電力電子技術(shù)的應(yīng)用主要是電力電子變流器的應(yīng)用。本書(shū)分3篇，第1篇介紹交直流調(diào)速系統(tǒng)，內(nèi)容包括直流調(diào)速系統(tǒng)、交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速 系統(tǒng)和永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)；第2篇介紹新能源發(fā)電變流器控制系 統(tǒng)，內(nèi)容包括并網(wǎng)光伏逆變器控制系統(tǒng)和風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)；第3篇介 紹柔性輸配電變流器控制系統(tǒng)，內(nèi)容包括并聯(lián)補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器控制系統(tǒng)、潮流控制器控制系統(tǒng)和柔性直流輸電變流器控制系統(tǒng)。除了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器控制系統(tǒng)，本書(shū)其他各種控制系統(tǒng)均配有仿真示例。
本書(shū)可作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)高年級(jí)本科生、電氣工程學(xué)科研究生以及控制工程學(xué)科研究生的教材，也可作為電力電子應(yīng)用工程師的參考書(shū)。
本書(shū)遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫(xiě)而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。電力電子技術(shù)的應(yīng)用主要是電力電子變流器的應(yīng)用。
電機(jī)速度控制是電力電子變流器的傳統(tǒng)應(yīng)用，即利用變流器改變電機(jī)的供電參數(shù)，以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。在20世紀(jì)90年代中期以前，大多數(shù)調(diào)速系統(tǒng)都采用晶閘管變換器，最典型的是晶閘管-直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代中期以后，IGBT在相關(guān)功率等級(jí)的應(yīng)用領(lǐng)域取代了晶閘管。電動(dòng)汽車要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制器功率密度高、電磁干擾小。其中純電動(dòng)汽車具有高性能、零排放的優(yōu)點(diǎn)，而混合動(dòng)力汽車把發(fā)動(dòng)機(jī)和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合在一起，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。這兩種汽車的能量控制單元都是逆變器和 DC/DC變流器。
電力系統(tǒng)是電力電子變流器的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。美國(guó)電力科學(xué)研究院于1986年提出了靈活交流輸電系統(tǒng)（Flexible AC Transmission System，F(xiàn)ACTS），并于1988年提出了定制電力（Customer Power）技術(shù)。靈活交流輸電系統(tǒng)利用電力電子變流器，加強(qiáng)了電力系統(tǒng)的可控性，增大了電力傳輸能力，如高壓直流輸電（HVDC）、潮流控制技術(shù)和柔性直流輸電（HVDC-Flexible）技術(shù)。定制電力技術(shù)將電力電子裝置用于配電系統(tǒng)，如靜態(tài)同步補(bǔ)償器（STATCOM）、有源電力濾波器（APF）、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）等，提高了供電可靠性和電能質(zhì)量。
在全球氣候變暖和石油、煤炭等化石能源日益緊缺的今天，低耗高效和開(kāi)發(fā)新能源是根本出路，電力電子變流器在新能源開(kāi)發(fā)、轉(zhuǎn)換、輸送、儲(chǔ)存和利用等各方面都發(fā)揮著重要作用。太陽(yáng)能光伏逆變器把太陽(yáng)能電池板的直流電變換為交流電，或供給交流負(fù)載，或饋入市電。風(fēng)資源的不穩(wěn)定性決定了風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速是變化的，但并網(wǎng)需要恒頻，電力電子變頻器能解決這一問(wèn)題。
本書(shū)是為適應(yīng)新形勢(shì)、培養(yǎng)電力電子變流器應(yīng)用人才而編寫(xiě)。全書(shū)包含3篇，第1篇介紹直流調(diào)速系統(tǒng)、交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，第2篇介紹并網(wǎng)光伏逆變器控制系統(tǒng)和風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)，第3篇介紹柔性輸配電變流器控制系統(tǒng)。本書(shū)的出版得到安徽大學(xué)“2019年度國(guó)家級(jí)一流專業(yè)建設(shè)專項(xiàng)——電氣工程及其自動(dòng)化”的資助。感謝安徽大學(xué)電氣工程系各位老師對(duì)本書(shū)出版的幫助。
由于作者水平有限，難免存有錯(cuò)誤，懇請(qǐng)批評(píng)指正。聯(lián)系郵箱：2366889315@qq.com。
編 者
2024年1月
高等院校教師
前言
第1篇 交直流調(diào)速系統(tǒng)1
第1章 直流調(diào)速系統(tǒng)2
1.1 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速電源2
1.2 調(diào)速要求及轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)7
1.3 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)10
1.4 Simulink模型庫(kù)簡(jiǎn)介32
1.5 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真47
思考題與習(xí)題49
第2章 交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)51
2.1 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)51
2.2 基于動(dòng)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)58
2.3 交流調(diào)速系統(tǒng)仿真80
思考題與習(xí)題88
第3章 永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)90
3.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型90
3.2 永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)92
3.3 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)96
3.4 永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)仿真99
思考題與習(xí)題104
第2篇 新能源發(fā)電變流器控制系統(tǒng)105
第4章 并網(wǎng)光伏逆變器控制系統(tǒng)106
4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)106
4.2 光伏電池的特性和最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)107
4.3 并網(wǎng)逆變器矢量控制系統(tǒng)112
4.4 鎖相環(huán)和孤島保護(hù)116
4.5 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真120
思考題與習(xí)題123
第5章 風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)124
5.1 繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)雙饋調(diào)速原理124
5.2 繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)雙饋調(diào)速4種基本工況125
5.3 雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)128
5.4 風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)128
5.5 風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)仿真136
思考題與習(xí)題139
第3篇 柔性輸配電變流器控制系統(tǒng)141
第6章 并聯(lián)補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)142
6.1 有源電力濾波器控制系統(tǒng)142
6.2 靜止同步補(bǔ)償器控制系統(tǒng)148
6.3 靜止同步補(bǔ)償器控制系統(tǒng)仿真152
思考題與習(xí)題156
第7章 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器控制系統(tǒng)157
7.1 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器原理157
7.2 暫降電壓檢測(cè)與補(bǔ)償策略158
7.3 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器控制系統(tǒng)162
思考題與習(xí)題163
第8章 潮流控制器控制系統(tǒng)164
8.1 潮流控制原理164
8.2 DPFC的功率控制特性166
8.3 DPFC控制系統(tǒng)169
8.4 潮流控制器控制系統(tǒng)仿真173
思考題與習(xí)題177
第9章 柔性直流輸電變流器控制系統(tǒng)178
9.1 MMC變流器178
9.2 柔性直流輸電變流器控制系統(tǒng)185
9.3 柔性直流輸電變流器控制系統(tǒng)仿真189
思考題與習(xí)題192
附錄 基于Simulink模型的電機(jī)控制MBD193
參考文獻(xiàn)201
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