电工学课教学参考书(第3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787504531001

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《现代电力系统分析与控制：理论与实践》 图书简介 一、 引言：电力系统的复杂性与前沿挑战 随着全球能源结构的深刻变革和电力需求日益增长，现代电力系统的复杂性、动态性和不确定性达到了前所未有的高度。传统电力系统分析方法在应对大规模新能源接入、直流输电扩张、分布式能源（DER）渗透以及网络安全威胁等方面，正面临严峻的挑战。《现代电力系统分析与控制：理论与实践》一书，正是基于这一时代背景，旨在为电力系统领域的研究人员、高级工程师以及高年级本科生和研究生，提供一套系统、深入且具有前瞻性的理论框架与实用工具。本书聚焦于如何运用先进的数学模型、算法和计算技术，实现对复杂电力系统的精确建模、高效运行控制和鲁棒性评估。 二、 理论基石：系统建模的深化与扩展 本书的理论部分，首先对电力系统进行了全面且深入的建模。不同于基础教材侧重于稳态潮流计算，本书着重于动态和暂态过程的精确描述： 2.1 广义网络拓扑与元件建模： 详细阐述了同步发电机、异步电机、各种类型的电力电子变流器（如HVDC、STATCOM、UPFC）的非线性微分-代数方程（DAE）模型。特别引入了考虑频率依赖性和电压依赖性的负荷模型，以及描述电磁瞬态过程的高频模型，为仿真分析奠定坚实基础。 2.2 基于相量和RMS的建模方法： 针对次暂态、暂态和功角稳定性的分析需求，本书系统介绍了基于经典稳态参考系和同步旋转坐标系下的模型简化与转换技术。对于柔性交流输电系统（FACTS）和柔性直流输电（HVDC Light）的快速控制特性，采用了基于相量模型的精确描述，确保了动态仿真与实际控制系统的良好匹配。 2.3 暂态稳定性与次暂态分析： 深度解析了暂态稳定分析中的能量函数法和时域仿真方法。在次暂态分析部分，重点探讨了多机系统发生短路故障时，如何精确计算发电机励磁系统和自动电压调节器（AVR）的响应，为继电保护的设置提供理论依据。 三、 运行优化与智能控制：从经典到现代 本书的核心价值之一在于其对电力系统运行控制策略的全面覆盖，强调了优化理论在实时调度和运行维护中的应用： 3.1 优化潮流（OPF）的先进应用： 不仅复习了基于牛顿法和线性规划的经典OPF，更重点阐述了求解大规模、非线性、含混合变量的OPF问题的现代方法，如内点法（Interior Point Method）和基于拉格朗日松弛的解耦策略。同时，探讨了考虑网络损耗最小化、节点电压越限惩罚和备用容量约束的优化调度。 3.2 频率与无功功率协调控制： 深入分析了广域测量系统（WAMS）数据在同步发电机一次调频和二次调频中的应用。针对新能源大量并网导致的惯量下降问题，详细介绍了虚拟惯量（Synthetic Inertia）的控制策略，以及基于经济调度的无功功率优化分配方案，以维持系统电压稳定。 3.3 动态电压控制与FACTS设备应用： 阐释了STATCOM和SVC等设备在快速抑制电压波动中的作用机理。本书提供了用于设计这些FACTS控制器（如PI或H-infinity控制器）的详细步骤，并结合实际案例展示了其对系统暂态过程的改善效果。 四、 新能源接入与电网柔性化：面向未来的集成 面对风能、太阳能等间歇性电源的挑战，本书专门设立章节讨论如何将这些新型能源安全、可靠地集成到现有电网中： 4.1 间歇性电源的建模与预测： 详细描述了风力发电机（DFIG和直驱式）以及光伏逆变器的电磁暂态模型。重点介绍了短期和超短期功率预测的技术（如基于时间序列分析和机器学习的方法），以及如何将预测误差作为不确定性因素纳入到短期运行方式的决策中。 4.2 微电网与直流配电网： 提供了微电网的运行模式（并网/孤岛）切换控制策略。在直流配电网方面，本书分析了DC-DC和DC-AC变流器的控制技术，以及如何通过上层微网控制器实现与大电网的功率交换和孤岛运行下的电压频率支撑。 4.3 储能系统（ESS）的接入与优化调度： 全面分析了锂离子电池储能系统的充放电动态模型。探讨了储能系统在峰谷套利、阻塞管理、以及系统惯量支撑中的多目标优化调度方法。 五、 安全性分析与鲁棒性评估：面向可靠运行的保障 现代电力系统的脆弱性日益凸显，本书强调了系统安全稳定分析的重要性： 5.1 功角稳定性的深入研究： 区分了小扰动下的暂态稳定和暂态稳定。详细介绍了特征值分析在判断系统阻尼和振荡模式识别中的应用。对于大扰动下的功角崩溃，阐述了切线平面的理论及其在临界切除时间计算中的应用。 5.2 振荡源的识别与抑制： 详细分析了由新能源、FACTS和互联系统引起的次同步振荡和低频振荡的机理。介绍了能量函数法在振荡源定位中的应用，并探讨了附加阻尼控制器（PDC）的设计，用于抑制特定频率范围内的系统振荡。 5.3 网络安全与韧性评估： 首次将网络安全维度纳入电力系统分析。探讨了针对数据欺诈和恶意控制指令的系统状态估计的鲁棒性，以及如何在系统发生物理故障（如线路跳闸）和网络攻击后，快速评估并恢复系统运行的韧性指标。 六、 计算方法与仿真平台 为实现理论到实践的转化，本书提供了大量关于计算工具和方法的内容： 本书强调了牛顿-拉夫逊法在求解大规模潮流问题中的收敛性改进技术。对于动态仿真，详细介绍了龙格-库塔（Runge-Kutta）法和代数微分方程（DAE）求解器在处理系统刚性问题时的选择与应用。书中附带了多个MATLAB/Simulink和PSCAD/EMTDC平台的仿真案例，帮助读者将抽象的数学模型转化为可验证的工程实践。 总结： 《现代电力系统分析与控制：理论与实践》不仅是一本严谨的教科书，更是一本面向工程实践的参考手册。它系统地整合了电力系统分析的经典理论与应对新能源挑战所需的最新控制技术，是理解和驾驭未来智能电网的必备工具书。

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整体来看，这本书的覆盖面非常广，从基础的电路定律到复杂的集成电路应用都有涉猎，但最难能可贵的是，它在保持广度的同时，在关键知识点上又做到了足够的深度挖掘。我特别喜欢它在附录部分加入的一些常用元器件的典型参数表格和标准封装图，这些是我们在查阅资料时经常需要查找的内容，把它放在附录里非常方便。它不像某些教材那样只关注理论推导，这本书的重点似乎更多地放在了如何“构建”和“调试”一个实际电路。比如，在讲解电源部分时，它不仅讲了滤波电容的计算，还讨论了纹波的抑制方法，这是我以前在其他材料中很少看到如此详尽介绍的。这本参考书真正做到了“参考”的价值，是工具书和学习资料的完美结合体。

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这本书的语言风格非常严谨，但又不失亲切感，阅读起来有一种踏实的信任感。我注意到它在引用某些经典理论或者公式时，会注明出处或者说明其历史背景，这让知识的脉络更加清晰，也体现了编者深厚的学术功底。尤其是在介绍数字电子技术那一部分，对时序逻辑和组合逻辑的区分阐述得逻辑性极强，用了很多真值表和状态图来辅助说明，使得原本抽象的时序逻辑转换过程变得可视化、可预测。另外，书中对一些容易混淆的概念，比如“上升时间”和“延迟时间”的区别，都做了非常细致的辨析，避免了我们在实际操作中因理解偏差而导致的错误。这本书的编排真的体现了对读者学习曲线的细致考量。

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作为一本“参考书”，它在查阅性上做得相当出色。索引做得非常细致，当你需要回顾某个特定公式或者某个特定器件的参数时，能很快定位到，这在临近考试或者项目调试时简直是救命稻草。我特别欣赏它在“误差分析”和“系统优化”这两个章节的处理方式。很多教科书只讲怎么算出理想结果，但这本书却很实在地讨论了实际电路中，元器件的容差、温度漂移等因素对最终结果的影响，并给出了如何进行容差设计和优化电路稳定性的初步指导。这对于我们这些想从理论走向实践的学习者来说，价值太大了。这本书的篇幅适中，内容密度高但又不会让人觉得过于拥挤，感觉像是把好几年工程经验浓缩在了这几百页里，非常精炼。

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这本书的排版真是让人耳目一新，那种老派的教科书风格已经看腻了，这本给我的感觉是相当现代和直观。图表的质量非常高，很多复杂的电路图和波形图都清晰得让人一眼就能抓住重点，不像有些参考书，为了省墨水似的，把图印得灰蒙蒙的，看着费劲。特别是关于半导体器件工作原理的那些剖面图，细节处理得非常到位，初学者光看图就能对PN结的结构有个大概的认识。另外，书里很多公式的推导过程也写得非常详尽，每一步的逻辑衔接都很顺畅，不像有些书上来就跳了好几步，让人感觉摸不着头脑。作者在讲解理论概念时，非常注重与实际应用的结合，比如讲解了某一个特定元件的特性后，马上就会给出一个在实际电路中应用的小案例，这种学以致用的方式，大大增强了我的学习兴趣。而且，书中的章节组织结构也很有条理，知识点层层递进，不会让人感觉学起来很突兀，整体阅读体验非常流畅。

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我之前对模拟电路部分一直感到非常头疼，那些反馈、耦合、滤波的概念总是感觉像隔着一层毛玻璃看不清楚。但这本参考书在处理这些复杂概念时，用了一种非常生活化的比喻来辅助理解，读起来一点也不枯燥。比如，它用“水管系统”来比拟电流和电压的流动，非常形象，一下子就打通了我对欧姆定律和基尔霍夫定律的理解障碍。更让我惊喜的是，它在介绍运算放大器（Op-Amp）的应用时，不仅限于经典的加法、减法电路，还深入讲解了一些更高级的应用，比如有源滤波器和比较器电路的设计思路，而且讲解的深度恰到好处，既不会深奥到让人望而却步，也不会浅尝辄止。书里还附带了大量的习题，但这些习题不是那种死板的计算题，很多都涉及到对电路工作状态的分析和判断，真正考验了对知识的掌握程度。这本书更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你，而不是冷冰冰的知识堆砌。

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