電力電子應用技術手冊
作 者: (波)海瑟姆·阿布魯(Haitham Abu-Rub) 著 衛三民 等 譯
定 價: 229
出?版?社: 機械工業出版社
出版日期: 2020年01月01日
頁 數: 664
裝 幀: 精裝
ISBN: 9787111644644
●譯者序
原書序
原書前言
章 21世紀能源、全球變暖及電力電子的影響1
1.1簡介1
1.2能源1
1.3環境污染：全球變暖問題3
1.3.1全球變暖影響5
1.3.2全球變暖問題的減緩方法6
1.4電力電子對能源繫統的影響7
1.4.1節能7
1.4.2可再生能源繫統7
1.4.3大容量儲能13
1.5智能電網16
1.6純電動和混合動力電動汽車17
1.6.1電池電動汽車和燃料電池電動汽車的比較18
1.7小結和展望19
參考文獻21
第2章 當前能源面臨的挑戰：電力電子技術的貢獻22
2.1簡介22
2.2能源傳輸和分配繫統23
2.2.1柔性交流輸電繫統（FACTS）23
2.2.2高壓直流（HVDC）輸電25
2.3可再生能源繫統27
2.3.1風能29
2.3.2光伏能源29
2.3.3海洋能32
2.4運輸繫統33
2.5儲能繫統35
2.5.1技術35
2.5.2在輸配電繫統中的應用37
2.5.3在可再生能源繫統中的應用37
2.5.4在運輸繫統中的應用37
2.6小結38
參考文獻38
第3章 分布式發電與智能電網的概念與技術概述41
3.1簡介41
3.2分布式發電裝置與智能電網的要求42
3.3光伏發電43
3.4風電與小型水電機組45
3.5儲能繫統46
3.6電動汽車47
3.7微電網47
3.8智能電網問題48
3.9主動配電網管理49
3.10智能電網中的通信繫統50
3.11不錯量測體繫和實時定價51
3.12智能電網的標準化52
參考文獻53
第4章 電力半導體技術的新進展56
4.1簡介56
4.2硅功率晶體管57
4.2.1功率MOSFET57
4.2.2IGBT58
4.2.3大功率器件60
4.3 SiC晶體管設計概述61
4.4 SiC器件的柵極和基極驅動64
4.5晶體管並聯72
4.6應用概述79
4.7 GaN晶體管81
4.8小結83
參考文獻83
第5章 交流鏈路通用功率變流器：一種用於可再生能源與交通設備的新型功率變流器87
5.1簡介87
5.2交流鏈路通用功率變流器硬開關工作模式87
5.3交流鏈路通用功率變流器的軟開關工作模式92
5.4軟開關交流鏈路通用功率變流器的運行原理 92
5.5設計流程 100
5.6分析102
5.7應用104
5.8小結110
參考文獻110
第6章 大功率電力電子技術：風力發電的關鍵技術112
6.1簡介112
6.2風力發電的發展現狀112
6.3風能轉換114
6.4風電變流器118
6.5風電變流器的功率半導體122
6.6現代風電機組的控制和並網要求123
6.7風力發電繫統的可靠性問題127
6.8小結129
參考文獻129
第7章 光伏發電繫統132
7.1簡介132
7.2光伏發電繫統的功率曲線和優選功率點134
7.3並網光伏發電繫統的架構136
7.4光伏發電繫統的並網控制150
7.5基於多電平逆變器的光伏發電繫統最新進展160
7.6小結162
參考文獻163
第8章 可再生能源繫統可控性分析165
8.1簡介165
8.2非線性繫統的零狀態166
8.2.1種方法167
8.2.2第二種方法167
8.3通過L型濾波器連接到電網的風力發電機的可控性168
8.4通過LCL型濾波器連接到電網的風力發電機的可控性172
8.5連接到電流源逆變器的光伏發電繫統的可控性和穩定性分析183
8.6小結191
參考文獻192
第9章 中小型可再生能源繫統的通用運行控制1949.1分布式發電繫統194
9.2與電網互動的分布式發電繫統的功率變流器控制204
9.3輔助功能218
9.4小結223
參考文獻224
0章 雙饋感應電機的特性與控制226
10.1雙饋感應電機的基本原理226
10.2基於AC－DC－AC變流器的雙饋感應電機矢量控制234
10.3基於雙饋感應電機的風力發電繫統254
參考文獻263
1章 分布式發電繫統中的AC-DC-AC變流器264
11.1簡介264
11.2 AC-DC-AC拓撲結構的脈寬調制策略271
11.3二極管鉗位變流器的直流電容電壓平衡276
11.4 AC-DC-AC變流器的控制算法286
11.5有功功率前饋控制的AC-DC-AC變流器295
11.5.1 AC-DC-AC變流器的功率響應時間常數分析296
11.5.2直流母線電容的能量296
11.6小結299
參考文獻299
2章 多電飛機中的電力電子學302
12.1簡介302
12.2多電飛機303
12.2.1空客380電氣繫統305
12.2.2波音787電氣繫統305
12.3多電發動機308
12.3.1功率優化飛機309
12.4發電繫統策略310
12.5電力電子與功率變換313
12.6配電繫統316
12.6.1高壓運行317
12.7小結319
參考文獻319
3章 電動汽車和插電式混合動力電動汽車321
13.1簡介321
13.2純電動車、混合動力電動汽車以及插電式混合動力電動汽車的結構322
13.2.1純電動車322
13.2.2混合動力電動汽車322
13.2.3插電式混合動力電動汽車（PHEV）324
13.3 EV和PHEV充電基礎設施325
13.3.1 EV/PHEV電池和充電方式325
13.4電力電子技術在EV和PHEV充電架構中的應用334
13.4.1充電設備335
13.4.2並網基礎設施336
13.5 V2G和V2H概念337
13.5.1電網改造升級338
13.6 PEV充電的電力電子技術339
13.6.1安全注意事項339
13.6.2住宅型並網充電繫統340
13.6.3公共型並網充電繫統341
13.6.4分布式可再生能源的並網繫統344
參考文獻347
4章 多電平變流器/逆變器拓撲結構與應用350
14.1簡介350
14.2多電平變流器/逆變器基礎351
14.2.1什麼是多電平變流器/逆變器351
14.2.2三種典型多電平實現拓撲351
14.2.3多電平變流器/逆變器的廣義拓撲及其衍生拓撲353
14.3串聯式多電平逆變器及其應用358
14.3.1串聯式多電平逆變器的實用優勢358
14.3.2星接串聯式多電平逆變器及其應用358
14.3.3角接串聯式多電平逆變器及其應用361
14.3.4用於統一潮流控制的面對面連接串聯式多電平逆變器364
14.4新興應用與探討366
14.4.1無磁性器件的直流變換366
14.4.2多電平模塊化飛跨電容式直流變換器369
14.4.3 nX直流變換器371
14.4.4器件成本對比：飛跨電容變流器、MMCCC與nX直流變換器372
14.4.5零電流開關：MMCCC 373
14.4.6多電平變流器的容錯性與可靠性377
14.5小結378
致謝379
參考文獻379
5章 多相矩陣變換器的拓撲和控制381
15.1簡介381
15.2三相輸入五相輸出矩陣變換器381
15.2.1拓撲結構381
15.2.2控制算法382
15.3仿真和實驗結果399
15.4五相輸入三相輸出矩陣變換器402
15.4.1拓撲結構402
15.4.2控制技術403
15.5示例結果 411
致謝413
參考文獻413
6章 基於升壓電路的單相整流器功率因數調節器415
16.1簡介415
16.2基本升壓型PFC 416
16.2.1變換器拓撲結構和平均模型416
16.2.2穩態分析418
16.2.3控制電路418
16.2.4線性控制設計419
16.2.5仿真結果421
16.3不對稱半橋升壓型PFC 422
16.3.1CCM/CVM運行模式和平均模型建模423
16.3.2小信號平均模型和傳遞函數424
16.3.3控制繫統設計425
16.3.4數字化實現和仿真結果427
16.4交錯雙升壓型PFC430
16.4.1拓撲結構431
16.4.2開關時序432
16.4.3線性控制器設計和實驗結果435
16.5小結436
參考文獻437
7章有源電力濾波器442
17.1簡介442
17.2諧波442
17.3諧波的作用和負面影響443
17.4諧波國際標準443
17.5諧波類型444
17.5.1諧波電流源444
17.5.2諧波電壓源445
17.6無源濾波器447
17.7功率定義447
17.7.1負載功率和功率因數447
17.7.2負載功率的定義448
17.7.33D空間電流坐標繫中的功率因數定義448
17.8有源濾波器449
17.8.1電流源逆變器APF 450
17.8.2電壓源逆變器APF 450
17.8.3並聯有源電力濾波器450
17.8.4串聯有源電力濾波器450
17.8.5 混合濾波器451
17.8.6大功率應用452
17.9 APF開關頻率的選擇方法452
17.10諧波電流提取技術453
17.10.1 P-Q理論453
17.10.2矢量叉積理論454
17.10.3基於P-Q-R旋轉坐標繫的瞬時功率理論455
17.10.4同步坐標繫457
17.10.5自適應干擾消除技術457
17.10.6電容電壓控制458
17.10.7時域相關函數技術458
17.10.8傅裡葉級數辨識458
17.10.9其他方法459
17.11並聯有源濾波器459
17.11.1並聯APF建模460
17.11.2三相四線制並聯APF465
17.12 串聯有源電力濾波器467
17.13統一電能質量調節器468
致謝471
參考文獻471
8A章 帶有電力電子的硬件在環仿真繫統：強大的仿真工具475
18A.1背景475
18A.1.1硬件在環仿真繫統概述475
18A.1.2“虛擬機”的應用475
18A.2功率性能提升476
18A.2.1順序切換477
18A.2.2磁性續流控制 478
18A.2.3增加開關頻率481
18A.3異步電機模型482
18A.3.1控制問題482
18A.3.2基於“逆變器”的電機模型482
18A.4實驗結果和小結483
18A.4.1實驗結果483
18A.4.2小結487
參考文獻489
8B章 模塊化多電平換流器的實時仿真490
18B.1簡介490
18B.1.1 MMC的工業應用490
18B.1.2電力電子換流器實時仿真的限制490
18B.1.3 MMC拓撲介紹492
18B.1.4 MMC仿真約束條件493
18B.2 MMC建模的選擇及其局限性494
18B.2.1詳細模型494
18B.2.2開關函數495
18B.2.3平均模型495
18B.3實時仿真的硬件技術496
18B.3.1基於DSP的順序編程仿真496
18B.3.2基於FPGA的並行編程仿真496
18B.4用不同方法實現實時仿真器498
18B.4.1平均模型算法的順序編程498
18B.4.2開關函數算法的並行編程500
18B.5小結502
參考文獻502
9章 基於模型預測的電機轉速控制方法504
19.1簡介504
19.2電機轉速經典控制方案綜述504
19.2.1電機模型505
19.2.2磁場定向控制505
19.2.3直接轉矩控制506
19.3預測電流控制509
19.3.1預測模型509
19.3.2價值函數510
19.3.3預測算法510
19.3.4控制方案510
19.4預測轉矩控制511
19.4.1預測模型511
19.4.2價值函數512
19.4.3預測算法512
19.4.4控制方案512
19.5使用矩陣變換器的預測轉矩控制513
19.5.1預測模型513
19.5.2價值函數514
19.5.3預測算法514
19.5.4控制方案514
19.5.5無功功率的控制514
19.6預測轉速控制516
19.6.1預測模型516
19.6.2價值函數517
19.6.3預測算法518
19.6.4控制方案518
19.7小結519
致謝519
參考文獻519
第20章 電流源變流器電氣傳動繫統522
20.1簡介522
20.2傳動繫統結構523
20.3 CSC的PWM控制524
20.4 CSR的通用控制方法527
20.5異步和永磁同步電機的數學模型529
20.6異步電機的電流和電壓控制531
20.6.1磁場定向控制（FOC）531
20.6.2電流多標量控制533
20.6.3電壓多標量控制534
20.7永磁同步電機的電流和電壓控制538
20.7.1 PMSM的電壓多標量控制538
20.7.2內嵌式永磁電機的電流控制541
20.8 CSC驅動雙饋電機的控制繫統543
20.9小結546
參考文獻547
第21章 PWM逆變器共模電壓和軸承電流：原因、影響和抑制548
21.1簡介548
21.1.1容性軸承電流551
21.1.2放電電流551
21.1.3軸承環流電流551
21.1.4轉子接地電流553
21.1.5軸承電流的主要分量553
21.2異步電機共模參數的確定553
21.3抑制共模電流的無源方法555
21.3.1降低逆變器開關頻率556
21.3.2共模電抗器556
21.3.3共模無源濾波器557
21.3.4共模變壓器559
21.3.5帶濾波器繫統的半有源共模電流抑制560
21.3.6共模和差模集成式電抗器561
21.3.7電機結構和軸承保護環561
21.4用於減小共模電流的有源繫統562
21.5減小共模電流的PWM修正算法563
21.5.1三個奇性有效矢量（3NPAV）564
21.5.2三個有效矢量調制（3AVM）565
21.5.3有效零電壓控制（AZVC）565
21.5.4單零矢量空間矢量調制（SVM1Z）567
21.6小結568
參考文獻569
第22章 大功率驅動繫統在工業上的應用： 實例571
22.1簡介571
22.2液化天然氣工廠571
22.3燃氣輪機：傳統的壓縮機驅動器572
22.3.1機組起動要求572
22.3.2溫度對燃氣輪機輸出的影響573
22.3.3可靠性和持久性573
22.4變頻驅動器對技術和經濟的影響574
22.5大功率電機575
22.5.1新型大功率電機576
22.5.2無刷勵磁同步電機578
22.6大功率電力驅動579
22.7開關器件580
22.7.1大功率半導體器件581
22.8大功率變流器的拓撲結構582
22.8.1 LCI583
22.8.2VSI583
22.8.3小結584
22.9多電平VSI拓撲584
22.9.1兩電平逆變器584
22.9.2多電平逆變器585
22.10大功率電力驅動控制591
22.10.1 PWM方法592
22.11小結595
致謝595
參考文獻595
第23章 單相電網側變流器的調制與控制598
23.1簡介598
23.2單相VSC調制技術599
23.2.1並聯H-BC600
23.2.2 H-DCC603
23.2.3 H-FCC606
23.2.4比較611
23.3交流-直流單相VSC的控制616
23.3.1單相控制算法的分類617
23.3.2 dq同步坐標繫下的電流控制——PI-CC 618
23.3.3abc靜止參考坐標繫電流控制——PR-CC 620
23.3.4控制器設計622
23.3.5有功功率前饋算法625
23.4小結627
參考文獻628
第24章 阻抗源逆變器631
24.1多電平逆變器631
24.1.1無變壓器技術631
24.1.2傳統CMI或混合CMI631
24.1.3單級逆變器拓撲632
24.2準Z源逆變器633
24.2.1準Z源逆變器的原理633
24.2.2qZSI的控制方法635
24.2.3適用於帶電池的光伏繫統的qZSI 637
24.3基於qZSI的串聯多電平光伏繫統639
24.3.1工作原理639
24.3.2控制策略和電網同步641
24.4硬件實現643
24.4.1阻抗參數643
24.4.2控制繫統644
致謝645
參考文獻645
內容簡介
《電力電子應用技術手冊》共24章，分為三大部分：第壹部分由～5章組成，介紹了電力電子對新興技術的影響；第二部分由第6～11章組成，介紹了分布式發電繫統中的電力電子技術；第三部分由2～24章組成，介紹了電力電子技術在運輸及工業中的應用。《電力電子應用技術手冊》具有當代書籍的典型特征，並以性的方法討論了作者們目前研究的幾個方面，其中簡潔的語言、易懂的插圖十分適合高等院校電氣工程、電力繫統等專業的師生，以及相關行業的研究人員和工程技術人員閱讀。
