电力电子学——设计、建模、仿真与控制

目录

第1章绪论

1.1电力变换的分类

1.2电力电子的跨学科特性

1.3典型应用

1.4开发工具

1.4.1计算机辅助设计

1.4.2仿真

1.5理想电力变换

1.6交流与直流

1.6.1单相交流电

1.6.2三相交流电

1.7电气隔离

1.8磁学基础

1.8.1磁路基本定律

1.8.2磁导率和电感

1.8.3磁芯和电感设计

1.8.4功率变压器

1.9无损功率变换

参考文献

习题

第2章电路元件

2.1双极结型晶体管调节的

线性电源

2.1.1串联电压调节器

2.1.2并联电压调节器

2.2二极管和无源开关

2.3有源开关

2.3.1双极结型晶体管

2.3.2场效应晶体管

2.3.3绝缘栅双极型晶

体管

2.3.4晶闸管

2.3.5开关的选择

2.4桥式电路

2.4.1开关数量

2.4.2有源桥、无源桥和

混合桥

2.5电力电容器

2.5.1铝电解电容器

2.5.2其他类型的电容器

2.5.3电容器结构与

选型

2.6无源元件

2.7低通滤波电路

2.8本章小结

参考文献

习题

第3章非隔离型直流/直流变换器

3.1脉宽调制

3.1.1模拟脉宽调制

3.1.2数字脉宽调制

3.2运行状态

3.2.1稳态

3.2.2额定运行状态

3.3降压型变换器

3.3.1稳态分析

3.3.2连续导通模式

3.3.3断续导通模式

3.3.4临界导通模式

3.3.5电路设计与案例

研究

3.3.6仿真与概念验证

3.4升压型变换器

3.4.1稳态分析

3.4.2连续导通模式

3.4.3临界导通模式

3.4.4断续导通模式

3.4.5电路设计与案例

研究

3.4.6仿真与概念验证

3.5同极性升降压型变换器

3.6反极性升降压型变换器

3.6.1稳态分析

3.6.2连续导通模式

3.6.3临界导通模式

3.6.4断续导通模式

3.6.5电路设计与案例

研究

3.6.6仿真与概念验证

3.7C＇uk变换器

3.7.1稳态分析

3.7.2规格与电路设计

3.7.3建模与仿真

3.8同步开关

3.9本章小结

参考文献

习题

第4章计算与分析

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损耗分析与降损

4.2.1导通损耗

4.2.2开关损耗

4.2.3开关延迟的原因

4.2.4开关损耗*小化

4.3栅极驱动电路

4.3.1低侧栅极驱动电路

4.3.2高侧栅极驱动电路

4.3.3半桥驱动电路

4.4傅里叶级数

4.5交流电能质量

4.5.1位移功率因数

4.5.2总谐波畸变

4.6直流电能质量

4.7热应力及其分析

4.8本章小结

参考文献

习题

第5章直流/单相交流电力变换

5.1交流方波

5.1.1斩波

5.1.2移相和调制

5.1.3总谐波畸变

5.2正弦波三角波调制

5.2.1双极性脉宽调制

5.2.2单极性脉宽调制

5.2.3平滑滤波电路

5.3直流/交流变换的

双开关桥

5.4建模与仿真

5.4.1桥电路模型

5.4.2移相调制

5.4.3双极性脉宽调制

5.4.4单极性脉宽调制

5.4.5用于仿真的集成

形式

5.5案例研究

5.5.1交流方波输出

5.5.2交流正弦波输出

5.6本章小结

参考文献

习题

第6章单相交流/直流电力变换

6.1半波整流器

6.1.1电容滤波

6.1.2案例分析

6.2全波桥式整流器

6.2.1电容滤波

6.2.2电感滤波

6.2.3LC滤波器

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采用中心抽头变压器

的全波整流器

6.5建模与仿真

6.5.1电容滤波的半波

整流器

6.5.2无滤波器的全波

整流器

6.5.3电容滤波的全波

整流器

6.5.4电感滤波的全波

整流器

6.5.5LC滤波的全波

整流器

6.5.6有源整流器

6.6本章小结

参考文献

习题

第7章隔离型直流/直流变换

7.1磁场

7.1.1运行象限与分类

7.1.2饱和的关键

检测点

7.2反激型拓扑

7.2.1从升降压到反激型

变换器的演变

7.2.2反激型变换器

运行原理

7.2.3连续导通模式

7.2.4断续导通模式

7.2.5电路规格与设计

7.2.6仿真

7.3正激型变换器

7.3.1双开关正激型

变换器

7.3.2单开关正激型

变换器

7.3.3电路规格和设计

7.3.4仿真

7.4同步整流器

7.5用于直流/交流的全桥

变换器

7.5.1稳态分析

7.5.2电路规格和设计

7.5.3仿真

7.6推挽变换器

7.7变换器的衍变与改进

7.8本章小结

参考文献

习题

第8章三相交流/直流变换及其反向

变换

8.1直流/交流电力变换

8.1.1桥电路及其开关

运行

8.1.2180°导通调制

8.1.3正弦波三角波

调制

8.1.4建模与仿真

8.1.5案例分析与

仿真结果

8.2交流/直流电力变换

8.2.1三脉波无源

整流器

8.2.2六脉波无源

整流器

8.2.3十二脉波无源

整流器

8.2.4有源整流器

8.2.5仿真

8.3交流/交流电力变换

8.4本章小结

参考文献

习题

第9章双向电力变换

9.1非隔离型直流/直流电力

变换

9.2双有源桥

9.2.1正向功率流动

9.2.2反向功率流动

9.2.3零电压开关

9.2.4零电压开关丢失

9.2.5零电压开关的

临界移相

9.2.6仿真与案例分析

9.3直流和交流间的双向

电力变换

9.3.1直流和单相交流间双向

电力变换

9.3.2直流和三相交流间双向

电力变换

9.4本章小结

参考文献

习题

第10章平均模型与仿真

10.1开关动态特性

10.2连续导通模式

10.2.1降压变换器

10.2.2二阶系统的动态

分析

10.2.3升压变换器

10.2.4升降压变换器

10.3断续导通模式

10.3.1降压变换器

10.3.2升压变换器

10.3.3升降压变换器

10.4集成仿真模型

10.4.1降压变换器

10.4.2升压变换器

10.4.3升降压变换器

10.5本章小结

参考文献

习题

第11章模型的线性化与动态

分析

11.1一般线性化

11.2双有源桥的线性化

11.3基于连续导通模式的

线性化

11.3.1升压变换器

11.3.2升降压变换器

11.3.3非*小相位

11.4基于断续导通模式的

线性化

11.5本章小结

参考文献

习题

第12章控制和调节

12.1稳定性和性能

12.2通/断控制

12.2.1滞环控制

12.2.2案例分析与

仿真

12.3仿射参数化

12.3.1设计流程

12.3.2闭环期望

12.3.3Q(s)和C(s)的

推导

12.3.4相对稳定性和

鲁棒性

12.4控制器的实现

12.4.1数字控制

12.4.2PID控制器

12.4.3模拟控制

12.4.4案例分析——降

压型变换器

12.4.5案例分析——升

压型变换器

12.5级联控制

12.5.1案例分析与

仿真

12.5.2优势

12.6饱和效应和预防

12.6.1案例分析与

仿真

12.6.2抗饱和方法

12.7传感与测量

12.7.1电压检测和

调节

12.7.2电流检测和

调节

12.8本章小结

参考文献

习题

缩略语表