电力电子变换器PWM技术原理与实践

图书标准信息

• 作者 [澳]霍姆斯（Holmes D.G.） 著；周克亮 译
• 出版社 人民邮电出版社
• 出版时间 2010-02
• 版次 1
• ISBN 9787115219022
• 定价 95.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 446页
• 字数 702千字
• 正文语种 简体中文
• 丛书 国际先进工业技术译丛

【内容简介】

　　《电力电子变换器PWM技术原理与实践》主要介绍了各种不同的电力电子变换器脉宽调制(PWM)技术，并提供了详细的分析和设计手段，形成了系统、全面的PWM技术理论体系。《电力电子变换器PWM技术原理与实践》重点内容包括统一的基于加权总谐波畸变(WTHD)指标的PWM分析技术(含WTHD用于电机谐波损耗的计算)、基本的PWM技术(不同载波的PWM、异步与同步PWM、边带调制、单相及三相的连续调制和不连续调制)、空间矢量PWM技术、多电平变换器的各种PWM技术等。《电力电子变换器PWM技术原理与实践》系统性强，理论分析透彻并紧密结合实际，可为研究人员以及工程应用人员分析和优化PWM方法提供参考。
　　《电力电子变换器PWM技术原理与实践》适合电气传动、自动化、电机控制及电力电子技术领域的研究人员和技术人员阅读，也可作为高等院校相关专业的教师、研究生及高年级本科生的专业参考书。

【作者简介】

　　D.GrahameHolmes，澳大利亚莫纳什大学电气与计算机系统工程系教授，电力电子研究室主任，IEEE高级会员，IEEE电力电子分会执行委员。Holmes教授曾受邀担任IEEETransactions等多家国际学术期刊的审稿人，发表了100多篇国际会议和学术期刊论文。主要研究方向有调制技术、电力传动、谐振式变换器以及多电平变换器等，在脉宽调制理论方面贡献良多、造诣深厚。
　　ThomasA.Lipo，美国威斯康星大学麦迪逊分校电气与计算机系教授，现任威斯康星电力电子研究中心主任和威斯康星电机与电力电子协会联合主席，美国国家工程院院士，英国皇家工程院院士，IEEEFellow。Lipo教授曾任IEEE工业应用分会主席、多个IEEE分会执行委员、IEEETransactionsonPowerElectronics杂志创刊主编以及多个重要的国际会议大会主席等重要职务，是国际电机与电力电子界享有盛誉的学术权威。Lipo教授指导了近百名研究生毕业，发表论著500多篇（本），其中期刊论文200多篇，有几十篇获得IEEETransactions等的最佳论文奖，获授权美国专利40余项。
　　周克亮，东南大学电气工程学院教授、博士生导师，东南大学风力发电研究中心副主任，IEEE高级会员。周克亮教授曾先后在国内外著名学府、跨国公司学习工作，主持并参加过国家及省部级科研项目以及多项尖端课题的研究与开发，如卫星电源、水下车辆电力推进装置、智能测绘仪器等，是IEEETransactions等多家国际学术期刊以及《电机工程学报》等期刊的评审专家，近年来发表论文近60篇（其中19篇被SCI检索），发明专利4项。主要研究方向有电力电子与电力传动、新能源发电技术以及控制理论与应用等。

【目录】

第1章电力电子变换器导论1
1.1变换器的基本拓扑结构2
1.1.1开关的约束条件2
1.1.2双向斩波器3
1.1.3单相全桥(H桥)逆变器4
1.2电压源型/电压刚性型逆变器5
1.2.1两相逆变器结构5
1.2.2三相逆变器结构5
1.2.3方波模式下的电压和电流波形6
1.3三相变换器开关函数表达法9
1.4输出电压控制11
1.4.1伏特/赫兹准则11
1.4.2单相逆变器的移相调制11
1.4.3二重桥逆变器的电压控制13
1.5电流源型/电流刚性型逆变器14
1.6空间矢量的概念17
1.6.1三相正弦波电源和负载的d-q-0分量18
1.6.2工作在方波模式下电压源型逆变器的d-q-0分量20
1.6.3同步旋转参考坐标系24
1.7三电平逆变器26
1.8多电平逆变器拓扑结构29
1.8.1二极管钳位式多电平逆变器29
1.8.2电容钳位式多电平逆变器34
1.8.3级联式电压源型多电平逆变器36
1.8.4混合式电压源型逆变器38
1.9小结39
参考文献39

第2章谐波畸变40
2.1谐波电压畸变因数40
2.2谐波电流畸变因数43
2.3三相逆变器谐波畸变因数45
2.4性能指标的选择47
2.5三电平逆变器的加权总谐波畸变49
2.6感应电动机负载51
2.6.1矩形鼠笼条51
2.6.2非矩形转子条54
2.6.3每相等效电路55
2.7感应电动机负载的谐波畸变加权因数57
2.7.1转子电阻(随频率变化)的加权总谐波畸变57
2.7.2考虑转子漏感(随频率变化)影响的加权总谐波畸变59
2.7.3考虑定子铜耗的加权总谐波畸变62
2.8谐波损耗的计算实例63
2.9PWM逆变电源的加权总谐波畸变标幺化处理65
2.10小结66
参考文献66

第3章逆变器单相桥臂的调制67
3.1脉宽调制的基本概念67
3.2脉宽调制方案的评价68
3.3两电平脉宽调制波形的二重傅里叶积分分析69
3.4自然采样脉宽调制73
3.4.1正弦波-锯齿波调制73
3.4.2正弦波-三角波调制78
3.5从占空比变化角度进行脉宽调制分析82
3.5.1正弦波-锯齿波调制82
3.5.2正弦波-三角波调制84
3.6规则采样脉宽调制86
3.6.1锯齿形载波规则采样脉宽调制89
3.6.2对称规则采样脉宽调制92
3.6.3不对称规则采样脉宽调制95
3.7“直接”调制100
3.8整数与非整数频率比102
3.9各种脉宽调制方法的回顾102
3.10小结104
参考文献104

第4章单相电压源型逆变器的调制105
4.1单相逆变器拓扑结构105
4.2单相逆变器的三电平调制106
4.3谐波损耗的解析计算113
4.4边带调制119
4.5开关脉冲位置122
4.5.1连续调制123
4.5.2不连续调制124
4.6开关脉冲序列132
4.6.1不连续PWM-单相桥臂开关动作132
4.6.2两电平单相PWM137
4.7小结140
参考文献140

第5章三相电压源型逆变器的调制141
5.1三相电压源型逆变器(VSI)拓扑结构141
5.2采用正弦参考信号的三相调制142
5.3三次谐波参考信号注入法148
5.3.1注入信号幅值的优化148
5.3.2三次谐波注入法的解析表达式151
5.4谐波损耗的解析计算158
5.5不连续调制策略164
5.6三倍频载波比和次谐波165
5.6.1三倍频载波比165
5.6.2次谐波166
5.7小结168
参考文献169

第6章零空间矢量放置调制策略170
6.1空间矢量调制170
6.1.1空间矢量调制原理170
6.1.2空间矢量调制和规则采样脉宽调制的比较174
6.2空间矢量调制的各相桥臂参考信号175
6.3自然采样空间矢量调制178
6.4空间矢量调制的解析式180
6.5空间矢量调制的谐波损耗190
6.6零空间矢量的放置192
6.7不连续调制195
6.7.1120°不连续调制196
6.7.260°和30°不连续调制197
6.8不连续PWM的各相桥臂参考信号201
6.9不连续PWM的解析式208
6.10谐波性能比较212
6.11不连续PWM的谐波损耗214
6.12单边沿空间矢量调制218
6.13开关脉冲序列218
6.14小结220
参考文献220

第7章电流源型逆变器的调制221
7.1作为状态机的三相调制器221
7.2用于自然采样电流源型逆变器的空间矢量调制器225
7.3实验验证225
7.4小结228
参考文献228

第8章逆变器的过调制229
8.1过调制区域229
8.2逆变器单相桥臂的自然采样过调制230
8.3逆变器单相桥臂的规则采样过调制234
8.4单相/三相逆变器的自然采样过调制236
8.5过调制时的PWM控制器增益238
8.5.1正弦调制参考信号时的增益238
8.5.2空间矢量调制参考信号时的增益241
8.5.360°不连续调制参考信号时的增益243
8.5.4补偿调制244
8.6采用空间矢量法的过调制246
8.7小结250
参考文献251

第9章程控调制策略252
9.1优化的空间矢量调制252
9.2谐波消除PWM261
9.3优化的性能指标274
9.4优化的PWM275
9.5最小损耗PWM281
9.6小结285
参考文献285

第10章多电平变换器的程控调制286
10.1几种多电平变换器286
10.2方块开关策略实现电压控制289
10.3用于多电平逆变器的谐波消除法290
10.3.1等电平情况下用于谐波消除的开关角290
10.3.2电压应力和电流应力的均衡293
10.3.3电平不等情况下用于谐波消除的开关角294
10.4最小谐波畸变295
10.5小结297
参考文献297

第11章基于载波的多电平逆变器脉宽调制298
11.1级联式单相H桥的脉宽调制298
11.2级联式H桥的过调制305
11.3二极管钳位式逆变器的几种脉宽调制方法308
11.4三电平自然采样PD脉宽调制309
11.4.1三电平PD脉宽调制的等高线图309
11.4.2二重傅里叶级数谐波系数311
11.4.3谐波系数的计算312
11.4.4三电平PD脉宽调制的频谱性能315
11.5三电平自然采样APOD或POD脉宽调制316
11.6三电平逆变器的过调制318
11.7二极管钳位式逆变器的五电平PWM321
11.7.1五电平自然采样PDPWM321
11.7.2五电平自然采样APODPWM323
11.7.3五电平PODPWM326
11.8更多电平的逆变器的PWM327
11.9级联式逆变器的等效PDPWM330
11.10混合式多电平逆变器333
11.11混合式逆变器的等效PDPWM338
11.12多电平逆变器的3次谐波注入法342
11.13可变调制比多电平逆变器的运行344
11.14小结345
参考文献346

第12章多电平变换器的空间矢量脉宽调制347
12.1优化的空间矢量序列347
12.2选择开关状态的调制器349
12.3分解法349
12.4六边形坐标系统351
12.5一个开关周期内的最优空间矢量位置355
12.6空间矢量脉宽调制和基于载波脉宽调制的比较356
12.7多电平逆变器的不连续调制358
12.8小结362
参考文献362

第13章调制控制器的实现363
13.1电力电子变换系统概述363
13.2PWM变换器系统的要素364
13.2.1电压源型逆变器的功率变换级368
13.2.2门极驱动接口电路370
13.2.3控制器电源371
13.2.4I/O调理电路371
13.2.5PWM控制器371
13.3PWM过程的硬件实现374
13.3.1模拟与数字实现374
13.3.2数字定时器的逻辑结构375
13.4PWM的软件实现378
13.4.1后台软件378
13.4.2PWM定时间隔的计算379
13.5小结381
参考文献381

第14章调制技术的发展382
14.1随机脉宽调制382
14.2电压不平衡情况下的PWM整流器385
14.3共模信号消除390
14.4四相桥臂逆变器调制394
14.5最小脉冲宽度的影响396
14.6脉宽调制死区补偿399
14.7小结404
参考文献404

附录1双变量控制波形的傅里叶级数表达式405
参考文献408

附录2雅可比-安格尔和贝塞尔函数关系式409
A2.1雅可比-安格尔展开409
A2.2贝塞尔函数的积分关系式410
参考文献411

附录3三相及半周期对称关系式412
参考文献413

附录4单相桥臂的过调制414
A4.1自然采样双边沿脉宽调制414
A4.1.1自然采样PWM下过调制的二重傅里叶积分的计算414
A4.1.2自然采样PWM过调制下的单相桥臂的谐波表达式420
A4.1.3由过调制表达式所得到的线性调制表达式421
A4.1.4由过调制表达式所得到的方波调制表达式421
A4.2对称规则采样双边沿PWM422
A4.2.1对称规则采样PWM下过调制的二重傅里叶积分的计算423
A4.2.2对称规则采样PWM下单相桥臂过调制的谐波表达式424
A4.2.3由过调制表达式所得到的线性调制表达式425
A4.3不对称规则采样双边沿PWM425
A4.3.1不对称规则采样PWM下过调制的二重傅里叶积分的计算426
A4.3.2不对称规则采样PWM下过调制的单相桥臂的谐波表达式428
A4.3.3由过调制表达式所得到的线性调制表达式429

附录5开关波形的二重傅里叶级数表达式的数值积分431
A5.1二重傅里叶积分的表达431
A5.2内积分的解析解433
A5.3外积分的数值积分434

总参考文献436