電力電子學 — 設計、建模、模擬與控制 Power Electronics Step-By-Step: Design, Modeling, Simulation, and Control

 

 

目錄

 

 

 

 

 

 

 

第1章緒論

 

1.1電力變換的分類

 

1.2電力電子的跨學科特性

 

1.3典型應用

 

1.4開發工具

 

1.4.1電腦輔助設計

 

1.4.2模擬

 

1.5理想電力變換

 

1.6交流與直流

 

1.6.1單相交流電

 

1.6.2三相交流電

 

1.7電氣隔離

 

1.8磁學基礎

 

1.8.1磁路基本定律

 

1.8.2磁導率和電感

 

1.8.3磁芯和電感設計

 

1.8.4功率變壓器

 

1.9無損功率變換

 

參考文獻

 

習題

 

第2章電路元件

 

2.1雙極結型晶體管調節的

線性電源

 

2.1.1串聯電壓調節器

 

2.1.2並聯電壓調節器

 

2.2二極管和無源開關

 

2.3有源開關

 

2.3.1雙極結型晶體管

 

2.3.2場效應晶體管

 

2.3.3絕緣柵雙極型晶

體管

 

2.3.4晶閘管

 

2.3.5開關的選擇

 

2.4橋式電路

 

2.4.1開關數量

 

2.4.2有源橋、無源橋和

混合橋

 

2.5電力電容器

 

2.5.1鋁電解電容器

 

2.5.2其他類型的電容器

 

2.5.3電容器結構與

選型

 

2.6無源元件

 

2.7低通濾波電路

 

2.8本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

第3章非隔離型直流/直流變換器

 

3.1脈寬調制

 

3.1.1模擬脈寬調制

 

3.1.2數字脈寬調制

 

3.2運行狀態

 

3.2.1穩態

 

3.2.2額定運行狀態

 

3.3降壓型變換器

 

3.3.1穩態分析

 

3.3.2連續導通模式

 

3.3.3斷續導通模式

 

3.3.4臨界導通模式

 

3.3.5電路設計與案例

研究

 

3.3.6模擬與概念驗證

 

3.4升壓型變換器

 

3.4.1穩態分析

 

3.4.2連續導通模式

 

3.4.3臨界導通模式

 

3.4.4斷續導通模式

 

3.4.5電路設計與案例

研究

 

3.4.6模擬與概念驗證

 

3.5同極性升降壓型變換器

 

3.6反極性升降壓型變換器

 

3.6.1穩態分析

 

3.6.2連續導通模式

 

3.6.3臨界導通模式

 

3.6.4斷續導通模式

 

3.6.5電路設計與案例

研究

 

3.6.6模擬與概念驗證

 

3.7C＇uk變換器

 

3.7.1穩態分析

 

3.7.2規格與電路設計

 

3.7.3建模與模擬

 

3.8同步開關

 

3.9本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

第4章計算與分析

 

4.1有效值

 

4.1.1直流波形有效值

 

4.1.2交流波形有效值

 

4.2損耗分析與降損

 

4.2.1導通損耗

 

4.2.2開關損耗

 

4.2.3開關延遲的原因

 

4.2.4開關損耗最小化

 

4.3柵極驅動電路

 

4.3.1低側柵極驅動電路

 

4.3.2高側柵極驅動電路

 

4.3.3半橋驅動電路

 

4.4傅里葉級數

 

4.5交流電能質量

 

4.5.1位移功率因子

 

4.5.2總諧波畸變

 

4.6直流電能質量

 

4.7熱應力及其分析

 

4.8本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

第5章直流/單相交流電力變換

 

5.1交流方波

 

5.1.1斬波

 

5.1.2移相和調制

 

5.1.3總諧波畸變

 

5.2正弦波三角波調制

 

5.2.1雙極性脈寬調制

 

5.2.2單極性脈寬調制

 

5.2.3平滑濾波電路

 

5.3直流/交流變換的

雙開關橋

 

5.4建模與模擬

 

5.4.1橋電路模型

 

5.4.2移相調制

 

5.4.3雙極性脈寬調制

 

5.4.4單極性脈寬調制

 

5.4.5用於模擬的集成

形式

 

5.5案例研究

 

5.5.1交流方波輸出

 

5.5.2交流正弦波輸出

 

5.6本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

第6章單相交流/直流電力變換

 

6.1半波整流器

 

6.1.1電容濾波

 

6.1.2案例分析

 

6.2全波橋式整流器

 

6.2.1電容濾波

 

6.2.2電感濾波

 

6.2.3LC濾波器

 

6.3有源整流器

 

6.4整流器替代方案

 

6.4.1同步整流器

 

6.4.2採用中心抽頭變壓器

的全波整流器

 

6.5建模與模擬

 

6.5.1電容濾波的半波

整流器

 

6.5.2無濾波器的全波

整流器

 

6.5.3電容濾波的全波

整流器

 

6.5.4電感濾波的全波

整流器

 

6.5.5LC濾波的全波

整流器

 

6.5.6有源整流器

 

6.6本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

第7章隔離型直流/直流變換

 

7.1磁場

 

7.1.1運行象限與分類

 

7.1.2飽和的關鍵

檢測點

 

7.2反激型拓撲

 

7.2.1從升降壓到反激型

變換器的演變

 

7.2.2反激型變換器

運行原理

 

7.2.3連續導通模式

 

7.2.4斷續導通模式

 

7.2.5電路規格與設計

 

7.2.6模擬

 

7.3正激型變換器

 

7.3.1雙開關正激型

變換器

 

7.3.2單開關正激型

變換器

 

7.3.3電路規格和設計

 

7.3.4模擬

 

7.4同步整流器

 

7.5用於直流/交流的全橋

變換器

 

7.5.1穩態分析

 

7.5.2電路規格和設計

 

7.5.3模擬

 

7.6推輓變換器

 

7.7變換器的衍變與改進

 

7.8本章小結

 

參考文獻

 

習題

第8章三相交流/直流變換及其反向

變換

8.1直流/交流電力變換

 

8.1.1橋電路及其開關

運行

 

8.1.2180°導通調制

 

8.1.3正弦波三角波

調制

 

8.1.4建模與模擬

 

8.1.5案例分析與

模擬結果

 

8.2交流/直流電力變換

 

8.2.1三脈波無源

整流器

 

8.2.2六脈波無源

整流器

 

8.2.3十二脈波無源

整流器

 

8.2.4有源整流器

 

8.2.5模擬

 

8.3交流/交流電力變換

 

8.4本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

第9章雙向電力變換

 

9.1非隔離型直流/直流電力

變換

 

9.2雙有源橋

 

9.2.1正向功率流動

 

9.2.2反向功率流動

 

9.2.3零電壓開關

 

9.2.4零電壓開關丟失

 

9.2.5零電壓開關的

臨界移相

 

9.2.6模擬與案例分析

 

9.3直流和交流間的雙向

電力變換

 

9.3.1直流和單相交流間雙向

電力變換

 

9.3.2直流和三相交流間雙向

電力變換

 

9.4本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

第10章平均模型與模擬

 

10.1開關動態特性

 

10.2連續導通模式

 

10.2.1降壓變換器

 

10.2.2二階系統的動態

分析

 

10.2.3升壓變換器

 

10.2.4升降壓變換器

 

10.3斷續導通模式

 

10.3.1降壓變換器

 

10.3.2升壓變換器

 

10.3.3升降壓變換器

 

10.4集成模擬模型

 

10.4.1降壓變換器

 

10.4.2升壓變換器

 

10.4.3升降壓變換器

 

10.5本章小結

 

參考文獻

 

習題

第11章模型的線性化與動態

分析

 

11.1一般線性化

 

11.2雙有源橋的線性化

 

11.3基於連續導通模式的

線性化

 

11.3.1升壓變換器

 

11.3.2升降壓變換器

 

11.3.3非最小相位

 

11.4基於斷續導通模式的

線性化

 

11.5本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

第12章控制和調節

 

12.1穩定性和性能

 

12.2通/斷控制

 

12.2.1滯環控制

 

12.2.2案例分析與

模擬

 

12.3仿射參數化

 

12.3.1設計流程

 

12.3.2閉環期望

 

12.3.3Q(s)和C(s)的

推導

 

12.3.4相對穩定性和

魯棒性

 

12.4控制器的實現

 

12.4.1數字控制

 

12.4.2PID控制器

 

12.4.3模擬控制

 

12.4.4案例分析——降

壓型變換器

 

12.4.5案例分析——升

壓型變換器

 

12.5級聯控制

 

12.5.1案例分析與

模擬

 

12.5.2優勢

 

12.6飽和效應和預防

 

12.6.1案例分析與

模擬

 

12.6.2抗飽和方法

 

12.7傳感與測量

 

12.7.1電壓檢測和

調節

 

12.7.2電流檢測和

調節

 

12.8本章小結

 

參考文獻

 

習題

 

縮略語表