電力電子變換器：PWM策略與電流控制技術

內容簡介

《電力電子變換器：PWM策略與電流控制技術》中，系統地介紹了現代電力電子變換裝置及其PWM控制策略，具有內容系統全面、範例豐富詳盡、原理深入淺出、理論與實際緊密結合等特點。第1～9章主要關注脈寬調製技術；第10～16章主要關注電流控制技術。其中，第1章和第2章講述兩種基本的PWM控制策略；第3章介紹PWM控制中的三相逆變器的過調製問題；第4～6章是對不同PWM控制方法的詳細介紹；第7章介紹了PWM控制中的電磁干擾問題；第8章和第9章講述了多重與多相功率變換器的PWM控制策略；第10～15章分別以同步電機和直流電源為例詳細介紹了各種不同的電流控制方法；第16章介紹了多電平變換器的電流控制方法。

圖書目錄

譯者序
引言
第1章用於兩電平三相電壓型逆變器的載波脈寬調製1
11引言1
12參考電壓va ref、vb ref、vc ref3
13參考電壓Pa ref、Pb ref、Pc ref6
14va、vb、vc與Pa、Pb、Pc之間的聯繫8
15PWM信號的產生8
151反鋸齒波8
152傳統鋸齒形載波11
153三角形載波12
154說明16
16通過參考波形va ref k、vb ref k、vc ref k確定Pa ref k、Pb ref k、Pc ref k16
161“正弦”調製17
162“居中”調製18
163“亞最佳化”調製19
164“平頂”和“平底”調製20
17總結22
18參考文獻22
第2章空間矢量調製策略24
21逆變器和空間矢量PWM24
211問題描述24
212逆變器模型24
213空間矢量調製27
22通用方法33
221自由度33
222全指令域的拓展34
223空間矢量調製36
224PWM頻譜38
23空間矢量PWM與實現39
231實現所需硬體及通用結構39
232工作扇區的確定42
233空間矢量PWM的一些變種43
24總結46
25參考文獻46
第3章三相電壓型逆變器的過調製48
31背景48
32調製策略的比較48
321引言48
322“全波”調製49
323標準調製策略的性能50
33調製器的飽和53
34改進的過調製56
35參考文獻62
第4章脈衝寬度調製的計算與最佳化策略64
41程式化PWM簡介64
42PWM的有效頻率範圍65
43程式化諧波消除PWM66
44最佳化PWM68
441簡介68
442最小化判據68
443最佳化結果套用70
444實時生成原理72
45多電平PWM的計算73
451簡介73
452三電平PWM的計算74
453獨立的多電平PWM的計算77
46總結78
47參考文獻79
第5章ΔΣ調製81
51引言81
52單相ΔΣ調製原理81
521開環或閉環操作82
522頻率特性82
523參考信號幅值對頻譜的影響84
524指令信號頻率對頻譜成分的影響85
525窄脈衝的缺失85
526決策要素85
527非對稱與對稱DSM86
53三相情況：矢量DSM87
531選擇新矢量的判據88
532三電平三相逆變器93
54總結94
55參考文獻94
第6章隨機調製策略96
61引言96
62展布頻譜技術及其套用96
63隨機調製技術介紹98
631PWM的確定性基礎98
632變頻率隨機PWM98
633隨機脈衝位置PWM99
634三相逆變器中的隨機PWM99
635整體評價99
64隨機調製的頻譜分析100
641電壓頻譜的影響100
642負載電流頻譜的影響101
643直流母線電流影響101
644對電動機噪聲和振動的影響103
65總結106
66參考文獻106
第7章調速裝置的電磁兼容：PWM控制策略的影響108
71簡介108
72EMC研究的目標109
73靜止變流器中的EMC機理110
731引言110
732EMC標準111
733標準的測量與仿真112
74時域仿真113
75頻域建模：工程師的工具114
751建模的目標114
752干擾源建模115
753逆變器的頻域表示119
76PWM控制120
761基於載波PWM120
77不同基於載波PWM策略的源的比較128
771正弦交叉比較PWM128
772諧波注入控制129
773換相率限制：死區帶PWM控制129
78空間矢量PWM130
79最小化共模電壓的結構134
710總結134
711參考文獻135
第8章多相電壓源逆變器137
81引言137
82電壓源逆變器的矢量建模138
821n橋臂結構：術語、標記、舉例138
822平均值控制：PWM140
83帶多相負載的逆變器148
831負載拓撲和相關自由度149
832實際例子：三相情況152
833實際例子：五相負載154
84總結158
85參考文獻158
第9章多電平變換器的PWM策略163
91多電平和交錯並聯變換器163
92調製器169
921回顧：兩電平調製器169
922多電平調製器172
93不同多電平結構的控制信號發生器187
931“三點”逆變器（中點鉗位逆變器）187
932飛跨電容逆變器188
94總結192
95參考文獻193
第10章同步電動機的PI電流控制196
101引言196
102同步電動機模型196
1021基於定子固定坐標系的同步電動機模型196
1022同步電動機轉子繞組軸線對齊的旋轉坐標系（d，q）模型200
1023電磁轉矩的表示202
103同步電動機的典型功率傳輸系統204
104同步電動機在定子固定三相坐標系下的PI電流控制205
1041與定子軸對齊的固定三相坐標系下的PI控制器的整定208
1042與定子軸對齊的固定三相坐標系下的PI控制器的結構209
105旋轉坐標系（d，q）下的同步電動機PI電流控制211
1051在（d，q）坐標系下的PI控制器整定211
1052在（d，q）參考坐標系下的PI控制器結構213
106總結214
107參考文獻215
第11章同步電動機的預測電流控制216
111引言216
112最小開關頻率預測控制策略217
113限制開關頻率的預測控制策略217
114同步電動機的限制開關頻率預測電流控制策略218
1141同步電動機帶有可變、受限開關頻率的預測電流控制策略218
1142同步電動機固定開關頻率預測電流控制222
115總結225
116參考文獻226
第12章同步電動機的滑模電流控制227
121引言227
122直流電動機的滑模控制227
1221直流電動機的直接滑模電流控制229
1222直流電動機的非直接滑模電流控制231
123同步電動機的滑模電流控制236
1231同步電動機定子電流矢量直接滑模控制238
1232同步電動機定子電流矢量非直接滑模控制245
124總結250
125參考文獻251
第13章大頻寬與固定開關頻率的混合電流控制器252
131引言252
132離散輸出電流調節器的主要類型253
1321引言253
1322滯環調節器253
1323固定頻率滯環調節器254
1324開通觸發電流調節器256
1325關斷觸發控制器260
1326開通或關斷觸發調節器262
1327混合調製的滯環調節器原理263
133極限環分析工具266
1331動力系統簡介；分岔概念266
1332動力系統的分岔概念268
1333龐加萊截面及分岔圖269
1334電氣工程套用269
1335非線性電流調節器中極限環的分析271
134總結281
135參考文獻281
第14章利用自振盪電流控制器的電流控制283
141引言283
142自振盪電流控制器工作原理283
1421兩用的局部環283
1422開關頻率控制的局部控制環284
1423具備低頻電流控制環287
1424調節器的穩定性289
143SOCC的改進290
1431靜態誤差的降低290
1432開關頻率控制291
1433初步設計的變化293
144SOCC的特性293
1441開關頻率293
1442線性度295
1443諧波畸變295
145SOCC概念的拓展296
1451自振盪電壓控制296
1452三相SOCC299
1453三相SOVC300
1454高功率有源負載的模擬301
1455檢測電路的模數轉換器302
146總結302
147參考文獻303
第15章利用諧振校正器的電流與電壓控制策略：固定頻率套用305
151引言305
152電流控制利用諧振校正器306
1521利用Kessler對稱最佳化控制306
1522功率控制套用：風力發電機案例308
153電壓控制策略315
1531引言315
1532功率控制原理316
1533電容端的電壓控制318
1534參考電壓的確定321
1535功率控制322
1536電壓控制324
1537仿真324
154總結330
155附錄：變壓器參數330
156參考文獻330
第16章多電平變換器的電流控制策略333
161引言333
162多電平變換器拓撲334
1621多電平結構的主要種類334
1622多單元結構的優缺點336
1623高功率多單元拓撲的演化：層疊式多單元變換器337
163控制自由度的建模與分析338
1631瞬態建模338
1632平均值模型339
164可用於控制算法的自由度分析339
1641開環PWM調製339
1642拓撲的自由度339
1643指令規則的目標340
165控制策略分類341
166單相橋臂非直接控制策略342
1661解耦控制原理342
1662線性和非線性控制342
1663利用嚴格輸入/輸出線性化解耦345
1664利用指令信號之間相移的控制347
167單相橋臂直接控制策略350
1671滑模控制350
1672電流控制模式352
168控制策略，三相方法355
1681三相系統兩電平逆變器特點355
1682三相N電平系統特點356
1683使用多單元逆變器可用自由度的分析356
1684多電平逆變器自由度套用範例359
169多單元變換器特點：需要觀測器361
1610總結與展望362
1611參考文獻363
參編人員366

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