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電力電子新技術(shù)系列圖書序言
前言
第1章概述1
1.1雙向變換器的類型1
1.2電力電子變換器在飛機(jī)上的應(yīng)用1
1.3雙向變換器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展4
1.3.1雙向變換器在帶儲能裝置的新能源系統(tǒng)中的應(yīng)用5
1.3.2雙向變換器在電動汽車上的應(yīng)用6
1.3.3雙向變換器在電動汽車電池充換電站的應(yīng)用7
1.3.4雙向變換器在LED驅(qū)動電源中的應(yīng)用8
1.4固態(tài)變壓器及其應(yīng)用9
1.4.1固態(tài)變壓器的拓?fù)漕愋?
1.4.2固態(tài)變壓器在分布式電網(wǎng)接口網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用11
1.5雙向變換器的發(fā)展15
1.6本章小結(jié)16
第2章雙向直流變換器17
2.1Bi Buck/Boost雙向直流變換器17
2.1.1工作原理17
2.1.2變換器主電路參數(shù)設(shè)計19
2.1.3仿真分析20
2.2Dual Buck/Boost雙向直流變換器30
2.2.1工作原理30
2.2.2實例分析33
2.3不對稱半橋隔離型雙向直流變換器41
2.3.1工作原理41
2.3.2實例分析43
2.4全橋隔離型雙向直流變換器51
2.4.1單移相控制51
2.4.2擴(kuò)展移相控制57
2.4.3三重移相控制61
2.4.4實例分析65
2.4.5全橋直流變壓器71
2.5三相雙有源全橋隔離型雙向直流變換器73
2.5.1移相控制工作模式分析74
2.5.2變換器功率特性分析77
2.5.3回流功率分析與軟開關(guān)范圍分析78
2.5.4實例分析80
2.6本章小結(jié)87
第3章雙向單相dc/ac變換器和ac/ac變換器89
3.1橋式變換器的功能89
3.2雙向單相dc/ac變換器91
3.2.1dc/ac變換器91
3.2.2航空靜止變流器103
3.2.3單相ac/dc功率因數(shù)校正（PFC）電路108
3.2.4移相控制的ac/dc變換器111
3.2.5電子式變壓整流器113
3.3雙向單相ac/ac變換器113
3.3.1由兩個ac/dc變換器構(gòu)成的單相ac/ac變換器114
3.3.2含有中間dc/dc變換器的ac/ac變換器115
3.3.3含有隔離dc/dc變換器的雙向單相ac/ac變換器116
3.3.4由三個單相ac/ac變換器構(gòu)成的三相四線制ac/ac變換器116
3.4本章小結(jié)117
第4章雙向三相dc/ac變換器和ac/ac變換器118
4.1三相dc/ac變換器118
4.1.1三相dc/ac變換器工作原理118
4.1.2空間電壓矢量調(diào)制方法120
4.1.3dc/ac變換器的數(shù)學(xué)模型126
4.1.4三相dc/ac變換器輸出電壓的調(diào)節(jié)130
4.1.5dc/ac變換器的輸出輸入濾波器131
4.1.6dc/ac變換器開關(guān)管的開通和關(guān)斷過程139
4.1.7硅和碳化硅電力電子器件140
4.1.8實例分析141
4.2三相ac/dc變換器151
4.2.1三相ac/dc變換器的電路152
4.2.2ac/dc變換器的數(shù)學(xué)模型152
4.2.3ac/dc變換器的空間電壓矢量調(diào)制154
4.2.4SVPWM ac/dc變換器的控制160
4.2.5自耦變壓整流器（ATRU）和電子式ATRU174
4.3變壓整流器和蓄電池充電器176
4.3.1電路結(jié)構(gòu)和原理176
4.3.2蓄電池充電器實例仿真177
4.4三相ac/ac變換器181
4.5四橋臂三相dc/ac變換器182
4.5.1四橋臂三相dc/ac變換器的空間電壓矢量調(diào)制184
4.5.2四橋臂三相dc/ac變換器的直接電流調(diào)節(jié)188
4.5.3四橋臂dc/ac變換器中點(diǎn)電位控制電路189
4.6四橋臂ac/ac變換器211
4.6.1四橋臂ac/ac變換器的構(gòu)成211
4.6.2四橋臂ac/ac變換器的仿真實例212
4.6.3用ac/ac變換器代替自耦變壓器（ATU）223
4.7本章小結(jié)224
第5章交直流電機(jī)和雙向變換器225
5.1變頻交流發(fā)電機(jī)和ac/dc變換器225
5.1.1恒頻交流發(fā)電機(jī)225
5.1.2變頻交流發(fā)電機(jī)233
5.1.3交流起動發(fā)電機(jī)236
5.1.4dc/ac三相變換器240
5.1.5電子式自耦變壓整流器245
5.1.6發(fā)電機(jī)的無功輸出補(bǔ)償246
5.1.7發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的補(bǔ)償247
5.2無刷直流發(fā)電機(jī)和起動發(fā)電機(jī)249
5.2.1無刷直流發(fā)電機(jī)的類型249
5.2.2三級式直流發(fā)電機(jī)250
5.2.3三級式直流起動發(fā)電機(jī)255
5.2.4雙通道直流起動發(fā)電機(jī)258
5.3雙凸極發(fā)電機(jī)和起動發(fā)電機(jī)260
5.3.16/4結(jié)構(gòu)雙凸極電機(jī)260
5.3.212/8和12/10結(jié)構(gòu)電機(jī)269
5.3.3高速雙凸極起動發(fā)電機(jī)272
5.3.4發(fā)動機(jī)內(nèi)裝起動發(fā)電機(jī)275
5.4調(diào)速電動機(jī)277
5.4.1調(diào)速電動機(jī)的類型277
5.4.2調(diào)速電機(jī)在飛機(jī)上的應(yīng)用278
5.4.3稀土永磁伺服電動機(jī)280
5.4.4余度伺服電機(jī)的控制288
5.4.5容錯電動機(jī)289
5.5飛輪儲能294
5.5.1飛輪儲能裝置的構(gòu)成294
5.5.2飛輪儲能294
5.5.3飛輪電機(jī)296
5.5.4磁浮軸承298
5.5.5飛輪電機(jī)的變換器300
5.5.6飛輪儲能裝置的能量儲存301
5.6多電飛機(jī)的變頻交流發(fā)電系統(tǒng)和電能變換器301
5.7變壓器和三相異步電動機(jī)在變頻交流電源供電時的工作303
5.7.1概述303
5.7.2變頻交流供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量307
5.7.3變頻交流系統(tǒng)中的變壓器和變壓整流器314
5.7.4變頻交流電源供電的自耦變壓器和自耦變壓整流器322
5.7.5變頻交流電源供電的異步電動機(jī)326
5.7.6電子式變壓整流器和電子式自耦變壓整流器333
5.8多電飛機(jī)的高壓直流電源系統(tǒng)334
5.8.1概述334
5.8.2HVDC電源的供電品質(zhì)335
5.8.3直流用電設(shè)備的特點(diǎn)337
5.8.4具有前置電力電子變換器的用電設(shè)備特性338
5.8.5伺服電動機(jī)制動能量的處理339
5.8.6固態(tài)功率控制器341
5.9本章小結(jié)342
附錄344
參考文獻(xiàn)350

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前言/序言

雙向直流變換器在20世紀(jì)80年代初就應(yīng)用于人造衛(wèi)星的太陽能電源系統(tǒng)。隨后交直流雙向變換器在電動汽車、航空電源、新能源系統(tǒng)得到應(yīng)用和發(fā)展。第三代寬禁帶電力電子器件的商品化以及多電飛機(jī)的發(fā)展，為交直流雙向變換器的發(fā)展帶來了新的發(fā)展契機(jī)。
浙江大學(xué)林渭勛教授撰寫的《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》（機(jī)械工業(yè)出版社，1990）是國內(nèi)最早系統(tǒng)討論雙向和四象限直流變換器的著作，徐德鴻教授課題組對雙向變換器也進(jìn)行了深入研究。嚴(yán)仰光教授撰寫的《雙向直流變換器》（江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2004）著重探討雙向直流變換器的基本問題。本書是在吸收和消化國內(nèi)外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上編寫而成的，著重探討直流和交流雙向變換器的工作原理、控制策略、參數(shù)設(shè)計，給出了交直流雙向變換器的仿真實例、雙向變換器和交直流電機(jī)的配合應(yīng)用以及它們在航空電源上的應(yīng)用等。
本書共分5章。第1章介紹了直流和交流雙向變換器在航空電源、新能源系統(tǒng)、電動汽車及其電池充換電站、LED驅(qū)動電源等領(lǐng)域的應(yīng)用情況及發(fā)展方向。第2章給出了Bi Buck/Boost、Dual Buck/Boost、不對稱半橋隔離型、全橋隔離型，以及三相雙有源全橋隔離型雙向dc/dc變換器的工作原理、控制策略、參數(shù)設(shè)計和仿真實例，討論了變換器工作在軟開關(guān)和硬開關(guān)模式下的不同特性，分析了隔離型雙向直流變換器變壓器匝比的設(shè)計考慮。第3章詳細(xì)討論了雙向單相橋式dc/ac變換器，給出了單相橋式dc/ac逆變器和單相橋式ac/dc整流器的工作原理、控制策略、參數(shù)設(shè)計和仿真實例，可見Si器件和SiC器件的混合應(yīng)用有助于進(jìn)一步提高裝置的功率密度和效率。在此基礎(chǔ)上給出了由單相橋式dc/ac變換器和dc/dc變換器構(gòu)成的不隔離和隔離型雙向單相ac/ac變換器，以及由單相ac/ac變換器組合構(gòu)成的三相隔離ac/ac變換器主電路拓?fù)洹５?章討論了基于SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量脈寬調(diào)制）的三相dc/ac逆變器和三相ac/dc整流器的工作原理、控制策略，給出了參數(shù)設(shè)計和仿真實例；討論了四橋臂三相dc/ac逆變器中點(diǎn)電位控制電路的兩種控制方法，給出了參數(shù)設(shè)計和仿真結(jié)果；在此基礎(chǔ)上給出了三相不隔離ac/ac變換器的工作原理和仿真結(jié)果。第5章討論了交直流電機(jī)和雙向變換器的配合工作情況，給出了無刷直流發(fā)電機(jī)、雙凸極發(fā)電機(jī)和起動發(fā)電機(jī)、調(diào)速電動機(jī)和飛輪儲能裝置的工作原理，討論了多電飛機(jī)的變頻交流供電系統(tǒng)和高壓直流電源系統(tǒng)中的各種電力電子設(shè)備。電機(jī)和變換器兩者的配合應(yīng)用改善了發(fā)動機(jī)的起動性能，提升了發(fā)電工作的電能質(zhì)量，帶來顯著的節(jié)能效果。
本書撰寫過程中得到了南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系同仁的幫助和指導(dǎo)，時思航、盧茂中、田清鈺、于攀、楊雨松、章安璃、王萬全、吳子陽、布書杰、史杭、張璽、劉勇等碩士研究生參與了大量變換器設(shè)計、仿真，以及文字錄入及圖形繪制等書稿整理工作，在此表示衷心的感謝。
期望讀者通過閱讀本書，對直流和交流雙向變換器有更好的理解，促進(jìn)直流和交流雙向變換器的技術(shù)發(fā)展和在工業(yè)中得到更多的應(yīng)用。
由于時間倉促和作者水平有限，書中難免存在缺漏和差錯之處，敬請讀者批評指正。

作者2022年1月于南京航空航天大學(xué)

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