DC-AC逆变技术及其应用PDF电子书下载

第1章 逆变技术的现状与发展 1

1.1电力电子技术的现状与发展 1

1.1.1电力电子技术与知识经济 1

1.1.2电力电子理论的新发展 2

1.1.3电力电子技术与绿色能源 2

1.1.4电力电子器件的新进展 2

1.1.5智能化电力电子模块IPM和PEBB 3

1.1.6软开关技术 3

1.1.7谐波治理技术 4

1.1.8高频磁技术 4

1.1.9变频技术 4

1.1.10电力电子技术在电力系统中的应用 5

1.1.11电力电子系统的建模、仿真和CAD 5

1.2逆变技术的现状与发展 5

1.2.1低频环节逆变技术 7

1.2.2高频环节逆变技术 8

1.2.3逆变器相关技术 12

1.3逆变器的技术指标及应用领域 12

1.3.1逆变器的技术指标 12

1.3.2逆变器的应用领域 13

1.4本章 小结 13

第2章 方波逆变技术 14

2.1引言 14

2.2磁耦合振荡式方波逆变器 14

2.2.1单变压器磁耦合振荡器 14

2.2.2双变压器磁耦合振荡器 19

2.3他激式方波逆变器 20

2.3.1推挽式方波逆变器 20

2.3.2全桥式方波逆变器 22

2.4方波逆变器的输出波形分析 24

2.5本章 小结 25

第3章 多重移相叠加阶梯波合成 27

逆变技术 27

3.1引言 27

3.2多重移相叠加阶梯波合成逆变器 28

3.2.1多重移相叠加阶梯波合成原理 28

3.2.2分相电路 28

3.3“谐波抵消”设计理论 31

3.3.1N个依次相移π/N的方波合成阶梯波 31

3.3.2N个依次相移π/N的矩形波合成阶梯波 32

3.3.3变压器绕组配置原则及电压比计算 34

3.4发高频环节阶梯波合成逆变器 36

3.5阶梯波合成逆变器调压技术 37

3.5.1前置DC-DC变换级调压技术 37

3.5.2移相调压技术 37

3.5.3脉宽调制调压技术 39

3.6本章 小结 42

第4章 脉宽调制逆变技术 43

4.1引言 43

4.2可调脉宽调制逆变技术 43

4.2.1多脉宽调制 43

4.2.2正弦脉宽调制 45

4.3固定脉宽调制逆变技术 50

4.3.1改进型正弦脉宽调制 50

4.3.2正弦脉宽调制消除谐波技术 51

4.4可调脉宽消除谐波逆变技术 54

4.4 1可调正弦脉宽消除谐波逆变技术 54

4.4.2可调多脉宽消除谐波逆变技术 55

4.5关联指令分区脉宽调制逆变技术 55

4.5.1关联指令分区脉宽调制概念 55

4.5.2三相关联指令分区脉宽调制逆变 56

技术 56

4.6脉宽调制波的等面积计算法 58

4.6.1等面积计算法 58

4.6.2等面积计算法实例 59

4.7固定脉宽调制逆变器调压技术 59

4.7.1前置DC-DC变换级调压技术 59

4.7.2移相调压技术 59

4.8本章 小结 62

第5章 单向电压源高频环节逆变 64

技术 64

5.1引言 64

5.2单向电压源高频环节逆变器电路结构 64

与拓扑族 64

5.2.1单向电压源高频环节逆变器电路 64

结构 64

5.2.2DC-DC变换器拓扑族 64

5.2.3单向电压源高频环节逆变器拓扑族 65

5.3前置DC-DC变换级的稳态原理 71

特性 71

5.3.1Buck型DC-DC变换器的稳态原理 71

特性 71

5.3.2Boost型DC-DC变换器的稳态原理 74

特性 74

5.3.3Buck-Boost型DC-DC变换器的稳态原理特性 78

5.3.4Boost-Buck型DC-DC变换器的稳态原理特性 79

5.3.5zeta型DC-DC变换器的稳态原理 81

特性 81

5.3.6Sepic型DC-DC变换器的稳态原理 82

特性 82

5.3.7前置DC-DC变换级的性能比较 83

5.4后置DC-AC逆变级的稳态原理 83

特性 83

5.4 1稳态原理 83

5.4.2Buck型逆变器的稳态外特性 86

5.5本章 小结 88

第6章 高频脉冲直流环节逆变技术 90

6.1引言 90

6.2高频脉冲直流环节逆变器电路结构 90

与拓扑族 90

6.2.1高频脉冲直流环节逆变器电路结构 90

6.2.2高频脉冲直流环节逆变器拓扑族 91

6.2.3占空比扩展有源箝位正激式高频脉冲直流环节逆变器 92

6.3高频脉冲直流环节逆变器控制原理 94

6.3.1高频脉冲直流环节电路控制原理 94

6.3.2逆变器控制原理 94

6.3.3逆变桥的两种调制方式 95

6.4高频脉冲直流环节逆变器关键电路 96

参数设计 96

6.4.1高频脉冲直流环节电路 96

6.4.2三态DPM逆变器 99

6.5仿真实例 103

6.6本章 小结 103

第7章 双向电压源高频环节逆变 105

技术 105

7.1引言 105

7.2双向电压源高频环节逆变器电路结构 105

与拓扑族 105

7.2.1电路结构 105

7.2.2电路拓扑族 106

7.3单极性移相控制双向电压源高频环节 107

逆变器 107

7.3.1单极性移相控制原理 107

7.3.2稳态原理与外特性 108

7.3.3原理试验 113

7.4双极性移相控制双向电压源高频环节 115

逆变器 115

7.4.1双极性移相控制原理 115

7.4.2稳态原理与外特性 116

7.4.3仿真与原理试验 122

7.5基于双向电压源高频环节逆变器的 123

UPS系统 123

7.6本章 小结 124

第8章 谐振式双向电压源高频环节 125

逆变技术 125

8.1引言 125

8.2零电压开关谐振式双向电压源高频 125

环节逆变技术 125

8.2.1电路结构与拓扑族 125

8.2.2稳态原理 126

8.2.3自激振荡的稳定性分析 127

8.2.4关键电路参数设计 128

8.3零电流开关谐振式双向电压源高频 129

环节逆变技术 129

8.3.1电路结构与拓扑族 129

8.3.2稳态原理 130

8.3.3控制方案 135

8.3.4仿真分析 136

8.4本章 小结 137

第9章 电流源高频环节逆变技术 138

9.1引言 138

9.2电流源高频环节逆变器电路结构 138

与拓扑族 138

9.2.1电路结构 138

9.2.2电路拓扑族 139

9.3电流源高频环节逆变器的稳态原理 139

特性 139

9.3.1四种工作模式与功率开关的电压 139

应力 139

9.3.2稳态原理特性 141

9.3.3关键电路参数设计 143

9.4电流源高频环节逆变器控制原理 145

9.4.1控制方案的确定 145

9.4.2电压瞬时值反馈控制方案 146

9.5电流源高频环节逆变器的设计与 147

实现 147

9.5.1设计实例 147

9.5.2试验结果 148

9.6本章 小结 149

第10章 直流变换器型高频环节逆变 150

技术 150

10.1引言 150

10.2单向直流变换器型高频环节逆变 150

技术 150

10.2.1电路结构与控制系统 150

10.2.2电路拓扑族 151

10.2.3稳态分析 152

10.3双向直流变换器型高频环节逆变 153

技术 153

10.3.1电路结构与控制系统 153

10.3.2电路拓扑族 154

10.4双向正反激组合直流变换器型高频 155

环节逆变技术 155

10.4.1电路结构与控制系统 155

10.4.2电路拓扑族 156

10.4.3稳态分析与设计 157

10.5本章 小结 159

第11章 三相逆变技术 160

11.1引言 160

11.2三相全桥式逆变技术 160

11.2.1电压型三相全桥式逆变器 160

11.2.2电流型三相全桥式逆变器 163

11.2.3具有中点形成变压器的三相全桥式逆变器 164

11.3三相半桥式逆变技术 168

11.3.1三相半桥式逆变器拓扑 168

11.3.2三相半桥式逆变器的正弦脉宽 168

调制 168

11.4有源箝位谐振直流环节三相四桥臂 169

逆变器 169

11.4.1电路拓扑与零电压开关的实现 169

11.4.2开关状态组合与三相输出电压 170

11.4.3控制策略 171

11.4.4功率电路设计 172

11.5组合式三相逆变器 174

11.5.1构成原理 174

11.5.2负载对三相输出电压对称度的 175

影响 175

11.6单相与三相基准正弦波发生器 179

11.6.1基准正弦波发生器电路的构成 179

11.6.2基准正弦波发生器的设计 179

11.6.3三相基准正弦波发生器的实现 182

11.7本章 小结 182

第12章 并联逆变技术 184

12.1引言 184

12.2并联逆变技术的现状与发展 184

12.2.1并联逆变技术的现状 184

12.2.2并联逆变技术的发展趋势 189

12.3并联逆变系统的均流技术 190

12.3.1不考虑输出滤波器影响时并联逆变系统 190

12.3.2考虑输出滤波器影响时并联逆变系统 192

12.3.3均流电路的实现方案 195

12.4并联逆变系统的同步技术 195

12.5并联逆变系统实例 196

12.5.1共用电压调节器的电流型控制并联逆变系统 196

12.5.2基于分散逻辑控制的并联逆变系统 197

12.6本章 小结 199

第13章 多电平逆变技术 200

13.1引言 200

13.2二极管箝位型多电平逆变技术 200

13.2.1二极管箝位型三电平逆变技术 200

13.2.2二极管箝位型多电平逆变技术 203

13.2.3二极管箝位型多电平逆变器软开关技术 205

13.3电容箝位型多电平逆变技术 207

13.3.1电容悬浮箝位型多电平逆变器 207

13.3.2电容电压自平衡箝位型多电平逆变技术 208

13.3.3电容箝位型多电平逆变器的软开关技术 209

13.4具有独立直流电源的级联型多电平 210

逆变技术 210

13.4.1具有独立直流电源的级联型多电平逆变器 210

13.4.2具有独立直流电源的级联型多电平逆变器的输出谐波分析 212

13.5多电平逆变器的控制技术 216

13.5.1三角形载波PWM控制技术 216

13.5.2空间电压矢量PWM控制技术 217

13.6本章 小结 217

第14章 可再生能源并网逆变 218

技术 218

14.1引言 218

14.2可再生能源低频环节并网逆变 218

技术 218

14.2.1电路结构与拓扑族 218

14.2.2太阳能低频环节并网逆变技术 219

14.2.3风能低频环节并网逆变技术 221

14.3可再生能源高频环节并网逆变 224

技术 224

14.3.1电路结构与拓扑族 224

14.3.2稳态原理与关键电路参数设计 225

14.3.3控制策略 227

14.3.4仿真分析 228

14.4与电网电压同步的基准正弦波 228

发生器 228

14.4.1电路构成 228

14.4.2单元电路原理 229

14.4.3关键电路参数设计 231

14.4.4试验结果 231

14.5本章 小结 232

第15章 Delta逆变技术 233

15.1引言 233

15.2双变换与单变换不间断电源 233

15.2.1不间断电源的构成与类型 233

15.2.2双变换UPS 234

15.2.3单变换UPS 235

15.3Delta变换不间断电源 238

15.3.1Delta变换UPS系统的构成 238

15.3.2Delta变换UPS的工作原理 239

15.3.3Delta变换UPS的控制原理 243

15.3.4Delta变换UPS的特点 244

15.4本章 小结 244

第16章 电压型与电流型控制技术及 245

其应用 245

16.1引言 245

16.2电压型控制技术 245

16.2.1电压型控制原理 245

16.2.2电压型控制系统的分析 245

16.2.3电压型控制技术的特点 247

16.3峰／谷值电流型控制技术及其 247

应用 247

16.3.1恒定截止时间峰值电流控制技术 247

16.3.2恒定导通时间谷值电流控制技术 248

16.3.3恒定开通时刻峰值电流控制技术 249

16.3.4恒定关断时刻谷值电流控制技术 249

16.3.5恒定迟滞环宽峰／谷值电流控制技术 250

16.3.6峰／谷值电流型控制技术的特点 253

16.3.7峰值电流型PWM脉宽调制器及其 254

应用 254

16.4平均值电流型控制技术及其应用 255

16.4.1平均值电流型控制技术 255

16.4.2平均值电流控制技术在逆变器中的应用 256

16.5单周期控制技术及其应用 259

16.5.1单周期控制技术 259

16.5.2单周期控制技术在逆变器中的 264

应用 264

16.6数字控制技术 265

16.6.1PID控制 265

16.6.2滑模变结构控制 265

16.6.3无差拍控制 266

16.6.4重复控制 266

16.6.5模糊控制 267

16.7本章 小结 267

第17章 驱动电路及其在逆变器中的 269

应用 269

17.1引言 269

17.2电流型控制器件的驱动电路及其在 269

逆变器中的应用 269

17.2.1驱动电路的最佳特性与分类 269

17.2.2恒流驱动电路 270

17.2.3比例驱动电路 273

17.3电压型控制器件的驱动电路及其在 276

逆变器中的应用 276

17.3.1对驱动电路的基本要求 276

17.3.2非电气隔离式驱动电路 277

17.3.3光耦隔离型驱动电路 279

17.3.4磁耦隔离式驱动电路 282

17.4本章 小结 284

第18章 缓冲电路及其在逆变器中 285

的应用 285

18.1引言 285

18.2功率开关的缓冲电路 285

18.2.1RCD缓冲电路 285

18.2.2LCD无损缓冲电路 288

18.3缓冲电路在逆变器中的应用 290

18.3.1有损缓冲电路 290

18.3.2无源无损缓冲电路 292

18.3.3有源无损缓冲电路 293

18.4本章 小结 297

第19章 直流输入滤波技术与交流 298

输出滤波技术 298

19.1引言 298

19.2单级LC直流输入滤波技术 298

19.2.1单级LC直流输入滤波技术 298

19.2.2电容直流输入滤波技术 299

19.3两级LC直流输入滤波技术 300

19.3.1两种直流输入滤波器的比较 300

19.3.2两级LC直流输入滤波器的设计 301

19.3.3两级LC直流输入滤波器稳态谐波分析 302

19.3.4两级LC直流输入滤波器的仿真 305

分析 305

19.4单级LC交流输出滤波技术 310

19.4.1常K型两元件Г型低通滤波器 310

19.4 2m型三元件Г型低通滤波器 313

19.5可控谐振阻尼LC交流输出滤波 315

技术 315

19.5.1扰动振荡谐波现象及其抑制 315

19.5.2原理试验 317

19.6谐振型LC交流输出滤波技术 318

19.6.1谐振型LC交流输出滤波器 318

19.6.2串并联谐振LC交流输出滤波器的设计 319

19.7本章 小结 322

第20章 逆变技术的应用 323

20.1引言 323

20.2高频脉冲直流环节逆变系统 323

20.2.1系统构成 323

20.2.2功率电路 323

20.2.3控制与驱动电路 324

20.2.4高频软开关机内辅助电源 326

20.3功率电路参数设计 327

20.3.1高频脉冲直流环节电路 327

20.3.2逆变器功率电路 330

20.4原理样机试验结果 330

20.4.1优良的综合性能指标 330

20.4.2试验波形 331

20.4.3试验数据 333

20.4.4技术性能比较 335

20.5本章 小结 336

参考文献 337