单相功率变换器直流侧电容有源化技术研究

目录 序 前言 第1章 概论 1 1.1 直流侧电容的应用现状 1 1.1.1 电容的集成化难题 1 1.1.2 电容的可靠性问题 2 1.2 去电解电容技术：脉动功率抑制 3 1.2.1 脉动功率减弱 5 1.2.2 脉动功率转移 7 1.2.3 脉动功率补偿 8 参考文献 9 第2章 无源电容模组的优化设计 12 2.1 电容电流理论计算 12 2.1.1 二重傅里叶分析 12 2.1.2 电流计算分析 14 2.2 电容模组多目标优化方法 22 2.2.1 电容模组的性能建模 22 2.2.2 电容模组的电热磁仿真 25 2.2.3 电容模组的优化设计流程 28 2.2.4 电容模组的优化设计实例 31 参考文献 35 第3章 有源电容的实现方法 37 3.1 二倍频纹波的产生机理 37 3.2 无功功率的产生机理及补偿结构 38 3.2.1 无功功率的产生机理 38 3.2.2 无功补偿的补偿结构 40 3.3 有源电容的电路结构 42 3.3.1 串联电压源 42 3.3.2 并联电流源 43 3.4 典型电路结构的脉动功率抑制机理 49 3.4.1 直流侧的抑制机理 49 3.4.2 交流侧的抑制机理 52 3.5 脉动功率的流通路径分析 54 3.5.1 情形一：无源电容方案 54 3.5.2 情形二：直流侧有源电容方案 56 3.5.3 情形三：交流侧有源电容方案 56 3.6 单相变换器电压电流应力分析 58 3.6.1 情形一：接入无源电容 60 3.6.2 情形二：接入有源电容 61 3.6.3 变换器的元器件损耗对比 65 参考文献 67 第4章 有源电容的控制技术典型案例分析 68 4.1 逆变器交流侧的有源电容控制：稳态分析 68 4.1.1 燃料电池差分逆变系统 69 4.1.2 波形控制方法概述 71 4.1.3 波形控制方法分析 74 4.1.4 实验验证 80 4.2 逆变器交流侧的有源电容控制：暂态分析 86 4.2.1 燃料电池差分逆变器的暂态解决方案 87 4.2.2 实验验证 92 4.3 整流器交流侧的有源电容控制 98 4.3.1 LED差分输入整流系统 98 4.3.2 LED整流器的波形控制方法 100 4.3.3 波形控制方法特性分析 103 4.3.4 实验验证 105 4.4 交流侧的有源电容控制：一般化方法 108 4.4.1 单相变换系统谐波产生机理 108 4.4.2 逆变系统的一般化波形控制方法 111 4.4.3 整流系统的一般化波形控制方法 120 4.4.4 实验验证 120 4.5 直流侧的有源电容闭环控制 122 4.5.1 有源阻尼控制方法 122 4.5.2 有源电容控制方法 125 4.5.3 直流侧的有源电容间谐波抑制案例 130 4.5.4 光伏系统直流侧的有源电容实现案例 141 参考文献 148 第5章 有源电容的可靠性评估 152 5.1 电力电子产品的可靠性问题 152 5.2 元器件失效机理 155 5.2.1 电容失效机理 155 5.2.2 开关器件失效机理 158 5.3 元器件可靠性评估 16开3 5.3.1 直流侧电容有源化典型结构 16开3 5.3.2 电容可靠性 16开3 5.3.3 开关管可靠性评估 16开5 5.4 变换器系统的可靠性评估 171 5.4.1 含有源电容的系统可靠性评估 171 5.4.2 基于任务剖面的系统可靠性评估 176 参考文献 183 后记 184