具体描述
《结构保持电力系统控制理论与应用》在经典的非线性系统几何结构理论的发展基础上，系统地介绍了用于控制微分代数系统的反馈线性化技术理论和方法，对具有非线性负荷的电力系统非线性控制的理论及方法进行了深入的研究。全书分七章，主要内容包括电力系统非线性控制研究进展、非线性微分代数控制系统的描述、单输入单输出非线性微分代数系统控制设计、多输入多输出非线性微分代数系统的控制设计、电力系统与非线性负荷模型、具有非线性负荷的电力系统励磁控制、具有负荷及SVC的电力系统励磁控制。
《结构保持电力系统控制理论与应用》的主要读者对象是具有常微分方程基础知识和控制理论基础知识的大学生、研究生、教师和电力工程技术人员。《结构保持电力系统控制理论与应用》可以作为高校电气工程专业、电力系统及其自动化专业和从事该领域研究工作的本科生、研究生和教师阅读参考，也可作为从事电气控制理论及其应用的科研工作者、工程技术人员、科研院所、高等学校教师和研究生的教科书或参考书。
电力系统动态与控制：现代方法与工程实践 本书聚焦于电力系统分析与控制领域的前沿进展与实际应用，深入探讨了系统稳定性、故障穿越、智能控制策略以及高比例可再生能源并网等核心议题。它并非对结构保持理论的直接阐述，而是从更广阔的视角，系统地梳理了现代电力系统在运行、规划与控制层面所面临的复杂挑战及其应对之策。 --- 第一部分：电力系统建模与分析基础 本部分旨在为读者奠定坚实的理论基础，侧重于描述电力系统在不同时间尺度下的动态特性。 第一章：同步发电机组的非线性建模与参数辨识 本章详细介绍了经典同步电机（如经典两阶模型、功角稳定模型）的建立过程，重点讨论了在高动态和低动态系统中的参数选择与修正。内容涵盖了磁场暂态过程、定子/转子绕组的耦合效应，并引入了基于卡尔曼滤波和子空间辨识方法的实际运行数据辨识技术，用以准确获取复杂机组的等效参数。此外，还讨论了柔性交流输电系统（FACTS）设备接入对系统基频动态模型的影响。 第二章：复杂电网的模态分析与阻尼特性研究 电力系统的稳定性分析是控制设计的基础。本章深入探讨了电力系统小扰动下的线性化模型构建，特别是如何处理包含大量电力电子接口（如HVDC、SVC）的系统矩阵。内容包括特征值分析（Eigenvalue Analysis）在识别系统固有频率和阻尼比中的应用，重点分析了系统模态的物理意义，例如低频模态（区域间振荡）和高频模态（局部振荡）。本章还引入了能量函数法在非线性系统稳定性界限估计中的作用。 第三章：暂态稳定性的时域仿真与极限分析 暂态稳定性评估需要精确的时域求解器。本章详细介绍了改进的牛顿-拉夫逊法在求解大系统暂态方程组时的收敛性增强技术。讨论了不同故障类型（三相短路、单相接地）的建模与影响，并侧重于介绍基于能量函数和Liapunov方法在预测系统失稳时间点上的优化算法，以辅助进行电网安全校核。 --- 第二部分：现代控制策略与应用 本部分从控制科学的角度出发，提出了解决电力系统稳定性问题的先进控制框架与具体技术。 第四章：基于同步发电机的励磁与调速系统设计 本章回顾了经典的PID励磁控制系统，并着重介绍了先进的先进同步发电机控制（AVR/PPC）设计。内容包括基于$mathcal{H}_{infty}$鲁棒控制理论的励磁控制器设计，以确保在系统参数不确定或外部扰动下仍能保持满意的动态响应。此外，还详细论述了水轮机调速器中的非线性控制技术，例如滑模控制在抑制摩擦和提高低速稳定性方面的应用。 第五章：电力系统稳定器的先进设计与部署（PSS/PFC） 电力系统稳定器（PSS）是抑制低频振荡的关键。本章系统阐述了如何利用模态分析结果设计具有特定相位补偿特性的PSS。深入分析了最优二次型调节器（LQR）方法在设计系统级稳定器（Power System Stabilizer, PSS）中的应用，目标是使控制器的设计与系统固有模态紧密耦合。同时，探讨了故障穿越控制器（Fault Ride Through Control, FRTC）在风电和光伏并网点上的设计要求和实现细节。 第六章：智能优化算法在电力系统调度与控制中的应用 本章探讨了如何利用计算智能技术优化系统运行点和制定控制策略。内容包括：遗传算法（GA）、粒子群优化（PSO）在潮流优化和最优潮流计算中的应用；以及基于模糊逻辑（Fuzzy Logic）和人工神经网络（ANN）的自适应控制策略，用于处理系统状态的实时变化，例如基于神经网络的动态安全评估预警系统。 --- 第三部分：电能质量与电网接入挑战 本部分关注电力系统向高渗透率新能源转型的过程中出现的新型挑战和相应的解决方案。 第七章：柔性交流输电系统（FACTS）的控制与协调 FACTS设备是现代电网灵活性的重要保障。本章详述了SVC、STATCOM和TCSC等设备的内部控制环路设计，特别是其快速动态响应特性。重点分析了FACTS与同步发电机励磁系统之间的阻尼相互作用，并提出了多层级控制架构下的协调控制方法，以避免不同控制系统间的冲突。 第八章：高比例可再生能源接入下的电网惯量与电压支撑 随着同步发电机组的退出，电网惯量（Inertia）的减小成为严重问题。本章详细分析了虚拟惯量（Virtual Inertia）和虚拟阻尼（Virtual Damping）的概念，探讨了基于储能系统（ESS）和功率电子变流器实现快速频率和电压支撑的技术路线。内容包括变流器与电网的相互作用机理（Grid-Forming vs. Grid-Following），以及如何通过控制策略维持暂态稳定。 第九章：电力系统中的电能质量问题与主动抑制 本章聚焦于谐波和间歇性波动对电能质量的影响。内容涵盖了谐波源的识别、电磁暂态仿真中的高频建模，以及主动滤波器（Active Power Filter, APF）和无源滤波器（Passive Filter）的设计原理。此外，还讨论了大规模并网点导致的电压闪变和间歇性功率波动，以及如何通过先进的预测控制技术进行削峰填谷。 --- 本书的读者群体包括电力系统高级研究人员、系统规划工程师、电网运行维护技术人员，以及希望深入了解现代电力系统控制理论与工程实践的研究生。全书强调理论深度与工程可行性的结合，旨在为构建更加稳定、可靠和高效的未来智能电网提供坚实的理论和方法支撑。
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