矩陣變換器的理論與應(yīng)用

前言

符號說明

第1章 緒論

1.1 現(xiàn)代電力電子變換技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1.1 電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展歷程

1.1.2 電力電子變換器的技術(shù)水平

1.2 矩陣變換器的發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.1 交流變頻電氣傳動的意義

1.2.2 高性能矩陣變換器的優(yōu)勢

1.2.3 矩陣變換技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

1.3 矩陣變換器的發(fā)展空間

1.3.1 矩陣變換器的應(yīng)用狀況

1.3.2 矩陣變換器的思想發(fā)展

參考文獻(xiàn)

第2章 電力電子變換器波形合成的原理

2.1 波形高頻合成概念的提出

2.1.1 電力電子變換器的波形合成

2.1.2 電力電子變換器的工作狀態(tài)

2.2 波形高頻合成的存在定理

2.2.1 波形高頻合成變換器結(jié)構(gòu)

2.2.2 波形高頻合成的存在定理

2.3 波形高頻合成的建模原理

2.4 波形高頻合成技術(shù)的應(yīng)用

2.4.1 低頻開關(guān)函數(shù)矩陣函數(shù)元素的確定

2.4.2 載波頻率與濾波器陷波頻率的確定

參考文獻(xiàn)

第3章 N相-P相矩陣變換器的原理

3.1 交-交周波變換器開關(guān)函數(shù)的提出

3.2 電流初相角與負(fù)載角相反的開關(guān)函數(shù)

3.3 電流初相角與負(fù)載角相同的開關(guān)函數(shù)

3.4 電流初相角正負(fù)可調(diào)的開關(guān)函數(shù)

3.5 N相-P相矩陣變換特性的物理解釋

3.5.1 電壓比

3.5.2 電流比

參考文獻(xiàn)

第4章 開關(guān)函數(shù)特性與電力電子變換理論的探索

4.1 開關(guān)函數(shù)特性的提出

4.1.1 功率開關(guān)組的確立

4.1.2 電力電子變換原型的提出

4.1.3 開關(guān)函數(shù)特性的提出

4.2 電力電子變換理論的探索

4.2.1 電力電子變換理論的討論

4.2.2 開關(guān)函數(shù)算法的特點

4.3 開關(guān)函數(shù)特性的應(yīng)用

4.3.1 三電平電壓源逆變器

4.3.2 基本DC-DC變換器

4.3.3 單相AC-DC變換器

4.3.4 兩電平電壓源逆變器

4.3.4.1 逆變器開關(guān)函數(shù)的通式

4.3.4.2 正弦波PWM控制算法

4.3.4.3 諧波注入PWM控制算法

4.3.4.4 準(zhǔn)梯形波PWM控制算法

4.3.4.5 損耗最小PWM控制算法

4.3.4.6 電壓SVPWM控制算法

參考文獻(xiàn)

第5章 三相-三相矩陣變換器的調(diào)制算法

5.1 矩陣變換器的調(diào)制算法

5.2 開關(guān)函數(shù)算法

5.2.1 最大電壓比為1/2的開關(guān)函數(shù)

5.2.2 最大電壓比為3/3的開關(guān)函數(shù)

5.2.3 最大電壓比為3/4的開關(guān)函數(shù)

5.2.4 最大電壓比為3/2的開關(guān)函數(shù)

5.2.5 最大電壓比為1的開關(guān)函數(shù)

5.3 雙空間矢量調(diào)制算法

5.3.1 等效交-直-交變換器結(jié)構(gòu)

5.3.2 輸入電流空間矢量算法

5.3.3 輸出電壓空間矢量算法

5.3.4 空間矢量合成與電壓利用率

5.4 三線與雙線電壓調(diào)制算法

5.4.1 三線電壓調(diào)制算法

5.4.2 雙線電壓調(diào)制算法

5.4.3 電壓區(qū)間劃分原則

5.5 輸出滯環(huán)電流調(diào)制算法

5.5.1 兩電平滯環(huán)電流調(diào)制算法

5.5.2 三電平滯環(huán)電流調(diào)制算法

5.5.2.1 虛擬整流器的矢量選擇

5.5.2.2 虛擬逆變器的矢量選擇

5.5.3 基于SVM的滯環(huán)電流調(diào)制算法

5.6 四種調(diào)制算法的簡單總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第6章 三相-三相矩陣變換器的換流策略

6.1 換流策略的發(fā)展

6.2 半軟化四步安全換流策略

6.3 半軟化四步換流策略的實現(xiàn)

6.4 半自然兩步安全換流策略

6.5 強(qiáng)迫一步安全換流策略

6.6 三種換流策略的性能比較

參考文獻(xiàn)

第7章 非方陣矩陣變換器的開關(guān)函數(shù)算法

7.1 單相.單相矩陣變換器

7.1.1 常規(guī)的開關(guān)函數(shù)算法

7.1.2 通用的開關(guān)函數(shù)算法

7.2 單相-三相矩陣變換器

7.3 升壓型單相-單相矩陣變換器

7.3.1 拓?fù)渑c工作原理

7.3.2 四區(qū)間換流策略

7.3.3 兩區(qū)間換流策略

7.4 三相-單相矩陣變換器

7.4.1 零式三相-單相矩陣變換器

7.4.2 橋式三相-單相矩陣變換器

7.4.2.1 最大電壓利用率為1/2

7.4.2.2 最大電壓利用率為3/3

7.4.2.3 最大電壓利用率為3/4

7.4.2.4 最大電壓利用率為3/2

參考文獻(xiàn)

第8章 矩陣變換器與逆變器的調(diào)制算法

8.1 矩陣變換器與電壓源逆變器

8.1.1 拓?fù)溲莼?/p>

8.1.2 輸入相電壓初相角為零時

8.1.3 輸入相電壓初相角為非零時

8.2 矩陣變換器與電流源逆變器

8.2.1 輸出相電壓初相角為零時

8.2.2 輸出相電壓初相角為非零時

8.3 電壓源逆變器調(diào)制算法的聯(lián)系

8.3.1 電壓空間矢量算法的原理

8.3.2 開關(guān)函數(shù)算法到電壓空間矢量算法

8.3.3 電壓空間矢量算法到開關(guān)函數(shù)算法

參考文獻(xiàn)

第9章 降壓型矩陣整流器的原理

9.1 矩陣整流器概念的提出

9.2 輸入電壓平衡時的開關(guān)函數(shù)算法

9.2.1 正相序時開關(guān)函數(shù)算法

9.2.1.1 最大電壓比1/2

9.2.1.2 最大電壓

9.2.1.3 最大電壓比3/4

9.2.1.4 最大電壓比3/2

9.2.1.5 矩陣整流器的輸入電流

9.2.2 負(fù)相序時開關(guān)函數(shù)算法

9.2.3 功率因數(shù)可調(diào)的開關(guān)函數(shù)

9.3 輸入電壓不平衡時的開關(guān)函數(shù)算法

9.3.1 開關(guān)函數(shù)算法的一般推導(dǎo)

9.3.2 輸入電壓波形畸變時

9.3.3 輸入電壓幅值不平衡時

9.3.4 輸入電壓初相角不相等時

9.4 電流空間矢量調(diào)制算法

9.4.1 輸入電壓平衡時輸入電流空間矢量調(diào)制算法

9.4.2 輸入電壓平衡時兩種調(diào)制算法的等效原理

9.4.3 輸入電壓不平衡時輸入電流空間矢量調(diào)制算法

9.4.4 共模電壓抑制的電流空間矢量調(diào)制算法改進(jìn)

9.5 矩陣整流器的電路DQ分析

9.5.1 矩陣整流器的電路分解

9.5.2 矩陣整流器系統(tǒng)的DC特性分析

9.6 矩陣整流器的雙線電壓合成算法

9.6.1 三線電壓合成算法

9.6.2 雙線電壓合成算法

9.6.2.1 輸入電壓區(qū)間"x"形劃分

9.6.2.2 輸入電壓區(qū)間"s"形劃分

9.7 矩陣整流器與電流源整流器的關(guān)系

9.8 矩陣整流器功率損耗的計算

9.8.1 開關(guān)函數(shù)算法

9.8.2 傳統(tǒng)電流SVPWM算法

9.8.3 共模電壓抑制電流SPWM算法

9.9 矩陣整流器與傳統(tǒng)可控整流器的比較

參考文獻(xiàn)

第10章 三相.三相矩陣變換器的設(shè)計

10.1 功率模塊與電源電路的設(shè)計

10.1.1 功率模塊的設(shè)計

10.1.2 電源電路的設(shè)計

10.2 緩沖電路與區(qū)間電路的設(shè)計

10.2.1 緩沖電路的設(shè)計

10.2.2 區(qū)間電路的設(shè)計(相序檢測)

10.3 輸入與輸出濾波電路的設(shè)計

10.4 控制電路與邏輯電路的設(shè)計

參考文獻(xiàn)

第11章 多電平矩陣變換器的原理

11.1 電壓源逆變器的多電平技術(shù)

11.1.1 二極管鉗位型多電平變頻器

11.1.2 電容飛跨鉗位型多電平變頻器

11.1.3 多級串聯(lián)多電平變頻器

11.1.4 不對稱級聯(lián)型多電平變頻器

11.2 橋開關(guān)的多電平矩陣變換器

11.3 電容飛跨的多電平矩陣變換器

11.4 多級串聯(lián)的多電平矩陣變換器

參考文獻(xiàn)

第12章 矩陣變換器的軟開關(guān)技術(shù)

12.1 諧振軟開關(guān)技術(shù)的工作原理

12.1.1 諧振軟開關(guān)技術(shù)的提出

12.1.2 基于輔助諧振換流極的軟開關(guān)技術(shù)

12.1.3 基于輔助諧振開關(guān)的軟開關(guān)技術(shù)

12.2 不平衡供電條件下算法改進(jìn)

參考文獻(xiàn)

第13章 矩陣變換器的共模電壓抑制技術(shù)

13.1 共模電壓抑制的調(diào)制算法

13.1.1 改進(jìn)零矢量分布模式的SVM算法

13.1.2 引進(jìn)額外非零矢量的SVM算法

13.1.3 基于開關(guān)函數(shù)的零共模電壓算法

13.1.4 電壓注入抵消的共模電壓抑制技術(shù)

13.1.5 零矢量期間采用輸入中值輸入電壓方案

13.2 集成無源EMI濾波器的共模電壓抑制

參考文獻(xiàn)

第14章 矩陣變換器的拓?fù)鋽U(kuò)展

14.1 三相四線制矩陣變換器

14.1.1 四路輸出的公用電源矩陣變換器

14.1.2 三相四線制交流鏈路矩陣變換器

14.2 高頻交流鏈路矩陣變換器

14.2.1 高頻鏈路的大功率電信開關(guān)電源

14.2.2 高頻鏈路矩陣變換器在VSCF中應(yīng)用

14.2.2.1 功率電路拓?fù)涞拿枋?/p>

14.2.2.2 三相-單相矩陣變換器的PWM控制策略

14.2.2.3 單相.三相矩陣變換器的PWM控制策略

14.2.2.4 高頻變壓器的設(shè)計

14.3 其他高頻鏈路的矩陣變換器

14.4 兩級矩陣變換器

14.4.1 間接矩陣變換器(IMC)

14.4.2 稀疏矩陣變換器(SMC)

參考文獻(xiàn)

第15章 矩陣變換器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

15.1 矩陣變換器在FACTS中的應(yīng)用

15.1.1 電壓源矩陣變換器的電網(wǎng)鏈接功能

15.1.2 電流源矩陣變換器的電網(wǎng)鏈接功能

15.1.3 電壓源矩陣變換器的統(tǒng)一潮流控制器

15.1.4 電壓源矩陣變換器的有源電力濾波器

15.2 矩陣變換器在再生能源中的應(yīng)用

15.2.1 矩陣變換器在太陽能發(fā)電中的應(yīng)用

15.2.2 矩陣變換器在雙饋發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用

15.2.3 矩陣變換器在交流勵磁發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用

15.2.4 矩陣變換器在籠型異步發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第16章 矩陣變換器中控制理論的應(yīng)用

16.1 矩陣變換器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

16.1.1 檢測輸入電壓過零點的策略

16.1.2 檢測瞬時輸入電壓的策略

16.1.3 檢測輸入電壓過零點的穩(wěn)定性分析

16.1.4 檢測瞬時輸入電壓策略的穩(wěn)定性

16.1.5 改變輸入濾波器結(jié)構(gòu)改善穩(wěn)定性

16.2 矩陣變換器系統(tǒng)的自抗擾控制

16.3 永磁同步電動機(jī)系統(tǒng)的非線性自適應(yīng)后退控制

16.3.1 諧波電流減少的調(diào)制策略

16.3.2 自適應(yīng)后退控制器的設(shè)計

16.4 異步電動機(jī)系統(tǒng)的非線性模型和擾動觀測器

16.4.1 采用自適應(yīng)觀測器無傳感器矢量控制

16.4.2 對換流延時時間的影響

16.4.3 對開關(guān)導(dǎo)通損耗的影響

16.4.4 采用徑向基底函數(shù)網(wǎng)絡(luò)的擾動觀測器

16.5 矩陣變換器系統(tǒng)的滑?？刂?/p>

16.5.1 矩陣變換器系統(tǒng)的模型

16.5.2 矩陣變換器系統(tǒng)的空間矢量

16.5.3 輸出電壓滑?？刂破髟O(shè)計

16.5.4 輸入電流滑模控制器設(shè)計

16.6 永磁同步電動機(jī)系統(tǒng)的離散控制

16.6.1 權(quán)函數(shù)定義和方程離散

16.6.2 開關(guān)狀態(tài)的尋優(yōu)計算

16.7 矩陣變換器系統(tǒng)的電路DQ變換技7R

16.7.1 矩陣變換器電路系統(tǒng)子電路DQ變換

16.7.2 矩陣變換器電路系統(tǒng)DQ變換與分析

16.7.2.1 靜態(tài)分析/直流分析

16.7.2.2 瞬態(tài)分析/交流分析

參考文獻(xiàn)

附錄

附錄A 高頻合成引理與高頻合成定理的證明

附錄B 高頻合成建模定理的證明

附錄C 常用數(shù)學(xué)公式

矩陣變換器是一種高性能通用的變換器，從概念提出之初就倍受重視并展開大量研究，產(chǎn)生了大量優(yōu)秀成果，其研究早已超出原有的范圍，其應(yīng)用場合也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出交流電氣傳動領(lǐng)域。

本書全面、系統(tǒng)、深入地描述了矩陣變換器的基本控制原理、系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)特點和實現(xiàn)技術(shù)，并將矩陣變換原理擴(kuò)展到整個變換器領(lǐng)域。本書共分16章，分別為第1章緒論;第2章電力電子變換器波形合成的原理;第3章N相-P相矩陣變換器的原理;第4章開關(guān)函數(shù)特性與電力電子變換理論的探索;第5章三相-三相矩陣變換器的調(diào)制算法;第6章三相-三相矩陣變換器的換流策略;第7章非防震矩陣變換器的開關(guān)函數(shù)算法;第8章矩陣變換器與逆變器的調(diào)制算法;第9章降壓型矩陣整流器的原理;第10章三相-三相矩陣變換器的設(shè)計;第11章多電平矩陣變換器的原理;第12章矩陣變換器的軟開關(guān)技術(shù);第13章矩陣變換器的共模電壓抑制技術(shù);第14章矩陣變換器的拓?fù)鋽U(kuò)展;第15章矩陣變換器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用;第16章矩陣變換器中控制理論的應(yīng)用。

本書可作為高等學(xué)校電氣工程系的研究生教材，也可供高等學(xué)校教師以及電氣設(shè)計和運行方面的工程技術(shù)人員作為參考書。