超级电容器在功率变换系统中的应用分析与设计--从理论到实际/国际电气工程先进技术译丛

佩塔尔J.格尔波维奇著的这本《超级电容器在功 率变换系统中的应用分析与设计--从理论到实际》主 要介绍超级电容器及其在功率变换系统中的应用，着 重分析了超级电容器模块以及接口DC-DC功率变换器 的分析、建模和设计。主要包括储能技术及直接/间 接储能系统装置的背景、超级电容器的相关理论及模 型、不同充/放电方法下的超级电容器电压和电流特 性以及电流应力和功率损耗的分析与计算。同时还包 括功率变换系统及其应用基础，集成超级电容器储能 的典型功率变换系统结构和特殊应用需求中储能装置 的选型过程。在超级电容器模块设计的主要参数基础 上，介绍了超级电容器模块的选型与设计过程，超级 电容器的损耗、效率与尺寸、成本的关系，超级电容 器单体的串联和电压均衡问题，以及超级电容器模块 的散热设计。另外，详细分析了接口DC-DC变流器的 分类以及多相交错式双向DC-DC变流器。 本书主要面向从事超级电容器应用的电力电子工 程师和研究人员，也可作为超级电容器和功率变换应 用研究领域的相关专业研究生和教师的参考用书。

译者序 原书前言 第1章 储能技术及装置 1.1 简介 1.1.1 能量 1.1.2 电能及其在日常生活中的作用 1.1.3 储能 1.2 直接式电能存储装置 1.2.1 电力电容器作为储能装置 1.2.2 电抗器储能 1.3 间接储能技术及装置 1.3.1 机械储能 1.3.2 化学储能 1.4 电力储能技术比较 参考文献 第2章 超级电容器储能装置 2.1 超级电容器背景知识 2.1.1 超级电容器技术概述 2.2 EDLC 2.2.1 EDLC发展简史 2.2.2 超级电容器的结构 2.2.3 超级电容器的物理模型 2.3 超级电容器的宏观（电路）模型 2.3.1 完整理论模型 2.3.2 简化模型 2.3.3 仿真/控制模型 2.3.4 习题 2.4 超级电容器的能量和功率 2.4.1 超级电容器的能量和能量密度 2.4.2 超级电容器的储能效率 2.4.3 超级电容器的功率密度 2.4.4 电极碳负荷限制 2.4.5 习题 2.5 超级电容器的充/放电方法 2.5.1 恒电阻负载 2.5.2 恒流充电和负载 2.5.3 恒功率充电和负载 2.5.4 习题 2.6 频率相关损耗 2.6.1 周期性电流 2.6.2 非周期性电流 2.7 超级电容器的热特性 2.7.1 发热 2.7.2 热模型 2.7.3 温升 2.7.4 习题 2.8 超级电容器大功率模块 2.9 超级电容器的发展趋势与未来 2.9.1 未来超级电容器的要求 2.9.2 技术发展方向 2.10 小结 参考文献 第3章 功率变换与储能应用 3.1 静态功率变流器基本原理 3.1.1 开关变流器 3.1.2 功率变流器的分类 3.1.3 电压源型变流器示例 3.1.4 间接静态AC-AC变流器 3.2 具有储能功能的变流器 3.2.1 问题提出 3.2.2 解决方案 3.2.3 储能类型的合理选择 3.2.4 电化学电池与超级电容器对比 3.3 受控电力驱动应用 3.3.1 受控电力驱动控制的发展 3.3.2 受控电力驱动的应用 3.3.3 应用问题的提出 3.3.4 解决方案 3.4 可再生能源发电应用 3.4.1 可再生能源 3.4.2 问题提出 3.4.3 虚拟惯量和可再生能源“发电机” 3.4.4 解决方案 3.5 自备发电机及其应用 3.5.1 应用 3.5.2 问题提出 3.5.3 解决方案 3.6 输配电应用 3.6.1 STATCOM应用 3.6.2 问题提出 3.6.3 解决方案 3.7 UPS应用 3.7.1 UPS系统应用 3.7.2 具有超级电容器储能的 3.8 电力牵引应用 3.8.1 轨道车辆 3.8.2 道路车辆 3.8.3 一般牵引系统 3.9 小结 参考文献 第4章 超级电容器模块选择及设计 4.1 简介 4.1.1 分析和设计目标 4.1.2 主要设计步骤 4.1.3 超级电容器模型 4.2 模块额定电压和电压等级的选择 4.2.1 内电压和终端电压之间的关系 4.2.2 最大工作电压 4.2.3 最小工作电压 4.2.4 超级电容器中间电压 4.2.5 超级电容器额定电压 4.2.6 习题 4.3 选择电容 4.3.1 电能存储/释放能力 4.3.2 变换效率 4.3.3 寿命对电容选择的影响 4.3.4 习题 4.4 超级电容器模块设计 4.4.1 单体串/并联设计 4.4.2 电流应力和损耗 4.4.3 串联电压均衡 4.4.4 习题 4.5 模块的热管理 4.5.1 模型定义 4.5.2 模型参数的确定 4.5.3 模型参数——实验确定 4.5.4 设计冷却系统 4.5.5 习题 4.6 超级电容器模块测试 4.6.1 电容和内阻 4.6.2 漏电流和自放电 4.7 小结 参考文献 第5章 接口DC-DC变流器 5.1 简介 5.2 接口DC-DC变流器及其分类 5.2.1 电压源和电流源DC-DC变流器 5.2.2 全功率和部分功率接口DC-DC变流器 5.2.3 隔离和非隔离式DC-DC变流器 5.2.4 两电平和多电平接口DC-DC变流器 5.2.5 单相和多相交错式接口DC-DC变流器 5.3 常用接口DC-DC变流器 5.3.1 两电平DC-DC变流器 5.3.2 三电平DC-DC变流器 5.3.3 Boost-Buck和Buck-Boost DC-DC变流器 5.3.4 隔离式DC-DC变流器 5.3.5 应用总结 5.4 超级电容器的电压和电流定义 5.5 多相交错式DC-DC变流器 5.5.1 交错式DC-DC变流器的背景知识 5.5.2 两相交错式DC-DC变流器分析 5.5.3 N相交错式变流器一般情况分析 5.6 两电平N相交错式DC-DC变流器设计 5.6.1 ICT设计：两相交错式示例 5.6.2 滤波电抗器设计 5.6.3 直流母线电容器选择 5.6.4 输出滤波电容器选择 5.6.5 功率半导体器件选择 5.6.6 习题 5.7 变流器功率损耗：一般性分析 5.7.1 损耗的来源 5.7.2 导通损耗 5.7.3 开通损耗和关断损耗 5.7.4 阻断损耗 5.7.5 滑动平均值和有效值定义 5.8 变流器热管理：一般性分析 5.8.1 变流器热管理的重要性 5.8.2 功率半导体器件的热模型 5.8.3 电磁装置的热模型 5.8.4 电解电容器的热模型 5.9 小结 参考文献