具体描述
深入理解现代电力系统：变流器技术与控制策略 图书简介 本教程聚焦于现代电力电子系统，特别是高功率密度、高可靠性要求的应用场景。本书旨在为电力电子工程师、系统设计人员以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入的技术指南，涵盖从基础理论到前沿应用的完整知识体系。我们将重点剖析先进的电力变流器拓扑结构、关键的控制算法以及实际工程中的设计与实现挑战。 第一部分：电力电子基础与新型拓扑结构 本部分首先回顾电力电子变换器的基本原理，包括开关器件（如IGBT、SiC MOSFET）的特性与选型标准。随后，我们将深入探讨当前电力系统中应用最为广泛和最具潜力的先进变流器拓扑。 1.1 模块化多电平变流器 (MMC) 深度解析 MMC因其优异的谐波抑制能力、可扩展性以及低开关频率下的高品质输出而成为高压直流输电（HVDC）和电机驱动领域的研究热点。本书将详细分析MMC的亚模块拓扑（如点对钳位SVPWM、混合模式SVPWM），并重点讨论其关键技术挑战： 环流抑制策略： 详细阐述基于电流反馈、虚拟同步源（VSS）以及混合控制方法如何精确控制子模块的充放电平衡，消除不必要的环流，从而提高系统效率和器件寿命。 故障诊断与容错能力： 探讨单、双侧子模块故障时，如何通过重构控制策略快速隔离故障并维持系统运行，确保电网连接的稳定性。 并联与串联应用： 针对不同电压等级的需求，介绍MMC在不同规模电力网络中的具体设计考量和耦合优化技术。 1.2 级联H桥 (CHB) 与中点钳位 (NPC) 变流器的最新进展 虽然MMC占据主流，但CHB和NPC在高压中低压应用中仍具有不可替代的地位。我们将对比分析这两种拓扑在器件数量、冗余性、以及控制复杂性方面的优劣。特别关注： CHB的模块化设计与扩展性： 如何通过优化DC母线电压分配和实现级联间的无缝切换来提升整体性能。 NPC的死区时间优化与共模电压控制： 探讨如何通过先进的SVPWM算法降低NPC在开关瞬间产生的电压尖峰，并有效抑制共模噪声对周边设备的影响。 第二部分：先进控制理论与算法实现 电力变流器的性能在很大程度上依赖于其控制系统的设计。本部分将从理论基础出发，系统介绍应用于高动态性能电力系统的现代控制技术。 2.1 基于模型的预测控制 (MPC) 及其在变流器中的应用 MPC因其固有的多约束处理能力和对系统动态的精确预测，正成为高性能控制的首选。本书将深入剖析： 无源（无重量）MPC与有源（带权重）MPC： 详细推导电流和电压控制的优化目标函数，并讨论不同权重参数对系统瞬态响应和稳态精度的影响。 计算效率的提升： 针对实时性要求极高的开关频率（例如20kHz以上），介绍如何应用线性近似MPC (LMPC) 或离散时间代数求解器来加速计算过程，确保算法能在商用DSP或FPGA上高效运行。 多目标优化： 探讨MPC如何同时优化开关损耗、谐波抑制和直流侧电压平衡等多个相互制约的目标。 2.2 智能控制方法与鲁棒性设计 面对电网参数变化和外部扰动，控制系统的鲁棒性至关重要。我们将介绍如何结合智能算法增强控制性能： 自适应滑模控制 (SMC)： 阐述SMC如何实现对系统不确定性和模型误差的有效补偿，特别是如何设计新的滑模面以避免传统SMC的颤振现象。 自整定PID与模糊逻辑控制： 讨论如何利用模糊逻辑或神经网络对PID参数进行在线调整，以应对不同负载或电网阻抗条件下的最佳系统响应。 2.3 脉冲宽度调制 (PWM) 技术的演进 PWM是实现电压/电流控制的物理基础。本章聚焦于非传统PWM技术： 空间矢量调制 (SVM) 的高阶扩展： 介绍超越三电平的NPC和MMC所需的高维SVM技术，例如七电平或九电平SVM的设计。 有源/无源钳位脉冲宽度调制 (APWM/PPWM)： 专门针对MMC和NPC，分析如何利用这些调制策略来主动控制子模块的电压平衡和冗余性。 第三部分：实际工程中的设计与集成 理论转化为实际系统需要跨越多个工程障碍。本部分强调设计实践、仿真验证与集成部署。 3.1 变流器热管理与可靠性设计 高功率密度必然带来高热流密度。本书将提供实用的热设计指导： 关键器件的热阻模型建立： 结合有限元分析（FEA），建立开关器件、散热器、热界面材料之间的精确热模型。 冷却系统优化： 对比风冷、液冷和直冷（直接冷却）方案的优缺点，并提供不同应用场景下的冷却系统选型和流体动力学仿真指导。 寿命预测与冗余设计： 探讨开关器件的疲劳寿命与温度循环的关系，并基于可靠性工程原理，设计具有特定平均无故障时间（MTBF）的系统架构。 3.2 数字化与实时仿真平台 现代电力电子系统的开发越来越依赖于硬件在环（HIL）仿真。 HIL测试平台搭建： 介绍使用RT-LAB、dSPACE或Speedgoat等平台进行实时仿真验证的流程，重点是如何精确建模变流器的开关动态和电网接口的非线性特性。 嵌入式系统实现： 讨论基于高性能DSP（如TI C2000系列、STM32H7）和FPGA（如Xilinx Zynq）实现复杂控制算法的硬件加速与接口设计，包括高精度ADC采样和高频PWM输出的同步机制。 3.3 电磁兼容性 (EMC) 与电磁干扰 (EMI) 抑制 高频开关操作是EMI的主要来源。本章提供系统的EMC设计指南： 噪声源识别与传播路径分析： 区分传导发射和辐射发射的物理机制。 关键滤波技术： 详细介绍输入/输出侧的共模和差模扼流圈设计，以及PCB布局中屏蔽和接地策略，以满足严格的IEC/IEEE标准。 结语 本书内容的前沿性和实践性，旨在帮助读者构建从理论认知到工程实践的完整知识链条，掌握驱动未来电力系统发展的核心技术。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有