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第1部分 模拟控制电路 1

第1章 基于PWM的直-直变换器滑模控制方法 3

1.1 简介 3

1.2 滑模控制理论简述 3

1.3 基于PWM的滑模控制 5

1.4 基于PWM的电压滞回控制 5

1.5 基于PWM的电流滑模滞回控制 11

1.6 设计经验 13

1.7 小结 16

参考文献 16

第2章 合成纹波直-直变换器的滞回控制方法 18

2.1 基于滞回控制器的直-直变换器 18

2.2 组成元件和非理想因素 19

2.2.1 变换器 20

2.2.2 载波生成电路 21

2.2.3 滞回控制器 22

2.2.4 电压反馈 23

2.3 合成载波发生电路 26

2.3.1 利用无源滤波器件的合成载波发生电路 26

2.3.2 利用有源滤波器件的合成载波发生电路 29

2.4 负载电流前馈 30

2.5 线性模型 30

2.5.1 合成纹波发生器建模 31

2.5.2 滞回控制器模型 32

2.6 小结 32

参考文献 32

第3章 单周期控制单相电源逆变器 33

3.1 简介 33

3.2 单周期控制的基本原理和应用 34

3.3 光伏领域应用 37

3.3.1 单相光伏逆变器中的OCC 37

3.3.2 三相光伏逆变器中的OCC 41

3.4 通过庞加莱图进行OCC稳定性分析 43

3.5 小结 45

参考文献 45

第2部分 数字控制电路 49

第4章 数字PWM控制的直-直开关变换器 51

4.1 数字控制环 51

4.1.1 时序图和控制过程 53

4.1.2 控制环延迟 53

4.2 动态建模和系统级补偿器设计 54

4.2.1 控制环小信号建模 54

4.2.2 补偿器设计和离散化 55

4.3 数字化问题和极限循环期 56

4.3.1 A/D数字化问题 56

4.3.2 调制器数字化问题 57

4.3.3 抑制极限循环期的设计 57

4.4 控制器的设计与实现 59

4.4.1 模拟-数字转换器（ADC） 59

4.4.2 数字补偿器 61

4.4.3 数字MPM 62

4.5 小结 64

参考文献 65

第5章 基于单片机的高强度气体放电灯镇流器控制 67

5.1 HID灯的工作原理和模型 67

5.1.1 HID灯 67

5.1.2 HID灯运行需求 68

5.1.3 HID灯建模 69

5.2 HID灯的电子镇流器 70

5.2.1 交流应用的电子镇流器 70

5.2.2 直流工况下的电子镇流器 71

5.3 电子镇流器中的数字控制 72

5.3.1 HID灯的常规控制策略 72

5.3.2 PFC变换器 72

5.3.3 直-直变换器 72

5.3.4 低频逆变器 73

5.3.5 点火器 73

5.3.6 保护电路 73

5.4 应用实例 73

5.4.1 HID灯镇流器 73

5.4.2 单片机PIC16F684 74

5.4.3 控制策略 75

5.4.4 HID灯启动 76

5.4.5 预热过程 76

5.4.6 稳定运行状态 76

5.4.7 保护 77

5.4.8 实验结果 77

5.5 小结 79

参考文献 79

第6章 基于FPGA的整流器直接滑模PWM控制 82

6.1 简介 82

6.2 滑模控制：基本理论与变换器应用 83

6.3 单相PWM整流器的直接滑模控制 83

6.3.1 单相PWM整流器模型 83

6.3.2 稳态工作限制 84

6.3.3 直接滑模控制的实现 85

6.3.4 基于FPGA的控制器 87

6.4 三相PWM整流器的直接滑模控制 89

6.4.1 三相PWM整流器模型 89

6.4.2 稳态工作限制 90

6.4.3 直接滑模控制的具体实施 91

6.4.4 基于FPGA的控制器 94

6.5 小结 97

参考文献 98

第7章 基于DSP控制的三相单位功率因数整流器 99

7.1 简介 99

7.2 变换器控制用DSP电路 99

7.3 三相单位功率因数整流器拓扑 100

7.3.1 三相整流器：VSR和CSR 101

7.3.2 新型拓扑：Y-整流器、△-整流器、VIENNA整流器 103

7.4 锁相环策略 104

7.4.1 三相系统中具有固定采样周期的PLL 105

7.4.2 具有固定采样周期的单相PLL 106

7.4.3 三相系统中具有变采样周期的PLL 109

7.4.4 具有变采样周期的单相PLL 111

7.4.5 PLL总结 111

7.5 UPF整流器的控制策略 113

7.5.1 基于dq坐标系的控制 113

7.5.2 基于pq理论的控制 114

7.5.3 预测控制 118

7.6 小结 122

参考文献 122

第8章 并网用三相电压源型逆变器的DSP控制 126

8.1 简介 126

8.2 并网用三相电压源型逆变器的建模与控制 127

8.2.1 αβ静止坐标系下的建模 127

8.2.2 同步旋转坐标系下的模型 132

8.2.3 通过LCL滤波器并网光伏逆变器的控制 137

8.3 αβ静止坐标系下并网光伏逆变器的DSP控制 140

8.3.1 αβ静止坐标系下电流环的设计和实现 140

8.3.2 αβ静止坐标系下电压环的设计和实现 145

8.4 dq坐标系下通过LCL滤波器并网光伏逆变器的DSP控制 149

8.4.1 同步旋转坐标系下电流环的设计和实现 149

8.4.2 同步旋转坐标系下电压环的设计和实现 154

8.5 测试结果 154

8.6 小结 160

参考文献 160

第9章 基于FPGA和DSP控制的直-直变换器在可再生能源领域中的应用 162

9.1 简介 162

9.2 基于FPGA和DSP的多功能数字控制器 162

9.2.1 控制平台 162

9.2.2 DSP与FPGA的同步 164

9.2.3 FPGA功能的实现 165

9.2.4 触摸屏的实现 165

9.3 面向直-直变换器的新拓扑和控制策略开发 167

9.3.1 高变比无源钳位电路 167

9.3.2 三相交错并联高变比升压变换器 171

9.4 新拓扑在光伏发电中的应用 177

9.5 小结 177

参考文献 178

第10章 多电平变换器的拓扑结构、调制方法和控制策略 180

10.1 简介 180

10.2 多电平变换器拓扑结构 181

10.2.1 二极管钳位变换器（DCC） 181

10.2.2 飞跨电容（FC）变换器 182

10.2.3 级联式H桥多电平（CHB）变换器 183

10.2.4 模块化多电平变换器（MMC） 185

10.3 多电平变换器的调制技术 187

10.3.1 低开关频率调制技术 187

10.3.2 高开关频率调制技术 187

10.3.3 MMC中环流电流的控制和电容电压平衡 193

10.3.4 共模电路和差模电路 193

10.4 数字控制器在多电平变换器中的应用 197

10.4.1 低电平数变换器使用的集中式数字控制器 197

10.4.2 高电平数变换器使用的分布式数字控制器 197

10.5 小结 199

参考文献 199

第3部分 电力电子控制电路的新趋势 207

第11章 IGBT模块智能驱动发展现状分析——变换器核心的检测、控制、管理 209

11.1 门极驱动简介 209

11.1.1 电力电子系统、IGBT和门极驱动单元 209

11.1.2 监测和控制系统 213

11.2 新型门极驱动及其系统构架 214

11.2.1 系统集成 214

11.2.2 高温运行能力 215

11.3 集成数据采集方法 216

11.3.1 电压测量 217

11.3.2 电流测量 217

11.3.3 温度测量 219

11.4 智能控制 219

11.4.1 状态监测 220

11.4.2 开关行为控制 220

11.4.3 功率器件串联 222

11.4.4 功率器件并联 223

11.5 小结 224

参考文献 224

第12章 集成开关电容变换器的控制 227

12.1 简介 227

12.2 自举电路（充电泵）设计 227

12.3 控制策略 229

12.3.1 两级调制策略 230

12.3.2 电路重构机制 232

12.3.3 脉冲频率调制和脉冲控制策略 234

12.3.4 载波移相 236

12.4 小结 237

参考文献 238

第13章 基于DSP的三相单位功率因数整流器控制策略 239

13.1 简介 239

13.2 变换器模型 240

13.3 三相变换器的常规滑模控制方法 240

13.4 变换器的解耦模型 241

13.4.1 解耦模型的推导 242

13.4.2 模型的可控性和可观性 243

13.5 基于观测器的滑模控制策略 243

13.5.1 直接解耦模型 244

13.5.2 KF策略 244

13.5.3 Q与R矩阵的选择 244

13.5.4 降低计算量 245

13.6 UPFR的滑模控制 245

13.6.1 内控制环 245

13.6.2 外控制环 245

13.7 固定开关频率的滑模控制 246

13.7.1 滞回窗口的计算 246

13.7.2 SDA技术 247

13.7.3 开关频谱分析 249

13.8 实验结果 251

13.9 小结 252

参考文献 253

第14章 基于双核DSP的交流微网控制和通信 255

14.1 简介 255

14.2 交流微网的控制 255

14.2.1 交流微网的架构 255

14.2.2 交流微网中的变换器 256

14.2.3 微网应用场景 257

14.3 电网支撑型变换器的控制 257

14.3.1 第一层控制 257

14.3.2 第二层控制 259

14.3.3 第三层控制 260

14.4 交流微网的通信 260

14.4.1 通信协议 260

14.4.2 实验室规模的微网示例 261

14.5 基于双核DSP的控制和通信 262

14.5.1 DSP的控制和通信技术 262

14.5.2 双核系统架构 262

14.5.3 基于C28的控制实现方法 264

14.5.4 基于M3的通信实现方法 264

14.5.5 交流微网中控制和通信的扩展 265

14.6 实验室规模微网测试结果 266

14.6.1 第一层控制的性能验证 266

14.6.2 第二层控制的性能验证 268

14.6.3 通信网络中丢包的影响 269

14.7 小结 270

参考文献 270

第15章 电力电子变换器智能优化设计 272

15.1 简介 272

15.2 评估函数 273

15.2.1 第一类评估函数 273

15.2.2 第二类评估函数 273

15.2.3 主回路的评估函数 273

15.2.4 FN的评估函数 275

15.3 GA的实现 276

15.4 ACO搜索过程 278

15.4.1 eACO数据结构 278

15.4.2 eACO搜索过程 279

15.5 优化设计实例 280

15.5.1 设计目标 280

15.5.2 基于GA的设计 281

15.5.3 基于ACO的设计 283

15.6 小结 284

参考文献 285