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| 內容簡介： |
电力电子并网转换系统已广泛用于新能源并网发电、电动汽车充放电、交直流微电网等电能转换领域，具有转换效率高、响应速度快、易于控制和调节等技术优势。本书对电力电子并网转换系统拓扑结构及其模型预测控制技术进行了深入研究，力求进一步提高系统性能。本书是作者近年来研究成果的总结，全面系统地介绍了电力电子并网转换器的基本结构、数学模型、关键控制技术、仿真与实验分析。
本书适用于电力电子并网转换技术的研究者、教师以及研究生，也适用于从事本领域研究的工程师和开发者。
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| 目錄：
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第1章 绪 论 1
1.1 引 言 1
1.2 电力电子并网转换系统研究现状 2
1.2.1 传统控制技术 2
1.2.2 新型控制技术 4
1.2.3 开关故障与非理想电网下的控制技术 5
本章小结 7
参考文献 8
第2章 电力电子并网转换系统结构与模型 10
2.1 并网转换器结构与数学模型 10
2.1.1 三相静止坐标系数学模型 10
2.1.2 两相静止坐标系数学模型 12
2.1.3 两相旋转坐标系数学模型 13
2.2 电力电子并网转换器功率模型 14
2.2.1 瞬时功率理论 14
2.2.2 旋转坐标系下的并网转换器功率预测模型 16
2.2.3 静止坐标系下的并网转换器功率预测模型 16
本章小结 17
参考文献 17
第3章 电力电子并网转换系统模型预测控制 19
3.1 并网转换系统前馈解耦控制 19
3.1.1 前馈解耦控制基本原理 19
3.1.2 PI调节器的参数整定 20
3.1.3 SVPWM 技术原理与建模 22
3.2 并网转换系统模型预测控制 31
3.2.1 模型预测控制基本原理 31
3.2.2 并网转换系统模型预测电流控制 32
3.2.3 并网转换系统模型预测功率控制 39
3.3 仿真分析与验证 41
3.3.1 并网转换系统前馈解耦控制仿真分析 41
3.3.2 并网转换器模型预测控制仿真分析 43
本章小结 45
参考文献 45
第4章 模型预测控制的时滞补偿与代价函数优化 47
4.1 模型预测多目标协调控制 47
4.1.1 模型预测多目标协调控制基本原理 47
4.1.2 两步延时补偿 48
4.1.3 降低开关频率 49
4.1.4 代价函数优化 50
4.2 鲁棒性分析 51
4.3 仿真结果及分析 52
4.3.1 延时补偿算法仿真 52
4.3.2 降低开关频率仿真 54
本章小结 56
参考文献 56
第5章 电网电压不平衡下并网转换器模型预测功率补偿控制 58
5.1 电网电压不平衡下传统正负序分离控制 58
5.1.1 正负序分量数学模型 58
5.1.2 正负序分离及锁相环 59
5.1.3 正负序分离下的SVPWM 控制 60
5.2 电网电压不平衡下功率补偿建模 60
5.2.1 dq 旋转坐标下功率建模 61
5.2.2 静止坐标系下功率建模 61
5.2.3 消除有功功率脉动功率补偿 63
5.2.4 消除无功功率脉动功率补偿 63
5.2.5 带功率补偿模型预测功率控制结构与算法 64
5.3 仿真分析与验证 66
5.3.1 单相跌落下的稳态仿真分析 66
5.3.2 单相跌落下动态仿真分析 69
5.3.3 功率补偿前后仿真对比 70
本章小结 71
参考文献 71
第6章 电力电子并网转换系统模型预测低电压穿越控制 73
6.1 电网电压对称故障时低电压穿越控制 73
6.1.1 电网对称故障时转换器运行特性分析 73
6.1.2 控制参数整定 74
6.1.3 基于前馈解耦PI控制的低电压穿越策略 75
6.1.4 基于模型预测功率控制的低电压穿越策略 78
6.2 仿真分析与验证 79
6.2.1 LVRT控制投入前后的对比分析 79
6.2.2 不同跌落深度的对比分析 86
6.2.3 模型预测控制与前馈解耦PI控制的对比分析 87
本章小结 88
参考文献 88
第7章 电力电子并网转换系统容错结构与模型预测容错控制 90
7.1 并网转换系统非冗余故障容错结构和运行机理建模 90
7.1.1 并网转换器非冗余容错结构 90
7.1.2 FSTP的运行分析 91
7.1.3 FSTP的电流预测模型 93
7.1.4 DAB的工作原理分析 95
7.1.5 直流侧中点电压模型 98
7.2 并网转换器的模型预测容错控制 99
7.2.1 功率预测模型与代价函数的选择 100
7.2.2 模型预测直接功率控制结构与算法 100
7.2.3 DAB直流电压抑制 102
7.2.4 直流注入控制中点电压平衡 103
7.3 电网不平衡下故障容错运行的功率波动与抑制方法 104
7.3.1 功率脉动抑制方法 105
7.3.2 两步预测延时补偿 106
7.4 仿真分析与验证 109
7.4.1 并网转换器的模型预测容错控制仿真 109
7.4.2 电网不平衡下故障容错控制仿真 112
本章小结 116
参考文献 116
第8章 三相不平衡治理模型预测控制技术 117
8.1 三相不平衡电能质量治理 117
8.1.1 三相不平衡的概念 118
8.1.2 三相不平衡的影响 118
8.1.3 三相不平衡治理的解决方案 119
8.2 中点钳位三电平转换器的原理和电压矢量分析 119
8.2.1 中点钳位三电平转换器的工作原理及特点 119
8.2.2 中点钳位三电平转换器空间电压矢量分析 121
8.3 中点钳位三电平转换器模型预测建模与仿真 125
8.3.1 中点钳位三电平转换器数学建模 125
8.3.2 并网电感电流模型预测建模 126
8.3.3 分裂电容电压模型预测建模 127
8.3.4 模型预测控制方法 128
8.3.5 PSCADEMTDC仿真验证 129
8.4 三相不平衡治理模型预测控制与仿真 132
8.4.1 基于对称分量法的瞬时功率理论 132
8.4.2 基波正序电压检测器 135
8.4.3 三相不平衡补偿策略 136
8.4.4 三相三线制系统仿真与验证 137
8.4.5 三相四线制系统仿真与验证 140
本章小结 144
参考文献 145
第9章 电力电子并网转换器实验平台设计与测试 146
9.1 并网转换器实验平台结构 146
9.1.1 硬件系统结构 147
9.1.2 主电路设计 148
9.1.3 控制电路设计 148
9.1.4 软件设计 150
9.2 并网转换器性能测试与实验分析 151
9.2.1 并网转换器的模型预测控制实验 151
9.2.2 电网电压不平衡下的模型预测功率补偿控制实验 153
9.2.3 并网转换器的模型预测容错控制实验 154
本章小结 157
第10章 后 记 158
10.1 主要内容回望 158
10.2 本书的主要特点 159
10.3 研究展望 160
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| 內容試閱：
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电力电子并网转换系统已广泛用于新能源并网发电、电动汽车充放电、交直流微电网等电能转换的诸多领域，具有转换效率高、响应速度快、并网特性好、易于控制和调节等技术优势，近年来得到快速发展和应用。作为电能转换的核心装备，电力电子并网转换系统还存在变换器结构复杂、控制方案不完善等问题。针对存在的这些问题，本书对电力电子并网转换系统结构及其模型预测控制技术进行了深入研究，力求进一步提高系统性能。本书是作者近年来研究成果的总结，全面系统地介绍了电力电子并网转换系统的基本结构、数学模型、关键控制技术、仿真与实验分析。
本书共分为10章。第1章绪论介绍电力电子并网转换系统的背景、研究与应用现状及发展趋势。第2章介绍电力电子并网转换系统结构和工作原理，建立不同坐标系下的数学模型，为并网转换系统控制建立基础。第3章介绍前馈解耦控制和模型预测控制，与前馈解耦控制相比模型预测控制灵活、简单、有效。第4章是对模型预测控制的进一步完善和改进，建立时滞补偿与代价函数优化方法，实现多目标协调控制。第5章结合实际电网特性并考虑电网电压不平衡条件，分析电网不平衡下并网变换器的输出功率，建立带功率补偿的模型预测控制策略，避免复杂的正负序分离控制，消除功率二次脉动。第6章研究电力电子并网转换系统的低电压穿越控制，讨论控制参数，分析电网对称跌落故障的低电压穿越特性，通过模型预测控制实现低电压穿越。第7章分析电力电子并网转换系统非冗余故障容错结构、运行机理和建模方法，设计并网转换器三相四开关结构下的模型预测控制策略，并实现中点电压平衡。结合电网不平衡的情况，对桥臂故障并网转换系统进行模型预测控制，提高并网系统可靠性和容错运行能力。第8章研究中点钳位三电平转换器，分析三电平变流器工作原理、三相不平衡模型预测治理策略，探讨三相三线制与三相四线制电网不平衡的治理方案及模型预测控制方法。第9章介绍实验平台设计与实验分析，结合主电路设计、控制电路设计以及软件设计，搭建电力电子并网转换器实验平台，进一步验证前述模型预测控制的有效性。第10章对本书内容进行总结，并对下一步工作提出建议。
本书由郑州轻工业大学金楠执笔。参与协助的研究生有：顾冬冬、胡石阳、邓轩轩、杨帆、韩东旭、潘超、赵亚谦、李国昊。感谢武洁博士、郭磊磊博士、窦智峰博士、孔汉博士等对本书的建议和帮助。本书受到国家自然科学基金项目编号51607159，51707176、河南省高等学校科技创新人才支持计划编号18HASTIT025、河南省高等教育教学改革研究与实践项目编号2017SJGLX354等项目资助,感谢国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅的支持。
限于作者水平，书中难免存在错误和疏漏之处，恳请读者批评指正。
编 者
2019年4月
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