Small Signal Analysis of Isolated Hybrid Power Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Bansal, R. C./ Bhatti, T. S.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:695.00 元

装帧:

isbn号码:9781842654804

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 孤立电力系统
• 混合能源系统
• 小信号分析
• 稳定性分析
• 电力电子
• 控制系统
• 建模与仿真
• 新能源
• 微电网

【暂定书名】 现代电力电子系统动态特性与控制研究 【图书简介】 本书深入探讨了当前电力电子技术在电网、可再生能源并网、电动汽车充电等前沿领域中的核心挑战与创新解决方案。全书围绕电力电子变换器的动态建模、小信号稳定性分析、控制策略设计与系统集成展开，旨在为电力电子工程师、系统设计人员以及相关领域的研究人员提供一套系统、详实且具有实践指导意义的技术参考。 第一部分：电力电子系统基础与动态建模 本部分系统性地回顾了现代电力电子变换器的拓扑结构、工作原理及其在不同应用场景中的作用。重点在于建立高精度的动态数学模型。我们详细阐述了基于平均状态空间模型（Averaged State-Space Model）的建模方法，特别关注开关过程对系统动态特性的影响。通过对不同类型变换器（如DC-DC变换器、电压源逆变器VSI、电流源逆变器CSI）进行详细的建模分析，揭示了其在瞬态和稳态运行过程中的内在联系与差异。 内容涵盖： 1. 开关模式非线性动力学： 分析了脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）对系统状态变量的影响，引入了开关导通/关断阶段的切换模型。 2. 平均状态空间模型的推导与简化： 针对高频开关系统，重点讨论了如何利用基频分量导出准确描述系统动态特性的线性化模型，并探讨了在不同工作点附近模型参数的变化规律。 3. 含穿透电感和阻尼的建模： 针对电网接入或含电池储能系统的复杂环节，详细分析了元件寄生参数对系统低频和高频动态响应的耦合影响。 第二部分：小信号稳定性分析与裕度评估 系统的稳定性是电力电子系统可靠运行的基石。本部分聚焦于线性化模型的扰动分析，特别是小信号稳定性评估技术。我们将详细介绍如何从状态空间模型中提取出系统的开环和闭环传递函数，并在此基础上进行系统的稳定性判据应用。 核心内容包括： 1. 极点-零点分析（Pole-Zero Analysis）： 通过分析系统特征方程的根（极点），直观判断系统的自然响应特性，包括阻尼比、固有频率和是否存在不稳定模式。 2. 波特图与奈奎斯特图的应用： 利用频率响应分析工具，评估系统对周期性扰动的响应特性。特别强调了如何从波特图中直接读取系统的相位裕度和增益裕度，从而量化系统的抗干扰能力和稳定性边界。 3. 增益和相位裕度的工程意义： 阐述了如何利用这些裕度指标来指导控制参数的初步整定，确保系统在实际运行负载变化或电网扰动下不发生振荡。 4. 耦合系统的稳定性挑战： 针对多环路控制结构或多个功率单元并联的系统，深入分析了不同控制环路之间的相互作用，以及如何通过解耦技术来改善整体系统的稳定性。 第三部分：先进控制策略设计与环路成型 本部分是全书的核心实践部分，详细介绍了一系列针对电力电子系统动态响应优化和稳定性增强的前沿控制算法，并提供了具体的环路成型设计流程。 1. 经典PID控制器的局限性与优化： 从基础的比例-积分（PI）控制器入手，分析其在面对高阶系统和强耦合非线性时表现出的性能瓶颈。随后介绍如何通过引入微分项（PID）或采用前馈补偿来改善瞬态性能。 2. 环路成型（Loop Shaping）技术： 详细讲解了如何利用频率特性工具，如波特图，对内环（电流环）和外环（电压环）进行精确的带宽和相位补偿设计。重点在于确定合理的交叉频率点，以平衡快速动态响应与高频噪声抑制能力。 3. 先进控制方法： 状态反馈控制（State Feedback Control）： 介绍极点配置（Pole Placement）技术，用于精确地将系统的期望动态特性分配给特定的状态变量。 鲁棒控制基础（H$infty$ Control）： 针对系统模型不确定性较大的应用场景（如元件参数波动、电网阻抗变化），介绍如何设计对扰动和模型误差具有良好鲁棒性的控制器。 预测控制（Model Predictive Control, MPC）： 阐述如何利用系统未来状态的预测模型，实时优化控制输入，特别是在处理约束条件和非线性特性方面展现出的优越性。 第四部分：并网系统动态互作用分析 随着可再生能源发电和储能系统的大规模接入，电网的动态特性正在发生深刻变化。本部分专门针对并网逆变器（Grid-Connected Inverters）的动态特性展开研究。 1. 电网阻抗对稳定性的影响： 分析电网等效阻抗（Grid Impedance）如何引入额外的动态自由度，从而可能导致系统次同步振荡或高频谐振。 2. 控制参数与电网强度的关系： 探讨了在弱电网（Weak Grid）条件下，电流环带宽和系统阻尼比之间的关键平衡点，以及如何调整控制器以适应电网强度的变化。 3. 直流侧动态与交流侧动态的耦合： 详细分析了DC/AC级联系统中，直流环节的电压控制与交流环节的电流控制之间的相互作用，确保在进行单环路优化设计时不会破坏整体系统的稳定性。 本书的编写风格侧重于理论的严谨性与工程应用的紧密结合。书中包含大量的数学推导过程，辅以清晰的系统框图和仿真案例分析，帮助读者不仅理解“如何做”，更要深入理解“为何如此”。最终目标是使用户能够独立地对复杂的电力电子系统进行精确建模、深入分析和有效控制设计。

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