內容簡介
《電力電子與電機系統集成分析基礎》共分8章，主要介紹電力電子與電機集成系統的基本特徵和主要內容；分析變頻電源對交流電機的影響，介紹變頻調速電機設計概念及諧波分析和可控最佳化運行；介紹電力電子變換器中的半導體器件及其主迴路特點，重點介紹多電平主迴路結構；介紹與多電平結構相對應的PWM控制方法及其變異；著重分析系統中的部件匹配和集成特性效應；討論系統高精度閉環控制方法；分析集成系統中的數據通信；從能量變換的角度，討論集成系統中的電磁關係、電磁能量變換建模以及電磁能量傳輸等。《電力電子與電機系統集成分析基礎》可供從事電力傳動系統設計、研究、運行和管理等工作的專業科技人員、技術管理人員以及高等院校有關專業的教師與學生參考使用，《電力電子與電機系統集成分析基礎》可作為電力電子與電力傳動學科的研究生教材。
作者簡介
趙爭鳴，清華大學電機工程與套用電子技術系教授、博導、副系主任，電力系統國家重點實驗室副主任。1991年獲清華大學電機系博士學位，留校任教。1994至1997年分別在美國俄亥俄州立大學和加州大學歐文分校進行搏士後研究工作。主要研究領域：電力電子與電機控制集成系統、大容量電力電子變換器與太陽能光伏發電系統套用等。主持的科研項目先後獲中國高校科學技術一等獎、國家教育部科技進步三等獎、北京市科技進步二等獎和三等獎、中國電工技術學會科學技術一等獎、中國電力科學技術二等獎，軍隊科技進步二等獎和中國華電科技進步一等獎。參與編寫的圖書有：《中國電力大百科全書一電力系統卷》（中國電力出版社1995年）、《電工高新技術叢書一第六分冊》（機械工業出版社2000年）、《中國電機系統能源效率與市場潛力分析》（機械工業出版社2001年）、《太陽能光伏發電及其套用》（科學出版社2005年）、《電力電子設備設計和套用手冊（第3版）》（機械工業出版社2009年）等。袁立強，清華大學電機工程與套用電子技術系副研究員。2004年獲清華大學電機系博士學位，留校任教。主要研究方向；電力電子與電機集成系統、太陽能光伏發電系統套用、大容量電力電子變換器等。參與的科研項目先後獲中國高校科技進步一等獎、中國電工技術學會科學技術一等獎、中國電力科學技術二等獎、北京市科技進步三等獎、中國華電科技進步一等獎。參與編寫的圖書有：《太陽能光伏發電及其套用》（科學出版社，2005年）、《電力電子設備設計和套用手冊（第3版）》（機械工業出版社，2009）。
目錄
前言本書常用符號及含義
第1章電力電子與電機系統集成概述
1.1電力傳動基礎
1.1.1麥克斯韋電磁定律
1.1.2電機的結構與原理
1.1.3電機的機械特性
1.2可變電源下的電力傳動
1.2.1VVVF控制方法
1.2.2矢量控制
1.2.3PWM調製與諧波分量
1.3集成系統的特徵及內容
1.3.1集成實例分析
1.3.2集成系統的特徵
1.3.3集成系統的基本內容
參考文獻
第2章變頻電源驅動下的電機特性
2.1變頻調速對電機運行的影響
2.1.1電機機械特性的變化
2.1.2電機內部磁場分布的變化
2.1.3電機的電流諧波和電壓諧波增加
2.1.4電流和磁場矢量控制
2.2變頻調速電機設計主要概念
2.2.1變頻調速電機設計理念
2.2.2變頻調速電機設計公式
2.3變頻調速電機中的諧波分析
2.3.1變頻調速電機的分析模型
2.3.2諧波電流對磁場的影響及磁場分析
2.3.3諧波對損耗的影響及計算方法
2.3.4高次諧波對電機運行性能的影響分析
2.4閉環控制中的電機運行
2.4.1矢量控制中電機運行性能的分析模型
2.4.2閉環控制系統中電機穩態運行點分析
2.4.3閉環控制下的電機性能分析
2.4.4最優轉差率控制與電機運行點的匹配
2.5小結
參考文獻
第3章電力電子器件與變換器
3.1電力半導體器件的分類
3.1.1按照電力半導體器件發展來分類
3.1.2按照電力半導體器件控制方式來分類
3.1.3按照電力半導體器件驅動方式分類
3.1.4按照電力半導體器件中載流子性質分類
3.2電力半導體器件的工作原理及特性
3.2.1單PN結器件（二極體）的工作原理與特性
3.2.2多PN結器件的工作原理
3.2.3多PN結器件的特性
3.3電力電子變換器的拓撲結構
3.3.1變換器理想開關的定義
3.3.2變換器的基本拓撲單元
3.3.3基於器件特性的變換器基本拓撲單元
3.3.4兩電平拓撲結構
3.4多電平電力電子變換器
3.4.1多電平變換器基礎
3.4.2二極體鉗位式多電平變換器
3.4.3電容懸浮式多電平變換器
3.4.4級聯式多電平變換器
3.4.5多電平統一變換拓撲及瞬態換流迴路
參考文獻
第4章PWM控制及其變異
4.1變換器的PWM控制方法及多電平SPWM
4.1.1PWM的基本概念
4.1.2載波PWM
4.2空間矢量PWM
4.2.1SVPWM基本原理
4.2.2SVPWM矢量合成
4.2.3SVPWM開關順序
4.2.4多電平SVPWM
4.3其他類型的PWM方法
4.3.1特定消諧PWM
4.3.2具有反饋環節的PWM
4.3.3單周期控制(One-cyclecontrol)
4.4PWM波形的死區、最小脈寬和異常脈衝
4.4.1死區及最小脈寬
4.4.2信號脈衝與功率脈衝
參考文獻
第5章集成系統特性分析
5.1電機與負載集成
5.1.1典型負載及其數學描述
5.1.2電機與負載參數的匹配
5.2電機與變頻電源集成
5.2.1變頻調速下的電機效率
5.2.2變頻電源參數及其開關損耗
5.2.3集成系統的熱分析
5.2.4集成系統的過載保護
5.3高頻模型及其分析
5.3.1高頻模型的基本原理
5.3.2高頻等效電路
5.4集成系統的故障容錯
5.4.1容錯策略的基本原理
.5.4.2故障容錯的套用
5.5集成系統分析的特點
參考文獻
第6章系統的閉環控制
6.1異步電機動態數學模型
6.1.1基本假設與物理模型
6.1.2動態數學模型
6.2矢量控制
6.2.1矢量控制的基本原理
6.2.2矢量控制系統的類型
6.2.3磁通觀測器
6.3直接轉矩控制
6.3.1直接轉矩控制的基本原理
6.3.2基本直接轉矩控制
6.3.3磁鏈觀測
6.4無速度感測器控制
6.4.1直接計算法
6.4.2模型參考自適應法
6.4.3觀測器
6.4.4其他方法
6.5數字濾波器在磁鏈觀測中的套用
6.5.1有限衝擊回響濾波器的工作原理
6.5.2使用有限衝擊回響數字濾波器的定子磁鏈觀測器
6.5.3有限衝擊回響數字濾波器的效果
6.6矢量控制與直接轉矩控制的魯棒性分析
6.6.1關於魯棒性的簡單說明
6.6.2變頻調速系統的魯棒性分析
6.6.3速度感測器對控制系統魯棒性的影響
6.7矢量控制與直接轉矩控制試驗比較
6.7.1試驗條件
6.7.2試驗系統平台
6.7.3試驗原理分析
6.7.4試驗內容與結果分析
參考文獻
第7章控制與檢測信號的數據通信
7.1數據通信系統的結構及分類
7.1.1通信信號及其特點
7.1.2集成系統中的通信系統型式
7.1.3通信的可靠性與容錯
7.2集成系統信號數據流特點
7.2.1控制系統的特徵
7.2.2控制系統的數據流模型
7.3通信系統的硬體結構
7.3.1通信媒質的選取
7.3.2光纖CAN匯流排網路硬體設計
7.3.3串列Rs-422通信硬體設計
7.3.4雙口RAM通信的硬體設計
7.4數據結構設計
7.4.1控制系統數據結構的統籌設計
7.4.2CAN匯流排通信協定與軟體的結構化設計
7.4.3RS-232通信協定與軟體的結構化設計
7.4.4RS-422通信協定與軟體的結構化設計
7.4.5雙口RAM通信協定與軟體的結構化設計
7.4.6通信容錯策略
7.5多種通信系統協同實現的綜合控制
7.5.1協調控制的實現步驟
7.5.2全局數據更新
7.5.3外圍控制功能
參考文獻
第8章集成系統中的能量變換
8.1集成系統中的電磁能量
8.1.1電磁關係特點
8.1.2電路理論分析的局限性
8.1.3面向電磁能量處理的系統集成
8.2電磁能量變換建模
8.2.1集成系統的物理描述
8.2.2系統的數學建模
8.2.3開關器件中的電磁能量變換
8.2.4儲能元件中的電磁能量變換
8.2.5連線件中的電磁能量分析
8.3變換器中的電磁能量傳輸
8.3.1材料特性對電磁傳輸的影響
8.3.2變換器中的能量傳輸
8.3.3電磁波形在傳輸中的畸變及損耗
8.4基於電磁能量變換的集成系統設計發展
參考文獻
·查看全部>>
前言
當今世界正迅速地從工業化社會向信息化社會過渡，傳統意義上的製造業在經歷著日益深刻的變化。許多一度被稱為“夕陽產業”的行業在吸收、溶入了大批新技術之後，又呈現出蓬勃發展的勢頭，這在電力傳動行業體現得尤為突出。包括現代電力電子、計算機控制、計算機輔助設計、信息採集與交換網路及新型電工材料等在內的一系列新技術的採用，極大地促進了電力傳動產業的發展。“電力電子與電機集成系統”正是在這樣的發展背景下形成的學科研究方向。它以現代電力傳動系統中的集成化、智慧型化、通用化和信息化為主要內容，以綜合運用機電能量轉換、電力電子、微電子和通信控制等多種學科的方法為其特徵。隨著該學科方向的深入研究，大大地擴展了電力傳動學科的內涵和外延，完善和提升現代電力傳動學理論與方法，為提高電力傳動系統的綜合效用，促進電力傳動產業的發展，提供更有效的理論指導和豐富的技術儲備。
清華大學電機工程與套用電子技術系自1998年以來開始了電力電子與電機集成系統的研究。先後研究了變頻調速電機設計和分析方法、高次諧波的影響以及電機高頻等效模型、系統故障容錯、任意波形電力電子功率放大器、多電平變頻電源、矢量控制與直接轉矩控制的分析比較、功率半導體器件套用特性研究等，解決了和正在研究解決系統集成中的一些關鍵性問題，如：變頻電源與電機集成設計、集成系統安全工作區、基於脈衝，及其脈衝序列的閉環控制、集成系統全時域暫態過程分析和建模、系統瞬態電磁能量平衡等，取得了一些有意義的研究成果。
