《電力電子變換器的建模和控制》內(nèi)容立足于電力電子、控制系統(tǒng)和信號處理的學(xué)科交叉，覆蓋部分工業(yè)電子領(lǐng)域�！峨娏﹄娮幼儞Q器的建模和控制》分為兩部分：1）電力電子變換器建模，涵蓋電力電子變換器建模的主要主題，包括開關(guān)模型、典型和通用平均模型及降階模型；2）電力電子變換器控制，探討電力電子變換器控制方法，涵蓋線性和非線性控制方法。書中關(guān)于每個(gè)問題都將理論和實(shí)踐相結(jié)合，并給出直觀的案例。書中案例研究問題源于工程實(shí)際，并給出完整的求解過程�！峨娏﹄娮幼儞Q器的建模和控制》應(yīng)用MATLAB®- Simulink ®軟件，給出了必要的仿真和注解，以便讀者深刻理解控制結(jié)構(gòu)運(yùn)行的要點(diǎn)。
《電力電子變換器的建模和控制》可作為電力電子領(lǐng)域碩士研究生教材使用，也可供從事電力電子技術(shù)領(lǐng)域研究工作的研究者和專業(yè)人士參考。
原書前言
現(xiàn)代電力電子學(xué)開啟了電能處理的新時(shí)代。在這種背景下，對于正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)，電力電子控制系統(tǒng)已經(jīng)成為不可或缺的。在過去的幾十年，控制系統(tǒng)理論和信號處理技術(shù)在電力電子領(lǐng)域中成為了技術(shù)創(chuàng)新的前沿。隨著這個(gè)趨勢，《電力電子變換器的建模和控制》將控制系統(tǒng)理論應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域，可供從事電力系統(tǒng)領(lǐng)域研究工作的在校學(xué)生和專業(yè)人士參考�！峨娏﹄娮幼儞Q器的建模和控制》為讀者提供了工具，可以獲取多種類型開關(guān)變換器的不同模型和控制結(jié)構(gòu)（直流和交流電路）。這些主題不僅涵蓋線性控制技術(shù)（該技術(shù)源于20世紀(jì)80年代，普遍采用比例積分控制器），而且還涵蓋了現(xiàn)代非線性連續(xù)或變結(jié)構(gòu)控制。
《電力電子變換器的建模和控制》來源于SeddikBacha教授1994年來為法國格勒諾布爾理工學(xué)院和約瑟夫•傅里葉大學(xué)電氣工程碩士和本科生開設(shè)的課程——“電力電子拓?fù)涞慕：涂刂啤�。法國格勒諾布爾電氣工程實(shí)驗(yàn)室在開關(guān)變換器和可再生能源轉(zhuǎn)換控制方面的研究工作也豐富了本書的內(nèi)容和案例研究。本書的編寫得到法國國立高等工藝學(xué)校前校長Jean-PaulHautier教授的支持鼓勵。
《電力電子變換器的建模和控制》的編寫方式與主要內(nèi)容相呼應(yīng)，立足于電力電子、控制系統(tǒng)和信號處理的學(xué)科交叉，覆蓋部分工業(yè)電子領(lǐng)域。本書編寫時(shí)假設(shè)讀者具備上述學(xué)科的基本知識。在書中，每個(gè)問題都有理論和實(shí)踐的方法，并且給出直觀的案例。案例研究問題源于實(shí)際，并給出最完整的解決途徑。本書給出了必要的仿真和注解，以便讀者深刻理解開關(guān)變換器控制結(jié)構(gòu)閉環(huán)運(yùn)行的要點(diǎn)。
為了便于電力工程師和控制工程師理解，本書做了許多努力，包括豐富的參考書目以提供成熟領(lǐng)域的綜合信息、關(guān)鍵術(shù)語的歸并、完備的案例研究以及統(tǒng)一的表述符號和風(fēng)格。
《電力電子變換器的建模和控制》作者IulianMunteanu博士和AntonetaIulianaBratcu博士，在羅馬尼亞多瑙河下游大學(xué)EmilCeangǎ教授處的求學(xué)和共同的工作經(jīng)歷對于本書的論述影響重大。我們感謝EmilCeangǎ教授提供的寶貴建議，這些建議對于本書許多控制方法的教學(xué)演示頗具啟發(fā)意義。感謝西班牙塞維利亞大學(xué)的LeopoldoGarcíaFranquelo教授對我們工作的評價(jià)和對本書的認(rèn)可。還要感謝法國格勒諾布爾理工學(xué)院的Jean-PierreRognon教授為提高本書的質(zhì)量提供的有益意見和建議。
SeddikBacha
IulianMunteanu
AntonetaIulianaBratcu
法國格勒諾布爾
Seddik Bacha是法國格勒諾布爾約瑟夫•傅里葉大學(xué)的教授，并且積極地在格勒諾布爾電氣工程實(shí)驗(yàn)室（G2Elab）的電力系統(tǒng)課題組開展研究。他在2001～2012年間擔(dān)任課題組組長。自1990年以來，他研究和教學(xué)的領(lǐng)域是電力電子結(jié)構(gòu)的建模和非線性控制，取得不同程度的進(jìn)展之后，現(xiàn)階段他的研究重點(diǎn)為電力電子控制、可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)能量優(yōu)化[電動汽車入網(wǎng)技術(shù)（V2G）、智能家居等]。他在格勒諾布爾約瑟夫•傅里葉大學(xué)和格勒諾布爾理工學(xué)院教授的課程中，“電力電子結(jié)構(gòu)”是本科生課程，“電力電子系統(tǒng)建�！焙汀半娏﹄娮酉到y(tǒng)控制”是電氣工程研究生課程。除了擔(dān)任科研項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之外，Bacha教授作為合作者擁有3項(xiàng)專利，參加了17本書部分章節(jié)的編寫，發(fā)表了200多篇期刊論文和高水平國際會議論文。
Iulian Munteanu在1996年于羅馬尼亞多瑙河下游大學(xué)取得了應(yīng)用電子學(xué)士學(xué)位，在1997年于法國勒阿弗爾大學(xué)取得了儀器測量與控制碩士學(xué)位，在2006年于羅馬尼亞多瑙河下游大學(xué)取得了自動化控制博士學(xué)位。從1998年到2011年，他在多瑙河下游大學(xué)電子和通信系工作。從2000年開始，在法國格勒諾布爾電氣工程實(shí)驗(yàn)室，以Daniel Roye和Seddik Bacha作為導(dǎo)師，他進(jìn)行了博士和博士后的研究，主要方向?yàn)橛糜诳稍偕茉崔D(zhuǎn)換的電力電子系統(tǒng)。這期間他作為合著者編寫了2本書，獲得了1項(xiàng)專利，參加了1本書部分章節(jié)的編寫，發(fā)表了7份研究報(bào)告以及40多篇期刊論文和高水平國際會議論文。現(xiàn)階段，Iulian Munteanu 作為博士后研究員在法國格勒諾布爾圖像、語音、信號與自動化控制實(shí)驗(yàn)室（GIPSA-lab）的控制系統(tǒng)課題組工作。他的研究方向?yàn)殡娏﹄娮幼儞Q器控制以及可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制。
Antoneta Iuliana Bratcu在1996年于羅馬尼亞多瑙河下游大學(xué)取得了電氣工程碩士學(xué)位，在2001年于法國弗朗什-孔泰大學(xué)取得了自動化控制與計(jì)算機(jī)工程博士學(xué)位。在1995～2011年，她在多瑙河下游大學(xué)工作。2002～2005年，她分別在法國特魯瓦技術(shù)大學(xué)和圣太田國立高等礦業(yè)學(xué)校完成了兩項(xiàng)博士后研究。在2007年12月至2009年12月，她作為格勒諾布爾電氣工程實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員在Seddik Bacha教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組工作。她作為合著者編寫了3本書，獲得了1項(xiàng)專利，發(fā)表了5份研究報(bào)告以及60多篇期刊論文和高水平國際會議論文�，F(xiàn)階段她是格勒諾布爾理工學(xué)院的副教授，并且與GIPSA-lab展開合作。她的研究方向?yàn)橛糜谀芰哭D(zhuǎn)換系統(tǒng)的連續(xù)和斷續(xù)優(yōu)化控制。
目 錄
譯者序
原書序一
原書序二
原書前言
第1章 簡介1
1.1 電力系統(tǒng)中電力電子變換器的功能和目標(biāo)1
1.2 電力電子變換器建模、仿真和控制需求分析2
1.3 本書內(nèi)容的涉及范圍和結(jié)構(gòu)3
參考文獻(xiàn)3
第一部分 電力電子變換器建模
第2章 電力電子變換器建模簡介5
2.1 模型5
2.1.1 什么是模型5
2.1.2 建模的范圍5
2.2 模型的類型6
2.2.1 開關(guān)模型8
2.2.2 采樣數(shù)據(jù)模型9
2.2.3 平均模型10
2.2.4 大信號和小信號模型10
2.2.5 行為模型13
2.2.6 示例14
2.3 模型應(yīng)用16
2.3.1 各種模型之間的聯(lián)系16
2.3.2 建模和控制之間的聯(lián)系16
2.3.3 模型的其他可能用途16
2.4 本章小結(jié)18
參考文獻(xiàn)18
第3章 開關(guān)模型19
3.1 數(shù)學(xué)建模19
3.1.1 通用數(shù)學(xué)框架19
3.1.2 雙線性形式21
3.2 建模方法21
3.2.1 基本假定：狀態(tài)變量21
3.2.2 通用算法22
3.2.3 示例23
3.3 案例研究：三相電壓源型整流器29
3.4 本章小結(jié)36
思考題36
參考文獻(xiàn)41
第4章 經(jīng)典平均模型42
4.1 本章簡介42
4.2 定義和基礎(chǔ)知識43
4.2.1 滑動平均43
4.2.2 狀態(tài)變量平均44
4.2.3 開關(guān)周期平均44
4.2.4 電力電子電路平均化完整過程44
4.3 平均方法45
4.3.1 圖形法45
4.3.2 解析法46
4.4 平均化誤差分析47
4.4.1 精確采樣數(shù)據(jù)模型47
4.4.2 精確采樣模型和精確平均模型之間的聯(lián)系49
4.5 小信號平均模型51
4.5.1 連續(xù)小信號平均模型51
4.5.2 采樣數(shù)據(jù)小信號模型52
4.5.3 示例52
4.6 案例研究：buck-boost變換器54
4.7 平均模型的優(yōu)點(diǎn)和局限性63
思考題63
參考文獻(xiàn)75
第5章 通用平均模型77
5.1 本章簡介77
5.2 原理78
5.2.1 基礎(chǔ)知識78
5.2.2 與一階分量模型的聯(lián)系79
5.2.3 與經(jīng)典平均模型的聯(lián)系80
5.3 示例80
5.3.1 狀態(tài)變量實(shí)例81
5.3.2 無源電路實(shí)例81
5.3.3 耦合電路實(shí)例81
5.3.4 開關(guān)函數(shù)83
5.4 平均方法84
5.4.1 解析法84
5.4.2 圖形法85
5.5 通用平均模型和實(shí)際波形之間的聯(lián)系86
5.5.1 從通用平均模型中提取時(shí)變信號86
5.5.2 從時(shí)變信號中提取通用平均模型87
5.6 采用通用平均模型表示交流變量中有功和無功分量89
5.7 案例研究92
5.7.1 感應(yīng)加熱電流源型逆變器92
5.7.2 串聯(lián)諧振變換器96
5.7.3 通用平均模型的局限性：示例98
5.7.4 PWM變換器100
5.8 本章小結(jié)110
思考題110
附錄115
參考文獻(xiàn)116
第6章 降階平均模型118
6.1 本章簡介118
6.2 原理119
6.3 通用方法120
6.3.1 交流變量示例：感應(yīng)加熱電流源型逆變器121
6.3.2 斷續(xù)導(dǎo)通模式示例：buck-boost變換器124
6.4 案例研究127
6.4.1 晶閘管控制電抗器建模127
6.4.2 DC-DC boost變換器工作在斷續(xù)導(dǎo)通模式129
6.5 本章小結(jié)134
思考題134
參考文獻(xiàn)138
第二部分 電力電子變換器控制
第7章 電力電子變換器通用控制理論140
7.1 電力電子變換器控制目標(biāo)140
7.2 電力電子變換器特殊的控制問題142
7.3 不同控制方法144
7.4 本章小結(jié)145
參考文獻(xiàn)146
第8章 DC-DC功率變換器線性控制方法147
8.1 線性化平均模型，控制目標(biāo)和相關(guān)的設(shè)計(jì)方法147
8.2 直接輸出控制148
8.2.1 假設(shè)和算法設(shè)計(jì)148
8.2.2 buck-boost變換器示例150
8.3 間接輸出控制：雙環(huán)級聯(lián)控制結(jié)構(gòu)153
8.3.1 假設(shè)和算法設(shè)計(jì)154
8.3.2 雙向DC-DC變換器示例157
8.3.3 帶有非最小相位行為的DC-DC變換器雙環(huán)級聯(lián)控制結(jié)構(gòu)160
8.4 通過極點(diǎn)配置調(diào)整系統(tǒng)動態(tài)的變換器控制方法164
8.4.1 假設(shè)和算法設(shè)計(jì)164
8.4.2 buck變換器示例167
8.5 數(shù)字控制問題169
8.5.1 數(shù)字控制方法設(shè)計(jì)169
8.5.2 光伏應(yīng)用中boost DC-DC變換器獲取數(shù)字控制律示例171
8.6 案例研究173
8.6.1 用超前－滯后控制實(shí)現(xiàn)的boost變換器輸出電壓直接控制173
8.6.2 通過極點(diǎn)配置實(shí)現(xiàn)的boost變換器輸出電壓直接控制177
8.7 本章小結(jié)182
思考題183
參考文獻(xiàn)188
第9章 DC-AC和AC-DC功率變換器線性控制方法190
9.1 背景190
9.2 旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)下控制方法191
9.2.1 單相并網(wǎng)逆變器示例195
9.3 諧振控制器199
9.3.1 諧振控制的必要性199
9.3.2 比例諧振控制的基礎(chǔ)200
9.3.3 設(shè)計(jì)方法204
9.3.4 具體實(shí)現(xiàn)時(shí)的若干問題209
9.3.5 復(fù)合
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