電力電子變換系統建模與控制

陳燕東，工學博士，教授、博士生導師導師，長江學者特聘教授，現任湖南工程學院副校長、湖南大學國家電能變換與控制工程技術研究中心副主任。陳教授於2003年、2006年和2014年先後在湖南大學獲得學士、碩士和博士學位，期間在湖南紫光測控有限公司任工程師一年，在長沙理工大學任助教、講師三年，博士畢業後留校任教，2017年被評為副教授，2019年被評為教授，曾任湖南大學研究生院副院長、國家卓越工程師學院常務副院長。陳教授長期從事大功率電能變換與控制領域教學與科研工作，主持國家重點研發計劃課題2項、國家自然科學基金聯合基金重點項目1項和面上項目2項、湖南省自然科學基金重點項目等課題30餘項。獲授權發明專利100餘項，發表SCI/EI收錄論文170餘篇，以第一完成人獲湖南省科技進步一等獎、機械工業科技進步一等獎、湖南省教學成果獎一等獎、中國專利優秀獎各1項，獲國家科學技術進步獎創新團隊（排名3）、國家科技進步二等獎（排名3）、國家技術發明二等獎（排名4）、中國專利金獎（排名2）等。陳教授是“中達學者”、中國青年科技獎、國家萬人計劃青年拔尖人才、中國電源學會科學技術獎青年科技突破獎等獲得者，兼任IEEE高級會員、中國電機工程學會理事、電能高效高質轉化全國重點實驗室學術委員會委員、中國電源學會信息系統供電技術專委會副主任委員，PCMP、CJEE、《電源學報》等期刊編委。

序
前言
第1篇（基礎篇）：典型控制策略-基礎建模方法-經典穩定性判據三維鞏固基礎
第1章 緒論
1.1 電力電子變換系統的功能和目標
1.2 電力電子變換系統的應用
1.3 電力電子變換系統的建模與控制需求分析
1.4 本書內容的涉及範圍和結構
探索與思考
第2章 電力電子變換器的典型控制方法
2.1 系統控制的任務與要求
2.1.1 系統控制的任務
2.1.2 系統控制的要求
2.1.3 反饋控制系統的典型結構
2.2 比例積分微分控制
2.2.1 PID控制簡介
2.2.2 PID控制原理
2.2.3 PID控制參數選取
2.2.4 仿真案例——三相VSR電流環PI控制器
2.3 準比例諧振控制
2.3.1 QPR控制簡介
2.3.2 QPR控制原理
2.3.3 QPR控制參數設計
2.3.4 仿真案例——並網逆變器輸出電流反饋的QPR控制
2.3.5 dq坐標系下PI控制與靜止坐標系下PR控制的等效性驗證
2.4 無差拍控制
2.4.1 無差拍控制原理
2.4.2 仿真案例——PWM整流器的電流無差拍控制
2.5 重覆控制
2.5.1 重覆控制原理
2.5.2 仿真案例——三相有源濾波器的重覆控制
2.6 滯環控制
2.6.1 滯環控制原理
2.6.2 仿真案例——並網逆變器的滯環控制
2.7 滑模控制
2.7.1 滑模控制原理
2.7.2 仿真案例——離網型分布式發電系統的滑模控制
2.8 本章小結
探索與思考
參考文獻
第3章 電力電子變換器的建模方法
3.1 電力電子變換器的時域建模方法
3.1.1 開關模型
3.1.2 采樣數據模型
3.1.3 平均模型
3.1.4 大信號和小信號模型
3.2 電力電子變換器的頻域建模方法
3.2.1 基於傳遞函數的頻域建模方法
3.2.2 基於序阻抗的頻域建模方法
3.2.3 基於dq坐標系的頻域阻抗建模方法
3.2.4 基於旋轉極坐標系的相域阻抗建模方法
3.3 本章小結
探索與思考
參考文獻
第4章 電力電子變換系統的穩定性判據
4.1 系統的穩定性與穩定條件
4.2 奈奎斯特判據在電力電子變換器系統中的應用
4.2.1 奈奎斯特穩定判據的基本原理
4.2.2 奈奎斯特穩定判據在電力電子變換器系統中應用的步驟
4.2.3 廣義奈奎斯特穩定判據
4.2.4 廣義奈奎斯特穩定判據在電力電子變換器系統中應用的步驟
4.2.5 案例分析Ⅰ：傳統並網逆變器接入弱電網的穩定性分析
4.3 伯德圖在電力電子變換器系統中的應用
4.3.1 相位裕度與幅值裕度
4.3.2 伯德圖與奈奎斯特判據的聯系
4.3.3 伯德圖在電力電子變換器系統中應用的步驟
4.3.4 案例分析Ⅱ：弱電網下VSG與傳統並網逆變器穩定性比較分析
4.4 根軌跡法在電力電子變換器系統中的應用
4.4.1 根軌跡
4.4.2 廣義根軌跡
4.4.3 根軌跡法在電力電子變換器系統中應用的步驟
4.4.4 案例分析Ⅲ：離網逆變器的穩定性分析
4.5 本章小結
探索與思考
參考文獻
第2篇（提高篇）：DC/DC變換器、單相PWM變換器、三相PWM變換器，面向不同場景需求的拓撲結構、控制設計、建模方法應用
第5章 DC/DC變換器建模與控制
5.1 光伏發電Boost變換器建模及控制
5.1.1 光伏發電輸出特性曲線及MPPT控制
5.1.2 CCM模式Boost變換器開關模型與分析
5.1.3 DCM模式Boost變換器開關模型與分析
5.2 儲能Buck-Boost變換器建模與控制
5.2.1 儲能Buck-Boost變換器工作原理
5.2.2 混合儲能Buck-Boost變換器建模
5.2.3 混合儲能Buck-Boost變換器功率分頻控制
5.3 雙有源全橋DC/DC變換器建模與控制
5.3.1 基本工作原理
5.3.2 多種移相控制下工作模態分析
5.3.3 變換器開關模型
5.4 本章小結
探索與思考
參考文獻
第6章 單相PWM變換器的建模與控制
6.1 單相PWM整流器建模與控制
6.1.1 單相PWM整流器拓撲結構與工作原理
6.1.2 單相PWM整流器建模
6.1.3 單相PWM整流器控制方法
6.2 單相PWM逆變器建模與控制
6.2.1 單相PWM逆變器拓撲結構與工作原理
6.2.2 單相PWM逆變器建模
6.2.3 單相PWM逆變器控制方法
6.3 本章小結
探索與思考
參考文獻
第7章 三相PWM變換器功率解耦及不平衡控制
7.1 三相變換器存在的問題
7.1.1 三相變換器與單相變換器的差異與聯系
7.1.2 功率耦合問題
7.1.3 三相不對稱問題
7.2 三相變換器的功率解耦控制
7.2.1 系統功率耦合產生的機理
7.2.2 三相變換器的電流環解耦控制及參數設計
7.2.3 三相變換器的電壓環解耦控制及參數