可再生能源系统高级变流技术及应用PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1 宇宙中的恒星 2

1.2 银河系，星云和黑洞 4

1.3 红移和宇宙大爆炸 7

1.4 太阳系 8

1.5 地球 12

1.5.1 地球是圆的 13

1.5.2 公转和自转 13

1.5.3 地球是太阳系的行星 14

1.5.4 地层 15

1.5.5 地壳的化学构成 16

1.5.6 地球上的水 16

1.5.7 地壳构造板块 17

1.5.8 地球是非常脆弱的 17

1.5.9 地球的地质年龄 18

1.5.10 保护地球 18

参考文献 18

第2章 新能源 19

2.1 核裂变 19

2.1.1 裂变过程 19

2.1.2 链式反应 20

2.2 核聚变 21

2.2.1 聚变过程 21

2.2.2 氢元素 22

2.2.3 聚变反应 23

2.2.4 热核聚变 23

2.3 微中子的捕获 24

2.3.1 微中子 24

2.3.2 微中子的来源 25

2.3.3 微中子探测 28

2.4 小结 29

参考文献 29

第3章 3G和可再生能源 30

3.1 分布式发电 30

3.1.1 规模经济性 30

3.1.2 就地发电 30

3.1.3 分布式能源 31

3.1.4 成本因素 31

3.2 微电网 32

3.3 智能电网 33

3.4 太阳能 35

3.5 可再生能源 36

参考文献 37

第4章 电力电子学 38

4.1 本书使用的符号和因数 38

4.1.1 电力系统使用的符号 38

4.1.2 AC系统使用的因数和符号 40

4.1.3 DC系统使用的因数和符号 42

4.1.4 功率开关系统使用的因数和符号 43

4.1.5 其他因数和符号 45

4.1.6 快速傅里叶变换 49

4.2 AC/DC整流器 55

4.2.1 历史问题 56

4.2.2 现代化电路 56

4.2.3 功率因数校正方法 56

4.3 DC/DC变流器 56

4.3.1 现代化变流器 57

4.3.2 新概念和数学建模 57

4.3.3 功率比校核 57

4.4 DC/AC逆变器 57

4.4.1 现有逆变器分类 58

4.4.2 现代化电路 58

4.4.3 软开关方法 58

4.5 AC/AC变流器 58

4.6 AC/DC/AC和DC/AC/DC变流器 59

参考文献 60

第5章 不可控AC/DC变流器 61

5.1 引言 61

5.2 单相半波变流器 62

5.2.1 R负荷 62

5.2.2 R-L负荷 62

5.2.3 带续流二极管的R-L电路 68

5.2.4 带反电动势的R-L负荷电路 69

5.2.5 带电容滤波器的单相半波整流器 73

5.3 单相全波变流器 77

5.3.1 R负荷 78

5.3.2 R-C负荷 79

5.3.3 R-L负荷 81

5.4 三相半波变流器 83

5.4.1 R负荷 83

5.4.2 R-L负荷 84

5.5 六相半波变流器 86

5.5.1 带中性线的六相电路 86

5.5.2 平衡扼流双反星电路 87

5.6 三相全波变流器 87

5.7 多相全波变流器 90

5.7.1 六相全波二极管整流器 90

5.7.2 六相双桥式全波二极管整流器 91

5.7.3 六相双变压器双桥全波二极管整流器 91

5.7.4 六相三变压器双桥全波二极管整流器 91

参考文献 93

第6章 可控AC/DC变流器 94

6.1 引言 94

6.2 单相半波可控变流器 94

6.2.1 R负荷 94

6.2.2 R-L负荷 96

6.2.3 R-L负荷加反电动势Vc 98

6.3 单相全波可控变流器 99

6.3.1 α＞？，断续负荷电流 101

6.3.2 α=？，连续负荷电流的边缘状态 102

6.3.3 α＜？，连续负荷电流 102

6.4 三相半波可控整流器 103

6.4.1 R负荷电路 104

6.4.2 R-L负荷电路 105

6.5 六相半波可控整流器 106

6.5.1 带中性线六相电路 106

6.5.2 平衡扼流双反星电路 108

6.6 三相全波可控变流器 109

6.7 多相全波可控变流器 111

6.8 线路电感对输出电压的影响（重叠） 114

参考文献 116

第7章 AC/DC变流器的功率因数校正 118

7.1 引言 118

7.2 DC/DC变换整流器 118

7.3 PWM升压型整流器 125

7.3.1 直流侧的PWM升压型整流器 125

7.3.2 电源侧PWM升压型整流器 127

7.4 抽头变压器型整流器 129

7.5 单级功率因数校正AC/DC整流器 133

7.5.1 工作原理 134

7.5.2 数学模型推导 135

7.5.3 仿真结果 139

7.5.4 试验结果 139

7.6 VIENNA整流器 142

7.6.1 电路分析与工作原理 144

7.6.2 提议的控制算法 146

7.6.3 提议的VIENNA整流器的控制器框图 148

7.6.4 变流器的设计与仿真结果 148

7.6.5 试验结果 152

参考文献 157

第8章 经典DC/DC变流器 159

8.1 引言 159

8.2 基本变流器 161

8.2.1 降压变流器 162

8.2.2 升压变流器 165

8.2.3 升降压变流器 167

8.3 正输出升降压变流器 170

8.3.1 降压运行模式 171

8.3.2 升压运行模式 171

8.3.3 升降压运行模式 171

8.3.4 运行控制 171

8.4 变压器型变流器 174

8.4.1 正励变流器 175

8.4.2 反励变流器 178

8.4.3 推挽变流器 178

8.4.4 半桥变流器 178

8.4.5 桥式变流器 179

8.4.6 Zeta变流器 181

8.5 成熟变流器 181

8.5.1 正输出罗氏变流器（基本电路） 181

8.5.2 负输出罗氏变流器（基本电路） 186

8.5.3 双输出罗氏变流器（基本电路） 188

8.5.4 Cúk变流器 188

8.5.5 单端初级电感变流器 191

8.6 分接电感式变流器 192

参考文献 194

第9章 电压举升变流器 195

9.1 引言 195

9.2 七种自举变流器 196

9.2.1 自举Cúk变流器 197

9.2.2 自举正输出罗氏变流器 201

9.2.3 反向自举正输出罗氏变流器 204

9.2.4 自举负输出罗氏变流器 206

9.2.5 反向自举负输出罗氏变流器 208

9.2.6 自举SEPIC变流器 210

9.2.7 增强型自举正输出罗氏变流器 213

9.3 正输出罗氏变流器 214

9.3.1 再举电路 214

9.3.2 三举电路 220

9.3.3 四举电路 222

9.3.4 小结 225

9.4 负输出罗氏变流器 227

9.4.1 再举电路 227

9.4.2 负输出三举电路 231

9.4.3 负输出四举电路 233

9.4.4 小结 235

9.5 改进的正输出罗氏变流器 237

9.5.1 自举电路 237

9.5.2 再举电路 238

9.5.3 多举电路 240

9.6 双输出罗氏变流器 241

9.6.1 自举电路 242

9.6.2 再举电路 247

9.6.3 三举电路 253

9.6.4 四举电路 257

9.6.5 小结 261

9.7 Cúk电压举升变流器 263

9.7.1 基本自举Cúk电路 264

9.7.2 成熟自举Cúk变流器 264

9.7.3 再举Cúk变流器 265

9.7.4 多举Cúk变流器 266

9.7.5 基本自举电路与成熟自举电路的仿真及试验验证 266

9.8 SEPIC电压举升变流器 267

9.8.1 自举SEPIC电路 268

9.8.2 再举SEPIC电路 268

9.8.3 多举SEPIC变流器 269

9.8.4 再举SEPIC变流器的仿真及试验结果 270

9.9 其他双输出升压变流器 271

9.9.1 基本电路 272

9.9.2 自举双输出电路 272

9.9.3 加强系列双输出电路 272

9.9.4 加强型双输出自举电路的仿真及试验验证 274

9.10 投切电容式变流器 275

9.10.1 一阶投切电容式降压变流器 278

9.10.2 二阶投切电容式升降压变流器 279

9.10.3 三阶投切电容式正输出罗氏变流器 282

9.10.4 三阶投切电容式负输出罗氏变流器 282

9.10.5 讨论 283

参考文献 289

第10章 超举变流器和特举变流器 292

10.1 引言 292

10.2 正输出超举罗氏变流器 292

10.2.1 主系列 292

10.2.2 附加系列 297

10.2.3 增强系列 302

10.2.4 再增强系列 306

10.2.5 多级增强系列 310

10.2.6 正输出超举罗氏变流器概要 315

10.3 负输出超举罗氏变流器 318

10.3.1 主系列 318

10.3.2 负输出附加系列 323

10.3.3 增强系列 328

10.3.4 再增强系列 332

10.3.5 负输出多级增强系列 336

10.3.6 负输出罗氏超举变流器概要 340

10.4 正输出级联升压变流器 343

10.4.1 主系列 343

10.4.2 附加系列 347

10.4.3 双升压系列 351

10.4.4 三升压系列 355

10.4.5 多升压系列 359

10.4.6 正输出级联罗氏变流器概要 363

10.5 负输出级联升压变流器 365

10.5.1 主系列 365

10.5.2 负输出附加系列 369

10.5.3 双升压系列 374

10.5.4 三升压系列 378

10.5.5 多升压系列 382

10.5.6 负输出级联升压变流器概要 386

10.6 特举罗氏变流器 388

10.6.1 特举罗氏变流器的运行 389

10.6.2 瞬时值 393

10.6.3 特举罗氏变流器与其他变流器的增益比较 396

10.6.4 仿真结果 396

10.6.5 试验结果 396

10.6.6 小结 398

参考文献 398

第11章 分裂电容器和分裂电感器技术及其在正输出超举罗氏变流器中的应用 399

11.1 引言 399

11.2 分裂电容器 400

11.3 分裂电感器 400

11.4 用于正输出超举罗氏变流器中的分裂电容器和分裂电感器 401

11.4.1 两分裂电容（α=2）用于正输出基本超举电路 402

11.4.2 两分裂电感（β=2）应用于基本正输出SL电路 403

11.4.3 α分裂电容和β分裂电感应用于基本正输出SL电路 403

11.5 主系列 404

11.6 MEC，分裂电容器用于双倍增强电路 405

11.7 附加系列 406

11.7.1 基本附加电路 406

11.7.2 再举附加电路 408

11.7.3 三举附加电路 409

11.7.4 多举附加电路 409

11.8 多级系列 409

11.8.1 增强系列 410

11.8.2 再增强电路 410

11.8.3 多级增强电路 411

11.9 使用分裂电容器和分裂电感器的正输出超举罗氏变流器概要 411

11.10 仿真结果 412

11.10.1 再举电路仿真结果 413

11.10.2 再举附加电路仿真结果 413

11.11 试验结果 414

11.11.1 再举电路试验结果 414

11.11.2 再举附加电路试验结果 414

参考文献 415

第12章 脉宽调制DC/AC逆变器 416

12.1 引言 416

12.2 脉宽调制技术中使用的参数 418

12.2.1 调制比 418

12.2.2 谐波参数 422

12.3 典型脉宽调制逆变器 422

12.3.1 电压源逆变器 422

12.3.2 电流源逆变器 422

12.3.3 阻抗网络逆变器（Z源逆变器） 423

12.3.4 DC/AC逆变器电路 423

12.4 单相电压源逆变器 423

12.4.1 单相半桥电压源逆变器 423

12.4.2 单相全桥电压源逆变器 426

12.5 三相全桥电压源逆变器 428

12.6 三相全桥电流源逆变器 430

12.7 多级脉宽调制逆变器 432

12.7.1 单极性脉宽调制电压源逆变器 432

12.7.2 多单元脉宽调制电压源逆变器 433

12.7.3 多电平脉宽调制逆变器 436

12.8 阻抗网络逆变器（Z源逆变器） 438

12.8.1 与VSI、CSI的比较 438

12.8.2 等效电路和运行方式 440

12.8.3 电路分析及计算 442

12.9 扩展升压Z源升压逆变器 444

12.9.1 Z源逆变器及基本拓扑 445

12.9.2 扩展升压准Z源逆变器拓扑 445

12.9.3 仿真结果 452

参考文献 456

第13章 多电平和软开关DC/AC逆变器 457

13.1 引言 457

13.2 二极管钳位（中性点钳位）多电平逆变器 459

13.3 电容器钳位（飞跨电容器）多电平逆变器 464

13.4 使用H桥变流器的多电平逆变器 466

13.4.1 级联等电压多电平逆变器 467

13.4.2 二进混合多电平逆变器 467

13.4.3 准线性多电平逆变器 468

13.4.4 三进混合多电平逆变器 468

13.5 其他种类的多电平逆变器 468

13.5.1 广义多电平逆变器 468

13.5.2 混合电平多电平逆变器拓扑 470

13.5.3 三相两电平逆变器连接组成的多电平逆变器 470

13.6 软开关多电平逆变器 470

13.6.1 用于无刷直流电机的直流环节电压凹陷逆变器 471

13.6.2 谐振极逆变器 483

13.6.3 基于变压器的直流环节谐振逆变器 494

参考文献 508

第14章 太阳能板发电系统使用的高级多电平DC/AC逆变器 511

14.1 引言 511

14.2 级数（数列） 512

14.2.1 算术级数 512

14.2.2 几何级数 513

14.2.3 特殊级数 514

14.3 梯式多电平DC/AC逆变器 515

14.3.1 特殊开关 515

14.3.2 梯式逆变器的一般电路 516

14.3.3 线性梯式逆变器 516

14.3.4 自然数梯式逆变器 517

14.3.5 奇数梯式逆变器 518

14.3.6 二进梯式逆变器 518

14.3.7 修正的二进梯式逆变器 519

14.3.8 罗氏级数梯式逆变器 519

14.3.9 叶氏级数梯式逆变器 520

14.3.10 三进梯式逆变器 521

14.4 各种梯式逆变器的比较 522

14.5 太阳能板发电系统 523

14.6 仿真和试验结果 525

14.7 投切电容式多电平DC/AC逆变器 526

14.7.1 多电平DC/AC逆变器使用的投切电容器 526

14.7.2 仿真与试验结果 529

14.8 超举多电平DC/AC逆变器 529

14.8.1 某些正输出超举罗氏变流器 529

14.8.2 多电平DC/AC逆变器使用的超举变流器 530

14.8.3 仿真与试验结果 533

参考文献 534

第15章 传统AC/AC变流器 535

15.1 引言 535

15.2 单相AC/AC调压变流器 536

15.2.1 相控式单相AC/AC电压控制器 537

15.2.2 开关控制型单相AC/AC电压控制器 543

15.3 三相AC/AC调压变流器 545

15.3.1 相控三相交流电压控制器 545

15.3.2 三相三线全控交流电压控制器 547

15.4 周波变换器 551

15.4.1 单相输入/单相输出的周波变换器 552

15.4.2 三相周波变换器 557

15.4.3 周波变换器控制策略 562

15.4.4 周波变换器谐波及输入电流波形 567

15.4.5 周波变换器输入位移/功率因数 568

15.4.6 电源阻抗的影响 569

15.4.7 周波变换器性能仿真分析 569

15.4.8 强制换向周波变换器 569

15.5 矩阵变流器 570

15.5.1 矩阵变流器的运行及控制方法 571

15.5.2 矩阵变流器中的换向及保护问题 576

参考文献 577

第16章 改进的AC/AC变流器 579

16.1 DC调制的单级AC/AC变流器 579

16.1.1 双向互斥开关SM-SS 581

16.1.2 DC/DC变流器数学建模 582

16.1.3 DC调制单级降压型AC/AC变流器 584

16.1.4 DC调制单级升压型AC/AC变流器 592

16.1.5 DC调制单级升降压型AC/AC变流器 599

16.2 其他类型的DC调制AC/AC变流器 606

16.2.1 DC调制正输出罗氏变流型AC/AC变流器 606

16.2.2 DC调制二级升压型AC/AC变流器 608

16.3 DC调制多相AC/AC变流器 609

16.3.1 DC调制三相降压型AC/AC变流器 609

16.3.2 DC调制三相升压型AC/AC变流器 610

16.3.3 DC调制三相升降压型AC/AC变流器 610

16.4 降低AC/AC矩阵变流器THD的次包络调制法 613

16.4.1 次包络调制法 615

16.4.2 24开关矩阵变流器 621

16.4.3 电流换相 623

16.4.4 仿真和试验结果 626

参考文献 631

第17章 AC/DC/AC和DC/AC/DC变流器 634

17.1 引言 634

17.2 风力发电系统使用的AC/DC/AC变流器 634

17.2.1 传统AC/AC变流器回顾 636

17.2.2 新型AC/DC/AC变流器 636

17.2.3 与公用电网连接的风力发电系统 640

17.3 DC/AC/DC变流器 640

17.3.1 传统DC/DC变流器回顾 640

17.3.2 斩波型DC/AC/DC变流器 642

17.3.3 投切电容型DC/AC/DC变流器 644

参考文献 650

第18章 太阳能板和风电机组发电系统的设计 651

18.1 引言 651

18.2 风力发电系统 652

18.2.1 技术特性 654

18.2.2 设计案例 658

18.2.3 变流器设计 660

18.2.4 仿真结果 661

18.3 太阳能板发电系统 662

18.3.1 技术特性 662

18.3.2 正输出超举罗氏变流器 663

18.3.3 闭环控制 663

18.3.4 PWM逆变器 664

18.3.5 系统设计 665

18.3.6 仿真结果 665

参考文献 668