Ⅰ 电力电子技术的最新发展 2
序言 2
概述 3
第1章 高频电力电子技术及其应用 14
1.1 场控型器件的最新进展 17
1.1.1 第五代功率MOSFET 17
1.1.2 用做同步整流器的MOSFET 22
1.1.3 耐雪崩能量的MOSFET 23
1.1.4 IGBT的最新进展 24
1.1.5 高性能快恢复整流器件 26
1.2 高频电力电子技术实施中的几个问题 29
1.2.1 工频变压器革除原理 29
1.2.2 高频电力电子技术实施中的问题 29
1.2.3 讨论几个问题 30
1.3 高频逆变的最新应用 37
1.3.1 50kHz/500～1000kW IGBI超音频感应加热电源 37
1.3.2 绿色照明工程实施中的电子镇流器 39
1.4 高频化电源的最新进展 45
1.4.1 无速度传感器的交流电动机变频调速 46
1.4.2 无电解电容、能量双向流动的变频调速系统 49
1.4.3 高性能的高压变频调速装置 50
1.4.4 具有良好非线性负载适应能力的高性能UPS电源 53
1.4.5 代表焊机电源发展方向的高频逆变-整流式焊接电源 59
1.4.6 开关电源的未来发展 62
参考文献 68
第2章 软开关技术 71
2.1 软开关技术的基本概念 72
2.2 几种典型软开关电路的简单工作原理及特点 74
2.2.1 准谐振软开关(QR-ZVS/ZCS)电路 74
2.2.2 零电压/零电流过渡软开关(ZVT/ZCT)电路 76
2.2.3 谐振环技术 78
2.2.4 能量双向流动的软开关变流系统 82
2.3 软开关技术的几个应用例子 84
2.3.1 (120～150W/in3)高功率密度DC/DC开关电源 84
2.3.2 单相全桥相移软开关技术的应用 87
2.3.3 软开关技术在医用X射线机电源中的应用 88
2.4 软开关技术的研究动向 90
参考文献 91
第3章 有源功率因数校正及有源滤波技术 94
3.1 有源功率因数校正的基本概念和原理 95
3.1.1 网侧功率因数定义 95
3.1.2 有源功率因数校正器所担负的基本任务 97
3.1.3 有源功率因数校正器工作原理 98
3.1.4 单相有源功率因数校正芯片 100
3.2 三相功率因数校正技术 101
3.2.1 三相功率因数校正技术的特点 101
3.2.2 几种典型的三相有源功率因数校正电路拓扑的特点简介 101
3.3 有源滤纸技术 106
3.3.1 有源滤波技术及其工作原理 106
3.3.2 几种典型的有源滤波器的特点 108
3.3.3 关于谐波综合治理 112
3.4 矩阵变换器 113
参考文献 116
第4章 功率组合技术 121
4.1 程控一次开关电源--高可靠直流电源的扩容 121
4.1.1 程控交换机对程控电源的要求 121
4.1.2 扩容措施--均流原理 122
4.2 交流电源的扩容 124
4.2.1 不间断电源(UPS)的并联 124
4.2.2 感应加热电源的并联 125
4.2.3 SVG(静止无功发生器)的扩容措施 126
参考文献 129
第5章 电力电子系统的积木式集成技术 130
5.1 积木式集成技术思想产生的背景 130
5.2 积木式集成技术的基本思想及构成设想 131
5.3 积木式集成技术的应用前景 133
参考文献 134
编后话 135
Ⅱ 电动机的新发展 138
序言 138
第1部分 同步电动机 140
第1章 交-直-交自控式同步电动机 140
1.1 交-直-交自控式同步电动机的基本结构和工作原理 140
1.1.1 电机定子磁动势分析 141
1.1.2 转子位置与定子通电相的配合 143
1.2 转子位置检测器 145
1.2.1 转子位置检测器简介 145
1.2.2 转子位置检测器产生触发脉冲信号 147
1.3 逆变器的换相 148
1.3.1 反电动势换相法 148
1.3.2 断续换相法 150
1.4 交-直-交自控式同步电动机的运行性能 151
1.4.1 转速特性 151
1.4.2 转矩公式和机械特性 152
1.4.3 调速方法 153
1.4.4 电动机的过载能力 154
1.5 交-直-交电流型自控式同步电动机的调速系统 155
1.5.1 系统的构成 155
1.5.2 气隙磁通控制及换相剩余角恒定控制 157
1.6 同步电动机的软起动 158
1.7 交直交自控式同步电动机的应用和发展 159
第2章 交-交变频同步电动机 162
2.1 交-交变频同步电动机的工作原理 162
2.2 交-交变频磁场定向控制同步电动机调速系统 166
2.2.1 交-交变频同步电动机的矢量控制 166
2.2.2 交-交变频气隙磁场定向控制同步电机调速系统 168
2.3 交-交变频同步电动机调速系统的特殊问题 170
2.3.1 谐波问题 170
2.3.2 同步电动机阻尼绕组问题 171
2.4 交-交变频同步电动机调速系统的应用与发展 171
第3章 永磁无刷电动机 173
3.1 永磁无刷电动机的基本结构和工作原理 173
3.2 永磁无刷电动机的基本电磁关系 175
3.3 脉宽调制(PWM)改变逆变器的输出 176
3.4 方波电机与正弦波电机的转矩比较 178
3.5 弱磁调速 180
3.6 具有附加轴向磁场的混合式永磁电动机 181
3.7 永磁无刷电机的应用及发展 181
第4章 永磁磁阻同步电动机 183
4.1 永磁磁阻同步电动机的特点 183
4.2 磁铁转矩和磁阻转矩 184
4.3 永磁体层数不同对电机性能的影响 185
第2部分 异步电动机 188
第5章 异步电动机的驱动和控制 188
5.1 变频调速的机械特性 189
5.1.1 基频以下的恒磁通变频调速 189
5.1.2 基频以上的恒功率变频调速 190
5.2 变频变换器分类及比较 191
5.2.1 脉冲宽度调制电压源逆变器(PWM-VSI) 192
5.2.2 电压源逆变器 194
5.2.3 电流源逆变器 194
5.3 磁场定位矢量控制 196
5.4 智能控制 198
5.4.1 模糊控制 199
5.4.2 神经元网络控制 200
第6章 逆变器供电下的异步电机设计和分析 202
6.1 运行条件和设计策略 202
6.2 最优设计原理 204
6.2.1 主要尺寸公式优化 204
6.2.2 转子电阻与漏抗 205
6.3 计算机辅助设计和分析 207
6.4 设计特性比较 208
6.4.1 转子外径和体积差与额定功率 208
6.4.2 转子电阻和漏抗与额定功率 209
6.4.3 最大转矩、额定转差与额定功率 209
第7章 异步电机的变异--双馈电机 211
7.1 双馈无刷磁阻电机的结构与原理 212
7.2 DFBRM运行特性 214
7.3 双馈无刷磁阻电机的优缺点 217
7.4 工业应用 217
第8章 异步电动机与电力电子控制系统集成化 219
8.1 集成系统的特征及基本构成 219
8.2 集成系统中的异步电机高频模型 221
8.3 最优集成技术 222
8.3.1 目标函数 222
8.3.2 约束条件 223
8.3.3 变量 223
8.4 集成系统故障容错技术 224
第3部分 开关磁阻电动机 227
第9章 开关磁阻电动机驱动系统的基本工作原理 227
9.1 开关磁阻电动机驱动系统的构成 227
9.1.1 开关磁阻电动机 228
9.1.2 功率变换器 229
9.1.3 控制器 231
9.1.4 位置检测器 231
9.2 开关磁阻电动机驱动系统的基本工作原理 232
9.3 开关磁阻电动机驱动系统的特点 237
第10章 开关磁阻电动机的电磁关系 240
10.1 开关磁阻电动机的基本电磁关系 240
10.1.1 绕组磁链 240
10.1.2 电磁转矩 242
10.1.3 线性化的电磁关系 243
10.2 开关磁阻电动机驱动系统的机械特性 248
第11章 开关磁阻电动机驱动系统的运行控制 251
11.1 开关磁阻电动机驱动系统运行方式的控制 251
11.1.1 低速斩波控制 251
11.1.2 高速角度位置控制 252
11.1.3 调压调速控制 253
11.1.4 起动运行控制 254
11.1.5 制动运行控制 256
11.1.6 正反转运行控制 257
11.2 开关磁阻电动机调速系统的控制策略 257
11.3 开关磁阻电动机微机数字控制系统 259
第12章 开关磁阻电动机驱动系统的应用和发展方向 261
12.1 开关磁阻电动机驱动系统的应用 261
12.2 开关磁阻电动机驱动系统存在的问题与发展方向 262
参考文献 265
Ⅲ 电动汽车 269
第1章 概述 269
1.1 电动汽车概述 269
1.2 电动汽车的发展历史 270
1.3 发展电动汽车的意义及困难 272
1.3.1 电动汽车本身不排放有害气体，可减少汽车对环境的污染 272
1.3.2 解除人们对石油资源日渐枯竭的担心 273
1.3.3 充分利用晚间富余电力，提高经济效益 274
1.3.4 提高能源利用效率 274
1.3.5 促进科技进步和产业结构的改组 275
1.4 电动汽车在一些国家投入小规模商业化生产及实际应用探索的情况 276
1.4.1 美国 277
1.4.2 法国 278
1.4.3 日本 280
1.4.4 德国 281
1.5 我国电动汽车的研究和发展 284
第2章 电动汽车整车结构 287
2.1 电动汽车分类及整车结构特点 287
2.2 改装型电动汽车 288
2.2.1 动力-驱动系统的优化匹配 289
2.2.2 总体布置设计 290
2.2.3 制动能量回馈与真空助力制动系统 292
2.2.4 减少空气阻力和滚动阻力 295
2.2.5 直流至直流(DC-DC)充电器 296
2.2.6 仪表及监控系统 297
2.2.7 整车电器的安全保护系统 298
2.2.8 空调与采暖系统 298
2.3 全新设计型电动汽车 298
2.4 混合动力电动汽车 301
2.4.1 什么是混合动力电动汽车 302
2.4.2 混合动力电动汽车的优点 302
2.4.3 混合动力电动汽车的驱动系统 303
2.4.4 混合动力电动汽车的关键技术 307
参考文献 308
第3章 电动汽车电驱动系统 309
3.1 概述 309
3.2 直流电机驱动系统 311
3.2.1 直流电机的基本结构与工作原理 311
3.2.2 直流电机斩波控制调速原理 313
3.2.3 斩波控制器的电流闭环控制及对应的机械特性 315
3.2.4 不同励磁方式的直流电机调速系统 317
3.3 无刷直流电机驱动系统 317
3.3.1 无刷直流电机的结构与工作原理 318
3.3.2 无刷直流电机的控制 320
3.4 异步电机驱动系统 323
3.4.1 异步电动机的结构和工作原理 323
3.4.2 异步电机调速方法 324
3.4.3 异步电机变频调速 324
3.4.4 转差频率控制 325
3.4.5 异步电机矢量控制 327
3.4.6 直接转矩控制 331
3.5 开关磁阻电机驱动系统 332
3.5.1 开关磁阻电机的结构和工作原理 332
3.5.2 开关磁阻电机的转矩控制原理 333
3.5.3 开关磁阻电机调控系统主电路 334
3.6 四种电驱动系统的综合性能比较 337
3.7 电动汽车电驱动系统的研究方向 338
参考文献 339
第4章 电动汽车电源系统 340
4.1 概述 340
4.2 电动汽车电池 340
4.2.1 蓄电池的电特性 341
4.2.2 铅酸蓄电池 344
4.2.3 镉镍(Ni-Cd)电池 347
4.2.4 氢镍(MH-Ni)电池 350
4.2.5 燃料电池 351
4.2.6 其他电池 352
4.3 电动汽车电池管理系统 353
4.4 电动汽车电池充电系统 354
4.4.1 蓄电池的充放电特性 354
4.4.2 蓄电池的充电方法 356
4.4.3 充电系统 358
参考文献 361