电气工程、自动化专业规划教材：电力系统控制与稳定（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] P.M.Anderson，[美] A. A. Fouad 著，王奔 译

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• 电力系统
• 控制理论
• 自动化
• 电气工程
• 电力稳定
• 电力系统分析
• 智能电网
• 电网安全
• 电力电子
• 优化控制

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121167485

版次：2

商品编码：11017179

包装：平装

出版时间：2012-05-01

页数：504

字数：909000

正文语种：中文

编辑推荐

　　 《电气工程、自动化专业规划教材：电力系统控制与稳定（第2版）》强调对实际问题本身的理解，所涉及的数学问题或控制理论基础并不复杂，仅有自动控制原理和初步的线性系统状态方程的背景知识就能理解全书的数学模型。《电气工程、自动化专业规划教材：电力系统控制与稳定（第2版）》适合于作为电力系统自动化专业的高年级本科生或研究生的教材，也适合于作为电力系统自动化各领域的学者和工程师的参考书。

内容简介

　　 《电气工程、自动化专业规划教材：电力系统控制与稳定（第2版）》是一本在电力系统控制与稳定性领域享誉国际的经典专著。《电气工程、自动化专业规划教材：电力系统控制与稳定（第2版）》由三部分组成。第一部分首先讨论电力系统稳定性的定义和要求；然后给出发电机元件的各种经典模型；最后介绍电力系统对小扰动的响应。第二部分以电磁转矩为核心，首先针对发电机模型的状态空间表达式，介绍派克变换、标幺值、等效电路、各个时间常数及更一般的发电机模型。然后，分别从模拟计算机和数字计算机的角度阐述单机无穷大系统和多机系统的仿真方法；接下来，讨论同步发电机模型的线性化问题，详细介绍励磁系统并讨论励磁系统对电力系统稳定性的影响；最后深入探讨带恒定阻抗负荷的多机系统内部的数学关系。第三部分以电力系统稳定性为目的来讨论机械转矩，首先概述发电机转速调节特性和方式，然后分别详细介绍汽轮机、水轮机、燃气轮机及联合循环发电机的数学模型和调节特性。为读者进一步深入地理解本书所讨论的有关问题，作者配有近百页的附录。

作者简介

作者：（美国）安德森（AndersonP.M）（美国）福阿德（FouadA.A.）译者：王奔



安德森（AndersonP.M），40多年来一直致力于电力工程研究、教学和写作工作。曾任艾奥瓦州公共服务机构事务工程师、加州PaloAlto电力研究机构规划经理，电力数学协会工程咨询公司首席工程师，并任教于艾奥瓦州立大学、亚利桑那州立大学和华盛顿大学。注册专业工程师，IEEE终身会员，IEEE出版社编辑。著有或合著有5本专业书籍：PowerSystemControlandstability、AnalysisofFaultedPowerSystems、SubsynchronousResonanceinPowerSystem、SeriesCompensationinPowerSystems、PowerSystemProtection。

福阿德（FouadA.A.），艾奥瓦州立大学退休教授。40多年来一直从事电力系统动态的研究和教学工作。1993年获IEEE电力工程教育者奖，1994年获IEEEHermanHalperin传输和分布奖，1996年被选为美国国家工程院院士。

王奔，男，1999年于华南理工大学自动化系获博士学位，2002年至2003年在南非Stellenbosch大学做博士后研究工作，现为西南交通大学电气学院教授。主要研究方向：非线性控制和变结构控制及其在电力系统中的应用，电力电子技术及其在电能质量控制中的应用。译著有NonlinearControlSystems和VoltageStabilityofElectricPowerSystems，已由电子工业出版社分别于2005年和2008年出版。

目录

第一部分 引言
第1章 电力系统稳定性
1.1 引言
1.2 可靠电力服务的要求
1.3 问题的陈述
1.4 冲击对系统元件的影响
1.5 仿真方法
习题

第2章 基本数学模型
2.1 摇摆方程
2.2 单位制
2.3 机械转矩
2.4 电磁转矩
2.5 同步发电机的功角曲线
2.6 同步发电机振荡的固有频率
2.7 单机与无穷大母线连接的系统--经典模型
2.8 等面积准则
2.9 多机系统的经典模型
2.10 一个九母线系统的经典稳定性研究
2.11 经典模型的不足
2.12 单机的框图
习题
参考文献

第3章 小扰动引起的系统响应
3.1 引言
3.2 所研究问题的类型
3.3 无调节的同步发电机
3.4 无调节多机系统的振荡方式
3.5 有调节的同步发电机
3.6 冲击功率的分布
习题
参考文献

第二部分 电磁转矩
第4章 同步发电机
4.1 引言
4.2 Park变换
4.3 磁链方程
4.4 电压方程
4.5 状态空间方程的形式
4.6 电流公式
4.7 标幺值变换
4.8 电压方程的规格化
4.9 矩阵方程的规格化
4.10 转矩和功率
4.11 同步发电机的等效回路
4.12 磁链的状态空间模型
4.13 负荷方程
4.14 次暂态电感、暂态电感和时间常数
4.15 同步发电机的简化模型
4.16 汽轮发电机的动态模型
习题
参考文献

第5章 同步发电机的模拟
5.1 引言
5.2 稳态方程和相量图
5.3 经过一条传输线连接至无穷大母线的发电机
5.4 在机端接有局部负荷的连接至无穷大母线上的发电机
5.5 确定稳态条件
5.6 例题
5.7 多机系统的初始条件
5.8 用制造商的数据来确定发电机的参数
5.9 同步发电机的模拟计算机仿真
5.10 同步发电机的数字仿真
习题
参考文献

第6章 同步发电机的线性模型
6.1 引言
6.2 发电机状态空间电流模型的线性化
6.3 单机问题的负荷方程的线性化
6.4 磁链模型的系统化
6.5 简化的线性模型
6.6 框图
6.7 简化模型的状态空间表示
习题
参考文献

第7章 励磁系统
7.1 励磁控制概述
7.2 控制的结构
7.3 典型的励磁结构
7.4 励磁控制系统的定义
7.5 电压调节器
7.6 励磁机电压的建起
7.7 励磁系统响应
7.8 励磁系统的状态空间描述
7.9 励磁机系统的计算机描述
7.10 典型的系统常数
7.11 励磁对发电机性能的影响
习题
参考文献

第8章 励磁对稳定的影响
8.1 引言
8.2 励磁对发电机功率极限的影响
8.3 励磁系统对暂态稳定性的影响
8.4 励磁对动态稳定性的影响
8.5 有调节的发电机连接至无穷大母线的根轨迹分析
8.6 近似的系统描述
8.7 辅助稳定信号
8.8 稳定的发电机的线性分析
8.9 模拟计算机研究
8.10 数字计算机对暂态稳定的研究
8.11 励磁系统对稳定性影响的一般性评述
习题
参考文献

第9章 具有恒定阻抗负荷的多机系统
9.1 引言
9.2 问题的阐述
9.3 无源网络的矩阵表示法
9.4 将发电机坐标转换到系统参考系
9.5 发电机的电流和电压之间的关系
9.6 系统的阶数
9.7 经典模型表示的发电机
9.8 网络的线性化模型
9.9 混合公式
9.10 具有磁链模型的网络方程
9.11 完整的系统方程
9.12 多机系统的研究
习题
参考文献

第三部分 机械转矩电力系统控制与稳定性
第10章 转速调节
10.1 飞球调速器
10.2 同步调速器
10.3 涡轮机的增量方程
10.4 降速调速器
10.5 浮动杠杆降速调速器
10.6 补偿型调速器
习题
参考文献

第11章 汽轮原动机
11.1 引言
11.2 电厂控制方式
11.3 热力发电
11.4 蒸汽动力发电厂模型
11.5 汽轮机
11.6 汽轮机的控制运行
11.7 汽轮机控制功能
11.8 蒸汽发生器控制
11.9 矿物燃料锅炉
11.10 核能蒸汽供应系统
习题
参考文献

第12章 水轮原动机
12.1 引言
12.2 冲击式涡轮机
12.3 反作用式涡轮机
12.4 螺旋桨式涡轮机
12.5 Deriaz式涡轮机
12.6 导水管、浪涌槽和引水管
12.7 水力系统方程
12.8 水力系统传递函数
12.9 简化假设
12.10 水力系统框图
12.11 泵送存储水力系统
习题
参考文献

第13章 燃气轮机和联合循环发电厂
13.1 引言
13.2 燃气轮机原动机
13.3 联合循环原动机
习题
参考文献

附录A 三相系统的三角恒等式
附录B 解微分方程的某些计算机方法
附录C 规格化
附录D 典型的系统数据
附录E 励磁控制系统的定义
附录F 控制系统元件
附录G 压力控制系统
附录H 调速器方程
附录I 导水管的波方程
附录J 液压伺服电动机
索引

前言/序言

　　本书的一些早期版本作为我们的授课教材，至今已过了整整30年；其后正式出版的第一版，也已过了四分之一世纪。通常，作为一本过时的书，读者应该会放弃它。但直到最近，仍然有很多读者会问，在这一版本中，增加了什么新内容？特别是新读者会关心：第二版何时出版？
　　30年来，在稳定性研究中，所分析电力系统的容量、研究范围（包括所寻求答案的类型）、暂态分析的持续时间及求解问题的方法可能都发生了变化，但所有这些问题的核心是：必须采用适当的系统数学模型。在暂态分析中，这类模型必须基于物理系统的描述与行为。
　　为进行机电暂态分析，本书专注于电力系统各元件的建模，还会着重于惯性暂态的分析。一个可能的例外反映了本书成书时的一个关注点，即为发现和缓解可能存在的欠阻尼运行情况所做的线性系统模型的分析。
　　20世纪70年代以后，有几个趋势引起了电力系统工程师对稳定性问题的极大关注。由于较高的经济成本和传输系统的延时，加之环境诉讼，导致大型电力系统在传输上变得更为拥挤，在结构上更加相互依赖，等等。为维持稳定性，一直以来，人们更依赖于离散补偿控制、大型系统的研究需要及较长暂态时间的分析。所以，自20世纪70年代以后，在稳定性研究中要求包含如下附加模型：汽轮机调速器、发电厂、离散补偿控制等。这样，为电力系统元件建模则要求附加上机械转矩，这个问题比以往变得更为重要。作者认为，现在就应该满足这个要求，正如最初所计划的那样。
　　现在，电力工业正在进行重要的重建。现在的问题是，自20世纪70年代开始的这一重建趋势是否可能还在继续，至少持续到一个不久的未来？许多电力系统分析者认为，答案是肯定的。
　　自从本书的修订版出版后，电力工业已经经历了有效的重建，大型电力跨区域传输应用更为广泛。可以期待，新的工程重点将着重于工程师们所称的中期或长期分析。我们相信，在重建电力环境中，继续这类分析是必要的，因为这将会更加强调对包含在各种运行方式及跨区传输中的所有问题的各种系统限制所能提供的答案。在指导这些研究中，机械转矩的建模将更加重要。
　　出现在第10章至第13章和附录F至附录J中的“机械转矩”的内容，由PaulAnderson撰写，这些内容如果存在问题需要更正，或是有其他疑问，请与PaulAnderson联系。这些内容出现在一本关于电力系统稳定性和控制的书中不太常见，但我们认识到，稳定性的完整展现和所支撑的数学模型，不涉及这些重要系统元件的讨论是不可能完整的。这里给出的模型可以认为是“低阶”模型，对电力系统稳定性研究而言是适当的附加材料。这就将模型限定为1分钟左右的短时间跨度模型，有目的地避免了发电厂长期行为的建模，例如在经济或能量调度研究中。
　　P. M. Anderson
　　A. A. Fouad
　　San Diego, California
　　Fort Collins, Colorado

现代电力电子技术与应用 书籍简介 本书旨在系统阐述现代电力电子技术的基本原理、关键器件、控制方法及其在电力系统、新能源、工业驱动等领域的广泛应用。面向电气工程、自动化、能源动力等相关专业的高年级本科生、研究生以及从事电力电子系统研发、设计与维护的工程师提供一本全面、深入且具有实践指导意义的参考资料。 全书内容结构紧凑，逻辑清晰，从电力电子学的基本概念出发，层层递进，深入剖析了电力电子变换器的核心工作模式、拓扑结构、控制策略及其在实际工程中的挑战与解决方案。 --- 第一部分：电力电子学基础与关键器件 本部分奠定了理解现代电力电子系统的理论基础，详细介绍了电力电子学在能源转换中的核心作用，并重点剖析了电力电子系统的心脏——半导体开关器件。 第一章：电力电子学的基本概念与发展历程 本章首先界定了电力电子学的内涵及其在能源战略中的地位。探讨了电力电子技术如何从传统的机械开关向固态电子开关演变的历史脉络，以及电力电子学与电力系统、控制理论、半导体技术之间的交叉融合。详细阐述了电力电子设备的主要功能，包括交-直变流（AC/DC）、直-流变流（DC/DC）、交-交变流（AC/AC）和交-直变流（DC/AC）四大类变换。讨论了现代电力电子系统对效率、功率密度、可靠性和电磁兼容性（EMC）日益提高的要求。 第二章：电力电子核心半导体器件 深入剖析了构成电力电子变换器的关键有源器件。内容涵盖了晶闸管（SCR）、功率MOSFET、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和最新的SiC（碳化硅）及GaN（氮化镓）器件的物理结构、工作原理、优缺点及适用场景。重点分析了器件的开关特性，包括导通损耗和开关损耗的计算模型，以及如何根据系统电压、电流等级和开关频率选择合适的器件。此外，还详细介绍了驱动电路的设计原则，确保器件能够安全、可靠地快速切换，避免热失控。 第三章：电力电子系统的热管理与保护 电力电子系统的高功率密度必然带来严重的热问题。本章详细讨论了热设计的重要性，包括热阻的计算、散热器的选型（自然冷却、强制风冷、液冷），以及热界面材料的选择。同时，系统地介绍了针对过流、过压、欠压及温度过高等故障模式的保护电路设计，包括缓冲电路（Snubber Circuit）的设计理论，以吸收开关过程中产生的尖峰电压和电流，从而提高系统的整体可靠性。 --- 第二部分：主要电力电子变换器拓扑与调制技术 本部分是电力电子技术的核心内容，聚焦于各种基础变换器的结构、工作模式分析及其控制信号的产生方法。 第四章：晶闸管及二极管整流电路 本章回顾了早期的电力电子技术，详细分析了单相和三相半波、全波可控与不可控整流电路的输出电压、电流波形分析，以及纹波系数的计算。重点探讨了晶闸管作为开关器件时，通过改变触发角控制输出直流电压的原理和应用限制。 第五章：直流-直流（DC-DC）变换器 系统性地介绍了四种经典的DC-DC变换器拓扑：Buck（降压）、Boost（升压）、Buck-Boost（升降压）以及Cuk/SEPIC变换器。对每种拓扑，均从连续导通模式（CCM）和非连续导通模式（DCM）进行详细的数学建模分析，推导出输出电压与输入电压、占空比（Duty Cycle）之间的关系式。深入讨论了变频控制与脉冲宽度调制（PWM）在DC-DC变换器中的应用，以及如何利用磁性元件实现隔离式DC-DC变换（如正激、反激、半桥和全桥拓扑）。 第六章：逆变电路原理与调制技术 本章聚焦于DC/AC变换，这是交流驱动和并网系统的基础。详细介绍了单相和三相电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）的结构。核心内容在于调制技术：详细解析了SPWM（正弦脉宽调制）和SVPWM（空间矢量脉宽调制）的原理、载波比、谐波分析及其对输出电压质量的影响。通过SVPWM的矢量图解法，阐明了如何提高直流利用率并优化输出频谱。 第七章：交流-交流（AC/AC）变换器 本章探讨了交-交变换，主要包括交流调压器（AC Choppers）和矩阵变换器（Matrix Converters）。重点分析了Cycloconverter（交-交变频器）的原理和应用，以及矩阵变换器作为直接交-交变换技术在无源损耗、高频性能方面的优势与挑战。 --- 第三部分：电力电子系统的控制与应用 本部分将理论与实际工程问题相结合，探讨了先进的控制策略以及电力电子技术在现代工业和能源领域的核心应用。 第八章：开关电源的控制理论 本章专注于高频开关电源的闭环控制设计。首先，阐述了平均模型法建立变换器小信号模型的过程，包括如何利用状态空间平均法推导传递函数。其次，详细介绍了PID控制器的设计、补偿器的设计（如Type II、Type III补偿器）以确保系统的稳定性和暂态响应性能。最后，引入了先进的控制技术，如电流模控制和电压模控制的比较与选择。 第九章：电力电子在电机驱动中的应用 本章将电力电子技术应用于交流和直流电机驱动系统。对V/f控制、转矩控制、磁场定向控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）等先进的矢量控制策略进行了深入分析，解释了如何利用IGBT逆变器精确控制电机速度和转矩。重点讨论了永磁同步电机（PMSM）驱动系统中的关键技术。 第十章：电力电子在电能质量控制中的作用 随着电力电子设备的大量使用，电能质量问题日益突出。本章探讨了电力电子技术如何用于改善电能质量。详细介绍了有源电力滤波器（APF）和静止型无功功率补偿器（SVG）的工作原理、拓扑结构及其在抑制谐波和补偿无功功率方面的应用。 第十一章：电力电子与新能源接入技术 探讨了电力电子接口在可再生能源并网中的关键作用。详细分析了光伏逆变器（并网和孤岛模式）、风力发电中的变流器拓扑（如双馈感应发电机DFIG的变流器控制）和储能系统（Battery Energy Storage System, BESS）的充放电管理技术。强调了并网点阻抗匹配、环流抑制和低电压穿越（LVRT）能力的设计要求。 第十二章：电磁兼容性（EMC）与可靠性设计 电力电子系统是主要的电磁干扰源。本章系统论述了EMC的基本原理，包括传导干扰和辐射干扰的产生机理。提出了一套系统的EMC设计方法，包括PCB布局优化、屏蔽技术、滤波器的设计与选型（共模/差模扼流圈、电容配置），以确保系统满足严格的EMC标准。 --- 本书力求理论的严谨性与工程的实用性相结合，通过大量实例和仿真分析（如MATLAB/Simulink的建模应用），帮助读者建立起对现代电力电子系统的全面、深刻的理解。掌握本书内容，读者将能够独立进行电力电子系统的设计、分析和调试工作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格在我看来，是那种典型的学术严谨与可读性完美平衡的典范。作者在阐述复杂的数学原理时，总能巧妙地穿插一些简短的类比或历史背景，使得原本晦涩难懂的概念变得生动起来。例如，在解释等面积定则时，作者的叙述方式就显得非常直观，让你能够立刻在脑海中构建出能量平衡的画面。更难得的是，书中在涉及不同的理论学派或控制思想的辩证时，保持了一种中立而客观的态度，没有强行推销某一种单一的解决方案，而是引导读者去比较不同方法的优缺点和适用范围。这种开放性的思维引导，对于培养批判性思维至关重要。我感觉自己不是在被动地接受知识，而是在和作者一起探索和辩论电力系统稳定性的奥秘，这种学习过程的沉浸感和乐趣，是很多教材所无法提供的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有着多年工程经验的工程师，我阅读这本书时，更侧重于其工程实用性和前沿性。我发现作者在讨论先进控制技术，如增强型稳定控制（PSS）和柔性交流输电系统（FACTS）的应用时，给出了非常贴近实际工程需求的分析。书中对控制系统在不同运行工况下（如故障穿越、大扰动等）的性能评估方法描述得十分详尽，这些内容直接关系到我们设计和调试保护与控制装置时的具体参数选取和逻辑判断。我尤其欣赏它没有回避工程中的“脏活累活”，比如参数辨识的难点、模型简化带来的误差分析等，都有所涉及。这让这本书不仅停留在理想化的课堂教学层面，而是真正地连接到了电力调度和运行维护的实际场景中。读完后，我感觉自己对如何对现有电网进行稳定裕度评估，以及如何引入新的稳定元件有了更清晰的思路和方法论支撑，极大地提升了我的解决实际工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和细节处理真的体现了作者的匠心独厚，读起来非常顺畅，完全没有一般教材那种枯燥乏味的感觉。我特别喜欢它在章节间的逻辑衔接，感觉每深入一个主题，都能感觉到前一个知识点作为基石在支撑着后续内容的展开。比如，当你学完同步发电机的基本模型后，紧接着就会引入各种励磁系统，然后自然而然地过渡到如何利用这些系统来增强暂态稳定。这种循序渐进的方式，极大地减轻了初学者的认知负担。此外，书中对一些关键术语和概念的定义精确且严谨，这对于我们进行学术交流和撰写论文时，提供了极大的便利。我很少需要跳到其他参考书去反复确认某个定义的确切含义，这本书本身就提供了一个自洽且权威的知识体系。可以说，它在构建知识地图方面做得非常出色，让人在阅读的过程中，能清晰地看到自己知识边界的拓展，而不是仅仅停留在死记硬背的层面，这对于培养独立思考能力非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是本宝藏，对于我们这些刚踏入电力系统控制与稳定领域的研究生来说，简直就是一本及时雨。我最欣赏的是它在理论深度上的把控，既没有沦为纯粹的数学推导堆砌，也没有浅尝辄止地停留在表面概念。书中对各种控制策略的阐述，无论是传统的励磁控制还是现代的FACTS应用，都给出了非常清晰的物理意义解释。比如在分析暂态稳定时，它不是简单地罗列公式，而是深入挖掘了机电暂态过程中的能量转换和阻尼效应，这对于理解电力系统动态行为至关重要。我记得有一次为了搞懂某一个控制器的闭环特性，我反复查阅了其中关于状态空间模型建立的部分，作者的讲解非常到位，层层递进，让我很快就抓住了核心。而且，书中丰富的案例分析，尤其是在描述如何将理论模型应用于实际电网时，极大地拓宽了我的视野，让我明白理论与实践之间那座桥梁是如何搭建起来的。对于想系统掌握电力系统稳定控制精髓的读者，这本书绝对是值得信赖的工具书，绝对能帮你打下坚实的基础，让你在面对复杂问题时也能从容不迫。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我一开始还担心这本“第2版”会不会只是对老版本的小修小补，但事实证明我的顾虑是多余的。这次的更新非常到位，紧跟了近年来电力系统领域的发展趋势。特别是关于间歇性可再生能源并网后对系统稳定性的冲击，以及相应的对策探讨，内容非常具有时代感。书中对新能源接入带来的惯量缺失问题进行了深入分析，并引出了虚拟同步机（VSM）等前沿技术的应用探讨，这在老版本的教材中是很少见的。这种对新技术和新挑战的快速响应，让这本书的生命力得以延续。它不仅仅是一本历史知识的总结，更是一部面向未来电力系统的“指南针”。对于希望在电力系统智能化和高渗透率新能源并网方向上深耕的后学者来说，这本书提供了宝贵的理论基础和前沿视角，是紧跟时代步伐的必备读物，绝非过时的参考资料可比拟。

评分☆☆☆☆☆

帮女朋友买的，去年自己也用了，很详细

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一本经典书的中译本，找来原版对着看，学专业也学英文

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东西还不错，送货很及时。。。

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帮别人买的，速度够快，价格也便宜！

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书不错，但是京东是个垃圾，黑我号，不让领券

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很好，值得细细阅读 犹这边。

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内容很好，值得购买，赞一个

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有助于学习相关电力稳定控制知识

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书是好书，就是有点贵，估计还会降价