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Ⅰ 电力电子技术的最新发展2

序言2

概述3

第1章 高频电力电子技术及其应用14

1.1 场控型器件的最新进展17

1.1.1 第五代功率MOSFET17

1.1.2 用做同步整流器的MOSFET22

1.1.3 耐雪崩能量的MOSFET23

1.1.4 IGBT的最新进展24

1.1.5 高性能快恢复整流器件26

1.2 高频电力电子技术实施中的几个问题29

1.2.1 工频变压器革除原理29

1.2.2 高频电力电子技术实施中的问题29

1.2.3 讨论几个问题30

1.3 高频逆变的最新应用37

1.3.1 50kHz/500～1000kW IGBI超音频感应加热电源37

1.3.2 绿色照明工程实施中的电子镇流器39

1.4 高频化电源的最新进展45

1.4.1 无速度传感器的交流电动机变频调速46

1.4.2 无电解电容、能量双向流动的变频调速系统49

1.4.3 高性能的高压变频调速装置50

1.4.4 具有良好非线性负载适应能力的高性能UPS电源53

1.4.5 代表焊机电源发展方向的高频逆变-整流式焊接电源59

1.4.6 开关电源的未来发展62

参考文献68

第2章 软开关技术71

2.1 软开关技术的基本概念72

2.2 几种典型软开关电路的简单工作原理及特点74

2.2.1 准谐振软开关(QR-ZVS/ZCS)电路74

2.2.2 零电压/零电流过渡软开关(ZVT/ZCT)电路76

2.2.3 谐振环技术78

2.2.4 能量双向流动的软开关变流系统82

2.3 软开关技术的几个应用例子84

2.3.1 (120～150W/in3)高功率密度DC/DC开关电源84

2.3.2 单相全桥相移软开关技术的应用87

2.3.3 软开关技术在医用X射线机电源中的应用88

2.4 软开关技术的研究动向90

参考文献91

第3章 有源功率因数校正及有源滤波技术94

3.1 有源功率因数校正的基本概念和原理95

3.1.1 网侧功率因数定义95

3.1.2 有源功率因数校正器所担负的基本任务97

3.1.3 有源功率因数校正器工作原理98

3.1.4 单相有源功率因数校正芯片100

3.2 三相功率因数校正技术101

3.2.1 三相功率因数校正技术的特点101

3.2.2 几种典型的三相有源功率因数校正电路拓扑的特点简介101

3.3 有源滤纸技术106

3.3.1 有源滤波技术及其工作原理106

3.3.2 几种典型的有源滤波器的特点108

3.3.3 关于谐波综合治理112

3.4 矩阵变换器113

参考文献116

第4章 功率组合技术121

4.1 程控一次开关电源--高可靠直流电源的扩容121

4.1.1 程控交换机对程控电源的要求121

4.1.2 扩容措施--均流原理122

4.2 交流电源的扩容124

4.2.1 不间断电源(UPS)的并联124

4.2.2 感应加热电源的并联125

4.2.3 SVG(静止无功发生器)的扩容措施126

参考文献129

第5章 电力电子系统的积木式集成技术130

5.1 积木式集成技术思想产生的背景130

5.2 积木式集成技术的基本思想及构成设想131

5.3 积木式集成技术的应用前景133

参考文献134

编后话135

Ⅱ 电动机的新发展138

序言138

第1部分 同步电动机140

第1章 交-直-交自控式同步电动机140

1.1 交-直-交自控式同步电动机的基本结构和工作原理140

1.1.1 电机定子磁动势分析141

1.1.2 转子位置与定子通电相的配合143

1.2 转子位置检测器145

1.2.1 转子位置检测器简介145

1.2.2 转子位置检测器产生触发脉冲信号147

1.3 逆变器的换相148

1.3.1 反电动势换相法148

1.3.2 断续换相法150

1.4 交-直-交自控式同步电动机的运行性能151

1.4.1 转速特性151

1.4.2 转矩公式和机械特性152

1.4.3 调速方法153

1.4.4 电动机的过载能力154

1.5 交-直-交电流型自控式同步电动机的调速系统155

1.5.1 系统的构成155

1.5.2 气隙磁通控制及换相剩余角恒定控制157

1.6 同步电动机的软起动158

1.7 交直交自控式同步电动机的应用和发展159

第2章 交-交变频同步电动机162

2.1 交-交变频同步电动机的工作原理162

2.2 交-交变频磁场定向控制同步电动机调速系统166

2.2.1 交-交变频同步电动机的矢量控制166

2.2.2 交-交变频气隙磁场定向控制同步电机调速系统168

2.3 交-交变频同步电动机调速系统的特殊问题170

2.3.1 谐波问题170

2.3.2 同步电动机阻尼绕组问题171

2.4 交-交变频同步电动机调速系统的应用与发展171

第3章 永磁无刷电动机173

3.1 永磁无刷电动机的基本结构和工作原理173

3.2 永磁无刷电动机的基本电磁关系175

3.3 脉宽调制(PWM)改变逆变器的输出176

3.4 方波电机与正弦波电机的转矩比较178

3.5 弱磁调速180

3.6 具有附加轴向磁场的混合式永磁电动机181

3.7 永磁无刷电机的应用及发展181

第4章 永磁磁阻同步电动机183

4.1 永磁磁阻同步电动机的特点183

4.2 磁铁转矩和磁阻转矩184

4.3 永磁体层数不同对电机性能的影响185

第2部分 异步电动机188

第5章 异步电动机的驱动和控制188

5.1 变频调速的机械特性189

5.1.1 基频以下的恒磁通变频调速189

5.1.2 基频以上的恒功率变频调速190

5.2 变频变换器分类及比较191

5.2.1 脉冲宽度调制电压源逆变器(PWM-VSI)192

5.2.2 电压源逆变器194

5.2.3 电流源逆变器194

5.3 磁场定位矢量控制196

5.4 智能控制198

5.4.1 模糊控制199

5.4.2 神经元网络控制200

第6章 逆变器供电下的异步电机设计和分析202

6.1 运行条件和设计策略202

6.2 最优设计原理204

6.2.1 主要尺寸公式优化204

6.2.2 转子电阻与漏抗205

6.3 计算机辅助设计和分析207

6.4 设计特性比较208

6.4.1 转子外径和体积差与额定功率208

6.4.2 转子电阻和漏抗与额定功率209

6.4.3 最大转矩、额定转差与额定功率209

第7章 异步电机的变异--双馈电机211

7.1 双馈无刷磁阻电机的结构与原理212

7.2 DFBRM运行特性214

7.3 双馈无刷磁阻电机的优缺点217

7.4 工业应用217

第8章 异步电动机与电力电子控制系统集成化219

8.1 集成系统的特征及基本构成219

8.2 集成系统中的异步电机高频模型221

8.3 最优集成技术222

8.3.1 目标函数222

8.3.2 约束条件223

8.3.3 变量223

8.4 集成系统故障容错技术224

第3部分 开关磁阻电动机227

第9章 开关磁阻电动机驱动系统的基本工作原理227

9.1 开关磁阻电动机驱动系统的构成227

9.1.1 开关磁阻电动机228

9.1.2 功率变换器229

9.1.3 控制器231

9.1.4 位置检测器231

9.2 开关磁阻电动机驱动系统的基本工作原理232

9.3 开关磁阻电动机驱动系统的特点237

第10章 开关磁阻电动机的电磁关系240

10.1 开关磁阻电动机的基本电磁关系240

10.1.1 绕组磁链240

10.1.2 电磁转矩242

10.1.3 线性化的电磁关系243

10.2 开关磁阻电动机驱动系统的机械特性248

第11章 开关磁阻电动机驱动系统的运行控制251

11.1 开关磁阻电动机驱动系统运行方式的控制251

11.1.1 低速斩波控制251

11.1.2 高速角度位置控制252

11.1.3 调压调速控制253

11.1.4 起动运行控制254

11.1.5 制动运行控制256

11.1.6 正反转运行控制257

11.2 开关磁阻电动机调速系统的控制策略257

11.3 开关磁阻电动机微机数字控制系统259

第12章 开关磁阻电动机驱动系统的应用和发展方向261

12.1 开关磁阻电动机驱动系统的应用261

12.2 开关磁阻电动机驱动系统存在的问题与发展方向262

参考文献265

Ⅲ 电动汽车269

第1章 概述269

1.1 电动汽车概述269

1.2 电动汽车的发展历史270

1.3 发展电动汽车的意义及困难272

1.3.1 电动汽车本身不排放有害气体，可减少汽车对环境的污染272

1.3.2 解除人们对石油资源日渐枯竭的担心273

1.3.3 充分利用晚间富余电力，提高经济效益274

1.3.4 提高能源利用效率274

1.3.5 促进科技进步和产业结构的改组275

1.4 电动汽车在一些国家投入小规模商业化生产及实际应用探索的情况276

1.4.1 美国277

1.4.2 法国278

1.4.3 日本280

1.4.4 德国281

1.5 我国电动汽车的研究和发展284

第2章 电动汽车整车结构287

2.1 电动汽车分类及整车结构特点287

2.2 改装型电动汽车288

2.2.1 动力-驱动系统的优化匹配289

2.2.2 总体布置设计290

2.2.3 制动能量回馈与真空助力制动系统292

2.2.4 减少空气阻力和滚动阻力295

2.2.5 直流至直流(DC-DC)充电器296

2.2.6 仪表及监控系统297

2.2.7 整车电器的安全保护系统298

2.2.8 空调与采暖系统298

2.3 全新设计型电动汽车298

2.4 混合动力电动汽车301

2.4.1 什么是混合动力电动汽车302

2.4.2 混合动力电动汽车的优点302

2.4.3 混合动力电动汽车的驱动系统303

2.4.4 混合动力电动汽车的关键技术307

参考文献308

第3章 电动汽车电驱动系统309

3.1 概述309

3.2 直流电机驱动系统311

3.2.1 直流电机的基本结构与工作原理311

3.2.2 直流电机斩波控制调速原理313

3.2.3 斩波控制器的电流闭环控制及对应的机械特性315

3.2.4 不同励磁方式的直流电机调速系统317

3.3 无刷直流电机驱动系统317

3.3.1 无刷直流电机的结构与工作原理318

3.3.2 无刷直流电机的控制320

3.4 异步电机驱动系统323

3.4.1 异步电动机的结构和工作原理323

3.4.2 异步电机调速方法324

3.4.3 异步电机变频调速324

3.4.4 转差频率控制325

3.4.5 异步电机矢量控制327

3.4.6 直接转矩控制331

3.5 开关磁阻电机驱动系统332

3.5.1 开关磁阻电机的结构和工作原理332

3.5.2 开关磁阻电机的转矩控制原理333

3.5.3 开关磁阻电机调控系统主电路334

3.6 四种电驱动系统的综合性能比较337

3.7 电动汽车电驱动系统的研究方向338

参考文献339

第4章 电动汽车电源系统340

4.1 概述340

4.2 电动汽车电池340

4.2.1 蓄电池的电特性341

4.2.2 铅酸蓄电池344

4.2.3 镉镍(Ni-Cd)电池347

4.2.4 氢镍(MH-Ni)电池350

4.2.5 燃料电池351

4.2.6 其他电池352

4.3 电动汽车电池管理系统353

4.4 电动汽车电池充电系统354

4.4.1 蓄电池的充放电特性354

4.4.2 蓄电池的充电方法356

4.4.3 充电系统358

参考文献361