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第1章 引言1

1.1 宇宙中的恒星2

1.2 银河系，星云和黑洞4

1.3 红移和宇宙大爆炸7

1.4 太阳系8

1.5 地球12

1.5.1 地球是圆的13

1.5.2 公转和自转13

1.5.3 地球是太阳系的行星14

1.5.4 地层15

1.5.5 地壳的化学构成16

1.5.6 地球上的水16

1.5.7 地壳构造板块17

1.5.8 地球是非常脆弱的17

1.5.9 地球的地质年龄18

1.5.10 保护地球18

参考文献18

第2章 新能源19

2.1 核裂变19

2.1.1 裂变过程19

2.1.2 链式反应20

2.2 核聚变21

2.2.1 聚变过程21

2.2.2 氢元素22

2.2.3 聚变反应23

2.2.4 热核聚变23

2.3 微中子的捕获24

2.3.1 微中子24

2.3.2 微中子的来源25

2.3.3 微中子探测28

2.4 小结29

参考文献29

第3章 3G和可再生能源30

3.1 分布式发电30

3.1.1 规模经济性30

3.1.2 就地发电30

3.1.3 分布式能源31

3.1.4 成本因素31

3.2 微电网32

3.3 智能电网33

3.4 太阳能35

3.5 可再生能源36

参考文献37

第4章 电力电子学38

4.1 本书使用的符号和因数38

4.1.1 电力系统使用的符号38

4.1.2 AC系统使用的因数和符号40

4.1.3 DC系统使用的因数和符号42

4.1.4 功率开关系统使用的因数和符号43

4.1.5 其他因数和符号45

4.1.6 快速傅里叶变换49

4.2 AC/DC整流器55

4.2.1 历史问题56

4.2.2 现代化电路56

4.2.3 功率因数校正方法56

4.3 DC/DC变流器56

4.3.1 现代化变流器57

4.3.2 新概念和数学建模57

4.3.3 功率比校核57

4.4 DC/AC逆变器57

4.4.1 现有逆变器分类58

4.4.2 现代化电路58

4.4.3 软开关方法58

4.5 AC/AC变流器58

4.6 AC/DC/AC和DC/AC/DC变流器59

参考文献60

第5章 不可控AC/DC变流器61

5.1 引言61

5.2 单相半波变流器62

5.2.1 R负荷62

5.2.2 R-L负荷62

5.2.3 带续流二极管的R-L电路68

5.2.4 带反电动势的R-L负荷电路69

5.2.5 带电容滤波器的单相半波整流器73

5.3 单相全波变流器77

5.3.1 R负荷78

5.3.2 R-C负荷79

5.3.3 R-L负荷81

5.4 三相半波变流器83

5.4.1 R负荷83

5.4.2 R-L负荷84

5.5 六相半波变流器86

5.5.1 带中性线的六相电路86

5.5.2 平衡扼流双反星电路87

5.6 三相全波变流器87

5.7 多相全波变流器90

5.7.1 六相全波二极管整流器90

5.7.2 六相双桥式全波二极管整流器91

5.7.3 六相双变压器双桥全波二极管整流器91

5.7.4 六相三变压器双桥全波二极管整流器91

参考文献93

第6章 可控AC/DC变流器94

6.1 引言94

6.2 单相半波可控变流器94

6.2.1 R负荷94

6.2.2 R-L负荷96

6.2.3 R-L负荷加反电动势Vc98

6.3 单相全波可控变流器99

6.3.1 α＞？，断续负荷电流101

6.3.2 α=？，连续负荷电流的边缘状态102

6.3.3 α＜？，连续负荷电流102

6.4 三相半波可控整流器103

6.4.1 R负荷电路104

6.4.2 R-L负荷电路105

6.5 六相半波可控整流器106

6.5.1 带中性线六相电路106

6.5.2 平衡扼流双反星电路108

6.6 三相全波可控变流器109

6.7 多相全波可控变流器111

6.8 线路电感对输出电压的影响（重叠）114

参考文献116

第7章 AC/DC变流器的功率因数校正118

7.1 引言118

7.2 DC/DC变换整流器118

7.3 PWM升压型整流器125

7.3.1 直流侧的PWM升压型整流器125

7.3.2 电源侧PWM升压型整流器127

7.4 抽头变压器型整流器129

7.5 单级功率因数校正AC/DC整流器133

7.5.1 工作原理134

7.5.2 数学模型推导135

7.5.3 仿真结果139

7.5.4 试验结果139

7.6 VIENNA整流器142

7.6.1 电路分析与工作原理144

7.6.2 提议的控制算法146

7.6.3 提议的VIENNA整流器的控制器框图148

7.6.4 变流器的设计与仿真结果148

7.6.5 试验结果152

参考文献157

第8章 经典DC/DC变流器159

8.1 引言159

8.2 基本变流器161

8.2.1 降压变流器162

8.2.2 升压变流器165

8.2.3 升降压变流器167

8.3 正输出升降压变流器170

8.3.1 降压运行模式171

8.3.2 升压运行模式171

8.3.3 升降压运行模式171

8.3.4 运行控制171

8.4 变压器型变流器174

8.4.1 正励变流器175

8.4.2 反励变流器178

8.4.3 推挽变流器178

8.4.4 半桥变流器178

8.4.5 桥式变流器179

8.4.6 Zeta变流器181

8.5 成熟变流器181

8.5.1 正输出罗氏变流器（基本电路）181

8.5.2 负输出罗氏变流器（基本电路）186

8.5.3 双输出罗氏变流器（基本电路）188

8.5.4 Cúk变流器188

8.5.5 单端初级电感变流器191

8.6 分接电感式变流器192

参考文献194

第9章 电压举升变流器195

9.1 引言195

9.2 七种自举变流器196

9.2.1 自举Cúk变流器197

9.2.2 自举正输出罗氏变流器201

9.2.3 反向自举正输出罗氏变流器204

9.2.4 自举负输出罗氏变流器206

9.2.5 反向自举负输出罗氏变流器208

9.2.6 自举SEPIC变流器210

9.2.7 增强型自举正输出罗氏变流器213

9.3 正输出罗氏变流器214

9.3.1 再举电路214

9.3.2 三举电路220

9.3.3 四举电路222

9.3.4 小结225

9.4 负输出罗氏变流器227

9.4.1 再举电路227

9.4.2 负输出三举电路231

9.4.3 负输出四举电路233

9.4.4 小结235

9.5 改进的正输出罗氏变流器237

9.5.1 自举电路237

9.5.2 再举电路238

9.5.3 多举电路240

9.6 双输出罗氏变流器241

9.6.1 自举电路242

9.6.2 再举电路247

9.6.3 三举电路253

9.6.4 四举电路257

9.6.5 小结261

9.7 Cúk电压举升变流器263

9.7.1 基本自举Cúk电路264

9.7.2 成熟自举Cúk变流器264

9.7.3 再举Cúk变流器265

9.7.4 多举Cúk变流器266

9.7.5 基本自举电路与成熟自举电路的仿真及试验验证266

9.8 SEPIC电压举升变流器267

9.8.1 自举SEPIC电路268

9.8.2 再举SEPIC电路268

9.8.3 多举SEPIC变流器269

9.8.4 再举SEPIC变流器的仿真及试验结果270

9.9 其他双输出升压变流器271

9.9.1 基本电路272

9.9.2 自举双输出电路272

9.9.3 加强系列双输出电路272

9.9.4 加强型双输出自举电路的仿真及试验验证274

9.10 投切电容式变流器275

9.10.1 一阶投切电容式降压变流器278

9.10.2 二阶投切电容式升降压变流器279

9.10.3 三阶投切电容式正输出罗氏变流器282

9.10.4 三阶投切电容式负输出罗氏变流器282

9.10.5 讨论283

参考文献289

第10章 超举变流器和特举变流器292

10.1 引言292

10.2 正输出超举罗氏变流器292

10.2.1 主系列292

10.2.2 附加系列297

10.2.3 增强系列302

10.2.4 再增强系列306

10.2.5 多级增强系列310

10.2.6 正输出超举罗氏变流器概要315

10.3 负输出超举罗氏变流器318

10.3.1 主系列318

10.3.2 负输出附加系列323

10.3.3 增强系列328

10.3.4 再增强系列332

10.3.5 负输出多级增强系列336

10.3.6 负输出罗氏超举变流器概要340

10.4 正输出级联升压变流器343

10.4.1 主系列343

10.4.2 附加系列347

10.4.3 双升压系列351

10.4.4 三升压系列355

10.4.5 多升压系列359

10.4.6 正输出级联罗氏变流器概要363

10.5 负输出级联升压变流器365

10.5.1 主系列365

10.5.2 负输出附加系列369

10.5.3 双升压系列374

10.5.4 三升压系列378

10.5.5 多升压系列382

10.5.6 负输出级联升压变流器概要386

10.6 特举罗氏变流器388

10.6.1 特举罗氏变流器的运行389

10.6.2 瞬时值393

10.6.3 特举罗氏变流器与其他变流器的增益比较396

10.6.4 仿真结果396

10.6.5 试验结果396

10.6.6 小结398

参考文献398

第11章 分裂电容器和分裂电感器技术及其在正输出超举罗氏变流器中的应用399

11.1 引言399

11.2 分裂电容器400

11.3 分裂电感器400

11.4 用于正输出超举罗氏变流器中的分裂电容器和分裂电感器401

11.4.1 两分裂电容（α=2）用于正输出基本超举电路402

11.4.2 两分裂电感（β=2）应用于基本正输出SL电路403

11.4.3 α分裂电容和β分裂电感应用于基本正输出SL电路403

11.5 主系列404

11.6 MEC，分裂电容器用于双倍增强电路405

11.7 附加系列406

11.7.1 基本附加电路406

11.7.2 再举附加电路408

11.7.3 三举附加电路409

11.7.4 多举附加电路409

11.8 多级系列409

11.8.1 增强系列410

11.8.2 再增强电路410

11.8.3 多级增强电路411

11.9 使用分裂电容器和分裂电感器的正输出超举罗氏变流器概要411

11.10 仿真结果412

11.10.1 再举电路仿真结果413

11.10.2 再举附加电路仿真结果413

11.11 试验结果414

11.11.1 再举电路试验结果414

11.11.2 再举附加电路试验结果414

参考文献415

第12章 脉宽调制DC/AC逆变器416

12.1 引言416

12.2 脉宽调制技术中使用的参数418

12.2.1 调制比418

12.2.2 谐波参数422

12.3 典型脉宽调制逆变器422

12.3.1 电压源逆变器422

12.3.2 电流源逆变器422

12.3.3 阻抗网络逆变器（Z源逆变器）423

12.3.4 DC/AC逆变器电路423

12.4 单相电压源逆变器423

12.4.1 单相半桥电压源逆变器423

12.4.2 单相全桥电压源逆变器426

12.5 三相全桥电压源逆变器428

12.6 三相全桥电流源逆变器430

12.7 多级脉宽调制逆变器432

12.7.1 单极性脉宽调制电压源逆变器432

12.7.2 多单元脉宽调制电压源逆变器433

12.7.3 多电平脉宽调制逆变器436

12.8 阻抗网络逆变器（Z源逆变器）438

12.8.1 与VSI、CSI的比较438

12.8.2 等效电路和运行方式440

12.8.3 电路分析及计算442

12.9 扩展升压Z源升压逆变器444

12.9.1 Z源逆变器及基本拓扑445

12.9.2 扩展升压准Z源逆变器拓扑445

12.9.3 仿真结果452

参考文献456

第13章 多电平和软开关DC/AC逆变器457

13.1 引言457

13.2 二极管钳位（中性点钳位）多电平逆变器459

13.3 电容器钳位（飞跨电容器）多电平逆变器464

13.4 使用H桥变流器的多电平逆变器466

13.4.1 级联等电压多电平逆变器467

13.4.2 二进混合多电平逆变器467

13.4.3 准线性多电平逆变器468

13.4.4 三进混合多电平逆变器468

13.5 其他种类的多电平逆变器468

13.5.1 广义多电平逆变器468

13.5.2 混合电平多电平逆变器拓扑470

13.5.3 三相两电平逆变器连接组成的多电平逆变器470

13.6 软开关多电平逆变器470

13.6.1 用于无刷直流电机的直流环节电压凹陷逆变器471

13.6.2 谐振极逆变器483

13.6.3 基于变压器的直流环节谐振逆变器494

参考文献508

第14章 太阳能板发电系统使用的高级多电平DC/AC逆变器511

14.1 引言511

14.2 级数（数列）512

14.2.1 算术级数512

14.2.2 几何级数513

14.2.3 特殊级数514

14.3 梯式多电平DC/AC逆变器515

14.3.1 特殊开关515

14.3.2 梯式逆变器的一般电路516

14.3.3 线性梯式逆变器516

14.3.4 自然数梯式逆变器517

14.3.5 奇数梯式逆变器518

14.3.6 二进梯式逆变器518

14.3.7 修正的二进梯式逆变器519

14.3.8 罗氏级数梯式逆变器519

14.3.9 叶氏级数梯式逆变器520

14.3.10 三进梯式逆变器521

14.4 各种梯式逆变器的比较522

14.5 太阳能板发电系统523

14.6 仿真和试验结果525

14.7 投切电容式多电平DC/AC逆变器526

14.7.1 多电平DC/AC逆变器使用的投切电容器526

14.7.2 仿真与试验结果529

14.8 超举多电平DC/AC逆变器529

14.8.1 某些正输出超举罗氏变流器529

14.8.2 多电平DC/AC逆变器使用的超举变流器530

14.8.3 仿真与试验结果533

参考文献534

第15章 传统AC/AC变流器535

15.1 引言535

15.2 单相AC/AC调压变流器536

15.2.1 相控式单相AC/AC电压控制器537

15.2.2 开关控制型单相AC/AC电压控制器543

15.3 三相AC/AC调压变流器545

15.3.1 相控三相交流电压控制器545

15.3.2 三相三线全控交流电压控制器547

15.4 周波变换器551

15.4.1 单相输入/单相输出的周波变换器552

15.4.2 三相周波变换器557

15.4.3 周波变换器控制策略562

15.4.4 周波变换器谐波及输入电流波形567

15.4.5 周波变换器输入位移/功率因数568

15.4.6 电源阻抗的影响569

15.4.7 周波变换器性能仿真分析569

15.4.8 强制换向周波变换器569

15.5 矩阵变流器570

15.5.1 矩阵变流器的运行及控制方法571

15.5.2 矩阵变流器中的换向及保护问题576

参考文献577

第16章 改进的AC/AC变流器579

16.1 DC调制的单级AC/AC变流器579

16.1.1 双向互斥开关SM-SS581

16.1.2 DC/DC变流器数学建模582

16.1.3 DC调制单级降压型AC/AC变流器584

16.1.4 DC调制单级升压型AC/AC变流器592

16.1.5 DC调制单级升降压型AC/AC变流器599

16.2 其他类型的DC调制AC/AC变流器606

16.2.1 DC调制正输出罗氏变流型AC/AC变流器606

16.2.2 DC调制二级升压型AC/AC变流器608

16.3 DC调制多相AC/AC变流器609

16.3.1 DC调制三相降压型AC/AC变流器609

16.3.2 DC调制三相升压型AC/AC变流器610

16.3.3 DC调制三相升降压型AC/AC变流器610

16.4 降低AC/AC矩阵变流器THD的次包络调制法613

16.4.1 次包络调制法615

16.4.2 24开关矩阵变流器621

16.4.3 电流换相623

16.4.4 仿真和试验结果626

参考文献631

第17章 AC/DC/AC和DC/AC/DC变流器634

17.1 引言634

17.2 风力发电系统使用的AC/DC/AC变流器634

17.2.1 传统AC/AC变流器回顾636

17.2.2 新型AC/DC/AC变流器636

17.2.3 与公用电网连接的风力发电系统640

17.3 DC/AC/DC变流器640

17.3.1 传统DC/DC变流器回顾640

17.3.2 斩波型DC/AC/DC变流器642

17.3.3 投切电容型DC/AC/DC变流器644

参考文献650

第18章 太阳能板和风电机组发电系统的设计651

18.1 引言651

18.2 风力发电系统652

18.2.1 技术特性654

18.2.2 设计案例658

18.2.3 变流器设计660

18.2.4 仿真结果661

18.3 太阳能板发电系统662

18.3.1 技术特性662

18.3.2 正输出超举罗氏变流器663

18.3.3 闭环控制663

18.3.4 PWM逆变器664

18.3.5 系统设计665

18.3.6 仿真结果665

参考文献668