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第1章 用于两电平三相电压型逆变器的载波脉宽调制1

1.1 引言1

1.2 参考电压va ref、vb ref、vc ref3

1.3 参考电压Pa ref、Pb ref、Pc ref6

1.4 va、vb、vc与Pa、Pb、Pc之间的联系8

1.5 PWM信号的产生8

1.5.1 反锯齿波8

1.5.2 传统锯齿形载波11

1.5.3 三角形载波12

1.5.4 说明16

1.6 通过参考波形va ref k、vb ref k、vc ref k确定Pa ref k、Pb ref k、Pc ref k16

1.6.1 “正弦”调制17

1.6.2 “居中”调制18

1.6.3 “亚优化”调制19

1.6.4 “平顶”和“平底”调制20

1.7 总结22

1.8 参考文献22

第2章 空间矢量调制策略24

2.1 逆变器和空间矢量PWM24

2.1.1 问题描述24

2.1.2 逆变器模型24

2.1.3 空间矢量调制27

2.2 通用方法33

2.2.1 自由度33

2.2.2 全指令域的拓展34

2.2.3 空间矢量调制36

2.2.4 PWM频谱38

2.3 空间矢量PWM与实现39

2.3.1 实现所需硬件及通用结构39

2.3.2 工作扇区的确定42

2.3.3 空间矢量PWM的一些变种43

2.4 总结46

2.5 参考文献46

第3章 三相电压型逆变器的过调制48

3.1 背景48

3.2 调制策略的比较48

3.2.1 引言48

3.2.2 “全波”调制49

3.2.3 标准调制策略的性能50

3.3 调制器的饱和53

3.4 改进的过调制56

3.5 参考文献62

第4章 脉冲宽度调制的计算与优化策略64

4.1 程式化PWM简介64

4.2 PWM的有效频率范围65

4.3 程式化谐波消除PWM66

4.4 优化PWM68

4.4.1 简介68

4.4.2 最小化判据68

4.4.3 优化结果应用70

4.4.4 实时生成原理72

4.5 多电平PWM的计算73

4.5.1 简介73

4.5.2 三电平PWM的计算74

4.5.3 独立的多电平PWM的计算77

4.6 总结78

4.7 参考文献79

第5章 △-∑调制81

5.1 引言81

5.2 单相△-∑调制原理81

5.2.1 开环或闭环操作82

5.2.2 频率特性82

5.2.3 参考信号幅值对频谱的影响84

5.2.4 指令信号频率对频谱成分的影响85

5.2.5 窄脉冲的缺失85

5.2.6 决策要素85

5.2.7 非对称与对称DSM86

5.3 三相情况：矢量DSM87

5.3.1 选择新矢量的判据88

5.3.2 三电平三相逆变器93

5.4 总结94

5.5 参考文献94

第6章 随机调制策略96

6.1 引言96

6.2 展布频谱技术及其应用96

6.3 随机调制技术介绍98

6.3.1 PWM的确定性基础98

6.3.2 变频率随机PWM98

6.3.3 随机脉冲位置PWM99

6.3.4 三相逆变器中的随机PWM99

6.3.5 整体评价99

6.4 随机调制的频谱分析100

6.4.1 电压频谱的影响100

6.4.2 负载电流频谱的影响101

6.4.3 直流母线电流影响101

6.4.4 对电动机噪声和振动的影响103

6.5 总结106

6.6 参考文献106

第7章 调速装置的电磁兼容：PWM控制策略的影响108

7.1 简介108

7.2 EMC研究的目标109

7.3 静止变流器中的EMC机理110

7.3.1 引言110

7.3.2 EMC标准111

7.3.3 标准的测量与仿真112

7.4 时域仿真113

7.5 频域建模：工程师的工具114

7.5.1 建模的目标114

7.5.2 干扰源建模115

7.5.3 逆变器的频域表示119

7.6 PWM控制120

7.6.1 基于载波PWM120

7.7 不同基于载波PWM策略的源的比较128

7.7.1 正弦交叉比较PWM128

7.7.2 谐波注入控制129

7.7.3 换相率限制：死区带PWM控制129

7.8 空间矢量PWM130

7.9 最小化共模电压的结构134

7.10 总结134

7.11 参考文献135

第8章 多相电压源逆变器137

8.1 引言137

8.2 电压源逆变器的矢量建模138

8.2.1 n桥臂结构：术语、标记、举例138

8.2.2 平均值控制：PWM140

8.3 带多相负载的逆变器148

8.3.1 负载拓扑和相关自由度149

8.3.2 实际例子：三相情况152

8.3.3 实际例子：五相负载154

8.4 总结158

8.5 参考文献158

第9章 多电平变换器的PWM策略163

9.1 多电平和交错并联变换器163

9.2 调制器169

9.2.1 回顾：两电平调制器169

9.2.2 多电平调制器172

9.3 不同多电平结构的控制信号发生器187

9.3.1 “三点”逆变器（中点钳位逆变器）187

9.3.2 飞跨电容逆变器188

9.4 总结192

9.5 参考文献193

第10章 同步电动机的PI电流控制196

10.1 引言196

10.2 同步电动机模型196

10.2.1 基于定子固定坐标系的同步电动机模型196

10.2.2 同步电动机转子绕组轴线对齐的旋转坐标系（d,q）模型200

10.2.3 电磁转矩的表示202

10.3 同步电动机的典型功率传输系统204

10.4 同步电动机在定子固定三相坐标系下的PI电流控制205

10.4.1 与定子轴对齐的固定三相坐标系下的PI控制器的整定208

10.4.2 与定子轴对齐的固定三相坐标系下的PI控制器的结构209

10.5 旋转坐标系（d,q）下的同步电动机PI电流控制211

10.5.1 在（d,q）坐标系下的PI控制器整定211

10.5.2 在（d,q）参考坐标系下的PI控制器结构213

10.6 总结214

10.7 参考文献215

第11章 同步电动机的预测电流控制216

11.1 引言216

11.2 最小开关频率预测控制策略217

11.3 限制开关频率的预测控制策略217

11.4 同步电动机的限制开关频率预测电流控制策略218

11.4.1 同步电动机带有可变、受限开关频率的预测电流控制策略218

11.4.2 同步电动机固定开关频率预测电流控制222

11.5 总结225

11.6 参考文献226

第12章 同步电动机的滑模电流控制227

12.1 引言227

12.2 直流电动机的滑模控制227

12.2.1 直流电动机的直接滑模电流控制229

12.2.2 直流电动机的非直接滑模电流控制231

12.3 同步电动机的滑模电流控制236

12.3.1 同步电动机定子电流矢量直接滑模控制238

12.3.2 同步电动机定子电流矢量非直接滑模控制245

12.4 总结250

12.5 参考文献251

第13章 大带宽与固定开关频率的混合电流控制器252

13.1 引言252

13.2 离散输出电流调节器的主要类型253

13.2.1 引言253

13.2.2 滞环调节器253

13.2.3 固定频率滞环调节器254

13.2.4 开通触发电流调节器256

13.2.5 关断触发控制器260

13.2.6 开通或关断触发调节器262

13.2.7 混合调制的滞环调节器原理263

13.3 极限环分析工具266

13.3.1 动力系统简介；分岔概念266

13.3.2 动力系统的分岔概念268

13.3.3 庞加莱截面及分岔图269

13.3.4 电气工程应用269

13.3.5 非线性电流调节器中极限环的分析271

13.4 总结281

13.5 参考文献281

第14章 利用自振荡电流控制器的电流控制283

14.1 引言283

14.2 自振荡电流控制器工作原理283

14.2.1 两用的局部环283

14.2.2 开关频率控制的局部控制环284

14.2.3 具备低频电流控制环287

14.2.4 调节器的稳定性289

14.3 SOCC的改进290

14.3.1 静态误差的降低290

14.3.2 开关频率控制291

14.3.3 初步设计的变化293

14.4 SOCC的特性293

14.4.1 开关频率293

14.4.2 线性度295

14.4.3 谐波畸变295

14.5 SOCC概念的拓展296

14.5.1 自振荡电压控制296

14.5.2 三相SOCC299

14.5.3 三相SOVC300

14.5.4 高功率有源负载的模拟301

14.5.5 检测电路的模-数转换器302

14.6 总结302

14.7 参考文献303

第15章 利用谐振校正器的电流与电压控制策略：固定频率应用305

15.1 引言305

15.2 电流控制利用谐振校正器306

15.2.1 利用Kessler对称优化控制306

15.2.2 功率控制应用：风力发电机案例308

15.3 电压控制策略315

15.3.1 引言315

15.3.2 功率控制原理316

15.3.3 电容端的电压控制318

15.3.4 参考电压的确定321

15.3.5 功率控制322

15.3.6 电压控制324

15.3.7 仿真324

15.4 总结330

15.5 附录：变压器参数330

15.6 参考文献330

第16章 多电平变换器的电流控制策略333

16.1 引言333

16.2 多电平变换器拓扑334

16.2.1 多电平结构的主要种类334

16.2.2 多单元结构的优缺点336

16.2.3 高功率多单元拓扑的演化：层叠式多单元变换器337

16.3 控制自由度的建模与分析338

16.3.1 瞬态建模338

16.3.2 平均值模型339

16.4 可用于控制算法的自由度分析339

16.4.1 开环PWM调制339

16.4.2 拓扑的自由度339

16.4.3 指令规则的目标340

16.5 控制策略分类341

16.6 单相桥臂非直接控制策略342

16.6.1 解耦控制原理342

16.6.2 线性和非线性控制342

16.6.3 利用严格输入／输出线性化解耦345

16.6.4 利用指令信号之间相移的控制347

16.7 单相桥臂直接控制策略350

16.7.1 滑模控制350

16.7.2 电流控制模式352

16.8 控制策略，三相方法355

16.8.1 三相系统两电平逆变器特点355

16.8.2 三相N电平系统特点356

16.8.3 使用多单元逆变器可用自由度的分析356

16.8.4 多电平逆变器自由度应用范例359

16.9 多单元变换器特点：需要观测器361

16.10 总结与展望362

16.11 参考文献363

参编人员366