PWM整流器及其控制

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出版者:机械工业出版社
作者:张崇巍
出品人:
页数:478
译者:
出版时间:2003-1
价格:28.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787111127086
丛书系列:电气自动化新技术丛书
图书标签:
  • 电力电子 变流器
  • 脉宽调制/通信
  • 电力电子
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  • 能量转换
  • 稳态控制
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具体描述

PWM整流器以其优良的性能和潜在的优势得到广泛的应用,已成为电力电子技术研究的热点。本书以电压型PWM整流器为主,兼顾电流型PWM整流器,对PWM整流器的基本原理、数学建模、特性分析、控制策略和系统设计等进行了系统阐述,同时结合现代控制理论对PWM整流器在若干领域中的具体应用进行了介绍。

本书可供电力电子技术、自动控制技术及电工电能新技术应用领域的工程技术人员和研究人员阅读和参考,也可作为大专院校有关专业教师、研究生和学生的参考书。

好的,这是一份针对图书《PWM整流器及其控制》的、不包含该书内容的、详细的图书简介,旨在描述其他相关或相邻领域的主题: --- 图书名称:现代电力电子变换与系统集成 第一部分:电力电子技术基础与前沿进展 第1章:电力电子变换器的基本原理与拓扑结构演进 本章系统回顾了电力电子技术的核心概念,从早期的线性电路过渡到现代高频开关技术。重点探讨了不同类型功率器件(如MOSFET、IGBT、SiC器件)的工作特性、驱动要求及其在变换器设计中的选型原则。详细分析了传统电压源型(VSI)和电流源型(CSI)变换器的基本结构、能量流向和开关损耗机制。 深入阐述了电力电子拓扑结构的设计哲学,包括对齐方式(L/C网络配置)、共模抑制、寄生参数影响的分析。本章特别关注了先进的串联/并联技术和模块化多电平变换器(MMC)的拓扑创新,为实现高功率密度、高可靠性系统奠定了理论基础。 第2章:开关模式电源(SMPS)的高级控制策略 本章聚焦于开关模式电源的控制回路设计,特别是针对瞬态响应、稳态精度和抗干扰能力的优化。详细介绍了基于脉冲宽度调制(PWM)的实现方式,但不限于标准正弦或三角波调制。 探讨了电流模控制(Current-Mode Control, CMC)与电压模控制(Voltage-Mode Control, VMC)的优缺点,以及如何通过引入前馈补偿、虚拟电感补偿等技术来提高系统的鲁棒性。着重分析了数字控制技术在SMPS中的应用,包括快速傅里叶变换(FFT)在谐波分析中的应用,以及实时数字信号处理器(DSP)在复杂调制算法执行中的性能瓶颈与优化路径。 第3章:电磁兼容性(EMC)设计与分析 在现代电力电子系统中,高频开关操作不可避免地产生噪声。本章将电磁兼容性视为系统集成不可或缺的一部分。内容涵盖了噪声的产生机理,包括传导发射(CE)和辐射发射(RE)。 系统分析了抑制噪声的关键技术,如滤波器设计(EMI滤波器,共模扼流圈的设计参数与选型)、布局布线策略(减少环路面积、控制阻抗匹配)以及屏蔽技术。本章还包括了瞬态过电压(TVS)防护元件的选择与布局,确保系统在电磁敏感环境下的可靠运行。 第二部分:特定应用领域的高性能变换器 第4章:高压直流输电(HVDC)中的功率转换技术 本章转向大功率、长距离电力传输应用。详细介绍了目前主流的HVDC换流器技术,如基于晶闸管的线换向变流器(LCC-HVDC)与基于电压源型逆变器(VSC-HVDC)的比较。 重点分析了VSC-HVDC中,特别是电压源型逆变器(Voltage Source Inverter, VSI)在直流侧故障穿越、黑启动能力以及交流电网谐波注入方面的挑战与解决方案。探讨了模块化多电平变换器(MMC)在HVDC中的优势,包括其低谐波注入、易于扩展的特性,以及MMC拓扑结构的选择对系统动态性能的影响。 第5章:面向电能质量的并网逆变器设计 本章专注于可再生能源并网系统中的关键设备——并网逆变器。阐述了并网逆变器必须满足的严格标准,包括电能质量指标(THD限制、电压暂降/暂升的响应)。 详细讲解了并网逆变器的双闭环控制结构,包括内环电流控制与外环电压/功率控制。深入探讨了在电网发生扰动(如电网阻抗变化、电压不平衡)时,如何通过先进的控制算法(如同步旋转坐标系下的下垂控制、虚拟阻抗控制)来维持系统稳定性和电能质量。此外,还涵盖了逆变器在电网发生故障时的“低电压穿越”(LVRT)能力的设计与实现。 第6章:先进的感应加热与电机驱动系统 本章将电力电子技术应用于工业驱动与感应加热领域。分析了针对高频感应加热应用的高性能串联谐振或并联谐振变换器(SRC/LRC)的设计,重点讨论了其在零电流开关(ZCS)或零电压开关(ZVS)条件下的工作模式,以最大化效率。 在电机驱动方面,聚焦于永磁同步电机(PMSM)和开关磁阻电机(SRM)的驱动技术。详细阐述了高性能的矢量控制(Field-Oriented Control, FOC)和直接转矩控制(DTC)算法,包括如何利用先进的SVPWM(空间矢量脉宽调制)技术来优化电机在宽广转速范围内的转矩输出和平稳性,以及如何处理电机参数不确定性带来的控制性能下降问题。 第三部分:系统集成与未来趋势 第7章:电力电子系统的热管理与可靠性工程 功率密度提升对热管理提出了更高要求。本章讨论了从半导体结温到系统级散热的完整热分析流程。内容包括稳态和瞬态热建模、热阻的计算与优化。 详细介绍了先进的冷却技术,如直接液体冷却(DLC)、热管技术在功率模块封装中的应用。同时,探讨了基于物理模型和数据驱动的可靠性评估方法,如寿命预测、故障注入测试(FIT Rate分析),以及如何通过冗余设计和状态监测(Condition Monitoring)来提高电力电子系统的整体运行寿命和可用性。 第8章:集成化、数字化与智能化电力电子系统 本章展望了电力电子系统的未来发展方向。强调了功率模块集成化(如SIC器件的集成封装)带来的优势与挑战。重点讨论了系统从传统分散控制向集中式或分布式数字化控制架构的转变。 深入分析了传感器技术(如光纤电流传感器、高精度温度传感器)与高速通信网络(如EtherCAT, TSN)在构建实时、高带宽控制网络中的作用。探讨了人工智能(AI)和机器学习(ML)在电力电子系统中的潜在应用,例如通过数据驱动模型实现故障的早期诊断、最优参数自适应调节,以及对复杂电网动态的快速预测与响应。 ---

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用户评价

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这本书不仅仅是理论的堆砌,更重要的是它提供了许多宝贵的实践经验和工程建议。作者在书中分享了他多年来在实际工程项目中的遇到的问题和解决方案,例如在参数设计、器件选型、EMI抑制以及可靠性保障等方面的考量。我了解到,PWM整流器在实际应用中,除了理论上的完美控制,还面临着许多非理想因素的挑战,比如器件的开关损耗、寄生参数的影响、以及动态响应的限制等等。书中对于这些实际问题的分析和处理方法,是我在其他文献中很少看到的。我特别记住了关于如何优化控制参数以提高系统动态性能和稳定性的章节,这对于我今后的工程设计具有重要的指导意义。

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这本书的语言风格十分严谨,但又不失条理清晰。作者在讲解复杂的概念时,会先给出直观的理解,然后辅以数学推导,最后再联系实际应用。我发现,通过这种“由浅入深、由表及里”的学习方式,我能够更有效地掌握PWM整流器相关的知识。即使遇到一些比较晦涩难懂的理论,在作者的引导下,我也能逐步理解其内在的逻辑和意义。特别是书中关于电流环和电压环的级联控制结构,以及各种前馈和反馈补偿技术的讲解,让我对如何构建一个稳定、快速响应的PWM整流器控制系统有了更清晰的认识。

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这本书不仅涵盖了PWM整流器的基本原理和控制方法,还对一些前沿技术进行了探讨。例如,关于模型预测控制(MPC)在PWM整流器中的应用,以及基于人工智能的控制方法。虽然这些技术在实际应用中可能还存在一定的挑战,但作者的介绍为我们指明了未来研究的方向。我了解到,模型预测控制能够根据系统的动态模型,提前预测未来的系统行为,从而优化控制器的输出,实现更优的性能。而人工智能控制则有望解决传统控制方法在面对复杂非线性系统时的局限性。

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这本书的封面设计就给我一种沉稳而专业的印象,不是那种哗众取宠的风格。翻开目录,虽然“PWM整流器”这几个字我并不完全陌生,但其背后蕴含的深奥理论和实践应用,在我看来,是新能源领域一个非常核心且具有挑战性的技术。我一直对电力电子技术很感兴趣,特别是那些能够提高能量转换效率、优化电能质量的关键技术。PWM整流器,顾名思义,是通过脉冲宽度调制技术来实现的整流,这与传统的不可控整流或简单的可控整流有着本质的区别,它能够实现有功功率和无功功率的独立控制,并且能够生成接近正弦的输入电流,极大地减少了对电网的谐波污染。这对于应对日益增长的可再生能源接入电网所带来的挑战,以及发展更清洁、更高效的能源系统至关重要。

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我尤其欣赏书中关于离散时间控制理论在PWM整流器中的应用的章节。实际的PWM整流器控制系统通常是在数字控制器中实现的,因此,理解和掌握离散时间控制理论至关重要。作者详细讲解了如何将连续时间系统模型转换为离散时间模型,以及如何在离散域设计控制器,例如PID控制器、状态空间控制器等。书中还讨论了采样周期对系统性能的影响,以及如何选择合适的采样周期以保证系统的稳定性和动态响应。这对于我理解实际的数字控制系统设计非常有帮助。

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书中关于PWM整流器在新能源领域的应用,尤其是并网控制方面的内容,非常贴合当前技术发展的热点。随着太阳能、风能等可再生能源的快速发展,如何将这些不稳定、间歇性的能源高效、可靠地接入电网,成为了一个巨大的挑战。PWM整流器凭借其优异的性能,在这些应用中扮演着至关重要的角色。我特别关注书中关于并网同步、无功功率补偿、以及电网故障穿越等方面的控制策略。这些技术不仅要求整流器能够将直流侧的能量高效地传输到交流侧,还需要保证电网的稳定运行,甚至在电网发生故障时,能够保证自身的稳定运行并协助电网恢复。

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作为一名在新能源领域工作的工程师,我对PWM整流器的研究一直充满热情。这本书无疑为我的研究提供了强有力的支撑。它系统地梳理了PWM整流器的理论体系,并提供了大量实用的工程解决方案。我特别喜欢书中关于仿真与实验验证的结合,这能够有效地检验理论的正确性和控制策略的有效性。我曾尝试将书中介绍的一些控制算法应用到我的项目中的仿真模型中,结果非常令人满意。这本书的出版,无疑为PWM整流器领域的研究和应用注入了新的活力。

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读完这本书的序言,我感觉作者是一位非常资深的行业专家,他对PWM整流器的发展历程、技术瓶颈以及未来趋势有着深刻的洞察。他没有回避技术的复杂性,而是用一种循序渐进的方式,从基础理论讲起,逐步深入到各种高级控制策略。我特别欣赏他对于数学模型的严谨推导,以及对控制算法的清晰阐述。在学习过程中,我尝试着自己动手推导了一些关键的公式,发现作者的讲解逻辑非常清晰,每一步都考虑到了实际应用中的各种约束条件。而且,书中还列举了大量的仿真实例和实验数据,这对于我验证理论知识、加深理解非常有帮助。我尤其关注书中关于各种PWM调制策略的比较分析,以及不同控制方法的优缺点。这让我能够根据不同的应用场景,选择最合适的解决方案。

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总而言之,这是一本非常值得推荐的关于PWM整流器及其控制的专业书籍。它内容详实,理论扎实,实践性强,并且紧跟技术前沿。无论你是电力电子领域的初学者,还是有一定经验的工程师,都能从这本书中获得丰富的知识和深刻的启发。我个人觉得,这本书的价值远不止于其价格。它不仅能够帮助我提升专业技能,更能激发我对电力电子技术更深层次的探索和研究。

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我对书中关于多电平PWM整流器的章节印象特别深刻。随着电力电子技术的发展,单相或三相桥式PWM整流器在功率等级和电压等级上都受到了一定的限制。而多电平技术,如NPC(中点钳位)或MMC(模块化多电平)技术,能够有效地解决这些问题,实现更高功率、更高电压等级的整流。作者对不同多电平拓扑结构的优缺点进行了详细的分析,并重点介绍了相应的控制策略。我了解到,实现多电平PWM整流器的精确控制,需要更复杂的算法和更强大的计算能力,这对于我来说是一个全新的学习领域。书中对这些先进技术的介绍,为我打开了新的视野。

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