研究生教学用书：电力电子系统建模及控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　《研究生教学用书：电力电子系统建模及控制》重点介绍电力电子系统的动态模型的建立方法和控制系统的设计方法。电力电子系统的建模与控制技术涉及功率变换技术、电工电子技术、自动控制理论等，是一门多学科交叉的应用性技术。
　　《研究生教学用书：电力电子系统建模及控制》主要内容包括电力电子系统建模方法如状态空间平均、平均开关网络模型和统一电路模型等，电流峰值控制的稳定性问题及改进稳定性的方法，DC／DC变换器反馈控制设计，三相PWM整流器动态模型和：相PWM逆变器的动态模型，三相PWM变流器的解耦控制，三相PWM变流器的空间矢量调制SVM方法，DC／DC变换器并联系统的动态模型及均流控制，逆变器并联系统的动态模型及均流控制。
　　《研究生教学用书：电力电子系统建模及控制》可作为电力电子与电力传动专业及相关专业的研究生教材，也可作为从事电力电子装置、变频器、电子电源等开发、设计工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

前言
绪论

第1章 DC／DC变换器的动态建模
1.1 状态平均的概念
1.2 Buck-Boost变换器的交流模型
1.2.1 大信号模型
1.2.2 线性化
1.2.3 小信号交流等效电路
1.3 反激式变换器的建模
1.4 状态空间平均法
1.5 平均开关模型
1.6 统一电路模型
1.7 调制器的模型
1.8 本章小结

第2章 电流断续方式DC／DC变换器的动态建模
2.1 DCM方式DC／DC变换器的平均模型
2.2 DCM变换器小信号交流模型
2.3 开关网络平均方法
2.4 本章小结

第3章 DC／DC变换器的电流峰值控制
3.1 电流峰值控制的概念
3.1.1 电流控制的稳定性问题
3.1.2 锯齿波补偿稳定电流控制的稳定性分析
3.2 一阶模型
3.2.1 一阶模型及电流峰值控制小信号模型
3.2.2 平均开关网络模型
3.3 改进电流控制模型
3.3.1 改进电流控制模型原理
3.3.2 改进电流控制模型的应用
3.4 电流断续工作（DCM）变换器
3.5 本章小结

第4章 DC／DC变换器反馈控制设计
4.1 频率特性的概念
4.2 闭环控制与稳定性
4.3 补偿网络的设计
4.4 本章小节

第5章 三相功率变换器的动态模型
5.1 三相电量的空间矢量表示和坐标变换
5.1.1 三相电量的空间矢量表示
5.1.2 静止三维坐标变换
5.1.3 旋转变换
5.2 三相电压型PWM变流器的状态平均模型
5.2.1 三相电压型PWM整流器的开关周期平均模型
5.2.2 三相电压型PWM逆变器的开关周期平均模型
5.2.3 dqo旋转坐标系下三相电压型PWM变流器的模型
5.3 三相电流型PWM变流器的开关周期平均模型
5.3.1 静止坐标系下的三相电流型PWM变流器的开关周期平均模型
5.3.2 dqo旋转坐标系下三相电流型PWM变流器的模型
5.4 小信号交流模型
5.5 三相电压型PWM整流器的d、q解耦控制
5.6 本章小节

第6章 三相变流器的空间矢量调制技术
6.1 空间矢量调制（SVM）基础
6.1.1 三相电量的空间矢量表示
6.1.2 磁链空间矢量
6.1.3 六拍阶梯波逆变器
6.1.4 电压空间矢量合成原理
6.1.5 小结
6.2 电压型变流器的空间矢量调制控制
6.3 电流型变流器的空间矢量调制技术
6.4 空间矢量PWM调制与其他脉宽调制方法的比较
6.4.1 正弦波脉宽调制（SPWM）
6.4.2 空间矢量调制SVM方法与SPWM调制比较
6.5 本章小节

第7章 逆变器的建模与控制
7.1 逆变器的建模
7.2 逆变输出滤波器设计
7.3 控制参数设计
7.3.1 瞬时值内环参数设计
7.3.2 平均值外环设计
7.4 模拟控制器的离散化
7.5 本章小结

第8章 DC／DC变换器模块并联系统的动态模型及均流控制
8.1 DC／DC变换器模块并联均流技术
8.2 平均电流均流法与DC／DC变换器模块的动态模型
8.3 平均电流法控制小信号模型
8.4 本章小结

第9章 逆变器并联系统的动态模型及均流控制
9.1 逆变器并联技术概述
9.1.1 集中控制方式
9.1.2 主从控制方式
9.1.3 分布式控制方式
9.1.4 无互连线控制方式
9.2 并联逆变器系统瞬时电流均流法
9.2.1 并联逆变器系统的结构
9.2.2 并联逆变器系统的建模
9.2.3 稳定性分析
9.3 基于功率控制均流法的并联逆变器控制技术
9.3.1 逆变器并联系统环流特性
9.3.2 基于有功功率和无功功率的控制均流法
9.3.3 有功功率和无功功率的检测
9.3.4 并联逆变器同步锁相控制
9.4 本章小结

参考文献

前言/序言

　　电力电子装置需要满足一定静态指标和动态指标要求，如电源调整率、负载调整率、输出精度、纹波、动态响应时间、变换效率、功率密度、并联模块的不均流度、功率因数和EMC等。这些指标可以分成两类，一类与主回路设计相关联，另一类与控制系统的设计相关联。与控制系统的设计相关联的技术指标有电源调整率、负载调整率、输出精度、纹波、动态响应时间、并联模块的不均流度等。要设计出高品质的电力电子装置不仅需要精心设计主回路，也需要有一个良好的系统控制来保证。主回路设计与系统控制的设计就如汽车的左、右轮同等重要。
　　本书共分9章。第1章介绍了DC／DC变换器的动态建模方法，包括状态平均概念、状态空间平均法、平均开关模型、统一电路模型等内容；第2章介绍了电流断续方式（DCM）DC／DC变换器的动态建模；第3章介绍了DC／DC变换器的电流峰值控制；第4章介绍了DC／DC变换器反馈控制设计，系统介绍了DC／DC变换器的补偿网络设计方法；第5章介绍了三相功率变换器的动态模型，包括三相电压型PWM变流器的动态模型、三相电流型PWM变流器的动态模型、三相电压型PWM整流器的d、g解耦控制；第6章介绍了三相变流器的空间矢量调制技术，包括电压型变流器的空间矢量调制控制、电流型变流器的空间矢量调制技术、空间矢量PWM调制与其他脉宽调制方法比较；第7章介绍了逆变器模型，输出电压瞬时值内环和平均值外环控制器参数的设计方法；第8章介绍了DC／DC变换器模块并联供电系统的均流方法和DC／DC变换器模块并联供电系统的动态模型；第9章介绍了并联逆变器系统瞬时电流均流法和功率均流法，介绍了采用瞬时电流均流法的并联逆变器系统动态模型和稳定性设计问题。
　　本书可作为电力电子与电力传动专业研究生教材，也可作为从事电力电子装置、变频器、电源等开发、设计工程技术人员的参考书。希望本书的出版能对国内广大从事电力电子、电源技术的科研人员了解电力电子系统的设计和系统分析有所帮助，在促进我国电力电子产品和电源产品性能的提高方面发挥一点作用。
　　本书由徐德鸿教授撰写。浙江大学程肇基教授详细、认真地审阅了全部书褐，提出了许多宝贵的建议，谨致以衷心的谢意。本书中引用了美国佛吉尼亚理工大学李泽元教授、DushanBoroyevich教授、美国科罗拉多大学RobertW．Erickson教授等的重要文献，在此表示衷心的感谢。在本书的编写过程中，孙丽萍、王文倩、于玮同志参与了本书大量插图绘制和文字录X_T-作，在此一并表示衷心的感谢。
　　由于作者水平有限，参阅资料有限，书中难免有疏漏和不妥善之处，恳切希望读者批评指正。

《现代电力电子变换器设计与仿真》 本书深入探讨现代电力电子变换器的设计原理、拓扑结构、关键器件选择、参数计算以及仿真分析方法。全书共分为十章，内容涵盖了从基础理论到高级应用的广泛范畴，旨在为从事电力电子系统研发、教学和工程实践的读者提供一本详实可靠的参考指南。 第一章 绪论 简要回顾电力电子技术的发展历程及其在现代能源系统中的重要地位，阐述了电力电子变换器在提高能源利用效率、实现电能质量改善和电网智能化等方面的核心作用。本章还将介绍本书的整体结构和主要内容，为读者构建清晰的学习脉络。 第二章 基本电力电子器件特性与选择 详细分析了各种常用电力电子器件，包括功率二极管、功率晶闸管、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）以及碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等新型宽禁带半导体器件的特性、工作原理、导通损耗、开关损耗以及可靠性指标。重点讨论了根据不同应用场景选择最适合器件的关键考量因素，如耐压等级、电流容量、开关频率、散热要求以及成本效益。 第三章 变换器基本拓扑结构与工作原理 系统介绍了各类基本DC-DC、DC-AC、AC-DC及AC-AC变换器的基本拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Cuk、Flyback、Forward、Push-Pull、Half-bridge、Full-bridge、单相逆变器、三相逆变器、整流器等。深入剖析了这些拓扑在连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM）下的工作过程，详细推导了关键参数（如占空比、电压增益、电流纹波）的计算公式，并讨论了不同拓扑在效率、功率密度、电磁兼容性（EMC）等方面的优缺点。 第四章 变换器参数设计与优化 聚焦于电力电子变换器关键参数的设计与优化。内容包括电感器和电容器的设计（包括磁芯材料选择、绕组设计、饱和电感计算、纹波计算）、散热器设计（热阻计算、传导散热、对流散热、辐射散热）、PCB布局优化以及 EMI滤波器设计。本章将提供实用的设计流程和计算方法，指导读者完成从理论计算到实际器件选型的全过程。 第五章 控制策略与调制技术 深入探讨了电力电子变换器的控制理论与实现方法。详细介绍了脉冲宽度调制（PWM）、滞环控制、多采样点控制、平均模型控制等经典控制策略。在此基础上，进一步阐述了比例-积分（PI）控制器、比例-谐振（PR）控制器、滑模控制器（SMC）以及模型预测控制（MPC）等高级控制算法在提高系统动态响应、抑制稳态误差、实现并联均流以及提升电能质量方面的应用。 第六章 仿真软件在电力电子系统中的应用 详尽介绍了主流电力电子仿真软件，如MATLAB/Simulink、PSIM、PLECS、LTspice等的使用方法和技巧。重点讲解了如何利用这些仿真工具建立变换器模型、进行瞬态仿真、稳态分析、参数扫描、灵敏度分析以及性能评估。通过丰富的仿真实例，展示如何运用仿真技术进行原理验证、参数优化和故障诊断，有效缩短产品研发周期。 第七章 常见电力电子变换器的详细设计案例 选取了几种典型且应用广泛的电力电子变换器，如高效率DC-DC升降压变换器、面向电池充电的三相AC-DC变换器、以及用于电网接入的单相逆变器，进行详细的设计和仿真分析。每个案例都将包含详细的设计步骤、参数计算、仿真模型搭建、仿真结果分析以及实际应用中的注意事项，为读者提供可借鉴的实践经验。 第八章 电力电子系统的电磁兼容性（EMC）设计 关注电力电子系统中的电磁兼容性问题，分析了噪声的产生机理、传播途径和耦合方式。系统介绍了EMI滤波器的设计原则、共模和差模噪声的抑制方法、PCB布局与布线技巧、屏蔽与接地技术，以及EMC测试标准和方法。旨在帮助读者设计出满足EMC要求的电力电子产品。 第九章 并联与级联变换器系统 探讨了多模块并联和级联变换器系统在提高功率容量、冗余度和系统性能方面的优势。详细分析了并联变换器的均流技术（如比例均流、等流均流、电流共享控制），以及级联变换器在实现高电压、高功率输出方面的应用，包括多电平变换器的拓扑结构和控制策略。 第十章 新型电力电子变换器技术前沿 展望了电力电子技术的发展趋势，包括：软开关技术（ZVS, ZCS）在降低损耗、提高效率方面的应用；谐振变换器在高频、高功率应用中的优势；多功能集成变换器（如PFC+DC-DC）的设计；以及宽禁带半导体器件（SiC, GaN）在高性能电力电子系统中的应用前景。 本书内容翔实，逻辑清晰，理论与实践相结合，配有大量的图表和仿真结果，适用于高等院校电力电子、电气工程及其相关专业的研究生、本科生，以及从事电力电子系统设计、研发、运行与维护的工程师。通过学习本书，读者将能够掌握现代电力电子变换器的设计、分析与优化方法，为解决实际工程问题打下坚实的基础。