电能变换与控制(修订版)

本书为河南省“十四五”普通高等教育规划教材。全书共8章。第1章介绍电能信号检测与处理需要的基础知识，包括坐标变换、信号滤波器、信号检测方法、锁相环技术等。第2章介绍PWM技术和系统的控制方法，包括正弦脉宽调制（SPWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWIM）、滞环比较控制和三角波比较控制、PI控制、PR控制等。第3～5章介绍常用的DC/DC变换、DC/AC变换和AC/DC变换的基本原理、建模及控制方法、仿真及DSP实现。第6章介绍电能变换装置中常用变压器和电感的设计方法。第7章介绍电能变换中硬件电路设计，包括检测调理电路设计、光电隔离驱动电路设计、保护电路设计和辅助电源电路设计。第8章介绍几种典型电能变换装置原理及实现的方法，包括静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）、有源功率因数校正器（APFC）和统一电能质量调节器（UPQC）。 本书可作为电气工程及其自动化、自动化等专业本科生的教材，也可作为研究生和智能电网、柔性输电及新能源发电等方向科技人员的参考书。

巫付专，中原工学院教授，多年来主要从事DSP技术、电能变换与控制和控制电机的教学与科研工作，并担任多年的全国大学生电子设计竞赛指导教师。

第1章 电能信号的检测与处理
1.1 坐标变换
1.1.1 三相静止坐标系abc到两相静止坐标系αβ的变换
1.1.2 两相静止坐标系αβ到两相旋转坐标系dq的变换
1.1.3 三相静止坐标系abc到两相旋转坐标系dq的变换
1.1.4 三相线电压到三相相电压的变换
1.2 信号滤波器
1.2.1 滤波器的基本原理与分类
1.2.2 模拟滤波器
1.2.3 数字滤波器
1.3 信号检测方法
1.3.1 均方根法
1.3.2 傅里叶法
1.3.3 基于坐标变换的实时检测法
1.3.4 其他检测方法简介
1.4 锁相环技术
1.4.1 锁相环基本原理
1.4.2 电能变换中的锁相技术
思考与练习
第2章 PWM及系统控制技术
2.1 PWM控制原理与方法
2.1.1 正弦脉宽调制（SPWM）
2.1.2 空间矢量脉宽调制（SVPWM）
2.1.3 滞环比较控制
2.1.4 三角波比较控制
2.2 控制调节技术
2.2.1 电能变换系统控制
2.2.2 PI控制原理
2.2.3 PR控制原理
2.2.4 其他控制技术
思考与练习
第3章 DC/DC变换原理与控制
3.1 Buck变换电路
3.1.1 Buck变换电路组成及工作原理
3.1.2 Buck变换电路稳态分析
3.1.3 Buck变换电路建模及控制
3.1.4 Buck变换电路仿真及软件编程
3.2 Boost变换电路
3.2.1 Boost变换电路组成及工作原理
3.2.2 Boost变换电路稳态分析
3.2.3 Boost变换电路建模及控制
3.2.4 Boost变换电路仿真及软件编程
3.3 其他形式的DC/DC变换电路
3.3.1 半桥DC/DC变换电路
3.3.2 全桥DC/DC变换电路
思考与练习
第4章 DC/AC变换原理与控制
4.1 DC/AC变换的工作原理
4.1.1 单相全桥DC/AC变换电路
4.1.2 三相DC/AC变换电路
4.1.3 DC/AC变换电路交直流侧电压的关系
4.2 DC/AC变换主电路的设计
4.2.1 开关器件的选取
4.2.2 滤波器参数的计算
4.3 DC/AC变换控制策略
4.3.1 单相DC/AC变换器的建模及控制
4.3.2 三相DC/AC变换器的建模及控制
4.4 DC/AC变换仿真及软件编程
4.4.1 单相全桥DC/AC变换仿真及软件编程
4.4.2 三相DC/AC变换仿真及软件编程
思考与练习
第5章 AC/DC变换原理与控制
5.1 PWM型AC/DC变换器的工作原理
5.1.1 PWM型AC/DC变换器的分类
5.1.2 PWM型AC/DC变换器的原理
5.1.3 PWM型AC/DC变换器的数学模型
5.2 PWM型AC/DC变换器的主电路设计
5.2.1 开关器件选型
5.2.2 交流侧电感设计
5.2.3 直流侧电容设计
5.3 AC/DC变换控制策略
5.3.1 PWM型AC/DC变换器的控制策略
5.3.2 基于SVPWM的控制方法分析
5.3.3 PWM型AC/DC变换器仿真及软件编程
思考与练习
第6章 磁性元件的设计
6.1 磁性元件概述
6.2 磁性材料及磁芯结构
6.2.1 磁性材料的基本特性
6.2.2 磁性材料的分类
6.2.3 磁芯材料的选择
6.2.4 磁芯结构
6.3 变压器的设计
6.3.1 变压器概述
6.3.2 变压器的设计方法
6.4 电感的设计
6.4.1 电感的种类与特性
6.4.2 电感量计算
6.4.3 电感的设计
思考与练习
第7章 硬件电路
7.1 检测调理电路设计
7.1.1 检测元件及电路
7.1.2 调理电路
7.2 光电隔离驱动电路设计
7.2.1 基于智能模块的光电隔离电路
7.2.2 基于分立开关器件的光电隔离驱动电路设计
7.3 保护电路设计
7.3.1 软件保护电路设计
7.3.2 硬件保护电路设计
7.4 辅助电源电路设计
7.4.1 基于三端稳压器的辅助电源系统
7.4.2 基于DC/DC模块构成辅助电源系统
思考与练习
第8章 电能变换的其他应用
8.1 静止无功发生器（SVG）
8.1.1 SVG的工作原理及系统组成
8.1.2 SVG的检测算法
8.1.3 SVG的控制策略
8.1.4 SVG仿真
8.2 有源电力滤波器（APF）
8.2.1 APF的工作原理及系统组成
8.2.2 APF的指令电流检测方法
8.2.3 APF的控制策略
8.2.4 APF仿真
8.3 动态电压恢复器（DVR）
8.3.1 DVR的工作原理及分类
8.3.2 DVR的检测方法
8.3.3 DVR的补偿策略
8.3.4 DVR的系统组成及主要参数的确定
8.3.5 DVR仿真
8.4 有源功率因数校正器（APFC）
8.4.1 APFC的工作原理
8.4.2 APFC的控制策略
8.4.3 APFC的实例分析与仿真
8.4.4 UC3854简介
8.5 统一电能质量调节器（UPQC）
8.5.1 UPQC的工作原理
8.5.2 UPQC的系统组成
8.5.3 UPQC的控制策略
参考文献