新能源多输入逆变器

本书按照输入源路数、功率变换级数、电气隔离、电路拓扑等类型，在论述新能源多输入逆变器的现状与发展的基础上，提出并系统深入地论述新颖的直流变换器型两级多输入逆变器、直流变换器型准单级多输入逆变器和外置并联分时选择开关供电型、内置并联分时选择开关供电型、并联分时选择开关直流斩波器型、串联同时选择开关Buck直流斩波器型、串联同时选择开关Buck-Boost直流斩波器型、多绕组同时供电Boost型单级多输入逆变器。本书以三类单级多输入逆变器为例，论述新能源单级多输入分布式发电系统的设计与研制。在光伏、风力、燃料电池等多种新能源联合供电的场合，单级多输入分布式发电系统具有重要的应用价值。
本书集新概念、系统性、理论性、工程性于一体，是一本内容十分翔实、理论与工程实践紧密结合的著作，可作为高等学校电气工程等相关学科研究生的参考书，也可供从事新能源分布式发电系统研究、开发的工程技术人员参考使用。

陈道炼，男，1964年8月生，全国杰出专业技术人才、国家万人计划百千万工程领军人才、泰山学者攀登计划专家、台达环境与教育基金会中达学者，南京航空航天大学电力电子与电力传动学科本硕博、教授和博导，现任青岛大学电气工程学院首席教授、博导和院长。主持国家和省部级项目20余项，发表论文100余篇，授权发明专利近40件，出版专著4部，获国家技术发明二等奖1项。兼任中国电工技术学会电力电子学会副理事长，获全国五一劳动奖章等荣誉称号。

前言
第1章 新能源多输入逆变器的现状与发展 1
1.1 概述 1
1.1.1 分布式能源系统 1
1.1.2 新能源多输入逆变器 2
1.2 新能源多输入逆变器的现状与发展 5
1.2.1 传统直流变换器型两级多输入逆变器 5
1.2.2 新颖的直流变换器型两级多输入逆变器 6
1.2.3 多输入直流变换器型准单级多输入逆变器 12
1.2.4 单级多输入逆变器 16
1.3 新能源多输入逆变器的发展趋势 27
参考文献 27
第2章 新颖的直流变换器型两级多输入逆变器 29
2.1 概述 29
2.2 新颖的直流变换器型两级多输入逆变器电路结构与拓扑族 29
2.2.1 电路结构与拓扑族 29
2.2.2 分布式发电系统构成 36
2.3 新颖的Boost直流变换器型两级多输入逆变器能量管理控制策略 37
2.3.1 能量管理模式 37
2.3.2 能量管理控制策略 38
2.4 新颖的Boost直流变换器型两级多输入逆变器的原理特性 42
2.4.1 高频开关过程分析 42
2.4.2 Boost型多输入直流变换器的外特性 48
2.4.3 启动时储能电感的磁饱和抑制 50
2.5 新颖的Boost直流变换器型两级多输入逆变器关键电路参数设计 52
2.5.1 高频变压器匝比 52
2.5.2 输入滤波电容 52
2.5.3 储能电感 52
2.5.4 直流母线滤波电容 53
2.5.5 钳位电容 53
2.6 1kV A新颖的Boost直流变换器型两级多输入逆变器样机实验 53
2.6.1 样机构成 53
2.6.2 样机实验 55
参考文献 64
第3章 直流变换器型准单级多输入逆变器 65
3.1 概述 65
3.2 直流变换器型准单级多输入逆变器电路结构与拓扑族 65
3.2.1 Buck型电路结构与拓扑族 65
3.2.2 Buck-Boost型电路结构与拓扑族 68
3.2.3 分布式发电系统构成 71
3.3 直流变换器型准单级多输入逆变器的能量管理控制策略 72
3.3.1 能量管理控制策略 72
3.3.2 动态调节过程分析 73
3.4 直流变换器型准单级多输入逆变器的原理特性 73
3.4.1 高频开关过程分析 73
3.4.2 整流二极管关断电压尖峰抑制 76
3.5 直流变换器型准单级多输入逆变器的关键电路参数设计 76
3.5.1 控制环路设计 76
3.5.2 关键电路参数设计 84
3.6 3kW直流变换器型准单级多输入逆变器样机实验 84
3.6.1 样机实例 84
3.6.2 样机实验 85
参考文献 87
第4章 外置并联分时选择开关供电型单级多输入逆变器 89
4.1 概述 89
4.2 外置并联分时选择开关供电型单级多输入逆变器电路结构与拓扑族 89
4.2.1 Buck型电路结构与拓扑族 89
4.2.2 Buck-Boost型电路结构与拓扑族 96
4.3 外置并联分时选择开关供电型单级多输入分布式发电系统能量管理控制策略 99
4.3.1 能量管理控制策略 99
4.3.2 三种供电模式 101
4.3.3 输出电压的稳定和不同供电模式的平滑切换 102
4.4 外置并联分时选择开关供电型多输入分布式发电系统原理特性 103
4.4.1 高频开关过程分析 103
4.4.2 多路占空比的推导与外特性 112
4.4.3 关键问题讨论 115
4.5 外置并联分时选择开关供电型单级多输入分布式发电系统关键电路参数设计 118
4.5.1 控制环路设计 118
4.5.2 关键电路参数设计 124
参考文献 128
第5章 内置并联分时选择开关供电型单级多输入逆变器 130
5.1 概述 130
5.2 内置并联分时选择开关供电型单级多输入逆变器电路结构与拓扑族 130
5.2.1 Buck型电路结构与拓扑族 130
5.2.2 Buck-Boost型电路结构与拓扑族 134
5.2.3 分布式发电系统构成 134
5.3 内置并联分时选择开关供电型单级多输入逆变器能量管理控制策略 137
5.3.1 两种能量管理模式 137
5.3.2 优选功率输出能量管理SPWM控制策略 137
5.4 内置并联分时选择开关供电型单级多输入逆变器原理特性 139
5.4.1 高频开关过程分析 139
5.4.2 选择开关关断电压尖峰抑制 143
5.5 内置并联分时选择开关供电型单级多输入逆变器关键电路参数设计 144
5.5.1 输出滤波电感和变压器绕组电流 144
5.5.2 功率开关电压和电流应力 146
5.6 3kW内置并联分时选择开关供电型单级多输入逆变器仿真分析 148
5.6.1 稳态仿真 148
5.6.2 动态仿真 148
参考文献 151
第6章 并联分时选择开关直流斩波器型单级多输入逆变器 153
6.1 概述 153
6.2 并联分时选择开关直流斩波器型单级多输入逆变器电路结构与拓扑族 153
6.2.1 Buck型电路结构与拓扑族 153
6.2.2 Buck-Boost型电路结构与拓扑族 155
6.2.3 分布式发电系统构成 156
6.3 并联分时选择开关直流斩波器型单级多输入逆变器能量管理控制策略 157
6.3.1 两种能量管理模式 157
6.3.2 优选功率输出能量管理SPWM控制策略 157
6.4 并联分时选择开关直流斩波器型单级多输入逆变器原理特性 160
6.4.1 正向传递功率时的高频开关过程 160
6.4.2 反向传递功率时的高频开关过程 162
6.5 并联分时选择开关直流斩波器型单级多输入逆变器关键电路参数设计 164
6.5.1 高频变压器匝比 164
6.5.2 功率开关电压和电流应力 165
6.6 3kW并联分时选择开关直流斩波器型单级多输入逆变器仿真 167
6.6.1 设计实例 167
6.6.2 仿真分析 167
参考文献 172
第7章 串联同时选择开关Buck直流斩波器型单级多输入逆变器 173
7.1 概述 173
7.2 串联同时选择开关Buck直流斩波器型单级多输入逆变器电路结构与拓扑族 173
7.2.1 电路结构 173
7.2.2 电路拓扑族 174
7.2.3 分布式发电系统构成 176
7.3 串联同时选择开关Buck直流斩波器型单级多输入逆变器能量管理控制策略 177
7.3.1 两种能量管理模式 177
7.3.2 能量管理控制策略 177
7.4 串联同时选择开关Buck直流斩波器型单级多输入逆变器原理特性 179
7.4.1 uo＞0、iLf＞0时高频开关过程分析 179
7.4.2 uo＞0、iLf＜0时高频开关过程分析 184
7.5 串联同时选择开关Buck直流斩波器型单级多输入逆变器关键电路参数设计 187
7.5.1 输入源共模干扰及抑制 187
7.5.2 功率开关电压应力 187
7.6 3kVA串联同时选择开关Buck直流斩波器型单级多输入逆变器样机实验 189
7.6.1 样机实例 189
7.6.2 样机实验 189
参考文献 192
第8章 串联同时选择开关Buck-Boost直流斩波器型单级多输入逆变器 193
8.1 概述 193
8.2 串联同时选择开关Buck-Boost直流斩波器型单级多输入逆变器电路结构与拓扑族 193
8.2.1 电路结构 193
8.2.2 电路拓扑族 196
8.2.3 分布式发电系统构成 196
8.3 串联同时选择开关Buck-Boost直流斩波器型单级多输入逆变器能量管理控制策略 197
8.3.1 两种能量管理模式 197
8.3.2 主从功率分配能量管理控制策略 197
8.4 串联同时选择开关Buck-Boost直流斩波器型单级多输入逆变器原理特性 199
8.4.1 一个低频输出周期内的稳态原理 199
8.4.2 高频开关过程分析 201
8.4.3 输出外特性 206
8.5 串联同时选择开关Buck-Boost直流斩波器型单级多输入逆变器关键电路参数设计 211
8.5.1 储能式变压器匝比 211
8.5.2 功率开关电压和电流应力 211
参考文献 215
第9章 多绕组同时供电Boost型单级多输入逆变器 216
9.1 概述 216
9.2 多绕组同时供电Boost型单级多输入逆变器电路结构与拓扑族 216
9.2.1 电路结构 216
9.2.2 电路拓扑族 222
9.2.3 分布式发电系统构成 222
9.3 多绕组同时供电Boost型单级多输入逆变器能量管理控制策略 223
9.3.1 能量管理控制策略 223
9.3.2 供电模式 226
9.4 多绕组同时供电Boost型单级多输入高频环节逆变器原理特性 226
9.4.1 低频输出周期内的稳态原理 226
9.4.2 高频开关过程分析 230
9.4.3 多路占空比推导及外特性 246
9.4.4 储能电感电流限定值讨论 248
9.5 多绕组同时供电Boost型单级多输入逆变器关键电路参数设计 249
9.5.1 控制环路设计 249
9.5.2 关键电路参数设计 251
参考文献 252
第10章 新能源单级多输入分布式发电系统的研制 253
10.1 概述 253
10.2 3kVA并联分时供电Buck型单级多输入分布式发电系统研制 253
10.2.1 系统构成与功率电路 253
10.2.2 控制电路 254
10.2.3 功率电路参数设计与选取 256
10.2.4 样机实验 261
10.3 1kVA串联同时供电Buck-Boost型单级多输入分布式发电系统研制 271
10.3.1 系统构成与功率电路 271
10.3.2 控制电路 272
10.3.3 机内辅助电源 275
10.3.4 功率电路参数设计与选取 275
10.3.5 样机实验 278
10.4 3kW多绕组同时供电Boost型单级多输入分布式发电系统研制 280
10.4.1 系统构成与功率电路 280
10.4.2 控制电路 281
10.4.3 功率电路参数设计与选取 284
10.4.4 样机实验 288
参考文献 290