正版 可再生能源系统高级变流技术及应用 (新加坡)罗方林,(新加

译者序
原书前言
作者简介
第1章引言1
1.1宇宙中的恒星2
1.2银河系，星云和黑洞4
1.3红移和宇宙大爆炸7
1.4太阳系8
1.5地球12
1.5.1地球是圆的13
1.5.2公转和自转13
1.5.3地球是太阳系的行星14
1.5.4地层15
1.5.5地壳的化学构成16
1.5.6地球上的水16
1.5.7地壳构造板块17
1.5.8地球是非常脆弱的17
1.5.9地球的地质年龄18
1.5.10保护地球18
参考文献18
第2章新能源19
2.1核裂变19
2.1.1裂变过程19
2.1.2链式反应20
2.2核聚变21
2.2.1聚变过程21
2.2.2氢元素22
2.2.3聚变反应23
2.2.4热核聚变23
2.3微中子的捕获24
2.3.1微中子24
2.3.2微中子的来源25
2.3.3微中子探测28
2.4小结29
参考文献29
可再生能源系统高级变流技术及应用目录第3章3G和可再生能源30
3.1分布式发电30
3.1.1规模经济性30
3.1.2就地发电30
3.1.3分布式能源31
3.1.4成本因素31
3.2微电网32
3.3智能电网33
3.4太阳能35
3.5可再生能源36
参考文献37
第4章电力电子学38
4.1本书使用的符号和因数38
4.1.1电力系统使用的符号38
4.1.2AC系统使用的因数和符号40
4.1.3DC系统使用的因数和符号42
4.1.4功率开关系统使用的因数和符号43
4.1.5其他因数和符号45
4.1.6快速傅里叶变换49
4.2AC/DC整流器55
4.2.1历史问题56
4.2.2现代化电路56
4.2.3功率因数校正方法56
4.3DC/DC变流器56
4.3.1现代化变流器57
4.3.2新概念和数学建模57
4.3.3功率比校核57
4.4DC/AC逆变器57
4.4.1现有逆变器分类58
4.4.2现代化电路58
4.4.3软开关方法58
4.5AC/AC变流器58
4.6AC/DC/AC和DC/AC/DC变流器59
参考文献60
第5章不可控AC/DC变流器61
5.1引言61
5.2单相半波变流器62
5.2.1R负荷62
5.2.2R-L负荷62
5.2.3带续流二极管的R-L电路68
5.2.4带反电动势的R-L负荷电路69
5.2.5带电容滤波器的单相半波整流器73
5.3单相全波变流器77
5.3.1R负荷78
5.3.2R-C负荷79
5.3.3R-L负荷81
5.4三相半波变流器83
5.4.1R负荷83
5.4.2R-L负荷84
5.5六相半波变流器86
5.5.1带中性线的六相电路86
5.5.2平衡扼流双反星电路87
5.6三相全波变流器87
5.7多相全波变流器90
5.7.1六相全波二极管整流器90
5.7.2六相双桥式全波二极管整流器91
5.7.3六相双变压器双桥全波二极管整流器91
5.7.4六相三变压器双桥全波二极管整流器91
参考文献93
第6章可控AC/DC变流器94
6.1引言94
6.2单相半波可控变流器94
6.2.1R负荷94
6.2.2R-L负荷96
6.2.3R-L负荷加反电动势Vc98
6.3单相全波可控变流器99
6.3.1α>φ，断续负荷电流101
6.3.2α=φ，连续负荷电流的边缘状态102
6.3.3α<φ，连续负荷电流102
6.4三相半波可控整流器103
6.4.1R负荷电路104
6.4.2R-L负荷电路105
6.5六相半波可控整流器106
6.5.1带中性线六相电路106
6.5.2平衡扼流双反星电路108
6.6三相全波可控变流器109
6.7多相全波可控变流器111
6.8线路电感对输出电压的影响（重叠）114
参考文献116
第7章AC/DC变流器的功率因数校正118
7.1引言118
7.2DC/DC变换整流器118
7.3PWM升压型整流器125
7.3.1直流侧的PWM升压型整流器125
7.3.2电源侧PWM升压型整流器127
7.4抽头变压器型整流器129
7.5单级功率因数校正AC/DC整流器133
7.5.1工作原理134
7.5.2数学模型推导135
7.5.3仿真结果139
7.5.4试验结果139
7.6VIENNA整流器142
7.6.1电路分析与工作原理144
7.6.2提议的控制算法146
7.6.3提议的VIENNA整流器的控制器框图148
7.6.4变流器的设计与仿真结果148
7.6.5试验结果152
参考文献157
第8章经典DC/DC变流器159
8.1引言159
8.2基本变流器161
8.2.1降压变流器162
8.2.2升压变流器165
8.2.3升降压变流器167
8.3正输出升降压变流器170
8.3.1降压运行模式171
8.3.2升压运行模式171
8.3.3升降压运行模式171
8.3.4运行控制171
8.4变压器型变流器174
8.4.1正励变流器175
8.4.2反励变流器178
8.4.3推挽变流器178
8.4.4半桥变流器178
8.4.5桥式变流器179
8.4.6Zeta变流器181
8.5成熟变流器181
8.5.1正输出罗氏变流器（基本电路）181
8.5.2负输出罗氏变流器（基本电路）186
8.5.3双输出罗氏变流器（基本电路）188
8.5.4Cúk变流器188
8.5.5单端初级电感变流器191
8.6分接电感式变流器192
参考文献194
第9章电压举升变流器195
9.1引言195
9.2七种自举变流器196
9.2.1自举Cúk变流器197
9.2.2自举正输出罗氏变流器201
9.2.3反向自举正输出罗氏变流器204
9.2.4自举负输出罗氏变流器206
9.2.5反向自举负输出罗氏变流器208
9.2.6自举SEPIC变流器210
9.2.7增强型自举正输出罗氏变流器213
9.3正输出罗氏变流器214
9.3.1再举电路214
9.3.2三举电路220
9.3.3四举电路222
9.3.4小结225
9.4负输出罗氏变流器227
9.4.1再举电路227
9.4.2负输出三举电路231
9.4.3负输出四举电路233
9.4.4小结235
9.5改进的正输出罗氏变流器237
9.5.1自举电路237
9.5.2再举电路238
9.5.3多举电路240
9.6双输出罗氏变流器241
9.6.1自举电路242
9.6.2再举电路247
9.6.3三举电路253
9.6.4四举电路257
9.6.5小结261
9.7Cúk电压举升变流器263
9.7.1基本自举Cúk电路264
9.7.2成熟自举Cúk变流器264
9.7.3再举Cúk变流器265
9.7.4多举Cúk变流器266
9.7.5基本自举电路与成熟自举电路的仿真及试验验证266
9.8SEPIC电压举升变流器267
9.8.1自举SEPIC电路268
9.8.2再举SEPIC电路268
9.8.3多举SEPIC变流器269
9.8.4再举SEPIC变流器的仿真及试验结果2709.9其他双输出升压变流器271
9.9.1基本电路272
9.9.2自举双输出电路272
9.9.3加强系列双输出电路272
9.9.4加强型双输出自举电路的仿真及试验验证274
9.10投切电容式变流器275
9.10.1一阶投切电容式降压变流器278
9.10.2二阶投切电容式升降压变流器279
9.10.3三阶投切电容式正输出罗氏变流器282
9.10.4三阶投切电容式负输出罗氏变流器282
9.10.5讨论283
参考文献289
第10章超举变流器和特举变流器292
10.1引言292
10.2正输出超举罗氏变流器292
10.2.1主系列292
10.2.2附加系列297
10.2.3增强系列302
10.2.4再增强系列306
10.2.5多级增强系列310
10.2.6正输出超举罗氏变流器概要315
10.3负输出超举罗氏变流器318
10.3.1主系列318
10.3.2负输出附加系列323
10.3.3增强系列328
10.3.4再增强系列332
10.3.5负输出多级增强系列336
10.3.6负输出罗氏超举变流器概要340
10.4正输出级联升压变流器343
10.4.1主系列343
10.4.2附加系列347
10.4.3双升压系列351
10.4.4三升压系列355
10.4.5多升压系列359
10.4.6正输出级联罗氏变流器概要363
10.5负输出级联升压变流器365
10.5.1主系列365
10.5.2负输出附加系列369
10.5.3双升压系列374
10.5.4三升压系列378
10.5.5多升压系列382
10.5.6负输出级联升压变流器概要386
10.6特举罗氏变流器388
10.6.1特举罗氏变流器的运行389
10.6.2瞬时值393
10.6.3特举罗氏变流器与其他变流器的增益比较396
10.6.4仿真结果396
10.6.5试验结果396
10.6.6小结398
参考文献398
可再生能源系统高级变流技术及应用目录ⅩⅦ第11章分裂电容器和分裂电感器技术及其在正输出超
举罗氏变流器中的应用399
11.1引言399
11.2分裂电容器400
11.3分裂电感器400
11.4用于正输出超举罗氏变流器中的分裂电容器和分裂电感器401
11.4.1两分裂电容(α=2)用于正输出基本超举电路402
11.4.2两分裂电感(β=2)应用于基本正输出SL电路403
11.4.3α分裂电容和β分裂电感应用于基本正输出SL电路403
11.5主系列404
11.6MEC，分裂电容器用于双倍增强电路405
11.7附加系列406
11.7.1基本附加电路406
11.7.2再举附加电路408
11.7.3三举附加电路409
11.7.4多举附加电路409
11.8多级系列409
11.8.1增强系列410
11.8.2再增强电路410
11.8.3多级增强电路411
11.9使用分裂电容器和分裂电感器的正输出超举罗氏变流器概要411
11.10仿真结果412
11.10.1再举电路仿真结果413
11.10.2再举附加电路仿真结果413
11.11试验结果414
11.11.1再举电路试验结果414
11.11.2再举附加电路试验结果414
参考文献415
ⅩⅧ第12章脉宽调制DC/AC逆变器416
12.1引言416
12.2脉宽调制技术中使用的参数418
12.2.1调制比418
12.2.2谐波参数422
12.3典型脉宽调制逆变器422
12.3.1电压源逆变器422
12.3.2电流源逆变器422
12.3.3阻抗网络逆变器（Z源逆变器）423
12.3.4DC/AC逆变器电路423
12.4单相电压源逆变器423
12.4.1单相半桥电压源逆变器423
12.4.2单相全桥电压源逆变器426
12.5三相全桥电压源逆变器428
12.6三相全桥电流源逆变器430
12.7多级脉宽调制逆变器432
12.7.1单极性脉宽调制电压源逆变器432
12.7.2多单元脉宽调制电压源逆变器433
12.7.3多电平脉宽调制逆变器436
12.8阻抗网络逆变器（Z源逆变器）438
12.8.1与VSI、CSI的比较438
12.8.2等效电路和运行方式440
12.8.3电路分析及计算442
12.9扩展升压Z源升压逆变器444
12.9.1Z源逆变器及基本拓扑445
12.9.2扩展升压准Z源逆变器拓扑445
12.9.3仿真结果452
参考文献456
第13章多电平和软开关DC/AC逆变器457
13.1引言457
13.2二极管钳位（中性点钳位）多电平逆变器459
13.3电容器钳位（飞跨电容器）多电平逆变器464
13.4使用H桥变流器的多电平逆变器466
ⅩⅨ13.4.1级联等电压多电平逆变器467
13.4.2二进混合多电平逆变器467
13.4.3准线性多电平逆变器468
13.4.4三进混合多电平逆变器468
13.5其他种类的多电平逆变器468
13.5.1广义多电平逆变器468
13.5.2混合电平多电平逆变器拓扑470
13.5.3三相两电平逆变器连接组成的多电平逆变器470
13.6软开关多电平逆变器470
13.6.1用于无刷直流电机的直流环节电压凹陷逆变器471
13.6.2谐振极逆变器483
13.6.3基于变压器的直流环节谐振逆变器494
参考文献508
第14章太阳能板发电系统使用的高级多电平DC/AC逆变器511
14.1引言511
14.2级数（数列）512
14.2.1算术级数512
14.2.2几何级数513
14.2.3特殊级数514
14.3梯式多电平DC/AC逆变器515
14.3.1特殊开关515
14.3.2梯式逆变器的一般电路516
14.3.3线性梯式逆变器516
14.3.4自然数梯式逆变器517
14.3.5奇数梯式逆变器518
14.3.6二进梯式逆变器518
14.3.7修正的二进梯式逆变器519
14.3.8罗氏级数梯式逆变器519
14.3.9叶氏级数梯式逆变器520
14.3.10三进梯式逆变器521
14.4各种梯式逆变器的比较522
14.5太阳能板发电系统523
14.6仿真和试验结果525
14.7投切电容式多电平DC/AC逆变器526
ⅩⅩ14.7.1多电平DC/AC逆变器使用的投切电容器526
14.7.2仿真与试验结果529
14.8超举多电平DC/AC逆变器529
14.8.1某些正输出超举罗氏变流器529
14.8.2多电平DC/AC逆变器使用的超举变流器530
14.8.3仿真与试验结果533
参考文献534
第15章传统AC/AC变流器535
15.1引言535
15.2单相AC/AC调压变流器536
15.2.1相控式单相AC/AC电压控制器537
15.2.2开关控制型单相AC/AC电压控制器543
15.3三相AC/AC调压变流器545
15.3.1相控三相交流电压控制器545
15.3.2三相三线全控交流电压控制器547
15.4周波变换器551
15.4.1单相输入/单相输出的周波变换器552
15.4.2三相周波变换器557
15.4.3周波变换器控制策略562
15.4.4周波变换器谐波及输入电流波形567
15.4.5周波变换器输入位移/功率因数568
15.4.6电源阻抗的影响569
15.4.7周波变换器性能仿真分析569
15.4.8强制换向周波变换器569
15.5矩阵变流器570
15.5.1矩阵变流器的运行及控制方法571
15.5.2矩阵变流器中的换向及保护问题576
参考文献577
第16章改进的AC/AC变流器579
16.1DC调制的单级AC/AC变流器579
16.1.1双向互斥开关SM-SS581
16.1.2DC/DC变流器数学建模582
16.1.3DC调制单级降压型AC/AC变流器584
16.1.4DC调制单级升压型AC/AC变流器592
16.1.5DC调制单级升降压型AC/AC变流器599
ⅩⅪ16.2其他类型的DC调制AC/AC变流器606
16.2.1DC调制正输出罗氏变流型AC/AC变流器606
16.2.2DC调制二级升压型AC/AC变流器608
16.3DC调制多相AC/AC变流器609
16.3.1DC调制三相降压型AC/AC变流器609
16.3.2DC调制三相升压型AC/AC变流器610
16.3.3DC调制三相升降压型AC/AC变流器610
16.4降低AC/AC矩阵变流器THD的次包络调制法613
16.4.1次包络调制法615
16.4.224开关矩阵变流器621
16.4.3电流换相623
16.4.4仿真和试验结果626
参考文献631
第17章AC/DC/AC和DC/AC/DC变流器634
17.1引言634
17.2风力发电系统使用的AC/DC/AC变流器634
17.2.1传统AC/AC变流器回顾636
17.2.2新型AC/DC/AC变流器636
17.2.3与公用电网连接的风力发电系统640
17.3DC/AC/DC变流器640
17.3.1传统DC/DC变流器回顾640
17.3.2斩波型DC/AC/DC变流器642
17.3.3投切电容型DC/AC/DC变流器644
参考文献650
第18章太阳能板和风电机组发电系统的设计651
18.1引言651
18.2风力发电系统652
18.2.1技术特性654
18.2.2设计案例658
18.2.3变流器设计660
18.2.4仿真结果661
ⅩⅫ18.3太阳能板发电系统662
18.3.1技术特性662
18.3.2正输出超举罗氏变流器663
18.3.3闭环控制663
18.3.4PWM逆变器664
18.3.5系统设计665
18.3.6仿真结果665
参考文献668

能量转换技术是电力电子学的关键，对于需要大量变流器的可再生能源系统更是如此。本书描述了不错变流技术并提供了可再生能源系统（包括风电机组及太阳能板发电系统）使用的变流器及逆变器的设计案例。作为预备性内容，本书首先回顾了天文学和地球物理学的基本知识，然后系统介绍了200多种很初由作者开发的不错换流器拓扑，包括150多种现代变流技术的更新电路。本书还讨论了新近发表的拓扑，并详尽分析了新型变流器电路。这些创新方法包括可应用于超举变流器和其他变流器的分裂电容器和分裂电抗器技术。除了介绍很多前沿技术之外，作者还解决了一些历史问题，如准确确定单相整流器导通角和功率因数校正。他们还介绍了一种新级数梯次多电平逆变器。这种逆变器可使用很少器件来产生更多电平，克服了脉宽调制（PWM）逆变器的缺点，开辟了更广阔的工业应用领域。本书两作者是不错变流技术的开拓者。他们创建了大量变流器，包括世界有名的DC/DC罗氏变流器和超举罗氏变流器。本书包含了大量案例和图表，可以指导读者设计可再生能源系统使用的不错变流器。