电力电子变换器 PWM策略与电流控制技术PDF电子书下载

第1章 用于两电平三相电压型逆变器的载波脉宽调制 1

1.1 引言 1

1.2 参考电压va ref、vb ref、vc ref 3

1.3 参考电压Pa ref、Pb ref、Pc ref 6

1.4 va、vb、vc与Pa、Pb、Pc之间的联系 8

1.5 PWM信号的产生 8

1.5.1 反锯齿波 8

1.5.2 传统锯齿形载波 11

1.5.3 三角形载波 12

1.5.4 说明 16

1.6 通过参考波形va ref k、vb ref k、vc ref k确定Pa ref k、Pb ref k、Pc ref k 16

1.6.1 “正弦”调制 17

1.6.2 “居中”调制 18

1.6.3 “亚优化”调制 19

1.6.4 “平顶”和“平底”调制 20

1.7 总结 22

1.8 参考文献 22

第2章 空间矢量调制策略 24

2.1 逆变器和空间矢量PWM 24

2.1.1 问题描述 24

2.1.2 逆变器模型 24

2.1.3 空间矢量调制 27

2.2 通用方法 33

2.2.1 自由度 33

2.2.2 全指令域的拓展 34

2.2.3 空间矢量调制 36

2.2.4 PWM频谱 38

2.3 空间矢量PWM与实现 39

2.3.1 实现所需硬件及通用结构 39

2.3.2 工作扇区的确定 42

2.3.3 空间矢量PWM的一些变种 43

2.4 总结 46

2.5 参考文献 46

第3章 三相电压型逆变器的过调制 48

3.1 背景 48

3.2 调制策略的比较 48

3.2.1 引言 48

3.2.2 “全波”调制 49

3.2.3 标准调制策略的性能 50

3.3 调制器的饱和 53

3.4 改进的过调制 56

3.5 参考文献 62

第4章 脉冲宽度调制的计算与优化策略 64

4.1 程式化PWM简介 64

4.2 PWM的有效频率范围 65

4.3 程式化谐波消除PWM 66

4.4 优化PWM 68

4.4.1 简介 68

4.4.2 最小化判据 68

4.4.3 优化结果应用 70

4.4.4 实时生成原理 72

4.5 多电平PWM的计算 73

4.5.1 简介 73

4.5.2 三电平PWM的计算 74

4.5.3 独立的多电平PWM的计算 77

4.6 总结 78

4.7 参考文献 79

第5章 △-∑调制 81

5.1 引言 81

5.2 单相△-∑调制原理 81

5.2.1 开环或闭环操作 82

5.2.2 频率特性 82

5.2.3 参考信号幅值对频谱的影响 84

5.2.4 指令信号频率对频谱成分的影响 85

5.2.5 窄脉冲的缺失 85

5.2.6 决策要素 85

5.2.7 非对称与对称DSM 86

5.3 三相情况：矢量DSM 87

5.3.1 选择新矢量的判据 88

5.3.2 三电平三相逆变器 93

5.4 总结 94

5.5 参考文献 94

第6章 随机调制策略 96

6.1 引言 96

6.2 展布频谱技术及其应用 96

6.3 随机调制技术介绍 98

6.3.1 PWM的确定性基础 98

6.3.2 变频率随机PWM 98

6.3.3 随机脉冲位置PWM 99

6.3.4 三相逆变器中的随机PWM 99

6.3.5 整体评价 99

6.4 随机调制的频谱分析 100

6.4.1 电压频谱的影响 100

6.4.2 负载电流频谱的影响 101

6.4.3 直流母线电流影响 101

6.4.4 对电动机噪声和振动的影响 103

6.5 总结 106

6.6 参考文献 106

第7章 调速装置的电磁兼容：PWM控制策略的影响 108

7.1 简介 108

7.2 EMC研究的目标 109

7.3 静止变流器中的EMC机理 110

7.3.1 引言 110

7.3.2 EMC标准 111

7.3.3 标准的测量与仿真 112

7.4 时域仿真 113

7.5 频域建模：工程师的工具 114

7.5.1 建模的目标 114

7.5.2 干扰源建模 115

7.5.3 逆变器的频域表示 119

7.6 PWM控制 120

7.6.1 基于载波PWM 120

7.7 不同基于载波PWM策略的源的比较 128

7.7.1 正弦交叉比较PWM 128

7.7.2 谐波注入控制 129

7.7.3 换相率限制：死区带PWM控制 129

7.8 空间矢量PWM 130

7.9 最小化共模电压的结构 134

7.10 总结 134

7.11 参考文献 135

第8章 多相电压源逆变器 137

8.1 引言 137

8.2 电压源逆变器的矢量建模 138

8.2.1 n桥臂结构：术语、标记、举例 138

8.2.2 平均值控制：PWM 140

8.3 带多相负载的逆变器 148

8.3.1 负载拓扑和相关自由度 149

8.3.2 实际例子：三相情况 152

8.3.3 实际例子：五相负载 154

8.4 总结 158

8.5 参考文献 158

第9章 多电平变换器的PWM策略 163

9.1 多电平和交错并联变换器 163

9.2 调制器 169

9.2.1 回顾：两电平调制器 169

9.2.2 多电平调制器 172

9.3 不同多电平结构的控制信号发生器 187

9.3.1 “三点”逆变器（中点钳位逆变器） 187

9.3.2 飞跨电容逆变器 188

9.4 总结 192

9.5 参考文献 193

第10章 同步电动机的PI电流控制 196

10.1 引言 196

10.2 同步电动机模型 196

10.2.1 基于定子固定坐标系的同步电动机模型 196

10.2.2 同步电动机转子绕组轴线对齐的旋转坐标系（d,q）模型 200

10.2.3 电磁转矩的表示 202

10.3 同步电动机的典型功率传输系统 204

10.4 同步电动机在定子固定三相坐标系下的PI电流控制 205

10.4.1 与定子轴对齐的固定三相坐标系下的PI控制器的整定 208

10.4.2 与定子轴对齐的固定三相坐标系下的PI控制器的结构 209

10.5 旋转坐标系（d,q）下的同步电动机PI电流控制 211

10.5.1 在（d,q）坐标系下的PI控制器整定 211

10.5.2 在（d,q）参考坐标系下的PI控制器结构 213

10.6 总结 214

10.7 参考文献 215

第11章 同步电动机的预测电流控制 216

11.1 引言 216

11.2 最小开关频率预测控制策略 217

11.3 限制开关频率的预测控制策略 217

11.4 同步电动机的限制开关频率预测电流控制策略 218

11.4.1 同步电动机带有可变、受限开关频率的预测电流控制策略 218

11.4.2 同步电动机固定开关频率预测电流控制 222

11.5 总结 225

11.6 参考文献 226

第12章 同步电动机的滑模电流控制 227

12.1 引言 227

12.2 直流电动机的滑模控制 227

12.2.1 直流电动机的直接滑模电流控制 229

12.2.2 直流电动机的非直接滑模电流控制 231

12.3 同步电动机的滑模电流控制 236

12.3.1 同步电动机定子电流矢量直接滑模控制 238

12.3.2 同步电动机定子电流矢量非直接滑模控制 245

12.4 总结 250

12.5 参考文献 251

第13章 大带宽与固定开关频率的混合电流控制器 252

13.1 引言 252

13.2 离散输出电流调节器的主要类型 253

13.2.1 引言 253

13.2.2 滞环调节器 253

13.2.3 固定频率滞环调节器 254

13.2.4 开通触发电流调节器 256

13.2.5 关断触发控制器 260

13.2.6 开通或关断触发调节器 262

13.2.7 混合调制的滞环调节器原理 263

13.3 极限环分析工具 266

13.3.1 动力系统简介；分岔概念 266

13.3.2 动力系统的分岔概念 268

13.3.3 庞加莱截面及分岔图 269

13.3.4 电气工程应用 269

13.3.5 非线性电流调节器中极限环的分析 271

13.4 总结 281

13.5 参考文献 281

第14章 利用自振荡电流控制器的电流控制 283

14.1 引言 283

14.2 自振荡电流控制器工作原理 283

14.2.1 两用的局部环 283

14.2.2 开关频率控制的局部控制环 284

14.2.3 具备低频电流控制环 287

14.2.4 调节器的稳定性 289

14.3 SOCC的改进 290

14.3.1 静态误差的降低 290

14.3.2 开关频率控制 291

14.3.3 初步设计的变化 293

14.4 SOCC的特性 293

14.4.1 开关频率 293

14.4.2 线性度 295

14.4.3 谐波畸变 295

14.5 SOCC概念的拓展 296

14.5.1 自振荡电压控制 296

14.5.2 三相SOCC 299

14.5.3 三相SOVC 300

14.5.4 高功率有源负载的模拟 301

14.5.5 检测电路的模-数转换器 302

14.6 总结 302

14.7 参考文献 303

第15章 利用谐振校正器的电流与电压控制策略：固定频率应用 305

15.1 引言 305

15.2 电流控制利用谐振校正器 306

15.2.1 利用Kessler对称优化控制 306

15.2.2 功率控制应用：风力发电机案例 308

15.3 电压控制策略 315

15.3.1 引言 315

15.3.2 功率控制原理 316

15.3.3 电容端的电压控制 318

15.3.4 参考电压的确定 321

15.3.5 功率控制 322

15.3.6 电压控制 324

15.3.7 仿真 324

15.4 总结 330

15.5 附录：变压器参数 330

15.6 参考文献 330

第16章 多电平变换器的电流控制策略 333

16.1 引言 333

16.2 多电平变换器拓扑 334

16.2.1 多电平结构的主要种类 334

16.2.2 多单元结构的优缺点 336

16.2.3 高功率多单元拓扑的演化：层叠式多单元变换器 337

16.3 控制自由度的建模与分析 338

16.3.1 瞬态建模 338

16.3.2 平均值模型 339

16.4 可用于控制算法的自由度分析 339

16.4.1 开环PWM调制 339

16.4.2 拓扑的自由度 339

16.4.3 指令规则的目标 340

16.5 控制策略分类 341

16.6 单相桥臂非直接控制策略 342

16.6.1 解耦控制原理 342

16.6.2 线性和非线性控制 342

16.6.3 利用严格输入／输出线性化解耦 345

16.6.4 利用指令信号之间相移的控制 347

16.7 单相桥臂直接控制策略 350

16.7.1 滑模控制 350

16.7.2 电流控制模式 352

16.8 控制策略，三相方法 355

16.8.1 三相系统两电平逆变器特点 355

16.8.2 三相N电平系统特点 356

16.8.3 使用多单元逆变器可用自由度的分析 356

16.8.4 多电平逆变器自由度应用范例 359

16.9 多单元变换器特点：需要观测器 361

16.10 总结与展望 362

16.11 参考文献 363

参编人员 366