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第1部分 模拟控制电路1

第1章 基于PWM的直-直变换器滑模控制方法3

1.1 简介3

1.2 滑模控制理论简述3

1.3 基于PWM的滑模控制5

1.4 基于PWM的电压滞回控制5

1.5 基于PWM的电流滑模滞回控制11

1.6 设计经验13

1.7 小结16

参考文献16

第2章 合成纹波直-直变换器的滞回控制方法18

2.1 基于滞回控制器的直-直变换器18

2.2 组成元件和非理想因素19

2.2.1 变换器20

2.2.2 载波生成电路21

2.2.3 滞回控制器22

2.2.4 电压反馈23

2.3 合成载波发生电路26

2.3.1 利用无源滤波器件的合成载波发生电路26

2.3.2 利用有源滤波器件的合成载波发生电路29

2.4 负载电流前馈30

2.5 线性模型30

2.5.1 合成纹波发生器建模31

2.5.2 滞回控制器模型32

2.6 小结32

参考文献32

第3章 单周期控制单相电源逆变器33

3.1 简介33

3.2 单周期控制的基本原理和应用34

3.3 光伏领域应用37

3.3.1 单相光伏逆变器中的OCC37

3.3.2 三相光伏逆变器中的OCC41

3.4 通过庞加莱图进行OCC稳定性分析43

3.5 小结45

参考文献45

第2部分 数字控制电路49

第4章 数字PWM控制的直-直开关变换器51

4.1 数字控制环51

4.1.1 时序图和控制过程53

4.1.2 控制环延迟53

4.2 动态建模和系统级补偿器设计54

4.2.1 控制环小信号建模54

4.2.2 补偿器设计和离散化55

4.3 数字化问题和极限循环期56

4.3.1 A/D数字化问题56

4.3.2 调制器数字化问题57

4.3.3 抑制极限循环期的设计57

4.4 控制器的设计与实现59

4.4.1 模拟-数字转换器（ADC）59

4.4.2 数字补偿器61

4.4.3 数字MPM62

4.5 小结64

参考文献65

第5章 基于单片机的高强度气体放电灯镇流器控制67

5.1 HID灯的工作原理和模型67

5.1.1 HID灯67

5.1.2 HID灯运行需求68

5.1.3 HID灯建模69

5.2 HID灯的电子镇流器70

5.2.1 交流应用的电子镇流器70

5.2.2 直流工况下的电子镇流器71

5.3 电子镇流器中的数字控制72

5.3.1 HID灯的常规控制策略72

5.3.2 PFC变换器72

5.3.3 直-直变换器72

5.3.4 低频逆变器73

5.3.5 点火器73

5.3.6 保护电路73

5.4 应用实例73

5.4.1 HID灯镇流器73

5.4.2 单片机PIC16F68474

5.4.3 控制策略75

5.4.4 HID灯启动76

5.4.5 预热过程76

5.4.6 稳定运行状态76

5.4.7 保护77

5.4.8 实验结果77

5.5 小结79

参考文献79

第6章 基于FPGA的整流器直接滑模PWM控制82

6.1 简介82

6.2 滑模控制：基本理论与变换器应用83

6.3 单相PWM整流器的直接滑模控制83

6.3.1 单相PWM整流器模型83

6.3.2 稳态工作限制84

6.3.3 直接滑模控制的实现85

6.3.4 基于FPGA的控制器87

6.4 三相PWM整流器的直接滑模控制89

6.4.1 三相PWM整流器模型89

6.4.2 稳态工作限制90

6.4.3 直接滑模控制的具体实施91

6.4.4 基于FPGA的控制器94

6.5 小结97

参考文献98

第7章 基于DSP控制的三相单位功率因数整流器99

7.1 简介99

7.2 变换器控制用DSP电路99

7.3 三相单位功率因数整流器拓扑100

7.3.1 三相整流器：VSR和CSR101

7.3.2 新型拓扑：Y-整流器、△-整流器、VIENNA整流器103

7.4 锁相环策略104

7.4.1 三相系统中具有固定采样周期的PLL105

7.4.2 具有固定采样周期的单相PLL106

7.4.3 三相系统中具有变采样周期的PLL109

7.4.4 具有变采样周期的单相PLL111

7.4.5 PLL总结111

7.5 UPF整流器的控制策略113

7.5.1 基于dq坐标系的控制113

7.5.2 基于pq理论的控制114

7.5.3 预测控制118

7.6 小结122

参考文献122

第8章 并网用三相电压源型逆变器的DSP控制126

8.1 简介126

8.2 并网用三相电压源型逆变器的建模与控制127

8.2.1 αβ静止坐标系下的建模127

8.2.2 同步旋转坐标系下的模型132

8.2.3 通过LCL滤波器并网光伏逆变器的控制137

8.3 αβ静止坐标系下并网光伏逆变器的DSP控制140

8.3.1 αβ静止坐标系下电流环的设计和实现140

8.3.2 αβ静止坐标系下电压环的设计和实现145

8.4 dq坐标系下通过LCL滤波器并网光伏逆变器的DSP控制149

8.4.1 同步旋转坐标系下电流环的设计和实现149

8.4.2 同步旋转坐标系下电压环的设计和实现154

8.5 测试结果154

8.6 小结160

参考文献160

第9章 基于FPGA和DSP控制的直-直变换器在可再生能源领域中的应用162

9.1 简介162

9.2 基于FPGA和DSP的多功能数字控制器162

9.2.1 控制平台162

9.2.2 DSP与FPGA的同步164

9.2.3 FPGA功能的实现165

9.2.4 触摸屏的实现165

9.3 面向直-直变换器的新拓扑和控制策略开发167

9.3.1 高变比无源钳位电路167

9.3.2 三相交错并联高变比升压变换器171

9.4 新拓扑在光伏发电中的应用177

9.5 小结177

参考文献178

第10章 多电平变换器的拓扑结构、调制方法和控制策略180

10.1 简介180

10.2 多电平变换器拓扑结构181

10.2.1 二极管钳位变换器（DCC）181

10.2.2 飞跨电容（FC）变换器182

10.2.3 级联式H桥多电平（CHB）变换器183

10.2.4 模块化多电平变换器（MMC）185

10.3 多电平变换器的调制技术187

10.3.1 低开关频率调制技术187

10.3.2 高开关频率调制技术187

10.3.3 MMC中环流电流的控制和电容电压平衡193

10.3.4 共模电路和差模电路193

10.4 数字控制器在多电平变换器中的应用197

10.4.1 低电平数变换器使用的集中式数字控制器197

10.4.2 高电平数变换器使用的分布式数字控制器197

10.5 小结199

参考文献199

第3部分 电力电子控制电路的新趋势207

第11章 IGBT模块智能驱动发展现状分析——变换器核心的检测、控制、管理209

11.1 门极驱动简介209

11.1.1 电力电子系统、IGBT和门极驱动单元209

11.1.2 监测和控制系统213

11.2 新型门极驱动及其系统构架214

11.2.1 系统集成214

11.2.2 高温运行能力215

11.3 集成数据采集方法216

11.3.1 电压测量217

11.3.2 电流测量217

11.3.3 温度测量219

11.4 智能控制219

11.4.1 状态监测220

11.4.2 开关行为控制220

11.4.3 功率器件串联222

11.4.4 功率器件并联223

11.5 小结224

参考文献224

第12章 集成开关电容变换器的控制227

12.1 简介227

12.2 自举电路（充电泵）设计227

12.3 控制策略229

12.3.1 两级调制策略230

12.3.2 电路重构机制232

12.3.3 脉冲频率调制和脉冲控制策略234

12.3.4 载波移相236

12.4 小结237

参考文献238

第13章 基于DSP的三相单位功率因数整流器控制策略239

13.1 简介239

13.2 变换器模型240

13.3 三相变换器的常规滑模控制方法240

13.4 变换器的解耦模型241

13.4.1 解耦模型的推导242

13.4.2 模型的可控性和可观性243

13.5 基于观测器的滑模控制策略243

13.5.1 直接解耦模型244

13.5.2 KF策略244

13.5.3 Q与R矩阵的选择244

13.5.4 降低计算量245

13.6 UPFR的滑模控制245

13.6.1 内控制环245

13.6.2 外控制环245

13.7 固定开关频率的滑模控制246

13.7.1 滞回窗口的计算246

13.7.2 SDA技术247

13.7.3 开关频谱分析249

13.8 实验结果251

13.9 小结252

参考文献253

第14章 基于双核DSP的交流微网控制和通信255

14.1 简介255

14.2 交流微网的控制255

14.2.1 交流微网的架构255

14.2.2 交流微网中的变换器256

14.2.3 微网应用场景257

14.3 电网支撑型变换器的控制257

14.3.1 第一层控制257

14.3.2 第二层控制259

14.3.3 第三层控制260

14.4 交流微网的通信260

14.4.1 通信协议260

14.4.2 实验室规模的微网示例261

14.5 基于双核DSP的控制和通信262

14.5.1 DSP的控制和通信技术262

14.5.2 双核系统架构262

14.5.3 基于C28的控制实现方法264

14.5.4 基于M3的通信实现方法264

14.5.5 交流微网中控制和通信的扩展265

14.6 实验室规模微网测试结果266

14.6.1 第一层控制的性能验证266

14.6.2 第二层控制的性能验证268

14.6.3 通信网络中丢包的影响269

14.7 小结270

参考文献270

第15章 电力电子变换器智能优化设计272

15.1 简介272

15.2 评估函数273

15.2.1 第一类评估函数273

15.2.2 第二类评估函数273

15.2.3 主回路的评估函数273

15.2.4 FN的评估函数275

15.3 GA的实现276

15.4 ACO搜索过程278

15.4.1 eACO数据结构278

15.4.2 eACO搜索过程279

15.5 优化设计实例280

15.5.1 设计目标280

15.5.2 基于GA的设计281

15.5.3 基于ACO的设计283

15.6 小结284

参考文献285