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第1章 电力电子变换器导论1

1.1 变换器的基本拓扑结构2

1.1.1 开关的约束条件2

1.1.2 双向斩波器3

1.1.3 单相全桥（H桥）逆变器4

1.2 电压源型／电压刚性型逆变器5

1.2.1 两相逆变器结构5

1.2.2 三相逆变器结构5

1.2.3 方波模式下的电压和电流波形6

1.3 三相变换器开关函数表达法9

1.4 输出电压控制11

1.4.1 伏特／赫兹准则11

1.4.2 单相逆变器的移相调制11

1.4.3 二重桥逆变器的电压控制13

1.5 电流源型／电流刚性型逆变器14

1.6 空间矢量的概念17

1.6.1 三相正弦波电源和负载的d-q-0分量18

1.6.2 工作在方波模式下电压源型逆变器的d-q-0分量20

1.6.3 同步旋转参考坐标系24

1.7 三电平逆变器26

1.8 多电平逆变器拓扑结构29

1.8.1 二极管钳位式多电平逆变器29

1.8.2 电容钳位式多电平逆变器34

1.8.3 级联式电压源型多电平逆变器36

1.8.4 混合式电压源型逆变器38

1.9 小结39

参考文献39

第2章 谐波畸变40

2.1 谐波电压畸变因数40

2.2 谐波电流畸变因数43

2.3 三相逆变器谐波畸变因数45

2.4 性能指标的选择47

2.5 三电平逆变器的加权总谐波畸变49

2.6 感应电动机负载51

2.6.1 矩形鼠笼条51

2.6.2 非矩形转子条54

2.6.3 每相等效电路55

2.7 感应电动机负载的谐波畸变加权因数57

2.7.1 转子电阻（随频率变化）的加权总谐波畸变57

2.7.2 考虑转子漏感（随频率变化）影响的加权总谐波畸变59

2.7.3 考虑定子铜耗的加权总谐波畸变62

2.8 谐波损耗的计算实例63

2.9 PWM逆变电源的加权总谐波畸变标幺化处理65

2.10 小结66

参考文献66

第3章 逆变器单相桥臂的调制67

3.1 脉宽调制的基本概念67

3.2 脉宽调制方案的评价68

3.3 两电平脉宽调制波形的二重傅里叶积分分析69

3.4 自然采样脉宽调制73

3.4.1 正弦波—锯齿波调制73

3.4.2 正弦波—三角波调制78

3.5 从占空比变化角度进行脉宽调制分析82

3.5.1 正弦波—锯齿波调制82

3.5.2 正弦波—三角波调制84

3.6 规则采样脉宽调制86

3.6.1 锯齿形载波规则采样脉宽调制89

3.6.2 对称规则采样脉宽调制92

3.6.3 不对称规则采样脉宽调制95

3.7 “直接”调制100

3.8 整数与非整数频率比102

3.9 各种脉宽调制方法的回顾102

3.10 小结104

参考文献104

第4章 单相电压源型逆变器的调制105

4.1 单相逆变器拓扑结构105

4.2 单相逆变器的三电平调制106

4.3 谐波损耗的解析计算113

4.4 边带调制119

4.5 开关脉冲位置122

4.5.1 连续调制123

4.5.2 不连续调制124

4.6 开关脉冲序列132

4.6.1 不连续PWM—单相桥臂开关动作132

4.6.2 两电平单相PWM137

4.7 小结140

参考文献140

第5章 三相电压源型逆变器的调制141

5.1 三相电压源型逆变器（VSI）拓扑结构141

5.2 采用正弦参考信号的三相调制142

5.3 三次谐波参考信号注入法148

5.3.1 注入信号幅值的优化148

5.3.2 三次谐波注入法的解析表达式151

5.4 谐波损耗的解析计算158

5.5 不连续调制策略164

5.6 三倍频载波比和次谐波165

5.6.1 三倍频载波比165

5.6.2 次谐波166

5.7 小结168

参考文献169

第6章 零空间矢量放置调制策略170

6.1 空间矢量调制170

6.1.1 空间矢量调制原理170

6.1.2 空间矢量调制和规则采样脉宽调制的比较174

6.2 空间矢量调制的各相桥臂参考信号175

6.3 自然采样空间矢量调制178

6.4 空间矢量调制的解析式180

6.5 空间矢量调制的谐波损耗190

6.6 零空间矢量的放置192

6.7 不连续调制195

6.7.1 120°不连续调制196

6.7.2 60°和30°不连续调制197

6.8 不连续PWM的各相桥臂参考信号201

6.9 不连续PWM的解析式208

6.10 谐波性能比较212

6.11 不连续PWM的谐波损耗214

6.12 单边沿空间矢量调制218

6.13 开关脉冲序列218

6.14 小结220

参考文献220

第7章 电流源型逆变器的调制221

7.1 作为状态机的三相调制器221

7.2 用于自然采样电流源型逆变器的空间矢量调制器225

7.3 实验验证225

7.4 小结228

参考文献228

第8章 逆变器的过调制229

8.1 过调制区域229

8.2 逆变器单相桥臂的自然采样过调制230

8.3 逆变器单相桥臂的规则采样过调制234

8.4 单相／三相逆变器的自然采样过调制236

8.5 过调制时的PWM控制器增益238

8.5.1 正弦调制参考信号时的增益238

8.5.2 空间矢量调制参考信号时的增益241

8.5.3 60°不连续调制参考信号时的增益243

8.5.4 补偿调制244

8.6 采用空间矢量法的过调制246

8.7 小结250

参考文献251

第9章 程控调制策略252

9.1 优化的空间矢量调制252

9.2 谐波消除PWM261

9.3 优化的性能指标274

9.4 优化的PWM275

9.5 最小损耗PWM281

9.6 小结285

参考文献285

第10章 多电平变换器的程控调制286

10.1 几种多电平变换器286

10.2 方块开关策略实现电压控制289

10.3 用于多电平逆变器的谐波消除法290

10.3.1 等电平情况下用于谐波消除的开关角290

10.3.2 电压应力和电流应力的均衡293

10.3.3 电平不等情况下用于谐波消除的开关角294

10.4 最小谐波畸变295

10.5 小结297

参考文献297

第11章 基于载波的多电平逆变器脉宽调制298

11.1 级联式单相H桥的脉宽调制298

11.2 级联式H桥的过调制305

11.3 二极管钳位式逆变器的几种脉宽调制方法308

11.4 三电平自然采样PD脉宽调制309

11.4.1 三电平PD脉宽调制的等高线图309

11.4.2 二重傅里叶级数谐波系数311

11.4.3 谐波系数的计算312

11.4.4 三电平PD脉宽调制的频谱性能315

11.5 三电平自然采样APOD或POD脉宽调制316

11.6 三电平逆变器的过调制318

11.7 二极管钳位式逆变器的五电平PWM321

11.7.1 五电平自然采样PD PWM321

11.7.2 五电平自然采样APOD PWM323

11.7.3 五电平POD PWM326

11.8 更多电平的逆变器的PWM327

11.9 级联式逆变器的等效PD PWM330

11.10 混合式多电平逆变器333

11.11 混合式逆变器的等效PD PWM338

11.12 多电平逆变器的3次谐波注入法342

11.13 可变调制比多电平逆变器的运行344

11.14 小结345

参考文献346

第12章 多电平变换器的空间矢量脉宽调制347

12.1 优化的空间矢量序列347

12.2 选择开关状态的调制器349

12.3 分解法349

12.4 六边形坐标系统351

12.5 一个开关周期内的最优空间矢量位置355

12.6 空间矢量脉宽调制和基于载波脉宽调制的比较356

12.7 多电平逆变器的不连续调制358

12.8 小结362

参考文献362

第13章 调制控制器的实现363

13.1 电力电子变换系统概述363

13.2 PWM变换器系统的要素364

13.2.1 电压源型逆变器的功率变换级368

13.2.2 门极驱动接口电路370

13.2.3 控制器电源371

13.2.4 I/O调理电路371

13.2.5 PWM控制器371

13.3 PWM过程的硬件实现374

13.3.1 模拟与数字实现374

13.3.2 数字定时器的逻辑结构375

13.4 PWM的软件实现378

13.4.1 后台软件378

13.4.2 PWM定时间隔的计算379

13.5 小结381

参考文献381

第14章 调制技术的发展382

14.1 随机脉宽调制382

14.2 电压不平衡情况下的PWM整流器385

14.3 共模信号消除390

14.4 四相桥臂逆变器调制394

14.5 最小脉冲宽度的影响396

14.6 脉宽调制死区补偿399

14.7 小结404

参考文献404

附录1 双变量控制波形的傅里叶级数表达式405

参考文献408

附录2 雅可比—安格尔和贝塞尔函数关系式409

A2.1 雅可比—安格尔展开409

A2.2 贝塞尔函数的积分关系式410

参考文献411

附录3 三相及半周期对称关系式412

参考文献413

附录4 单相桥臂的过调制414

A4.1 自然采样双边沿脉宽调制414

A4.1.1 自然采样PWM下过调制的二重傅里叶积分的计算414

A4.1.2 自然采样PWM过调制下的单相桥臂的谐波表达式420

A4.1.3 由过调制表达式所得到的线性调制表达式421

A4.1.4 由过调制表达式所得到的方波调制表达式421

A4.2 对称规则采样双边沿PWM422

A4.2.1 对称规则采样PWM下过调制的二重傅里叶积分的计算423

A4.2.2 对称规则采样PWM下单相桥臂过调制的谐波表达式424

A4.2.3 由过调制表达式所得到的线性调制表达式425

A4.3 不对称规则采样双边沿PWM425

A4.3.1 不对称规则采样PWM下过调制的二重傅里叶积分的计算426

A4.3.2 不对称规则采样PWM下过调制的单相桥臂的谐波表达式428

A4.3.3 由过调制表达式所得到的线性调制表达式429

附录5 开关波形的二重傅里叶级数表达式的数值积分431

A5.1 二重傅里叶积分的表达431

A5.2 内积分的解析解433

A5.3 外积分的数值积分434

总参考文献436