第1章 绪论 1
1.1 多电平变换器的研究背景 1
1.2 多电平变换器拓扑结构 3
1.2.1 传统多电平变换器拓扑结构 3
1.2.2 新型多电平变换器拓扑结构 9
1.3 多电平变换器调制技术 19
1.3.1 传统多电平变换器调制技术 19
1.3.2 新型多电平变换器调制技术 20
1.4 多电平变换器控制技术 20
1.5 多电平变换器的建模方法 21
1.5.1 精确的开关模型 22
1.5.2 简化的分段开关模型 22
1.5.3 abc静止坐标系的时变平均模型 23
1.5.4 dq0旋转坐标系的时不变平均模型 24
1.5.5 dq0旋转坐标系的交流小信号模型 24
1.6 多电平变换器的工业应用 24
1.6.1 在大功率交流调速系统中的应用 25
1.6.2 在电力系统中的应用 28
1.6.3 在机车牵引系统、船舶推进装置和汽车中的应用 29
1.6.4 在能源的产生、转换和传输中的应用 33
1.6.5 在其他领域中的应用 37
1.7 本书的研究内容 38
第2章 级联型多电平变换器拓扑结构及原理 39
2.1 单相H桥结构及工作原理 39
2.1.1 单相H桥结构 39
2.1.2 单相H桥工作原理 39
2.2 移相变压器结构与原理 42
2.2.1 简介 42
2.2.2 一次绕组为？接二次绕组为延边三角形的移相变压器结构 42
2.2.3 一次绕组为△接二次绕组为延边三角形的移相变压器结构 45
2.2.4 移相变压器消除谐波电流的工作原理 47
2.3 级联型H桥拓扑结构与工作原理 49
2.3.1 级联型H桥拓扑结构 49
2.3.2 级联型H桥工作原理 50
2.4 本章小结 52
第3章 多电平变换器PWM调制策略 53
3.1 多电平变换器PWM调制策略的分类 53
3.2 多电平SPWM调制策略 54
3.2.1 SPWM调制策略 54
3.2.2 载波垂直移相SPWM多电平调制策略 54
3.2.3 载波水平移相SPWM多电平调制策略 54
3.2.4 多载波SPWM调制策略谐波分析 55
3.2.5 多电平SPWM调制策略仿真 88
3.3 本章小结 97
第4章 级联型组合变换器拓扑结构及调制策略 98
4.1 概述 98
4.2 级联型组合变换器拓扑结构的一般形式 98
4.2.1 基于全桥模块单元类型自由度构建基本全桥单元 99
4.2.2 基于全桥模块单元电平数和全桥模块单元类型两自由度相互结合构建组合变换器拓扑结构 100
4.2.3 基于模块间直流侧电压的比例关系这一自由度构建组合变换器拓扑结构 100
4.2.4 基于全桥单元所用开关器件的选取这一自由度构建组合变换器拓扑结构 104
4.3 级联型组合变换器拓扑结构的组合调制策略 105
4.3.1 基于多载波的组合变换器调制策略 105
4.3.2 组合变换器调制策略的谐波分析 106
4.4 组合变换器调制策略与两电平变换器PS调制策略之间的谐波性能比较 109
4.4.1 PD+PS与两电平PS调制策略之间的比较 109
4.4.2 PS+PS与两电平PS调制策略之间的比较 110
4.5 基于PD+PS组合调制策略的多电平SVPWM调制策略 110
4.6 组合变换器调制策略仿真 112
4.6.1 等电压源多电平组合变换器拓扑结构的仿真 113
4.6.2 等比电压源多电平组合变换器拓扑结构的仿真 115
4.7 本章小结 118
第5章 级联型变频器能量回馈拓扑结构及控制策略 119
5.1 能量回馈功率单元拓扑结构 120
5.1.1 带有三相半桥整流的功率单元拓扑 120
5.1.2 带有单相全桥整流的功率单元拓扑 120
5.1.3 带有单相半桥整流的功率单元拓扑 121
5.2 能量回馈功率单元整流侧控制策略和电流谐波特性分析 122
5.2.1 坐标变换 122
5.2.2 带有三相半桥整流的功率单元能量回馈控制策略 128
5.2.3 带有单相全桥整流的功率单元能量回馈控制策略 133
5.2.4 带有单相半桥整流器的功率单元能量回馈控制策略 138
5.3 能量回馈控制策略仿真 139
5.3.1 三相PWM整流器数学模型 139
5.3.2 三相PWM整流器的VOC控制策略 141
5.3.3 基于单相H桥负载的三相PWM整流器的VOC控制策略 142
5.3.4 基于单相H桥负载的三相PWM整流器负载功率前馈控制策略 151
5.3.5 电流环采用PIR调节器 155
5.3.6 电压环采用PIR调节器 162
5.4 本章小结 166
第6章 级联型高压变频器矢量控制策略 168
6.1 矢量控制基本理论 168
6.2 转子磁链定向矢量控制策略 170
6.3 级联型矢量控制策略 174
6.3.1 有速度传感器矢量控制策略 175
6.3.2 无速度传感器矢量控制策略 176
6.4 级联型矢量控制系统仿真 189
6.5 本章小结 192
第7章 高性能级联型变频器系统设计 193
7.1 级联型变频器能量回馈系统设计 193
7.1.1 能量回馈系统硬件设计 193
7.1.2 能量回馈控制系统软件设计 198
7.2 级联型变频器矢量控制系统设计 203
7.2.1 矢量控制系统硬件设计 203
7.2.2 矢量控制系统软件设计 207
7.3 高性能级联型变频器系统实验 215
7.3.1 三相PWM整流器带电阻负载实验 216
7.3.2 三相PWM整流器带H桥负载实验 219
7.3.3 整机实验 222
7.3.4 矢量控制实验 226
7.4 本章小结 230
第8章 级联型多电平变换器的工业应用 231
8.1 通用型6kV/400kW大功率高压变频器 231
8.1.1 大功率高压变频器主电路 231
8.1.2 高压变频器硬件设计 232
8.1.3 高压变频器软件设计 235
8.1.4 高压变频器工业现场运行结果 242
8.2 能量回馈级联型多电平同相供电系统 245
8.2.1 新型同相供电装置拓扑 246
8.2.2 功率单元直流母线谐波分析 247
8.2.3 同相供电装置功率单元全前馈控制策略 249
8.2.4 同相供电装置的并联控制策略 251
8.2.5 同相供电控制系统 254
8.2.6 同相供电系统实验结果 256
8.3 基于MMC的柔性直流输电系统 261
8.3.1 MMC拓扑结构 262
8.3.2 MMC控制策略 263
8.3.3 MMC仿真 272
8.4 电气化铁路用单相链式STATCOM控制系统 277
8.4.1 系统拓扑结构 277
8.4.2 系统整体控制策略 278
8.4.3 系统控制平台设计 288
8.4.4 实验样机结果与分析 292
8.5 本章小结 300
参考文献 301