电压型PWM整流器的非线性控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王久和

出品人:

页数:197

译者:

出版时间:2008-11

价格:27.00元

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isbn号码:9787111251446

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《电压型PWM整流器的非线性控制》 图书简介 本书深入探讨了电压型脉宽调制（PWM）整流器在非线性控制领域的前沿研究与应用。电压型PWM整流器作为现代电力电子技术的核心组成部分，在新能源接入、电力系统稳定性、电动汽车充电等众多领域扮演着至关重要的角色。然而，由于其固有的非线性和系统参数的变化，传统的线性控制方法在应对复杂工况和实现高性能控制时往往显得力不从心。本书旨在填补这一空白，为读者提供一套系统、深入且实用的非线性控制理论与技术框架，以解决电压型PWM整流器在实际应用中面临的挑战。 第一章 引言 本章首先勾勒出电压型PWM整流器的基本概念、工作原理及其在现代电力系统中的重要地位。我们将回顾PWM整流器的发展历程，重点阐述其相较于传统整流器的优势，如高功率因数、低谐波含量以及能量双向流动能力。随后，我们将引入非线性控制的概念，解释为何线性控制方法在处理PWM整流器时存在局限性，并详细阐述非线性控制在提升整流器性能方面的潜力。我们将明确本书的研究目标、内容框架以及对读者的期望。 第二章 电压型PWM整流器模型 本章着重于建立电压型PWM整流器的数学模型。我们将从电路拓扑出发，详细推导在不同坐标系（如静止坐标系 d-q 坐标系）下的电压方程和电流方程。特别地，我们将深入分析PWM调制过程对整流器动态特性的影响，并揭示其内在的非线性因素，例如开关损耗、器件饱和以及电感非线性等。针对不同应用场景，我们将建立不同程度的简化模型，例如忽略某些参数的理想模型，以及考虑寄生参数的复杂模型，为后续的控制设计奠定坚实的基础。本章还将讨论模型参数辨识与不确定性处理方法，为控制器的鲁棒性设计提供依据。 第三章 基于Backstepping的非线性控制 Backstepping（反步法）作为一种强大的非线性控制设计工具，在解决高阶非线性系统稳定性问题方面表现出色。本章将详细介绍Backstepping控制的设计原理与步骤，并将其应用于电压型PWM整流器的控制。我们将从低阶子系统开始，逐步设计反馈控制器，直至整个系统的稳定性得到保证。我们将重点关注如何利用Backstepping方法来处理电压型PWM整流器模型中的非线性项，从而实现精确的电流和电压控制。此外，本章还将探讨Backstepping方法在处理参数变化和外部干扰方面的能力，并提供实际的仿真和实验结果来验证其有效性。 第四章 模糊逻辑与滑模混合控制 模糊逻辑控制和滑模控制（SMC）各自具有独特的优势。模糊逻辑控制擅长处理不确定性和非精确信息，能够实现灵活的参数调整；而滑模控制则以其快速响应和对外部干扰的强鲁棒性而闻名。本章将提出一种将模糊逻辑控制与滑模控制相结合的混合控制策略，以期发挥各自的优势，克服单一控制方法的不足。我们将设计模糊逻辑控制器来处理系统中的参数不确定性或非线性特性，并利用滑模控制器来保证系统在动态过程中达到期望的性能指标，同时抵抗干扰。本章还将深入分析混合控制器的收敛性和稳定性，并提供具体的实现方案。 第五章 预测控制在PWM整流器中的应用 模型预测控制（MPC）是一种先进的控制策略，它利用系统的模型来预测未来的系统行为，并根据预测结果优化控制输入。本章将深入探讨MPC在电压型PWM整流器控制中的应用。我们将介绍不同类型的MPC算法，如有限控制集MPC（FCS-MPC）和持续时间MPC（DMC），并详细阐述它们在PWM整流器控制中的具体设计方法。我们将重点关注如何利用MPC来优化开关模式，从而实现电流和电压的精确跟踪，并有效抑制谐波。本章还将讨论MPC在应对系统约束（如电压和电流限制）方面的优势，以及如何通过调整预测时域和控制时域来平衡性能与计算复杂度。 第六章 神经网络与自适应控制 神经网络（NN）和自适应控制在处理未知或变化的系统动力学方面具有强大的能力。本章将探索如何利用神经网络和自适应控制技术来增强电压型PWM整流器的控制性能。我们将介绍不同类型的神经网络结构，如多层感知机（MLP）和径向基函数（RBF）网络，并将其用于逼近PWM整流器的非线性函数。我们将设计自适应控制器，能够根据系统运行状态在线调整控制参数，以适应系统参数的变化或外部干扰。本章还将讨论神经网络在线学习算法和自适应控制器的收敛性保证，并通过仿真实验展示其在提升整流器动态响应速度和鲁棒性方面的效果。 第七章 混合拓扑与多模式控制 随着电力电子技术的不断发展，混合拓扑和多模式运行的PWM整流器日益受到关注。本章将研究适用于混合拓扑（如双向PWM整流器）和需要多模式运行（如不同功率等级或不同运行工况）的电压型PWM整流器的非线性控制策略。我们将分析不同拓扑结构下的动力学特性，并设计能够平滑切换不同运行模式的控制算法。本章还将探讨如何利用现有的非线性控制方法，如Backstepping、MPC或混合控制，来适应这些复杂系统，并实现统一的高性能控制。 第八章 实验验证与性能评估 本章将重点介绍本书提出的非线性控制策略的实验验证。我们将详细介绍实验平台的设计与搭建，包括硬件配置、传感器选择以及数据采集系统。我们将对不同控制算法在实际硬件平台上进行测试，并通过仿真与实验结果的对比，全面评估各种控制策略的性能。性能评估指标将包括动态响应速度、稳态精度、鲁棒性、谐波抑制效果以及能量效率等方面。本章还将讨论实际应用中可能遇到的挑战，如开关损耗、数字延迟和参数漂移等，并提出相应的解决方案。 第九章 展望 本章对未来电压型PWM整流器非线性控制的发展方向进行展望。我们将讨论诸如多能源系统集成、智能电网应用、与储能装置的协同控制以及更加先进的AI驱动的控制方法等前沿研究课题。我们将强调非线性控制在解决日益复杂和动态变化的电力系统问题中的重要性，并鼓励读者在本书研究的基础上，继续探索和创新。 本书适合于电力电子、自动控制、新能源等领域的科研人员、工程师以及高等院校相关专业的师生阅读。通过本书的学习，读者将能够深入理解电压型PWM整流器的非线性特性，掌握多种先进的非线性控制设计方法，并能够将其应用于实际的电力电子系统设计与优化中，为推动电力电子技术的发展贡献力量。

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这本书的内容确实让人耳目一新，它深入探讨了电力电子领域一个至关重要的分支——电压型PWM整流器。我一直对如何提高电能质量和实现高精度功率控制很感兴趣，而这本书恰好提供了一个非常扎实的理论基础和前沿的实践视角。作者在阐述非线性控制理论时，没有流于表面，而是非常细致地剖析了这些复杂数学模型在实际应用中遇到的挑战，比如如何处理系统中的耦合效应和参数不确定性。特别是关于滑模控制和自适应控制在整流器设计中的应用，提供了不少独到的见解和具体的案例分析，这对于我们这些希望将前沿理论应用于工程实践的人来说，简直是宝藏。书中对各种控制策略的比较分析非常客观，能让人清晰地认识到每种方法的优缺点，避免了盲目跟风。总体来说，这本书的深度和广度都令人满意，它不仅仅是介绍技术，更是在引导读者进行系统性的、深层次的思考。

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这本书带给我的，不仅是知识的积累，更是一种思维方式的转变。它让我意识到，在处理复杂动态系统时，我们不能仅仅依赖于对系统进行线性化处理后的近似解。作者在论述过程中，不断强调反馈结构对系统稳定性和性能的决定性作用，尤其是在处理逆变器输出电流和电压之间的复杂动态耦合时。我特别喜欢书中对能量守恒和 Lyapunov 稳定性理论在非线性控制设计中的灵活运用，这为理解系统的本质特性提供了深刻的物理洞察力。对于那些希望在电力电子控制领域实现技术突破的博士生或高级工程师来说，这本书无疑是一部不可多得的参考宝典。它不仅讲解了“如何做”，更阐述了“为什么这样做”背后的深刻原理，激发了更深层次的研究兴趣。

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我发现这本书在结构组织上非常巧妙，它不像很多技术书籍那样堆砌公式和概念，而是构建了一个层层递进的学习路径。从基础的拓扑结构回顾，到深入分析PWM调制带来的开关非线性，再到引入先进的非线性控制框架，每一步都过渡得自然而然。对于我个人而言，最吸引我的是作者对于鲁棒性问题的探讨。在实际的电网接入应用中，电网阻抗的变化和负载扰动是家常便饭，如何确保整流器在这些不确定性下的稳定性和性能，是衡量一个控制方案是否成熟的关键。书中对H无限大控制和鲁棒性设计原则的应用，提供了非常实用的设计准则，这比单纯的理论推导更有指导意义。这本书的实用价值非常高，它不只是停留在理论研究层面，而是真正致力于解决工程实践中的痛点。

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这本书的阅读体验非常流畅，尽管主题是高深的前沿控制理论，但作者似乎总能找到最贴切的比喻和最直观的阐释来描绘复杂的数学关系。我特别赞赏作者在对比不同控制流派时所展现出的公正和全面性。例如，它清晰地剖析了基于模型的预测控制（MPC）与基于Lyapunov函数的间接自适应控制在整流器应用中的性能权衡，这对于项目决策者来说至关重要。在当前对电能质量要求日益严苛的背景下，如何设计出既高效又具备高度适应性的控制系统是关键。这本书详尽地覆盖了从理论基础到具体实现过程中的难点和解决方案，为构建下一代智能电网中的关键电力变换器，提供了坚实的理论支撑和可操作的工程指南，其价值远超预期的技术手册范畴。

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初读这本书时，我最深刻的印象是它对系统建模的严谨性。电力电子系统的非线性特性往往是传统线性控制难以完美解决的瓶颈，而本书从一开始就将重点放在了如何精确地描述和理解这些非线性上。作者没有回避控制系统固有的复杂性，反而将其视为创新的起点。我尤其欣赏其中关于状态空间重构和基于观测器的设计部分，这为那些试图在资源受限的环境下实现高性能控制的研究者指明了方向。书中的图表和公式推导清晰流畅，即使涉及到高深的数学工具，也能通过巧妙的逻辑串联，让读者逐步跟上作者的思路。对于一个资深的电力电子工程师而言，这本书提供了一个从宏观架构到微观细节的完整蓝图，它强迫我们跳出传统的PI控制思维定式，去拥抱更具鲁棒性和适应性的现代控制方法。这本书无疑是为那些追求极致性能和系统可靠性的专业人士准备的。

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