多电平逆变技术及其应用

这是一本专门介绍多电平逆变技术及其应用的书。本书以“基本功率单元”的观点，采用物理概念和数学分析相结合的方法，详细介绍了各种多电平逆变器的电路构成、工作原理和控制方法。

本书共分6章。第1章介绍了多电平逆变器的一些基础知识、产生背景、发展过程及应用领域。第2章介绍了钳位式多电平逆变器，其中包括二极管钳位、飞跨电容钳位、混合钳位和通用钳位型多电平逆变器。第3章介绍了级联式多电平逆变器，如2H桥级联式、3H桥级联式和混合级联式多电平逆变器。第4章介绍了多电平逆变器的控制方法，如三角波层叠法、优化PWM法、消除特定谐波法、三角波移相法、空间相量控制法和不连续层叠法等。第5章介绍了多重叠加法，如N个2H桥的叠加、三相逆变器的叠加和电流型逆变器的多重叠加。第6章介绍多电平逆变器在变频调速器、电力有源滤波器和静止同步补偿器中的应用。本书适合于电力电子技术领域的...

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这是一本专门介绍多电平逆变技术及其应用的书。本书以“基本功率单元”的观点，采用物理概念和数学分析相结合的方法，详细介绍了各种多电平逆变器的电路构成、工作原理和控制方法。

本书共分6章。第1章介绍了多电平逆变器的一些基础知识、产生背景、发展过程及应用领域。第2章介绍了钳位式多电平逆变器，其中包括二极管钳位、飞跨电容钳位、混合钳位和通用钳位型多电平逆变器。第3章介绍了级联式多电平逆变器，如2H桥级联式、3H桥级联式和混合级联式多电平逆变器。第4章介绍了多电平逆变器的控制方法，如三角波层叠法、优化PWM法、消除特定谐波法、三角波移相法、空间相量控制法和不连续层叠法等。第5章介绍了多重叠加法，如N个2H桥的叠加、三相逆变器的叠加和电流型逆变器的多重叠加。第6章介绍多电平逆变器在变频调速器、电力有源滤波器和静止同步补偿器中的应用。本书适合于电力电子技术领域的科技人员，从事电气传动自动化、电机及其控制的科技工作者阅读，也可作为大专院校相关专业师生的教学参考书。

前言第1章 概述1.1定义和产生的背景1.1.1多电平逆变器的定义1.1.2多电平逆变器产生的背景1.2发展过程与应用领域1.2.1多电平逆变器的发展过程1.2.2多电平逆变器的应用领域1.3基本工作原理、分类及特点1.3.1多电平逆变器的基本工作原理1.3.2多电平逆变器的分类1.3.3多电平逆变器的特点1.4多电平逆变器的基本单元分析法1.4.1多电平逆变器电路的基本单元1.4.2多电平逆变器的基本单元分析1.5基本逆变器单元的数学表示式1.6多电平逆变器生成的多重叠加法1.6.1Ⅳ个单相逆变器的多重叠加1.6.2三相逆变器的多重叠加1.7生成多电平逆变器的级联法1.8多电平阶梯波的谐波分析新方法1.9多电平逆变器用的开关器件本章小结第2章 钳位式多电平逆变器2.1二极管钳位式多电平逆变器2.1.1二极管钳位式三电平逆变器2.1.2单相全桥式二极管钳位三电平逆变器2.1.3三相二极管钳位三电平逆变器2.1.4采用辅助臂的二极管钳位式三电平逆变器2.1.5二极管钳位五电平逆变器2.2飞跨电容钳位式多电平逆变器2.2.1单相飞跨电容钳位三电平逆变器2.2.2三相飞跨电容钳位三电平逆变器2.2.3飞跨电容钳位多电平逆变器2.3电容钳位自平衡式多电平逆变器2.3.1电容钳位自平衡式五电平逆变器2.3.2电容钳位自平衡式多电平逆变器的派生电路2.4混合钳位式多电平逆变器2.4.1混合钳位式三电平逆变器的结构原理2.4.2三相混合钳位式三电平逆变器2.4.3混合钳位式多电平逆变器的单相电路2.5钳位式逆变器的缓冲电路与软开关技术2.5.1钳位式多电平逆变器的缓冲电路2.5.2二极管钳位三电平逆变器的软开关技术2.5.3辅助谐振变换极二极管钳位三电平逆变器的软开关电路2.5.4电容钳位三电平逆变器的有源软开关技术本章小结第3章 级联式多电平逆变器3.1级联式多电平逆变器的结构与特点3.2.IGBT2H桥级联式多电平逆变器3.2.1SPWN一2H桥的工作方式与输出电压表示式3.2.2SPWM一2H桥的应用级联方式3.3.IGBT3H桥级联式多电平逆变器3.3.13H桥的工作方式与输出电压的表示式3.3.23H桥的级联方式3.4IGBT2H桥与3H桥的混合级联3.4.1一个2H桥与一个钳位式三电平逆变器的级联3.4.2一个2H桥与一个3H桥的混合级联3.5不同开关器件不同直流电压的2H桥混合级联3.5.1用GTO晶闸管与IGBT作开关的两级2H桥串联叠加3.5.2用GTO晶闸管与IGBT作开关的三级2H桥串联叠加3.5.3采用不同开关器件的其他2H桥级联方式3.6不同开关器件不同直流电压的2H桥与3H桥的混合级联3.6.12H桥与3H桥的混合级联3.6.22H桥与不对称3H桥的混合级联3.7三相半桥式逆变器的级联3.7.1三相半桥式SPWM逆变器的输出电压表示式3.7.2三相半桥式SPWM逆变器的级联方式3.7.3三相半桥式SPWM逆变器的串一并联混合叠加3.8三相SPWN逆变器的线电压串联叠加3.8.1电路中的电压、电流和功率关系3.8.2控制方式、特点和扩展3.9开绕组双端供电式电路3.9.1开绕组交流电动机双逆变器供电的电路结构分析3.9.2等效原理与扩展3.10层叠式多电平逆变器3.10.1层叠式多电平逆变器的典型结构3.10.2层叠式多电平逆变器的自平衡3.112H桥与三相半桥式逆变器的广义软开关技术3.11.1用缓冲电路使开关软化3.11.2I,CD关断无源无损缓冲电路3.11.3有源无损缓冲电路本章小结第4章 多电平逆变器的删控制技术4.1PWM控制法的来源、分类及其内在关系4.1.1多电平逆变器PWM控制法的分类4.1.2PWM控制法的来源及其内在关系4.2三电平逆变器的载波PWM控制4.2.1三角载波层叠法4.2.2开关频率优化：PWM法4.2.3消除特定谐波的PWlVl控制法4.3三电平逆变器的空间电压相量PWM控制法4.3.1基本相量的分类与对中点电压的影响4.3.2参考电压相量的合成4.3.3三电平空间相量PWM控制的算法4.3.460~坐标系的算法4.4多电平逆变器的载波PWM控制4.4.1三角载波移相PWM控制4.4.2三角载波层叠PWM控制4.4.3开关频率优化PWM控制4.4.4性能指标的实现与优化4.5多电平逆变器的空间电压相量PWM控制法4.5.1空间相量模型及控制目标4.5.260坐标系多电平空间相量PWM控制法4.5.3参考电压分解多电平空间相量PWM控制法4.5.4多电平逆变器的通用空间相量PWM控制法4.6级联式多电平逆变器的载波PWM控制4.6.12H桥实现级联的必备条件与控制方式4.6.22H桥级联输出电压与控制电路4.7不同开关器件H桥混合级联分段载波层叠式PWM控制法4.7.1不同开关器件2H桥混合级联PWM控制法4.7.2不同开关器件2H桥与3H桥混合级联的PWM控制法4.7.3阶梯波EPWM控制法本章小结第5章 多重叠加式逆变器5.1利用分组特性进行多重叠加的应用实例5.1.12H桥输出电压为方波的表示式5.1.2用6个2H桥实现5个方波电压的叠加5.1.3用6个2H桥实现4个方波电压的叠加5.1.4用6个2H桥实现3个方波电压的叠加5.1.5用9个2H桥实现5个方波电压的叠加5.2应用余弦规律多重叠加的应用实例5.2.1N=6的6个方波电压的叠加5.2.2N=8的8个方波电压的叠加5.3采用三相逆变器的多重叠加5.3.1N=2的普通三相方波逆变器的叠加应用实例5.3.2N=3的普通三相方波逆变器的叠加应用实例5.3.3由4个三相逆变器多重叠加组成的不间断电源(UPS)5.3.4常用的多重叠加方式5.3.5多重叠加法的控制电路5.4并联三相多重叠加逆变器5.4.1中心抽头电抗器式并联叠加逆变器5.4.2并联多重变压器式单相2H桥多重叠加5.4.3并联多重变压器式三相多重叠加逆变器5.5采用一个并联多重变压器的三相多重叠加式逆变器5.6电压型三相逆变器的串联和并联叠加方式5.7电流型逆变器的多重叠加5.7.1直接并联多重叠加5.7.2通过输出变压器的多重叠加5.7.3直接并联叠加与通过变压器叠加的比较本章小结第6章 多电平逆变器的应用6.1多电平逆变器在变频调速领域的应用现状6.1.1多电平逆变器变频调速在风机、泵类负载中的应用6.1.2多电平逆变器变频调速在轧钢系统中的应用6.1.3多电平逆变器变频调速在轨道交通系统中的应用6.2多电平逆变器在中、高压变频调速领域的应用技术6.2.1中、高压变频调速器的控制方式6.2.2二极管钳位三电平逆变器的开关模型6.2.3三电平逆变器供电的异步电动机调速系统的数学模型6.2.4由三电平逆变器供电的异步电动机直接转矩控制6.2.5异步电动机直接转矩控制的系统组成和应用实例6.32H桥级联式多电平逆变器在变频器中的应用技术6.3.12H桥级联式变频器的结构6.3.22H桥级联式逆变器的微机控制6.3.32H桥级联式逆变器的相量控制6.3.4采用2H桥级联式多电平逆变器的中压变频器实例6.4多电平逆变器在有源滤波器中的应用技术6.4.1谐波的危害与有源滤波6.4.2参考电流的检测6.4.3适合于CSAPF的有功电流检测与参考电流检测法6.4.4电力有源滤波器的控制方式6.5多电平逆变器在静止同步补偿器中的应用技术6.5.1STATCOM的工作原理6.5.2STATCOM的主电路组成6.5.3STATCOM的数学模型6.5.4STATCOM的控制系统本章小结参考文献

前言第1章 概述1.1定义和产生的背景1.1.1多电平逆变器的定义1.1.2多电平逆变器产生的背景1.2发展过程与应用领域1.2.1多电平逆变器的发展过程1.2.2多电平逆变器的应用领域1.3基本工作原理、分类及特点1.3.1多电平逆变器的基本工作原理1.3.2多电平逆变器的分类1.3.3多电平逆变器的特点1.4多电平逆变器的基本单元分析法1.4.1多电平逆变器电路的基本单元1.4.2多电平逆变器的基本单元分析1.5基本逆变器单元的数学表示式1.6多电平逆变器生成的多重叠加法1.6.1Ⅳ个单相逆变器的多重叠加1.6.2三相逆变器的多重叠加1.7生成多电平逆变器的级联法1.8多电平阶梯波的谐波分析新方法1.9多电平逆变器用的开关器件本章小结第2章 钳位式多电平逆变器2.1二极管钳位式多电平逆变器2.1.1二极管钳位式三电平逆变器2.1.2单相全桥式二极管钳位三电平逆变器2.1.3三相二极管钳位三电平逆变器2.1.4采用辅助臂的二极管钳位式三电平逆变器2.1.5二极管钳位五电平逆变器2.2飞跨电容钳位式多电平逆变器2.2.1单相飞跨电容钳位三电平逆变器2.2.2三相飞跨电容钳位三电平逆变器2.2.3飞跨电容钳位多电平逆变器2.3电容钳位自平衡式多电平逆变器2.3.1电容钳位自平衡式五电平逆变器2.3.2电容钳位自平衡式多电平逆变器的派生电路2.4混合钳位式多电平逆变器2.4.1混合钳位式三电平逆变器的结构原理2.4.2三相混合钳位式三电平逆变器2.4.3混合钳位式多电平逆变器的单相电路2.5钳位式逆变器的缓冲电路与软开关技术2.5.1钳位式多电平逆变器的缓冲电路2.5.2二极管钳位三电平逆变器的软开关技术2.5.3辅助谐振变换极二极管钳位三电平逆变器的软开关电路2.5.4电容钳位三电平逆变器的有源软开关技术本章小结第3章 级联式多电平逆变器3.1级联式多电平逆变器的结构与特点3.2.IGBT2H桥级联式多电平逆变器3.2.1SPWN一2H桥的工作方式与输出电压表示式3.2.2SPWM一2H桥的应用级联方式3.3.IGBT3H桥级联式多电平逆变器3.3.13H桥的工作方式与输出电压的表示式3.3.23H桥的级联方式3.4IGBT2H桥与3H桥的混合级联3.4.1一个2H桥与一个钳位式三电平逆变器的级联3.4.2一个2H桥与一个3H桥的混合级联3.5不同开关器件不同直流电压的2H桥混合级联3.5.1用GTO晶闸管与IGBT作开关的两级2H桥串联叠加3.5.2用GTO晶闸管与IGBT作开关的三级2H桥串联叠加3.5.3采用不同开关器件的其他2H桥级联方式3.6不同开关器件不同直流电压的2H桥与3H桥的混合级联3.6.12H桥与3H桥的混合级联3.6.22H桥与不对称3H桥的混合级联3.7三相半桥式逆变器的级联3.7.1三相半桥式SPWM逆变器的输出电压表示式3.7.2三相半桥式SPWM逆变器的级联方式3.7.3三相半桥式SPWM逆变器的串一并联混合叠加3.8三相SPWN逆变器的线电压串联叠加3.8.1电路中的电压、电流和功率关系3.8.2控制方式、特点和扩展3.9开绕组双端供电式电路3.9.1开绕组交流电动机双逆变器供电的电路结构分析3.9.2等效原理与扩展3.10层叠式多电平逆变器3.10.1层叠式多电平逆变器的典型结构3.10.2层叠式多电平逆变器的自平衡3.112H桥与三相半桥式逆变器的广义软开关技术3.11.1用缓冲电路使开关软化3.11.2I,CD关断无源无损缓冲电路3.11.3有源无损缓冲电路本章小结第4章 多电平逆变器的删控制技术4.1PWM控制法的来源、分类及其内在关系4.1.1多电平逆变器PWM控制法的分类4.1.2PWM控制法的来源及其内在关系4.2三电平逆变器的载波PWM控制4.2.1三角载波层叠法4.2.2开关频率优化：PWM法4.2.3消除特定谐波的PWlVl控制法4.3三电平逆变器的空间电压相量PWM控制法4.3.1基本相量的分类与对中点电压的影响4.3.2参考电压相量的合成4.3.3三电平空间相量PWM控制的算法4.3.460~坐标系的算法4.4多电平逆变器的载波PWM控制4.4.1三角载波移相PWM控制4.4.2三角载波层叠PWM控制4.4.3开关频率优化PWM控制4.4.4性能指标的实现与优化4.5多电平逆变器的空间电压相量PWM控制法4.5.1空间相量模型及控制目标4.5.260坐标系多电平空间相量PWM控制法4.5.3参考电压分解多电平空间相量PWM控制法4.5.4多电平逆变器的通用空间相量PWM控制法4.6级联式多电平逆变器的载波PWM控制4.6.12H桥实现级联的必备条件与控制方式4.6.22H桥级联输出电压与控制电路4.7不同开关器件H桥混合级联分段载波层叠式PWM控制法4.7.1不同开关器件2H桥混合级联PWM控制法4.7.2不同开关器件2H桥与3H桥混合级联的PWM控制法4.7.3阶梯波EPWM控制法本章小结第5章 多重叠加式逆变器5.1利用分组特性进行多重叠加的应用实例5.1.12H桥输出电压为方波的表示式5.1.2用6个2H桥实现5个方波电压的叠加5.1.3用6个2H桥实现4个方波电压的叠加5.1.4用6个2H桥实现3个方波电压的叠加5.1.5用9个2H桥实现5个方波电压的叠加5.2应用余弦规律多重叠加的应用实例5.2.1N=6的6个方波电压的叠加5.2.2N=8的8个方波电压的叠加5.3采用三相逆变器的多重叠加5.3.1N=2的普通三相方波逆变器的叠加应用实例5.3.2N=3的普通三相方波逆变器的叠加应用实例5.3.3由4个三相逆变器多重叠加组成的不间断电源(UPS)5.3.4常用的多重叠加方式5.3.5多重叠加法的控制电路5.4并联三相多重叠加逆变器5.4.1中心抽头电抗器式并联叠加逆变器5.4.2并联多重变压器式单相2H桥多重叠加5.4.3并联多重变压器式三相多重叠加逆变器5.5采用一个并联多重变压器的三相多重叠加式逆变器5.6电压型三相逆变器的串联和并联叠加方式5.7电流型逆变器的多重叠加5.7.1直接并联多重叠加5.7.2通过输出变压器的多重叠加5.7.3直接并联叠加与通过变压器叠加的比较本章小结第6章 多电平逆变器的应用6.1多电平逆变器在变频调速领域的应用现状6.1.1多电平逆变器变频调速在风机、泵类负载中的应用6.1.2多电平逆变器变频调速在轧钢系统中的应用6.1.3多电平逆变器变频调速在轨道交通系统中的应用6.2多电平逆变器在中、高压变频调速领域的应用技术6.2.1中、高压变频调速器的控制方式6.2.2二极管钳位三电平逆变器的开关模型6.2.3三电平逆变器供电的异步电动机调速系统的数学模型6.2.4由三电平逆变器供电的异步电动机直接转矩控制6.2.5异步电动机直接转矩控制的系统组成和应用实例6.32H桥级联式多电平逆变器在变频器中的应用技术6.3.12H桥级联式变频器的结构6.3.22H桥级联式逆变器的微机控制6.3.32H桥级联式逆变器的相量控制6.3.4采用2H桥级联式多电平逆变器的中压变频器实例6.4多电平逆变器在有源滤波器中的应用技术6.4.1谐波的危害与有源滤波6.4.2参考电流的检测6.4.3适合于CSAPF的有功电流检测与参考电流检测法6.4.4电力有源滤波器的控制方式6.5多电平逆变器在静止同步补偿器中的应用技术6.5.1STATCOM的工作原理6.5.2STATCOM的主电路组成6.5.3STATCOM的数学模型6.5.4STATCOM的控制系统本章小结参考文献
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