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微电网中的电力电子变换器

微电网中的电力电子变换器

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作者: S.M.Sharkh 著 , M.A.Abu-Sara 著 , 刘其辉译

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2017-09

版次: 1

ISBN: 9787111573197

定价: 79.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 轻型纸

页数: 244页

丛书: 智能电网关键技术研究与应用丛书

分类: 工程技术

本书以微电网中的电力电子变换器为主要对象，系统地论述了微电网变换器的拓扑、参数设计、调制技术、损耗特性、数字控制等关键技术内容，结合在微电网中应用广泛的在线互动式UPS，进一步分析了变换器的应用。此外，考虑电力电子变换器的存在及其对微电网运行特性的影响，归纳了微电网保护中的关键技术问题及解决方案，后本书还给出了一种用于减少微电网中熔断器动作的自适应保护方案。本书内容丰富、论述系统，适合作为国内开设新能源发电与并网、智能电网等专业的高等院校教材，也将为从事分布式发电及微电网技术、新能源发电与并网技术相关研究与应用的工程技术人员和科研工作人员提供专业性参考资料或培训教材。译者序
原书序言
第1章　绪论1
1.1　微电网变换器的运行模式2
1.1.1　并网模式2
1.1.2　独立模式3
1.1.3　电池充电模式
1.2　变换器的拓扑结构3
1.3　调制策略6
1.4　控制与系统问题6
1.5　未来的挑战与解决方法8
参考文献9
第2章　变换器拓扑12
2.1　拓扑12
2.1.1　两电平变换器12
2.1.2　ＮＰＣ变换器13
2.1.3　ＣＨＢ变换器13
2.2　脉冲宽度调制策略16
2.2.1　基于载波的调制策略16
2.2.2　ＳＶＭ策略20
2.3　建模23
参考文献25
第3章　ＮＰＣ和ＣＨＢ变换器直流环节电容电流分析及电容设计26
3.1　概述26
3.2　变换器直流环节电容设计27
3.3　直流环节电容电流有效值表达式的理论推导28
3.3.1　ＮＰＣ逆变器29
3.3.2　ＣＨＢ逆变器32
3.4　直流环节电容谐波电流的理论推导33
3.4.1　ＮＰＣ逆变器33
3.4.2　ＣＨＢ逆变器34
3.5　直流环节电容电流有效值和电压纹波幅值的数值计算35
3.6　仿真结果38
3.7　讨论40
3.7.1　ＮＰＣ变换器和ＣＨＢ变换器的电容容值比较40
目　　录Ⅶ
3.7.2　直流环节电容电流分析方法比较41
3.7.3　向更多电平数变换器的扩展42
3.8　结论42
参考文献42
第4章　两电平和三电平变换器拓扑的损耗对比45
4.1　概述45
4.2　ＩＧＢＴ－二极管模块的选择46
4.3　开关损耗47
4.3.1　两电平变换器的开关损耗48
4.3.2　ＮＰＣ变换器的开关损耗50
4.3.3　ＣＨＢ变换器的开关损耗51
4.4　通态损耗51
4.4.1　两电平变换器的通态损耗53
4.4.2　ＮＰＣ变换器的通态损耗54
4.4.3　ＣＨＢ变换器的通态损耗55
4.5　直流环节电容的电流有效值57
4.6　结果60
4.7　结论62
参考文献62
第5章　ＮＰＣ变换器中点电压低频振荡的抑制64
5.1　概述64
5.2　ＮＰＣ变换器调制策略65
5.3　ＮＶ调制策略的最小ＮＰ电压纹波67
5.3.1　局部平均ＮＰ电流68
5.3.2　开关约束的影响69
5.3.3　零纹波区域71
5.3.4　ＮＰ电压纹波的下限71
5.4　Ｂａｎｄ－ＮＶ调制策略72
5.4.1　传统ＮＶ策略的准则73
5.4.2　提出的准则73
5.4.3　工作区域74
5.4.4　算法76
5.4.5　Ｂａｎｄ－ＮＶ策略的开关时序79
5.5　Ｂａｎｄ－ＮＶ调制策略的性能79
5.5.1　ＮＰ电压纹波79
5.5.2　有效开关频率－输出电压谐波畸变81
5.6　Ｂａｎｄ－ＮＶ调制策略的仿真82
5.7　混合调制策略87
5.7.1　提出的混合调制策略88
Ⅷ　微电网中的电力电子变换器
5.7.2　仿真结果89
5.8　结论93
参考文献93
第6章　三相两电平逆变器的数字控制96
6.1　概述96
6.2　控制策略98
6.3　数字采样策略100
6.4　时延对稳定性的影响101
6.5　电容电流观测器102
6.6　反馈控制器设计104
6.7　仿真结果107
6.8　实验结果110
6.9　结论112
参考文献112
第7章　交错并联型逆变器的设计与控制114
7.1　概述114
7.2　纹波消除效应117
7.3　硬件设计119
7.3.1　硬件设计准则119
7.3.2　设计准则的应用125
7.4　控制器结构128
7.5　系统分析129
7.5.1　无源阻尼和电网阻抗的影响130
7.5.2　计算时延的影响132
7.5.3　电网扰动的抑制132
7.6　控制器设计134
7.7　仿真及实验结果138
7.8　结论146
参考文献146
第8章　交错并联型并网逆变器的重复电流控制149
8.1　概述149
8.2　控制器及系统建模151
8.3　系统分析与控制器设计153
8.4　仿真结果156
8.5　实验结果158
8.6　结论160
参考文献160
第9章　在线交互式ＵＰＳ 162
9.1　概述162
目　　录Ⅸ
9.2　系统概况164
9.3　核心控制器168
9.4　功率潮流控制器170
9.4.1　下垂控制方程170
9.4.2　小信号分析171
9.4.3　稳定性分析及下垂系数选择174
9.5　直流环节电压控制器180
9.6　实验结果182
9.7　结论190
参考文献191
第10章　微电网的保护194
10.1　概述194
10.2　继电保护面临的主要挑战194
……
内容简介:
本书以微电网中的电力电子变换器为主要对象，系统地论述了微电网变换器的拓扑、参数设计、调制技术、损耗特性、数字控制等关键技术内容，结合在微电网中应用广泛的在线互动式UPS，进一步分析了变换器的应用。此外，考虑电力电子变换器的存在及其对微电网运行特性的影响，归纳了微电网保护中的关键技术问题及解决方案，后本书还给出了一种用于减少微电网中熔断器动作的自适应保护方案。本书内容丰富、论述系统，适合作为国内开设新能源发电与并网、智能电网等专业的高等院校教材，也将为从事分布式发电及微电网技术、新能源发电与并网技术相关研究与应用的工程技术人员和科研工作人员提供专业性参考资料或培训教材。
目录:
译者序
原书序言
第1章　绪论1
1.1　微电网变换器的运行模式2
1.1.1　并网模式2
1.1.2　独立模式3
1.1.3　电池充电模式
1.2　变换器的拓扑结构3
1.3　调制策略6
1.4　控制与系统问题6
1.5　未来的挑战与解决方法8
参考文献9
第2章　变换器拓扑12
2.1　拓扑12
2.1.1　两电平变换器12
2.1.2　ＮＰＣ变换器13
2.1.3　ＣＨＢ变换器13
2.2　脉冲宽度调制策略16
2.2.1　基于载波的调制策略16
2.2.2　ＳＶＭ策略20
2.3　建模23
参考文献25
第3章　ＮＰＣ和ＣＨＢ变换器直流环节电容电流分析及电容设计26
3.1　概述26
3.2　变换器直流环节电容设计27
3.3　直流环节电容电流有效值表达式的理论推导28
3.3.1　ＮＰＣ逆变器29
3.3.2　ＣＨＢ逆变器32
3.4　直流环节电容谐波电流的理论推导33
3.4.1　ＮＰＣ逆变器33
3.4.2　ＣＨＢ逆变器34
3.5　直流环节电容电流有效值和电压纹波幅值的数值计算35
3.6　仿真结果38
3.7　讨论40
3.7.1　ＮＰＣ变换器和ＣＨＢ变换器的电容容值比较40
目　　录Ⅶ
3.7.2　直流环节电容电流分析方法比较41
3.7.3　向更多电平数变换器的扩展42
3.8　结论42
参考文献42
第4章　两电平和三电平变换器拓扑的损耗对比45
4.1　概述45
4.2　ＩＧＢＴ－二极管模块的选择46
4.3　开关损耗47
4.3.1　两电平变换器的开关损耗48
4.3.2　ＮＰＣ变换器的开关损耗50
4.3.3　ＣＨＢ变换器的开关损耗51
4.4　通态损耗51
4.4.1　两电平变换器的通态损耗53
4.4.2　ＮＰＣ变换器的通态损耗54
4.4.3　ＣＨＢ变换器的通态损耗55
4.5　直流环节电容的电流有效值57
4.6　结果60
4.7　结论62
参考文献62
第5章　ＮＰＣ变换器中点电压低频振荡的抑制64
5.1　概述64
5.2　ＮＰＣ变换器调制策略65
5.3　ＮＶ调制策略的最小ＮＰ电压纹波67
5.3.1　局部平均ＮＰ电流68
5.3.2　开关约束的影响69
5.3.3　零纹波区域71
5.3.4　ＮＰ电压纹波的下限71
5.4　Ｂａｎｄ－ＮＶ调制策略72
5.4.1　传统ＮＶ策略的准则73
5.4.2　提出的准则73
5.4.3　工作区域74
5.4.4　算法76
5.4.5　Ｂａｎｄ－ＮＶ策略的开关时序79
5.5　Ｂａｎｄ－ＮＶ调制策略的性能79
5.5.1　ＮＰ电压纹波79
5.5.2　有效开关频率－输出电压谐波畸变81
5.6　Ｂａｎｄ－ＮＶ调制策略的仿真82
5.7　混合调制策略87
5.7.1　提出的混合调制策略88
Ⅷ　微电网中的电力电子变换器
5.7.2　仿真结果89
5.8　结论93
参考文献93
第6章　三相两电平逆变器的数字控制96
6.1　概述96
6.2　控制策略98
6.3　数字采样策略100
6.4　时延对稳定性的影响101
6.5　电容电流观测器102
6.6　反馈控制器设计104
6.7　仿真结果107
6.8　实验结果110
6.9　结论112
参考文献112
第7章　交错并联型逆变器的设计与控制114
7.1　概述114
7.2　纹波消除效应117
7.3　硬件设计119
7.3.1　硬件设计准则119
7.3.2　设计准则的应用125
7.4　控制器结构128
7.5　系统分析129
7.5.1　无源阻尼和电网阻抗的影响130
7.5.2　计算时延的影响132
7.5.3　电网扰动的抑制132
7.6　控制器设计134
7.7　仿真及实验结果138
7.8　结论146
参考文献146
第8章　交错并联型并网逆变器的重复电流控制149
8.1　概述149
8.2　控制器及系统建模151
8.3　系统分析与控制器设计153
8.4　仿真结果156
8.5　实验结果158
8.6　结论160
参考文献160
第9章　在线交互式ＵＰＳ 162
9.1　概述162
目　　录Ⅸ
9.2　系统概况164
9.3　核心控制器168
9.4　功率潮流控制器170
9.4.1　下垂控制方程170
9.4.2　小信号分析171
9.4.3　稳定性分析及下垂系数选择174
9.5　直流环节电压控制器180
9.6　实验结果182
9.7　结论190
参考文献191
第10章　微电网的保护194
10.1　概述194
10.2　继电保护面临的主要挑战194
……

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