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1.1 逆变器的定义及其应用领域1

第1章 引论1

1.2 逆变技术的发展过程与现状2

1.3 与逆变器相关技术的发展4

1.3.1 逆变技术与电工理论的发展4

1.3.2 逆变技术与绿色能源5

1.3.3 谐波治理技术5

1.3.4 高频磁技术5

1.3.5 变频技术6

1.3.6 逆变技术在电力系统中的应用6

1.4 逆变器用功率开关器件7

1.5 逆变器主电路的基本形式和分类9

1.5.1 电压型逆变器和电流型逆变器10

1.5.2 单级逆变器与内高频环逆变器12

1.6.2 逆变器的技术指标15

1.6 逆变器的仿真及逆变器的技术指标15

1.6.1 逆变器的仿真15

1.7 现代逆变技术的概念与研究内容16

1.7.1 逆变器与开关器件开关方式及电路结构的关系16

1.7.2 现代逆变器的研究内容19

1.7.3 逆变器的脉波数、脉冲数和电平数20

1.7.4 Delta逆变器的概念21

第2章 基本型方波逆变器22

2.1 电压型单相推挽式方波逆变器23

2.2 电压型单相半桥式方波逆变器26

2.3 电压型单相全桥式方波逆变器27

2.4 电压型三相半桥式方波逆变器31

2.5 电压型三相全桥式方波逆变器37

2.6 电流型方波逆变器39

2.6.1 单相串联二极管式电流型方波逆变器39

2.6.2 三相串联二极管式和GTO式电流型方波逆变器40

2.7 方波逆变器存在的问题及输出波形分析41

第3章 移相多重叠加技术45

3.1 移相多重叠加法的谐波分组特性与“消除法”45

3.2 移相多重叠加法的余弦规律叠加法52

3.2.1 方波电压个数为奇数的叠加52

3.2.2 方波电压个数为偶数的叠加56

3.3 移相多重叠加的余弦保留法58

3.3.1 保留2kN±1组谐波的余弦保留法58

3.3.2 保留多组谐波的多项余弦保留法60

3.4 主要叠加方式63

3.4.1 N=6的3个方波电压的叠加65

3.4.2 N=6的4个方波电压的叠加68

3.4.3 N=6的5个方波电压的叠加70

3.4.4 N=9的5个方波电压的叠加74

3.4.5 N相输入3相输出变压器的原理与构造［6］76

3.5 三相逆变器的移相多重叠加86

3.5.1 N'=2的普通三相方波逆变器的叠加87

3.5.2 N'=3的普通三相方波逆变器的叠加90

3.5.3 4个三相SCR逆变器用多重叠加法构成的UPS95

3.5.4 采用一个三相变压器的N'=4初级磁合成式逆变器［9］97

3.6 并联多重叠加式逆变器106

3.6.1 三相逆变器的并联多重叠加108

3.6.2 采用中心抽头电抗器的并联叠加111

3.7 电流型逆变器的多重叠加116

3.7.1 直接并联多重叠加117

3.7.2 通过输出变压器的多重叠加123

3.7.3 直接并联叠加与通过变压器叠加的比较130

3.8 常用移相多重叠加131

第4章 PWM脉宽调制技术137

4.1 逆变器PWM技术的基础138

4.2 同步与非同步单相二阶SPWM逆变器142

4.3 单相三阶SPWM逆变器157

4.3.1 用相位参差法得到三阶SPWM157

4.3.2 用波形比较法得到三阶SPWM160

4.4 三相SPWM逆变器166

4.4.1 各种载波和调制波的组合171

4.4.2 三相SPWM逆变器电压利用率的提高175

4.5 死区对SPWM逆变器输出电压的影响［17］177

4.5.1 对图4-30（b）有死区波u'AO的谐波分析180

4.5.2 对图4-30（c）有死区波u'AO的谐波分析182

4.5.3 对图4-30（b）中误差波uD1、4的谐波分析183

4.5.4 对图4-30（c）中误差波uD1、4的谐波分析185

4.5.5 实际波u″AO的方程式与死区影响的分析186

4.5.6 对死区影响的补偿［18］191

4.6.1 三相三线制逆变器193

4.6 对不平衡与非线性负载引起的脉动电流的补偿［21］193

4.6.2 三相四线制逆变器197

4.7 三相四桥臂逆变器［26］206

4.8 SPWM与多重叠加法的联合应用212

4.8.1 载波三角波移相a角的SPWM电压方程式212

4.8.2 三相半桥式SPWM逆变器的并联应用217

4.8.3 三相半桥式SPWM逆变器的串联应用220

4.8.4 三相半桥式SPWM逆变器的串-并联应用223

第5章 提高直流电压利用率的PWM脉宽调制技术226

5.1 线电压控制的三相SPWM逆变器226

5.2 电压空间相量PWM逆变器231

5.2.1 三相半桥式SPWM逆变器输出电压的空间相量表示231

5.2.2 三相半桥式VSV-PWM逆变器237

5.2.3 状态空间调制做图法243

5.3 三相四桥臂VSV-PWM逆变器［28］246

5.3.1 三相四桥臂逆变器的电压空间相量247

5.3.2 三相四桥臂逆变器的空间相量控制250

5.3.3 使用滞后比较器的瞬时空间电流相量控制法256

5.4 三相TPWM梯形波脉宽调制式逆变器263

5.4.1 TPWM调制原理263

5.4.2 最佳梯形调制波270

5.4.3 σ对输出电压波形的影响275

5.4.4 三相梯形波调制信号发生器278

5.5 优化阶梯波脉宽调制式逆变器281

第6章 减小变压器体积、重量的高频环逆变技术285

6.1 内高频环的作用与优点285

6.1.1 利用内高频环减小变压器的体积、重量286

6.1.2 采用内高频逆变技术带来的好处288

6.2 具有直流中间环节的内高频环逆变器290

6.2.1 单向电压型内高频环逆变器的电路类型292

6.2.2 内高频脉冲直流环逆变器294

6.3 无直流中间环节的内高频环逆变器298

6.3.2 载波为锯齿波的相位参差法和正弦脉宽脉位调制299

6.3.1 电路结构与电路类型299

6.3.3 稳态原理与外特性307

6.4 采用高频逆变器与相控循环整流器的内高频环逆变器310

6.5 差频式内高频环逆变器314

6.5.1 正弦电压的差频合成315

6.5.2 方波电压差频式移相合成逆变器322

6.6 电流型内高频环逆变器324

6.7 直流变换器型内高频环逆变器331

第7章 其它类型的PWM逆变技术337

7.1 消除特定谐波的PWM逆变器337

7.1.1 消除特定低次谐波的PWM波形与表示式337

7.1.2 用幅值方程式消除低次谐波341

7.1.3 输出电压的调节343

7.1.4 消除特定谐波的数控方式346

7.1.5 在三相PWM逆变器中的应用347

7.2 准消除特定谐波的PWM逆变器349

7.2.1 转换角函数ai（u）的特性及近似351

7.2.2 数字化产生准消除特定谐波载波的精度353

7.3 优化同步式PWM技术354

7.3.1 效率最优和畸变率最小的PWM技术355

7.3.2 减少转矩脉动控制的PWM技术357

7.3.3 谐波电流有效值最小的PWM技术360

7.3.4 减小谐波损耗的控制技术364

7.4 随机PWM逆变技术368

7.4.1 随机PWM技术的基本工作原理369

7.4.2 随机开关频率PWM370

7.4.3 随机脉冲位置PWM370

7.4.4 随机开关PWM371

7.5 跟踪型PWM逆变技术373

7.5.1 电流跟踪控制373

7.5.3 磁通跟踪控制374

7.5.2 电压跟踪控制374

7.5.4 利用瞬时空间相量的比较器方式跟踪型逆变器375

7.5.5 用三角波比较方式的电流跟踪方式380

7.6 电流型PWM逆变器381

7.6.1 消除低次谐波的PWM控制381

7.6.2 减少开关次数的电流型PWM逆变器385

7.7 SPWM逆变器的扩容方式［25］389

7.8 可升压的Boost PWM逆变器［71］391

7.8.1 Boost变换器的升压特性及Boost逆变器的构成391

7.8.2 Boost逆变器的PWM控制394

7.8.3 应用实例403

第8章 多电平PWM逆变技术407

8.1 多电平PWM逆变器的定义与分类407

8.2 二极管钳位式多电平逆变器410

8.2.1 单相二极管钳位多电平逆变器410

8.2.2 三相二极管钳位多电平逆变器412

8.3 飞跨电容钳位式多电平逆变器419

8.3.1 单相飞跨电容钳位多电平逆变器419

8.3.2 三相飞跨电容钳位多电平逆变器422

8.4 具有独立直流电源的级联式多电平逆变器425

8.4.1 单相具有独立直流电源的级联式多电平逆变器425

8.4.2 三相具有独立直流电源的级联式多电平逆变器445

8.5 混合FBI的级联与单一直流电源FBI的级联448

8.5.1 不同开关器件不同直流电压FBI的混合串联叠加449

8.5.2 不同电路FBI与单一直流电源FBI的级联458

8.6 多电平逆变器消谐波PWM法的原理与分析改进［69］465

8.6.1 SHPWM法的控制原理466

8.6.2 SHPWM控制法的改进分析468

8.6.3 开关频率优化PWM法的实现474

8.7 多电平逆变器的空间电压相量PWM控制法475

8.7.1 三电平逆变器的空间电压相量表示与PWM控制476

8.7.2 多电平逆变器的空间电压相量表示488

8.8 多电平逆变器的载波三角波移相SPWM控制法491

8.8.1 FBI串联叠加的PSPWM控制493

8.8.2 DCFBI串联叠加的PSPWM控制495

8.8.3 FBI与DCFBI混合串联叠加的PSPWM控制495

8.9 多电平逆变器的消除特定谐波PWM控制法500

8.9.1 非线性方程组的建立与求解502

8.9.2 仿真结果504

第9章 缓冲电路与软开关技术507

9.1 缓冲电路［25］508

9.1.1 缓冲电路和？抑制电路508

9.1.2 RCD缓冲电路的损耗分析515

9.2 其它形式的缓冲电路519

9.3 广义软开关技术——无损缓冲电路［75］525

9.3.1 用无损缓冲电路使开关软化526

9.3.2 CD2型与CLD2型无源无损缓冲电路527

9.3.3 采用互感原理的复合型无损缓冲电路532

9.4 LCD无损缓冲电路534

9.4.1 LCD无源无损缓冲电路534

9.4.2 LCD有源无损缓冲电路539

9.5 用快速器件帮助慢速器件使开关软化541

9.5.1 逆变器开关管的损耗541

9.5.2 用快速器件帮助慢速器件开关软化542

9.6 直流谐振环逆变技术545

9.6.1 基本的直流谐振环逆变器（RDCLI）546

9.6.2 改进型直流谐振环逆变器548

9.7 PWM调制式直流谐振环逆变器559

9.7.1 直流谐振环逆变器的PWM控制方式560

9.7.2 几种单相DC谐振环PWM逆变器的性能比较564

9.7.3 直流谐振环在三相PWM逆变器中的应用570

9.7.4 组合式PWM-RDCL逆变器578

9.8 极谐振逆变器579

9.8.1 准谐振电流模式逆变器（QRCMI）580

9.8.2 加入辅助二极管的极谐振PWM逆变器（ADRPI）587

9.9 在死区内换流的辅助谐振极逆变器［73］589

9.9.1 电路组成与工作原理590

9.9.2 参数的选择与电路的改进595

9.10 多电平PWM逆变器的软开关电路597

9.10.1 三电平辅助谐振极软开关逆变器［74］597

9.10.2 多电平辅助谐振极软开关逆变器603

第10章 逆变技术的应用609

10.1 逆变器技术的目的、优越性和应用领域609

10.1.1 逆变器技术的目的和优越性609

10.1.2 逆变技术的应用领域611

10.2 交流净化稳压电源613

10.2.1 单相交流净化稳压电源614

10.2.2 三相交流净化稳压电源618

10.3.1 单相并联式电力有源滤波器623

10.3 对无功电流与谐波分量进行补偿的电力有源滤波器623

10.3.2 三相并联式电力有源滤波器626

10.4 市电电能质量综合补偿器［25］628

10.4.1 市电电能质量问题、负载多样性及串并联补偿628

10.4.2 单相电能质量综合补偿器电路630

10.4.3 对市电电压波动补偿时，逆变器Ⅰ、Ⅱ的工作状态与功率平衡637

10.4.4 逆变器Ⅰ和Ⅱ的补偿功率640

10.4.5 三相电能质量综合补偿器641

10.5 串并联补偿式UPS［25］653

10.5.1 单相串并联补偿式UPS653

10.5.2 逆变器Ⅰ的工作与控制方式655

10.5.3 逆变器Ⅱ的工作与控制方式656

10.5.4 逆变器Ⅰ和Ⅱ对市电电压波动进行补偿时的工作状态658

10.5.5 对市电电压波动的补偿与补偿电压的建立660

10.5.7 逆变器Ⅰ和Ⅱ的补偿功率665

10.5.6 逆变器Ⅱ向负载提供iq+ih和100％的功率665

10.5.8 三相全桥式串并联补偿UPS667

10.6 IGBT高压变频调速电源679

10.6.1 单相全桥式SPWM逆变器的直接串联叠加679

10.6.2 多相多重整流685

10.6.3 功率单元模块化688

10.7 燃料电池发电系统691

10.7.1 燃料电池发电站的特点691

10.7.2 燃料电池发电站中的逆变器692

10.7.3 现场型与分散型电站的逆变器693

10.8 其它几种应用实例696

10.8.1 逆变焊机697

10.8.2 电动汽车［90］699

10.8.3 航空航天电源700

参考文献704