電力電子混雜系統(tǒng)動力學表征與控制

定　價：￥198.00

作　者：	趙爭鳴施博辰袁立強
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111756927	出版時間：	2024-08-01	包裝：	平裝-膠訂
開本：	16開	頁數：		字數：

內容簡介

　　本書較為系統(tǒng)地論述了電力電子混雜系統(tǒng)動力學表征與控制的理論方法及其實際應用。全書內容分為10 章，第1 章概述了電力電子的發(fā)展及其混雜系統(tǒng)特征;第2 章闡述了混雜系統(tǒng)多尺度動力學表征與協同控制的基本概念和基礎理論;第3~5 章分別論述了電力電子混雜系統(tǒng)的建模分析、仿真解算及計算機實現方法，形成相關的動力學表征技術;第6、7 章論述了電磁脈沖的形態(tài)解析和主動驅動控制方法，第8、9 章論述了電磁能量的表征分析和能量平衡的協同控制方法，它們共同形成相關的協同控制技術;第10 章則介紹了上述技術的典型應用，包括工業(yè)仿真軟件DSIM、電力電子高頻功率放大器和兆瓦級多端口電力電子變壓器。本書可供從事電力電子領域工作，特別是從事大容量電力電子系統(tǒng)研究、裝置開發(fā)和工程應用的專業(yè)人士參考，也可作為高等院校相關專業(yè)教師和研究生的參考教材。

作者簡介

　　趙爭鳴，1982年和1985年分別在湖南大學電氣工程系獲得學士和碩士學位，1991年在清華大學電機工程與應用電子技術系獲得工學博士學位，留校任教至今。其中于1994-1997年在美國俄亥俄州立大學和美國加州大學歐文分校從事博士后研究工作，1998-1999年先后在加拿大哥倫比亞大學和香港大學進行高級訪問學者工作?，F任清華大學電機工程與應用電子技術系教授，博士生導師，IEEE Fellow，IET Fellow，中國電工技術學會會士，中國電源學會會士。先后兼任IEEE 電力電子學會（PELS）執(zhí)委會委員，IEEE 電力電子學會（PELS）會員發(fā)展委員會主席，IEEE 電力電子學會（PELS）北京分部主席，中國電工技術學會電力電子專委會副主任、風電專委會副主任和無線電能傳輸專委會副主任，北京電力電子學會副理事長，國防科工局太空太陽能發(fā)電站系統(tǒng)與總體專家組成員，世界工程組織聯合會（WFEO）-能源委員會太陽能專家工作組成員等職；先后擔任《IEEE Transaction on Power Electronics》、《IET Journals on Renewable Power Generation》、《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 》和《International Journal of Electrical Engineering》等國際期刊編委，《Chinese Journal of Electrical Engineering》主編，《電機與控制應用》、《電力電子技術》、《電工技術學報》、《電力自動化設備》和《電氣技術》等國內期刊編委、副主編和主編。主要研究方向包括：大功率高壓電力電子技術、光伏并網發(fā)電及其應用、電機及其控制、無線電能傳輸等。負責承擔完成多項國家“863”課題、國家重點專項、國家自然科學基金重大、重點和面上項目以及多項大型橫向科研課題和國際合作項目。在大容量電力電子混雜系統(tǒng)多時間尺度建模仿真基礎研究、離散狀態(tài)事件驅動的通用電力電子仿真工業(yè)軟件研發(fā)、多端口電力電子變換器研制以及大容量無線電能傳輸研究等方面取得研究成果。在國際學術刊物上、國際會議以及國內核心刊物上發(fā)表600余篇相關學術論文，獲得國際國內授權發(fā)明專利120余項，軟件著作權30余項；出版8本專著和教材，包括《電力電子系統(tǒng)電磁瞬態(tài)過程》、英文版《Electromagnetic Transients of Power Electronics Systems》、《電力電子與電機集成分析基礎》、《電力半導體器件原理與應用》、《太陽能光伏發(fā)電及其應用》、《太陽能光伏發(fā)電最大功率點跟蹤技術》和《可控電源供電電機的設計與分析》等。作為第一完成人，近幾年來，先后獲得科技進步一等獎（2022）和技術發(fā)明一等獎（2020）、機械工業(yè)科技進步一等獎（2023）、中國電工技術學會科技技術一等獎（2018），日內瓦國際發(fā)明展覽會“大會特別嘉許金獎”（2021，2018）等。2005年獲得“全國優(yōu)秀科技工作者”稱號，2006年評為“北京市教育創(chuàng)新標兵”， 2018年獲得“電工行業(yè)科技成就獎”，2021年中國發(fā)明協會授予“當代發(fā)明家”稱號。從教36年，共培養(yǎng)100余名博士和碩士，其中有10人獲得清華大學優(yōu)秀博士論文獎，6人獲得清華大學優(yōu)秀碩士論文獎，7人次獲得國際大電網委員會（CIGRE）最佳博士論文獎、英國工程技術學會（IET）國際研究獎學金、IEEE 電力能源學會杰出學生獎學金、北京市優(yōu)秀博士論文獎、中國電工技術學會優(yōu)秀博士論文獎、清華大學研究生特等獎學金、清華大學研究生“學術新秀”稱號等。曾獲清華大學教學成果一等獎和清華大學“良師益友”獎。

圖書目錄

目錄
前言
第1章緒論
1.1電力電子的歷史與發(fā)展
1.1.1電力電子的起源
1.1.2電力電子的發(fā)展
1.2電力電子的內涵與外延
1.2.1電力電子學內涵
1.2.2電力電子學外延
1.3電力電子混雜系統(tǒng)的概念與特征
1.3.1混雜系統(tǒng)概念的提出和發(fā)展
1.3.2電力電子混雜系統(tǒng)
1.4電力電子混雜系統(tǒng)的問題與挑戰(zhàn)
1.4.1多時間尺度動力學建模與表征
1.4.2連續(xù)-離散動力學行為的高效解算
1.4.3連續(xù)-離散動力學行為的協同控制
1.4.4電磁能量瞬變機理與規(guī)律
第2章混雜系統(tǒng)動力學表征與控制方法概述
2.1混雜系統(tǒng)多尺度動力學表征
2.1.1多尺度動力學建模
2.1.2多尺度狀態(tài)離散解算
2.1.3多尺度動力學分析方法
2.2混雜系統(tǒng)多尺度協同控制
2.2.1電力電子混雜系統(tǒng)控制規(guī)律解析
2.2.2連續(xù)(大時間尺度)-離散過程控制
2.2.3離散-連續(xù)(小時間尺度)過程控制
2.2.4多尺度協同控制
第3章多尺度建模與分析
3.1電力電子混雜系統(tǒng)建模方法概述
3.2小時間尺度分段解析瞬態(tài)模型
3.2.1基本假設與總體思想
3.2.2等效電路與物理機理
3.2.3開通瞬態(tài)模型
3.2.4關斷瞬態(tài)模型
3.2.5電路實現
3.2.6參數提取
3.3多時間尺度分層自動機模型
3.3.1模型的數學形式
3.3.2模型的事件驅動運行模式
3.4案例研究與分析
3.4.1功率器件案例:高壓IGBT建模
3.4.2變換模塊案例:H橋逆變模塊建模
3.4.3復雜系統(tǒng)案例:無線充電變換系統(tǒng)建模
第4章離散狀態(tài)事件驅動仿真解算
4.1離散狀態(tài)事件驅動仿真框架
4.1.1連續(xù)狀態(tài)仿真解算
4.1.2離散事件體系架構
4.2狀態(tài)離散仿真算法
4.2.1靈活自適應狀態(tài)離散算法
4.2.2解耦型狀態(tài)離散算法
4.3事件驅動仿真機制
4.3.1主動事件的提前定位機制
4.3.2用于被動事件迭代定位的割線法
4.4事件驅動下的剛性求解算法
4.4.1剛性系統(tǒng)的定義與判定
4.4.2針對電力電子混雜系統(tǒng)的剛性算法
4.5算例研究與分析
4.5.1固態(tài)變壓器仿真算例
4.5.2牽引變流器仿真算例
4.5.3交直流混聯微電網仿真算例
第5章工業(yè)仿真計算機自動化實現
5.1電力電子工業(yè)仿真軟件及其計算機自動化技術
5.1.1電力電子領域工業(yè)仿真軟件
5.1.2電力電子混雜系統(tǒng)方程的計算機自動生成技術
5.1.3大規(guī)模電力電子混雜系統(tǒng)自動化快速求解技術
5.2半符號化狀態(tài)方程自動生成
5.2.1核心思路
5.2.2半橋的開關函數受控源等效模型
5.2.3其他類型橋臂的開關函數受控源等效模型
5.2.4狀態(tài)方程自動生成及更新方法
5.2.5有效性與局限性
5.2.6工業(yè)軟件狀態(tài)方程自動生成及更新流程總結
5.3大規(guī)模電力電子混雜系統(tǒng)自動化稀疏求解
5.3.1電力電子電路自動劃分方法
5.3.2狀態(tài)方程分塊稀疏性質推導
5.3.3基于分塊稀疏性質的方程生成及更新優(yōu)化方法
5.3.4基于分塊稀疏性質的數值積分優(yōu)化方法
5.3.5有效性與局限性
第6章電磁脈沖形態(tài)解析
6.1電磁能量脈沖實驗分析
6.1.1脈沖實驗平臺設計
6.1.2脈沖瞬態(tài)行為實驗分析
6.2電磁能量脈沖建模分析
6.2.1脈沖模型參數
6.2.2脈沖分段解析
6.2.3模型實驗驗證
6.2.4損耗分析模型
6.3信號、驅動和電磁能量脈沖傳遞規(guī)律
6.3.1三組脈沖關系的時域表征
6.3.2三組脈沖關系的頻域表征
6.4脈沖控制規(guī)律解析
第7章電磁脈沖主動驅動控制
7.1自調節(jié)柵極主動驅動控制方法
7.1.1工作原理
7.1.2硬件實現
7.1.3實驗驗證
7.2基于自調節(jié)驅動的IGBT電磁脈沖閉環(huán)控制
7.2.1開關時間的自調節(jié)閉環(huán)控制
7.2.2開關損耗的自調節(jié)閉環(huán)控制
7.2.3瞬態(tài)電應力的自調節(jié)閉環(huán)控制
7.3SiC MOSFET電磁脈沖主動驅動控制
7.3.1無源電路輔助的柵極主動驅動控制方案
7.3.2無源輔助電路設計
7.3.3主動柵極驅動設計
第8章電磁能量動力學表征與分析
8.1電力電子系統(tǒng)大時間尺度能量表征與可視分析
8.1.1基本概念
8.1.2能流拓撲模型
8.1.3多端口組合式電力電子變換器的能流分析
8.2電力電子系統(tǒng)瞬態(tài)過程能量表征與分析
8.2.1基本假設
8.2.2瞬態(tài)過程能量模型
8.2.3能量分布及變化表征
8.2.4通過能量分布及變化表征
8.2.5系統(tǒng)故障能量變化表征分析舉例
8.3開關過程瞬變電磁場能量表征與分析
8.3.1基本假設
8.3.2建模方法
8.3.3電磁實驗量測與驗證
8.3.4開關瞬變過程電磁能量可視化方法
8.3.5電磁能流瞬變可視分析
第9章電磁能量平衡的協同控制
9.1基于能量平衡的控制方法概述
9.2多端口多級聯變換的能量平衡控制
9.2.1系統(tǒng)能量模型
9.2.2開關調制策略
9.2.3母線電壓的能量平衡控制
9.2.4參數適應性分析
9.2.5多級能量平衡控制
9.3面向多時間尺度的能量平衡控制
9.3.1考慮小時間尺度亞開關周期的能量平衡控制
9.3.2考慮大時間尺度的能量平衡控制
9.3.3考慮多時間尺度的能量平衡控制
9.4基于能量平衡的協同控制應用案例
9.4.1仿真分析
9.4.2實驗驗證
第10章動力學表征與控制的應用
10.1工業(yè)仿真軟件DSIM
10.1.1DSIM簡介
10.1.2DSIM仿真應用案例:軌道交通無線供電系統(tǒng)
10.2電力電子高頻功率放大器
10.2.1電磁脈沖組合規(guī)律與設計
10.2.2無源器件非理想因素的影響和分析
10.2.3基于DSIM的仿真解算
10.2.4實驗驗證
10.2.5濾波器設計
10.3兆瓦級多端口電力電子變壓器
10.3.1電力電子變壓器拓撲
10.3.2基于DSIM的高頻母線電壓振蕩機理分析與抑制
10.3.3多端口協同解耦控制
參考文獻