Vienna整流器技术

随着对高电能质量的迫切需求，近年来电力电子技术及其控制方法得到了快速的发展，其相关产品在工业中得到了越来越广泛的应用。特别是三电平Vienna整流器已成为国内外研究热点，其不仅可以实现输入单位功率因数校正，具有谐波小、开关损耗低和电磁干扰小等优点，且电路结构简单、开关数目少，无桥臂直通问题，无须设置驱动死区时间。由于这些优点，很多学者和科技人员对Vienna整流器拓扑结构、控制方法、调制方法等进行了深入的研究。

本书通过Vienna整流器的拓扑演变、工作原理、参数的选择计算，现有的各类控制方法、调制方法和锁相环技术，作者取得的关于三相Vienna整流器一些最新成果，系统地梳理和介绍了三相Vienna整流器，引导读者快速、全面地掌握三相Vienna整流器的原理、参数选择、各类控制方法、调制算法的优缺点，从而更好地促进Vienna整流器的研究和应用。

本书在编写过程中，力求体现以下三个方面的特点：

一是全面系统，包括对Vienna整流器拓扑的演化、基本工作原理、常用Vienna整流器的参数计算、各类现有控制方法、调制方法都全面系统地进行了梳理和介绍，有利于读者快速掌握Vienna整流器相关技术和进展。

二是恰当取舍，突出Vienna整流器的本质特点和应用要求，介绍的侧重点都是基于三相Vienna整流器。本书力求用通俗易懂的语言讲清Vienna整流器的重要概念、相关技术进展及其优缺点。

三是组织编排遵循循序渐进原则。先讲硬件、后讲软件；先介绍已有的技术，后介绍作者在Vienna整流器方面最新的研究成果。这种内容编排符合初学者的认知特点，有利于总体上把握内容，帮助读者逐步深入理解和掌握知识，也有利于具有相关专业知识的学者抓住当前研究的热点、难点，提高相关研究的针对性，开展高效率的攻关研究。各章小结中总结了本章主要的知识点，帮助读者总结归纳本章内容，达到巩固提高的目的。

本书由桂存兵独立完成，陆翔、施泽宇、马辉等为本书提出了宝贵意见和建议，并提供了丰富的素材，作者也参考了其他一些专家学者的文献，在此对他们表示衷心的感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。

前言
第一章 Vienna整流器原理和模型 1
第一节 三相Vienna整流器拓扑结构及演化发展 1
一、三相三开关Vienna整流器 1
二、三相T型Vienna整流器 2
三、三相中点钳位型Vienna整流器 2
第二节 三相三线制Vienna整流器基本原理 3
第三节 三相四线制中的单相Vienna整流器工作原理 9
第四节 三相四线制Vienna整流器工作原理 10
一、工作特性 12
二、CCM模式 12
三、DCM模式 15
第五节 三相三线制Vienna整流器的数学模型 16
一、在三相abc坐标系下的数学模型系统功能分析 16
二、对应于 坐标系的数学模型 20
三、在dq坐标系下的数学模型 22
第六节 三相四线制Vienna整流器的数学模型 24
小结 27
第二章 Vienna整流器参数设计和计算 28
第一节 三相Vienna整流器交流侧电感参数设计 28
一、从满足快速性要求考虑 29
二、从抑制谐波角度考虑 30
第二节 输出电容设计 31
第三节 主功率开关管的选用 34
第四节 主拓扑整流二极管的选用 35
小结 35
第三章 Vienna整流器调制技术 36
第一节 三电平变换器的脉宽调制技术 36
第二节 空间矢量调制技术 37
一、三电平空间矢量调制技术 37
二、基于多种分区的调制技术 38
三、基于非正交坐标系的调制技术 44
第三节 基于混合空间矢量调制方法 46
一、调制数学模型 46
二、两种方法之间的混合条件 47
第四节 基于空间矢量的断续脉宽调制策略 49
小结 53
第四章 Vienna整流器控制技术 54
第一节 常规双闭环PI控制策略 54
一、电流内环的设计 54
二、电压外环的设计 55
第二节 模糊分数阶PID控制 56
一、分数阶PID控制器 56
二、模糊分数阶PID控制器 57
第三节 重复控制 59
一、内模原理 59
二、重复控制原理 60
三、PI+重复复合控制器的系统 64
第四节 并联型P+多谐振控制 66
第五节 滑模控制 67
一、滑模控制 67
二、PI滑模混合控制 68
第六节 预测控制 71
一、输入电流的预测 72
二、设定目标函数及目标函数的最优化 73
第七节 逆系统控制 74
一、逆系统的基本概念 74
二、单变量系统 75
三、伪线性系统 76
四、相对阶数和可逆性 77
五、逆系统方法的基本原理及其一般求法 78
小结 80
第五章 Vienna整流器锁相环控制技术 81
第一节 锁相环的基本结构和工作原理 83
第二节 正序基波滤波器优化控制 85
一、正序基波滤波器分析 85
二、选频特性 87
三、变频鲁棒性 87
四、K的选择 87
五、三相正序基波电压的提取 88
第三节 频率自适应方法 88
小结 90
第六章 Vienna整流器新技术 91
第一节 基于小矢量可调的中点电位振荡优化控制 91
一、技术方案 91
二、本技术方案对比现有技术的优点 99
第二节 一种快速优化调制算法 99
一、技术方案 99
二、本技术方案对比现有技术的优点 117
第三节 一种综合消除输入电流过零点畸变调制方法 117
一、技术方案 117
二、本技术方案对比现有技术的优点 123
小结 123
参考文献 124

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30. 大学生创新创业基础（第2版） [主编 姜国权 方邡]