Advanced Control Techniques for Power Electronics pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Morgan & Claypool

作者:Monti, Antonello/ Hudgins, Jerry (EDT)

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:40

裝幀:Pap

isbn號碼:9781598292725

叢書系列:

圖書標籤:

• 電力電子
• 高級控製
• 控製技術
• 電力係統
• 電機控製
• 優化控製
• 開關電源
• 能量轉換
• 穩態分析
• 動態分析

深入探索：現代電力電子與電能變換係統設計 內容提要 本書旨在為電力電子領域的研究人員、工程師和高級學生提供一個全麵、深入的視角，專注於當前電力電子係統設計、分析與控製的前沿技術與實用方法。本書內容涵蓋瞭從基礎理論到尖端應用的廣闊範圍，重點強調瞭提高係統效率、增強動態性能以及確保電網兼容性的關鍵技術。全書結構嚴謹，理論闡述詳盡，並通過大量的工程實例和仿真分析，確保讀者能夠將所學知識有效地應用於實際的工業和科研項目中。 第一部分：電力電子器件與拓撲結構基礎革新 本部分首先迴顧瞭當前主流電力電子器件（如SiC MOSFETs、GaN HEMT）的特性、局限性及其在不同工作頻率和功率等級下的適用性。隨後，重點分析瞭為應對高頻、高功率密度挑戰而誕生的新型變換器拓撲。 第一章：高頻開關器件的物理機製與優化設計 深入探討瞭寬禁帶半導體（WBG）器件，特彆是碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）在開關損耗、熱管理和抗輻射能力方麵的優勢。分析瞭它們在柵極驅動迴路設計中的特殊考量，包括寄生電感和瞬態電壓抑製（TVS）元件的選擇。詳細闡述瞭器件結溫對可靠性的影響，並介紹瞭基於熱阻矩陣的快速熱建模方法。 第二章：先進交直流（AC/DC）變換器拓撲 本章聚焦於實現單位功率因數（UPF）和低諧波注入的高性能整流技術。詳細介紹瞭無源和有源脈衝寬度調製（PWM）整流器、多電平變換器（如中點鉗位、飛跨電容、級聯H橋）的設計原理。特彆關注瞭無電解電容（或少電容）的直流鏈路技術，如利用高頻磁元件或準共振結構來減小體積和提高壽命。對高密度直流母綫電壓平衡和環流抑製機製進行瞭深入分析。 第三章：直流/直流（DC/DC）變換器的效率與功率密度提升 本章探討瞭麵嚮電池管理係統、數據中心電源和電動汽車充電的下一代DC/DC拓撲。重點分析瞭諧振式變換器（LLC、LCC）在輕載和重載下的工作特性，以及如何通過頻率和占空比解耦控製來優化其性能。此外，還詳細介紹瞭先進的隔離式變換器，如高頻磁耦閤網絡設計、多端口變換器以及集成磁學的應用，旨在顯著提高功率密度。 第二部分：電能質量與係統級控製策略 本部分轉嚮係統級的性能優化，重點研究如何通過先進的控製算法來提升電能質量、提高並網能力，並確保係統在非理想電網條件下的穩定性。 第四章：電網接口與並網逆變器的穩定控製 本章詳細闡述瞭與電網連接的逆變器（如光伏逆變器、STATCOM）的控製設計。核心內容包括：同步控製技術（如鎖相環PLL的抗擾動設計）、輸齣電流環與電壓環的精確設計，以及如何應對電網阻抗變化導緻的次同步振蕩問題。引入瞭基於定子磁鏈觀測的無功功率控製方法，以實現更快速的動態響應。 第五章：先進調製技術與開關策略 深入研究瞭超越傳統正弦PWM的調製技術。詳細介紹瞭空間矢量調製（SVM）在多相係統中的應用，以及如何利用離散-時間模型進行死區時間補償和開關頻率優化。重點探討瞭開關頻率對諧波含量、器件損耗和濾波器尺寸的權衡，並分析瞭隨機調製和自適應調製的適用場景。 第六章：係統級動態建模與穩定性分析 本章側重於電力電子係統的建模與控製器的綜閤設計。采用狀態空間平均法（SSA）對非綫性係統進行低頻近似建模，並討論瞭阻抗建模（如輸入阻抗、輸齣阻抗）在預測環路穩定性中的應用。詳述瞭利用Nyquist判據和增益裕度/相位裕度分析來確保閉環係統穩定性的工程實踐。引入瞭基於Lyapunov函數的設計方法，用於驗證控製器的全局穩定性。 第三部分：麵嚮高可靠性的診斷、保護與智能化應用 本部分關注電力電子係統在實際應用中的可靠性、故障容錯能力以及如何融入現代智能電網的需求。 第七章：故障檢測、隔離與容錯技術 探討瞭電力電子係統關鍵故障（如開關器件短路/開路、直流環節過壓）的實時在綫檢測方法，包括基於電流頻譜分析和電壓過衝速率的早期預警機製。詳細介紹瞭故障後係統的重構策略，如采用冗餘臂或軟件重配置來實現容錯運行，確保關鍵負載不中斷供電。 第八章：集成化設計與熱電磁協同優化 本章關注功率密度提升背後的物理挑戰。研究瞭磁性元件（變壓器、電感器）與半導體器件在同一封裝內集成的可行性與挑戰。分析瞭電磁乾擾（EMI）的傳播路徑和抑製技術，特彆是共模（CM）和差模（DM）噪聲的消除策略。強調瞭係統級熱管理（包括微通道冷卻技術）對器件壽命的決定性影響。 第九章：麵嚮電能信息化的數字化控製 展望瞭數字控製平颱在電力電子中的應用。詳細介紹瞭高性能數字信號處理器（DSP）和現場可編程門陣（FPGA）在實現復雜控製算法（如模型預測控製MPC）中的優勢。探討瞭如何利用高速數據采集和實時監測技術，結閤數據分析，實現預測性維護和能源調度優化，推動電力電子嚮自適應和自主運行方嚮發展。 總結 本書內容深度融閤瞭電力電子的硬件設計、係統動力學分析和前沿控製理論，旨在為讀者提供一個應對未來高功率密度、高效率與高可靠性挑戰的知識框架。每章節後的習題和案例分析均源於實際工程問題，確保理論學習與工程實踐的緊密結閤。

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