多變換器模塊串並聯組閤係統 [Series-Parallel Conversion Systems Consisting of Multiple Power Electronics Converter 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　多變換器模塊串並聯組閤係統是指將多個標準化電力電子變換器模塊在輸入側和輸齣側分彆進行串聯或並聯，以構成滿足不同需求的電力電子變換係統，該係統具有降低開發難度、方便擴容、實現係統冗餘、提高可靠性等優點。《多變換器模塊串並聯組閤係統》重點闡述分彆以DC-DC變換器和DC-AC逆變器為基本模塊的多變換器模塊串並聯組閤係統的控製技術，分析瞭各模塊輸入均壓／均流與輸齣均壓／均流之間的關係，揭示瞭輸入／輸齣均衡（均壓／均流）控製與係統穩定性之間的關係，並提齣瞭通用控製策略，實現瞭輸入／輸齣均衡穩定控製及其與係統輸齣電壓控製的解耦。針對輸入串聯型DC-DC變換器係統，進一步提齣瞭基於輸齣電壓上翹特性的無互聯輸入均壓控製策略，有效提高瞭係統可靠性。針對輸入串聯型DC-AC逆變器係統，基於通用控製策略，提齣瞭復閤式均衡控製方法，即在控製輸入均壓的同時控製輸齣電流／電壓相位相同，從而實現輸入均壓和輸齣均流／均壓。提齣瞭極端負載條件下輸入串聯型多變換器模塊係統的輸入均壓控製策略。
　　《多變換器模塊串並聯組閤係統》是一本理論分析與工程設計相結閤的專著，可作為高校電力電子技術專業及相關專業的碩士生、博士生和教師的參考書，也可供從事直流電源、逆變器和電力電子變壓器研究開發的工程技術人員參考使用。

作者簡介

　　阮新波，1996年在南京航空航天大學獲電力電子技術博士學位，而後留校任教，2002年破格晉升為教授。2008年至2011年在華中科技大學工作，受聘為教育部長江學者特聘教授。長期從事電力電子與電力傳動方麵的研究，研究領域包括功率電子變換技術、航空航天電源、新能源供電係統和電力電子係統集成。獲得教育部高校自然科學一等奬1項，省部級科技進步奬二等奬2項、三等奬3項；齣版專著6部，發錶論文300多篇，其中被SCI收錄100餘篇。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 電力電子技術的發展現狀和趨勢
1．2 電力電子係統集成
1．2．1 元器件級集成
1．2．2 模塊級集成
112．3 係統級集成
1．3 DC-DC變換器串並聯組閤係統
1．3．1 IPOP係統
1．3．2 IPOS係統
1．3．3 ISOP係統
1．3．4 ISOS係統
1．4 DC-AC逆變器串並聯組閤係統
1．4．1 DC-AC逆變器
1．4．2 IPOP逆變器係統
1．4．3 IPOS逆變器係統
1．4．4 ISOP逆變器係統
1．4．5 ISOS逆變器係統
1．5 本章小結

第2章 DC-DC變換器串並聯組閤係統通用控製策略
2．1 輸入均壓／均流與輸齣均壓／均流的關係
2．1．1 IPOP係統
2．1．2 IPOS係統
2．1．3 ISOP係統
2．1．4 ISOS係統
2．2 係統穩定性分析
2．2．1 輸入均壓／均流控製策略
2．2．2 輸齣均壓／均流控製策略
2．3 DC-DC變換器串並聯組閤係統的通用控製策略
2．4 DC-DC變換器串並聯組閤係統的模塊化
2．5 實驗驗證
2．6 本章小結

第3章 ISOPDC-DC變換器係統的數學建模及閉環參數設計
3．1 基於全橋變換器的ISOP係統小信號建模
3．1．1 全橋變換器小信號模型
3．1．2 基於全橋變換器的ISOP係統小信號模型
3．2 基於全橋變換器的ISOP係統的解耦控製
3．3 閉環參數設計
3．3．1 輸齣電壓閉環設計
3．3．2 輸入均壓閉環設計
3．4 通用控製策略實驗驗證
3．5 ISOP係統三環控製策略
3．5．1 正阻特性單元
3．5．2 輸入均壓環的設計
3．5．3 實驗驗證
3．6 本章小結

第4章 基於輸齣電壓上翹特性的無互聯輸入均壓控製策略
4．1 基於輸齣電壓上翹特性的無互聯輸入均壓控製策略推導
4．2 基於輸齣電壓上翹特性的輸入串聯型組閤係統的基本特性
4．2．1 ISOP係統
4．2．2 ISOS係統
4．3 係統穩定性分析
4．4 實驗驗證
4．4．1 ISOP係統的實驗結果
4．4．2 ISOS係統的實驗結果
4．5 本章小結

第5章 DC-AC逆變器串並聯組閤係統的通用控製策略
5．1 輸入均壓／均流與輸齣均壓／均流的關係
5．1．1 IPOP逆變器組閤係統
5．1．2 IPOS逆變器組閤係統
5．1．3 ISOP逆變器組閤係統
5．1．4 ISOS逆變器組閤係統
5．2 DC-AC逆變器串並聯組閤係統的穩定性分析
5．2．1 復閤式均衡控製策略
5．2．2 輸齣均壓／均流控製策略
5．3 DC-AC逆變器串並聯組閤係統的通用均壓／均流控製策略
5．4 本章小結

第6章 ISOPDC-AC逆變器係統的復閤式均衡控製策略
6．1 ISOP逆變器係統中逆變器模塊主電路拓撲的選擇
6．2 復閤式均衡控製策略的具體實現
6．3 係統控製閉環設計
6．3．1 輸入均壓環和係統輸齣電壓環的解耦分析
6．3．2 前級直流變換器環路設計
6．3．3 輸入均壓環設計
6．3．4 係統輸齣電壓環設計
6．4 仿真驗證
6．5 實驗驗證
6．5．1 穩態實驗
6．5．2 動態實驗
6．5．3 輸齣電流反饋和輸齣濾波電感電流反饋的比較
6．6 分布式均壓均流控製策略
6．7 本章小結

第7章 ISOSDC-AC逆變器係統的復閤式均衡控製策略
7．1 復閤式均衡控製策略的實現方案
7．2 復閤式均衡控製策略的解耦分析
7．3 係統控製閉環設計
7．3．1 輸齣電壓閉環的分析與設計
7．3．2 前級直流變換器環路和輸入均壓環的設計
7．4 仿真及實驗驗證
7．5 ISOS逆變器的分布式控製策略
7．6 本章小結

第8章 IPOPDC-AC逆變器係統的改進型平均電流控製策略
8．1 DC-AC逆變器的電流三態滯環調製及其外特性改善方案
8．1．1 電流三態滯環調製的基本原理
8．1．2 逆變器模塊的輸齣電壓特性的改善
8．2 IPOPDC-AC逆變器的係統結構及控製方案
8．2．1 係統結構
8．2．2 控製方案
8．3 實驗驗證
8．4 本章小結

第9章 極端負載條件下ISOP係統的輸入均壓控製
9．1 極端負載條件下ISOP係統不能實現輸入均壓的原因
9．2 極端負載條件下的輸入均壓控製策略
9．2．1 改變輸入均壓環權值
9．2．2 輔助均壓電路
9．3 仿真和實驗驗證
9．4 本章小結
參考文獻

前言/序言

　　多變換器模塊串並聯組閤係統是指將多個標準化電力電子變換器模塊在輸入側和輸齣側分彆進行串聯或並聯，以構成滿足不同需求的電力電子變換係統，該係統具有降低開發難度、方便擴容、實現係統冗餘、提高可靠性等優點。根據聯接方式不同，多模塊串並聯組閤係統可以分為四種基本類型：①輸入並聯輸齣並聯（input-parallel output-parallel，IPOP）；②輸入並聯輸齣串聯（input-parallel out-put-series，IPOS）；③輸入串聯輸齣並聯（input-series output-parallel，ISOP）；④輸入串聯輸齣串聯（input-series output-series，ISOS）。每類多模塊串並聯組閤係統都有其特定的應用場閤：IPOP係統適用於輸齣電流較大的場閤，IPOS係統適用於輸入電壓較低而輸齣電壓較高的場閤，ISOP係統適用於輸入電壓較高且輸齣電流較大的場閤，ISOS係統適用於輸入電壓和輸齣電壓均較高的場閤。
　　2003年，針對高輸入電壓的應用場閤，我們開始ISOP DC-DC變換器組閤係統的研究，主要目的是希望降低開關管的電壓應力，以方便選取閤適的開關管。ISOP DC-DC交換器組閤係統的關鍵問題是實現各模塊的輸入均壓和輸齣均流。坦率地講，當時我們並沒有特彆關注各模塊的輸入均壓和輸齣均流之間的關係，以為隻要實現各模塊的輸齣均流即可。但是，在實驗驗證過程中，我們發現采用輸齣均流控製既無法實現輸齣均流，也無法實現輸入均壓。我們開始反思隻采用輸齣均流控製是否存在問題，由此開始分析各模塊的輸入均壓和輸齣均流之間的關係，探討隻采用輸齣均流和隻采用輸入均壓時係統的穩定性，並得到瞭有益的結論。在此基礎上，我們將研究範圍擴展到以DC-DC變換器為基本模塊的多變換器串並聯組閤係統，並進一步擴展到以DC-AC逆變器為基本模塊的多變換器串並聯組閤係統，由此對多變換器串並聯組閤係統有瞭較深入和係統的研究。基於所取得的研究成果，我們在IEEE Transactions on Industrial Electronics、IEEE Transactions on Power Electronics、中國電機工程學報、電工技術學報等國內外重要期刊上和國際會議上發錶瞭一係列論文。鑒於這些論文散落於各種學術期刊和會議論文集中，我們決定將它們進行整理成書，全麵係統地闡述多變換器串並聯組閤係統的控製技術。
　　本書共9章。第1章介紹多模塊串並聯組閤係統的主要分類和特點，迴顧以DC-DC變換器和DC-AC逆變器為基本模塊的各類多模塊串並聯組閤係統的控製技術。第2章至第4章針對以DC-DC變換器為基本模塊的多變換器模塊串並聯組閤係統，闡述其控製技術。其中第2章分析各模塊輸入均壓／均流與輸齣均壓／均流之間的關係，揭示輸入／輸齣均衡（均壓／均流）控製與係統穩定性之間的關係，並提齣通用控製策略，實現瞭輸入／輸齣均衡穩定控製及其與係統輸齣電壓控製的解耦；第3章以采用移相控製全橋變換器為基本模塊的ISOPDC-DC變換器係統為例，給齣瞭輸入均壓閉環和係統輸齣電壓閉環的參數設計方法；第4章提齣瞭一種基於輸齣電壓上翹特性的輸入串聯型DC-DC變換器係統無互聯輸入均壓控製策略，有效提高瞭係統可靠性。第5章至第8章則是闡述以DC-AC逆變器為基本模塊的多變換器模塊串並聯組閤係統的控製技術。其中第5章分析各模塊輸入均壓／均流與輸齣均壓／均流之間的關係，揭示輸入／輸齣均衡（均壓／均流）控製與係統穩定性之間的關係，並提齣通用控製策略，實現瞭輸入／輸齣均衡穩定控製及其與係統輸齣電壓控製的解耦；由於DC-AC逆變器輸齣的是交流電，與DC-DC變換器輸齣直流電不同，其通用控製策略不僅要考慮有功功率的均衡，還要考慮無功功率的均衡，為此第6章和第7章分彆針對ISOPDC-AC逆變器係統和ISOSDC-AC逆變器係統，分彆提齣瞭其復閤式均衡控製策略，即在控製輸入均壓的同時控製輸齣電流（ISOP係統）／電壓（ISOS係統）相位相同，從而實現輸入均壓和輸齣均流／均壓；第8章針對IPOPDC-AC逆變器係統，通過閤理引入負載電流前饋，不僅有效改善瞭係統的輸齣外特性，並可實現輸齣限流功能。第9章針對輸入串聯型多變換器模塊係統，提齣瞭輕載（甚至空載）和輸齣限流（甚至短路）等極端負載條件下的輸入均壓控製策略。
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