书名：电力电子应用技术手册  
定价：229.0  
ISBN：9787111644644  
作者： [波兰]海瑟姆•阿布鲁（Haitham Abu-Rub） 

《电力电子应用技术手册》共24章，分为三大部分：第壹部分由第1～5章组成，介绍了电力电子对新兴技术的影响；第二部分由第6～11章组成，介绍了分布式发电系统中的电力电子技术；第三部分由第12～24章组成，介绍了电力电子技术在运输及工业中的应用。

《电力电子应用技术手册》具有当代书籍的典型特征，并以独创性的方法讨论了作者们目前研究的几个方面，其中简洁的语言、易懂的插图十分适合高等院校电气工程、电力系统等专业的师生，以及相关行业的研究人员和工程技术人员阅读。

译者序

原书序

原书前言

第1章  21世纪能源、全球变暖及电力电子的影响1

1.1简介1

1.2能源1

1.3环境污染：全球变暖问题3

1.3.1全球变暖影响5

1.3.2全球变暖问题的减缓方法6

1.4电力电子对能源系统的影响7

1.4.1节能7

1.4.2可再生能源系统7

1.4.3大容量储能13

1.5智能电网16

1.6纯电动和混合动力电动汽车17

1.6.1电池电动汽车和燃料电池电动汽车的比较18

1.7小结和展望19

参考文献21

第2章  当前能源面临的挑战：电力电子技术的贡献22

2.1简介22

2.2能源传输和分配系统23

2.2.1柔性交流输电系统（FACTS）23

2.2.2高压直流（HVDC）输电25

2.3可再生能源系统27

2.3.1风能29

2.3.2光伏能源29

2.3.3海洋能32

2.4运输系统33

2.5储能系统35

2.5.1技术35

2.5.2在输配电系统中的应用37

2.5.3在可再生能源系统中的应用37

2.5.4在运输系统中的应用37

2.6小结38

参考文献38

第3章  分布式发电与智能电网的概念与技术概述41

3.1简介41

3.2分布式发电装置与智能电网的要求42

3.3光伏发电43

3.4风电与小型水电机组45

3.5储能系统46

3.6电动汽车47

3.7微电网47

3.8智能电网问题48

3.9主动配电网管理49

3.10智能电网中的通信系统50

3.11高级量测体系和实时定价51

3.12智能电网的标准化52

参考文献53

第4章  电力半导体技术的新进展56

4.1简介56

4.2硅功率晶体管57

4.2.1功率MOSFET57

4.2.2IGBT58

4.2.3大功率器件60

4.3 SiC晶体管设计概述61

4.3.1 SiC JFET61

4.3.2 SiC双极型晶体管63

4.3.3 SiC MOSFET 63

4.3.4 SiC IGBT 63

4.3.5 SiC功率模块64

4.4 SiC器件的栅极和基极驱动64

4.4.1常闭型JFET栅极驱动器64

4.4.2 SiC BJT的基极驱动器67

4.4.3常开型JFET栅极驱动器69

4.4.4SiC MOSFET栅极驱动器71

4.5晶体管并联72

4.6应用概述79

4.6.1光伏发电80

4.6.2交流传动80

4.6.3混合动力和插电式电动汽车80

4.6.4大功率应用80

4.7 GaN晶体管81

4.8小结83

参考文献83

第5章  交流链路通用功率变流器：一种用于可再生能源与交通设备的新型功率变流器87

5.1简介87

5.2交流链路通用功率变流器硬开关工作模式87

5.3交流链路通用功率变流器的软开关工作模式92

5.4软开关交流链路通用功率变流器的运行原理 92

5.5设计流程 100

5.6分析102

5.7应用104

5.7.1 AC-AC变流器（风力发电、变频驱动）104

5.7.2 DC-AC和AC-DC功率变流器106

5.7.3多端口变流器108

5.8小结110

参考文献110

第6章  大功率电力电子技术：风力发电的关键技术112

6.1简介112

6.2风力发电的发展现状112

6.3风能转换114

6.3.1风电机组的基本控制变量114

6.3.2风电机组类型115

6.4风电变流器118

6.4.1两电平功率变流器118

6.4.2多电平功率变流器119

6.4.3多模块变流器121

6.5风电变流器的功率半导体122

6.6现代风电机组的控制和并网要求123

6.6.1有功功率控制124

6.6.2无功功率控制124

6.6.3总谐波畸变125

6.6.4故障穿越能力126

6.7风力发电系统的可靠性问题127

6.8小结129

参考文献129

第7章  光伏发电系统132

7.1简介132

7.2光伏发电系统的功率曲线和最大功率点134

7.2.1光伏电池的电气模型134

7.2.2光伏模块的I-V和P-V曲线134

7.2.3部分遮挡下的最大功率点136

7.3并网光伏发电系统的架构136

7.3.1集中式架构138

7.3.2组串式架构141

7.3.3多组串式架构147

7.3.4交流模块架构148

7.4光伏发电系统的并网控制150

7.4.1最大功率点跟踪控制算法150

7.4.2DC-DC变换器控制153

7.4.3并网逆变器控制154

7.4.4防孤岛检测157

7.5基于多电平逆变器的光伏发电系统最新进展160

7.6小结162

参考文献163

第8章  可再生能源系统可控性分析165

8.1简介165

8.2非线性系统的零状态166

8.2.1第一种方法167

8.2.2第二种方法167

8.3通过L型滤波器连接到电网的风力发电机的可控性168

8.3.1稳态和稳定运行区169

8.3.2零状态分析171

8.4通过LCL型滤波器连接到电网的风力发电机的可控性172

8.4.1稳态和稳定运行区172

8.4.2零状态分析178

8.5连接到电流源逆变器的光伏发电系统的可控性和稳定性分析183

8.5.1系统稳态和稳定性分析184

8.5.2光伏的零状态分析186

8.6小结191

参考文献192

第9章  中小型可再生能源系统的通用运行控制1949.1分布式发电系统194

9.1.1单级式光伏发电系统195

9.1.2中小型风力发电系统195

9.1.3控制结构概述196

9.2与电网互动的分布式发电系统的功率变流器控制204

9.2.1下垂控制205

9.2.2微电网中的功率控制207

9.2.3控制参数设计211

9.2.4谐波补偿216

9.3辅助功能218

9.3.1本地负载的电压支持218

9.3.2无功功率容量220

9.3.3电力系统领域的电压支撑222

9.4小结223

参考文献224

第10章  双馈感应电机的特性与控制226

10.1双馈感应电机的基本原理226

10.1.1电机结构与电气拓扑226

10.1.2稳态等效电路226

10.1.3动态建模231

10.2基于AC－DC－AC变流器的双馈感应电机矢量控制234

10.2.1并网运行234

10.2.2转子位置观测243

10.2.3独立运行247

10.3基于双馈感应电机的风力发电系统254

10.3.1风力发电机空气动力学254

10.3.2风力发电机的控制域254

10.3.3风力发电机控制256

10.3.4基于双馈感应电机的风力发电机的典型分析256

10.3.5基于双馈感应电机的风力发电机的稳态性能258

10.3.6基于双馈感应电机的风力发电机的电压跌落分析259

参考文献263

第11章  分布式发电系统中的AC-DC-AC变流器264

11.1简介264

11.1.1双向AC-DC-AC变流器拓扑265

11.1.2 AC-DC-AC变流器的无源器件设计266

11.1.3直流侧电容额定值267

11.1.4飞跨电容额定值268

11.1.5 L和LCL型滤波器额定值268

11.1.6对比270

11.2 AC-DC-AC拓扑结构的脉宽调制策略271

11.2.1传统三相两电平变流器的空间矢量调制272

11.2.2传统三相三电平变流器的空间矢量调制274

11.3二极管钳位变流器的直流电容电压平衡276

11.3.1飞跨电容变流器的飞跨电容电压平衡278

11.3.2简化AC-DC-AC拓扑的脉宽调制279

11.3.3开关器件的压降以及死区时间的补偿282

11.4 AC-DC-AC变流器的控制算法286

11.4.1 AC-DC电机侧变流器的磁场定向控制287

11.4.2定子电流控制器设计287

11.4.3直接转矩控制与空间矢量调制289

11.4.4电机定子磁链控制器设计289

11.4.5电机的电磁转矩控制器的设计290

11.4.6机械角速度控制器的设计290

11.4.7 AC-DC电网侧变流器电压定向控制291

11.4.8 AC-DC电网侧变流器的线电流控制器291

11.4.9 AC-DC电网侧变流器具有空间矢量调制的直接功率控制293

11.4.10 AC-DC电网侧变流器的功率控制器293

11.4.11 AC-DC变流器直流侧电压控制器294

11.5有功功率前馈控制的AC-DC-AC变流器295

11.5.1 AC-DC-AC变流器的功率响应时间常数分析296

11.5.2直流母线电容的能量296

11.6小结299

参考文献299

第12章  多电飞机中的电力电子学302

12.1简介302

12.2多电飞机303

12.2.1空客380电气系统305

12.2.2波音787电气系统305

12.3多电发动机308

12.3.1功率优化飞机309

12.4发电系统策略310

12.5电力电子与功率变换313

12.6配电系统316

12.6.1高压运行317

12.7小结319

参考文献319

第13章  电动汽车和插电式混合动力电动汽车321

13.1简介321

13.2纯电动车、混合动力电动汽车以及插电式混合动力电动汽车的结构322

13.2.1纯电动车322

13.2.2混合动力电动汽车322

13.2.3插电式混合动力电动汽车（PHEV）324

13.3 EV和PHEV充电基础设施325

13.3.1 EV/PHEV电池和充电方式325

13.4电力电子技术在EV和PHEV充电架构中的应用334

13.4.1充电设备335

13.4.2并网基础设施336

13.5 V2G和V2H概念337

13.5.1电网改造升级338

13.6 PEV充电的电力电子技术339

13.6.1安全注意事项339

13.6.2住宅型并网充电系统340

13.6.3公共型并网充电系统341

13.6.4分布式可再生能源的并网系统344

参考文献347

第14章  多电平变流器/逆变器拓扑结构与应用350

14.1简介350

14.2多电平变流器/逆变器基础351

14.2.1什么是多电平变流器/逆变器351

14.2.2三种典型多电平实现拓扑351

14.2.3多电平变流器/逆变器的广义拓扑及其衍生拓扑353

14.3串联式多电平逆变器及其应用358

14.3.1串联式多电平逆变器的实用优势358

14.3.2星接串联式多电平逆变器及其应用358

14.3.3角接串联式多电平逆变器及其应用361

14.3.4用于统一潮流控制的面对面连接串联式多电平逆变器364

14.4新兴应用与探讨366

14.4.1无磁性器件的直流变换366

14.4.2多电平模块化飞跨电容式直流变换器369

14.4.3 nX直流变换器371

14.4.4器件成本对比：飞跨电容变流器、MMCCC与nX直流变换器372

14.4.5零电流开关：MMCCC 373

14.4.6多电平变流器的容错性与可靠性377

14.5小结378

致谢379

参考文献379

第15章  多相矩阵变换器的拓扑和控制381

15.1简介381

15.2三相输入五相输出矩阵变换器381

15.2.1拓扑结构381

15.2.2控制算法382

15.3仿真和实验结果399

15.4五相输入三相输出矩阵变换器402

15.4.1拓扑结构402

15.4.2控制技术403

15.5示例结果 411

致谢413

参考文献413

第16章  基于升压电路的单相整流器功率因数调节器415

16.1简介415

16.2基本升压型PFC 416

16.2.1变换器拓扑结构和平均模型416

16.2.2稳态分析418

16.2.3控制电路418

16.2.4线性控制设计419

16.2.5仿真结果421

16.3不对称半桥升压型PFC 422

16.3.1CCM/CVM运行模式和平均模型建模423

16.3.2小信号平均模型和传递函数424

16.3.3控制系统设计425

16.3.4数字化实现和仿真结果427

16.4交错双升压型PFC430

16.4.1拓扑结构431

16.4.2开关时序432

16.4.3线性控制器设计和实验结果435

16.5小结436

参考文献437

第17章有源电力滤波器442

17.1简介442

17.2谐波442

17.3谐波的作用和负面影响443

17.4谐波国际标准443

17.5谐波类型444

17.5.1谐波电流源444

17.5.2谐波电压源445

17.6无源滤波器447

17.7功率定义447

17.7.1负载功率和功率因数447

17.7.2负载功率的定义448

17.7.33D空间电流坐标系中的功率因数定义448

17.8有源滤波器449

17.8.1电流源逆变器APF 450

17.8.2电压源逆变器APF 450

17.8.3并联有源电力滤波器450

17.8.4串联有源电力滤波器450

17.8.5 混合滤波器451

17.8.6大功率应用452

17.9 APF开关频率的选择方法452

17.10谐波电流提取技术453

17.10.1 P-Q理论453

17.10.2矢量叉积理论454

17.10.3基于P-Q-R旋转坐标系的瞬时功率理论455

17.10.4同步坐标系457

17.10.5自适应干扰消除技术457

17.10.6电容电压控制458

17.10.7时域相关函数技术458

17.10.8傅里叶级数辨识458

17.10.9其他方法459

17.11并联有源滤波器459

17.11.1并联APF建模460

17.11.2三相四线制并联APF465

17.12 串联有源电力滤波器467

17.13统一电能质量调节器468

致谢471

参考文献471

第18A章  带有电力电子的硬件在环仿真系统：强大的仿真工具475

18A.1背景475

18A.1.1硬件在环仿真系统概述475

18A.1.2“虚拟机”的应用475

18A.2功率性能提升476

18A.2.1顺序切换477

18A.2.2磁性续流控制 478

18A.2.3增加开关频率481

18A.3异步电机模型482

18A.3.1控制问题482

18A.3.2基于“逆变器”的电机模型482

18A.4实验结果和小结483

18A.4.1实验结果483

18A.4.2小结487

参考文献489

第18B章 模块化多电平换流器的实时仿真490

18B.1简介490

18B.1.1 MMC的工业应用490

18B.1.2电力电子换流器实时仿真的限制490

18B.1.3 MMC拓扑介绍492

18B.1.4 MMC仿真约束条件493

18B.2 MMC建模的选择及其局限性494

18B.2.1详细模型494

18B.2.2开关函数495

18B.2.3平均模型495

18B.3实时仿真的硬件技术496

18B.3.1基于DSP的顺序编程仿真496

18B.3.2基于FPGA的并行编程仿真496

18B.4用不同方法实现实时仿真器498

18B.4.1平均模型算法的顺序编程498

18B.4.2开关函数算法的并行编程500

18B.5小结502

参考文献502

第19章  基于模型预测的电机转速控制方法504

19.1简介504

19.2电机转速经典控制方案综述504

19.2.1电机模型505

19.2.2磁场定向控制505

19.2.3直接转矩控制506

19.3预测电流控制509

19.3.1预测模型509

19.3.2价值函数510

19.3.3预测算法510

19.3.4控制方案510

19.4预测转矩控制511

19.4.1预测模型511

19.4.2价值函数512

19.4.3预测算法512

19.4.4控制方案512

19.5使用矩阵变换器的预测转矩控制513

19.5.1预测模型513

19.5.2价值函数514

19.5.3预测算法514

19.5.4控制方案514

19.5.5无功功率的控制514

19.6预测转速控制516

19.6.1预测模型516

19.6.2价值函数517

19.6.3预测算法518

19.6.4控制方案518

19.7小结519

致谢519

参考文献519

第20章  电流源变流器电气传动系统522

20.1简介522

20.2传动系统结构523

20.3 CSC的PWM控制524

20.4 CSR的通用控制方法527

20.5异步和永磁同步电机的数学模型529

20.6异步电机的电流和电压控制531

20.6.1磁场定向控制（FOC）531

20.6.2电流多标量控制533

20.6.3电压多标量控制534

20.7永磁同步电机的电流和电压控制538

20.7.1 PMSM的电压多标量控制538

20.7.2内嵌式永磁电机的电流控制541

20.8 CSC驱动双馈电机的控制系统543

20.9小结546

参考文献547

第21章  PWM逆变器共模电压和轴承电流：原因、影响和抑制548

21.1简介548

21.1.1容性轴承电流551

21.1.2放电电流551

21.1.3轴承环流电流551

21.1.4转子接地电流553

21.1.5轴承电流的主要分量553

21.2异步电机共模参数的确定553

21.3抑制共模电流的无源方法555

21.3.1降低逆变器开关频率556

21.3.2共模电抗器556

21.3.3共模无源滤波器557

21.3.4共模变压器559

21.3.5带滤波器系统的半有源共模电流抑制560

21.3.6共模和差模集成式电抗器561

21.3.7电机结构和轴承保护环561

21.4用于减小共模电流的有源系统562

21.5减小共模电流的PWM修正算法563

21.5.1三个奇性有效矢量（3NPAV）564

21.5.2三个有效矢量调制（3AVM）565

21.5.3有效零电压控制（AZVC）565

21.5.4单零矢量空间矢量调制（SVM1Z）567

21.6小结568

参考文献569

第22章 大功率驱动系统在工业上的应用： 实例571

22.1简介571

22.2液化天然气工厂571

22.3燃气轮机：传统的压缩机驱动器572

22.3.1机组起动要求572

22.3.2温度对燃气轮机输出的影响573

22.3.3可靠性和持久性573

22.4变频驱动器对技术和经济的影响574

22.5大功率电机575

22.5.1新型大功率电机576

22.5.2无刷励磁同步电机578

22.6大功率电力驱动579

22.7开关器件580

22.7.1大功率半导体器件581

22.8大功率变流器的拓扑结构582

22.8.1 LCI583

22.8.2VSI583

22.8.3小结584

22.9多电平VSI拓扑584

22.9.1两电平逆变器584

22.9.2多电平逆变器585

22.10大功率电力驱动控制591

22.10.1 PWM方法592

22.11小结595

致谢595

参考文献595

第23章 单相电网侧变流器的调制与控制598

23.1简介598

23.2单相VSC调制技术599

23.2.1并联H-BC600

23.2.2 H-DCC603

23.2.3 H-FCC606

23.2.4比较611

23.3交流-直流单相VSC的控制616

23.3.1单相控制算法的分类617

23.3.2 dq同步坐标系下的电流控制——PI-CC 618

23.3.3abc静止参考坐标系电流控制——PR-CC 620

23.3.4控制器设计622

23.3.5有功功率前馈算法625

23.4小结627

参考文献628

第24章 阻抗源逆变器631

24.1多电平逆变器631

24.1.1无变压器技术631

24.1.2传统CMI或混合CMI631

24.1.3单级逆变器拓扑632

24.2准Z源逆变器633

24.2.1准Z源逆变器的原理633

24.2.2qZSI的控制方法635

24.2.3适用于带电池的光伏系统的qZSI 637

24.3基于qZSI的串联多电平光伏系统639

24.3.1工作原理639

24.3.2控制策略和电网同步641

24.4硬件实现643

24.4.1阻抗参数643

24.4.2控制系统644

致谢645

参考文献645