單相變換器直流側(cè)電容有源化技術(shù)研究
單相功率變換中，交流側(cè)的二次脈動(dòng)功率會(huì)傳播到直流側(cè)。為此，直流側(cè)常常并聯(lián)大容量電解電容，抑制脈動(dòng)功率，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。由于電解電容體積大、可靠性低，制約了電力電子器件的小型化集成化發(fā)展。本書提出了直流側(cè)電容有源化技術(shù)，替代大容量電解電容，推動(dòng)電力電子技術(shù)發(fā)展。本書首先簡(jiǎn)要介紹了無(wú)源電容模組的設(shè)計(jì)方案，利用電解電容和薄膜電容優(yōu)化構(gòu)造電容模組，替代直流側(cè)的大容量電解電容。相比無(wú)源元件，有源開關(guān)
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目錄
序
前言
第1章 概論 1
1.1 直流側(cè)電容的應(yīng)用現(xiàn)狀 1
1.1.1 電容的集成化難題 1
1.1.2 電容的可靠性問(wèn)題 2
1.2 去電解電容技術(shù)：脈動(dòng)功率抑制 3
1.2.1 脈動(dòng)功率減弱 5
1.2.2 脈動(dòng)功率轉(zhuǎn)移 7
1.2.3 脈動(dòng)功率補(bǔ)償 8
參考文獻(xiàn) 9
第2章 無(wú)源電容模組的優(yōu)化設(shè)計(jì) 12
2.1 電容電流理論計(jì)算 12
2.1.1 二重傅里葉分析 12
2.1.2 電流計(jì)算分析 14
2.2 電容模組多目標(biāo)優(yōu)化方法 22
2.2.1 電容模組的性能建模 22
2.2.2 電容模組的電熱磁仿真 25
2.2.3 電容模組的優(yōu)化設(shè)計(jì)流程 28
2.2.4 電容模組的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例 31
參考文獻(xiàn) 35
第3章 有源電容的實(shí)現(xiàn)方法 37
3.1 二倍頻紋波的產(chǎn)生機(jī)理 37
3.2 無(wú)功功率的產(chǎn)生機(jī)理及補(bǔ)償結(jié)構(gòu) 38
3.2.1 無(wú)功功率的產(chǎn)生機(jī)理 38
3.2.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償結(jié)構(gòu) 40
3.3 有源電容的電路結(jié)構(gòu) 42
3.3.1 串聯(lián)電壓源 42
3.3.2 并聯(lián)電流源 43
3.4 典型電路結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)功率抑制機(jī)理 49
3.4.1 直流側(cè)的抑制機(jī)理 49
3.4.2 交流側(cè)的抑制機(jī)理 52
3.5 脈動(dòng)功率的流通路徑分析 54
3.5.1 情形一：無(wú)源電容方案 54
3.5.2 情形二：直流側(cè)有源電容方案 56
3.5.3 情形三：交流側(cè)有源電容方案 56
3.6 單相變換器電壓電流應(yīng)力分析 58
3.6.1 情形一：接入無(wú)源電容 60
3.6.2 情形二：接入有源電容 61
3.6.3 變換器的元器件損耗對(duì)比 65
參考文獻(xiàn) 67
第4章 有源電容的控制技術(shù)典型案例分析 68
4.1 逆變器交流側(cè)的有源電容控制：穩(wěn)態(tài)分析 68
4.1.1 燃料電池差分逆變系統(tǒng) 69
4.1.2 波形控制方法概述 71
4.1.3 波形控制方法分析 74
4.1.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 80
4.2 逆變器交流側(cè)的有源電容控制：暫態(tài)分析 86
4.2.1 燃料電池差分逆變器的暫態(tài)解決方案 87
4.2.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 92
4.3 整流器交流側(cè)的有源電容控制 98
4.3.1 LED差分輸入整流系統(tǒng) 98
4.3.2 LED整流器的波形控制方法 100
4.3.3 波形控制方法特性分析 103
4.3.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 105
4.4 交流側(cè)的有源電容控制：一般化方法 108
4.4.1 單相變換系統(tǒng)諧波產(chǎn)生機(jī)理 108
4.4.2 逆變系統(tǒng)的一般化波形控制方法 111
4.4.3 整流系統(tǒng)的一般化波形控制方法 120
4.4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 120
4.5 直流側(cè)的有源電容閉環(huán)控制 122
4.5.1 有源阻尼控制方法 122
4.5.2 有源電容控制方法 125
4.5.3 直流側(cè)的有源電容間諧波抑制案例 130
4.5.4 光伏系統(tǒng)直流側(cè)的有源電容實(shí)現(xiàn)案例 141
參考文獻(xiàn) 148
第5章 有源電容的可靠性評(píng)估 152
5.1 電力電子產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題 152
5.2 元器件失效機(jī)理 155
5.2.1 電容失效機(jī)理 155
5.2.2 開關(guān)器件失效機(jī)理 158
5.3 元器件可靠性評(píng)估 163
5.3.1 直流側(cè)電容有源化典型結(jié)構(gòu) 163
5.3.2 電容可靠性 163
5.3.3 開關(guān)管可靠性評(píng)估 165
5.4 變換器系統(tǒng)的可靠性評(píng)估 171
5.4.1 含有源電容的系統(tǒng)可靠性評(píng)估 171
5.4.2 基于任務(wù)剖面的系統(tǒng)可靠性評(píng)估 176
參考文獻(xiàn) 183
后記 184
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