。提出了以功效积为优化函数,优化PCB线圈。

之后,运用Mathcad数学软件作出功效积优化函数随线圈各参数变化的曲线,通过找这些曲线的最优点初步确定线圈参数。随后,在此基础上,采用电磁场有限元分析软件Ansoft进行仿真优化设计。最后,根据优化结果制作了一组线圈,并对互感和交流电阻进行了测试,验证了该方法的正确性。

图17理论优化的线圈实物

图18 仿真优化的线圈实物

结论

本文通过对四线圈结构的磁谐振无线传输系统进行建模分析,得出了影响系统传输效率和输出功率的因素,以线圈的参数为变量对系统传输特性进行分析,发现Po和η无法实现同时达到两者的最佳值。

因此提出以最大功效积为优化目标,提出了一种在有限尺寸空间下的PCB 线圈优化设计方法,通过理论和仿真的优化方法,寻找最优功效积下的线圈各参数,最后,根据优化结果,制作了两组线圈,分别对两组线圈的互感和交流电阻进行了测试,测试结果与理论计算和仿真结果基本一致,从而验证了所提方法的可行性与正确性。

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