Control Design Techniques in Power Electronics Devices pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer Verlag

作者:Sira-Ramirez, Herbertt/ Silva-Ortigoza, Ramon

出品人:

页数:423

译者:

出版时间:

价格:1592.24元

装帧:HRD

isbn号码:9781846284588

丛书系列:

图书标签:

• 电力电子
• power_electronics
• 电力电子
• 控制设计
• 电力电子器件
• 控制技术
• 开关电源
• 稳态分析
• 动态分析
• 建模与仿真
• 优化控制
• 现代控制理论

现代电力电子系统中的高级控制策略：理论、方法与应用 本书聚焦于在快速发展的电力电子领域中，实现高效、稳定和高性能系统控制所必需的先进理论框架、设计方法和实际应用技术。 本书旨在为电力电子工程师、高级研究生以及从事相关领域研究的人员，提供一套全面而深入的控制系统设计工具箱，尤其侧重于处理非线性、时变以及复杂耦合系统的挑战。 第一部分：电力电子控制系统的基础重构与挑战分析 在现代电力电子系统中，开关器件的频率越来越高，功率密度持续增加，这使得传统的控制方法在应对瞬态响应、谐波抑制和系统鲁棒性方面面临严峻考验。 第一章：电力电子系统建模的精细化需求 本章将系统阐述建立准确、易于控制设计的数学模型的重要性。我们深入探讨了基于平均值模型（Average Modeling）的局限性，并详细介绍了状态空间平均法（State-Space Averaging）在建模连续模式（CCM）和不连续模式（DCM）下的开关变换器时的优势与精确性。特别关注了非线性建模技术，如李雅普诺夫方法在特定拓扑结构（如高频DC-DC变换器和三电平逆变器）中的应用，以捕获系统在不同工作点下的动态特性。讨论了如何将寄生参数和开关损耗纳入更精确的模型，为后续的高级控制设计奠定基础。 第二章：传统控制方法的性能边界与局限性 本章回顾了经典控制理论在电力电子中的应用，如PI（比例-积分）控制器的设计与裕度分析。我们着重分析了PI控制器在面对快速动态变化（如输入电压突变、负载瞬变）时，其带宽限制和相位裕度不足的问题。此外，对带宽限制的根源——例如开关频率与控制器带宽之间的关系，以及如何在有限的开关周期内实现足够快的反馈——进行了深入的剖析。本章的重点在于明确指出传统方法在实现超高速动态响应和高精度稳态控制之间的固有矛盾。 第二部分：面向性能提升的先进控制理论集成 本书的核心在于系统性地介绍那些能够超越经典PI/PID局限性的现代控制技术，并将其与电力电子系统的物理特性紧密结合。 第三章：基于模型的先进设计方法：LQR与最优控制 本章详细阐述了线性二次调节器（LQR）在设计高性能状态反馈控制器中的应用。我们不仅介绍了LQR矩阵的求解过程，还重点讨论了如何根据电力电子系统的性能指标（如输出电压纹波、电流暂态响应速度）量化状态变量的权重矩阵（Q和R）。此外，拓展讨论了预测控制（MPC）的基础框架，特别是有限时间最优控制在抑制开关瞬态过程中的潜力，强调了在离散时间系统（即开关系统）中实施MPC的计算挑战与解决方案。 第四章：鲁棒控制与不确定性处理 电力电子系统面临着参数不确定性（如元件老化、温度漂移）和外部扰动（如电网波动）。本章专门探讨了鲁棒控制理论在应对这些不确定性方面的能力。详细介绍了H-无穷（H$infty$）控制器的设计流程，包括如何构建加权函数以平衡扰动抑制和控制律的实现复杂度。同时，探讨了$mu$-分析与综合在评估系统对结构化不确定性的鲁棒性方面的应用，确保控制器在实际工作范围内的稳定性。 第五章：非线性控制的精确实现 鉴于大多数电力电子变换器本质上是强非线性的，本章引入了用于非线性系统控制的尖端技术。重点阐述了滑模控制（SMC）的原理，包括如何设计有效的滑模面以保证快速收敛和对模型不确定性的免疫性。我们深入分析了抖振现象（Chattering）的成因，并详细介绍了如SMC与高阶滑模（Higher-Order SMC, HOSMC）相结合的现代技术，旨在维持快速动态性能的同时，显著降低输出电流或电压的纹波。 第三部分：适应性、智能与计算效率的优化 现代电力电子控制不再仅仅关注线性化控制带宽，而是更加强调系统对环境变化的适应性、算法的计算效率以及潜在的智能化集成。 第六章：自适应与参数辨识在控制中的集成 本章聚焦于当系统参数未知或随时间变化时，如何设计能够自动调整控制增益的控制器。详细介绍了自适应LQR（ALQR）的结构，通过在线估计关键系统参数并实时更新LQR反馈增益来实现性能的维持。此外，探讨了基于梯度下降法的参数自整定技术，以及如何将其与基于模型的控制算法（如预测控制）结合，以提高系统在不同负载工况下的瞬态响应一致性。 第七章：无模型与基于信息的控制方法 在一些难以建立精确模型的复杂应用中（例如某些柔性交流输电系统或大功率电机驱动），基于模型的控制方法面临挑战。本章介绍了无模型控制技术，特别是基于模型的等效控制（MBE）和扰动观测器（DOB）的设计与应用。扰动观测器通过对系统的动态响应进行实时估计，将外部扰动视为一种可测量的量并进行实时补偿，极大地提高了系统对外部干扰的抑制能力。 第八章：数字实现的优化与实时性考量 所有先进控制策略最终都要在数字处理器上实现。本章探讨了离散化技术对控制性能的影响，比较了零阶保持（ZOH）和一阶保持（FOH）在不同控制算法中的适用性。重点分析了高频开关系统中的计算延迟对闭环稳定性和动态响应的负面影响。本章还介绍了控制周期优化技术，例如采用多速率采样策略，以及如何选择合适的数字信号处理器（DSP）或FPGA架构，以确保复杂算法（如MPC或H$infty$）能够在严格的实时约束下完成迭代计算。 第四部分：特定电力电子拓扑结构的高级控制应用案例 本部分将前述理论应用于多个关键的电力电子领域，展示高级控制策略的实际价值。 第九章：高动态性能的电压源逆变器控制 针对电网并联逆变器和分布式发电并网，本章深入研究了双环/三环控制结构的改进。重点讨论了如何利用内环电流控制的先进设计（如SMC或预测电流控制）来实现对电网电流的快速、低谐波跟踪，同时确保系统对电网电压畸变的鲁棒性。特别关注了虚拟同步发电机（VSG）的概念及其控制实现，强调了先进控制在增强电网惯量和阻尼方面的作用。 第十章：高性能电机驱动系统的磁场定向控制（FOC）的拓展 在电机驱动领域，本章关注如何超越传统的PI-FOC结构。探讨了非线性磁链观测器与非线性控制器的结合，以提高电机在宽速域和高转矩密度输出时的性能。详细介绍了转矩脉动抑制策略，如何通过精确控制电流空间矢量，在变频和弱磁区域维持平滑的转矩输出。 第十一章：无源滤波与有源滤波系统的先进补偿策略 对于电能质量问题，本章介绍了有源电力滤波器（APF）和静态同步补偿器（STATCOM）的先进控制。重点分析了如何利用重复控制（Repetitive Control, RC）来消除特定频率（如五次、七次谐波）的稳态误差，并结合鲁棒控制器来应对瞬态电网扰动。讨论了如何利用观测器技术实时估计系统中的谐波分量，为高精度补偿提供实时输入。 --- 总结： 本书提供了一个从基础模型到前沿算法的完整技术路线图，致力于提升电力电子系统控制的性能极限，确保其在严苛的工业和电网应用中实现卓越的稳定性、效率和动态响应。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书为我提供了一个全新的视角来理解电力电子设备的控制设计。作者并没有局限于传统的控制方法，而是积极探索了许多创新的技术和理念。我特别欣赏书中对数字控制在现代电力电子系统中作用的深入探讨，以及如何利用先进的数字信号处理技术来提高控制性能。书中关于实时性、精度和功耗等方面的权衡分析，对于实际的工程应用非常有价值。我一直对如何设计高效且鲁棒的控制器感到困惑，而这本书为我提供了许多宝贵的见解和实用的方法。书中还涉及了一些关于面向对象控制和模型基线设计的概念，这让我看到了未来电力电子控制的发展方向。总的来说，这本书不仅仅是一本技术书籍，更是一本激发思考和创新的宝典。它让我更加深入地理解了电力电子控制设计的复杂性和精妙之处，并对这个领域产生了更浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直觉得电力电子的控制设计非常抽象和难以掌握，但这本书彻底改变了我的看法。作者以一种非常直观和易于理解的方式，将复杂的控制理论与实际的电力电子应用巧妙地结合起来。我非常欣赏书中对各种控制方法的详细讲解，从基础的PWM控制到更高级的数字控制技术，都做了深入的剖析。书中提供的案例研究非常有启发性，它们展示了如何将理论知识转化为实际的解决方案，并解决了许多实际工程中的难题。我特别喜欢书中关于如何优化控制器参数以达到最佳性能的讨论，这对我日后的设计工作非常有帮助。此外，书中还探讨了一些关于系统稳定性和鲁棒性的重要概念，这对于确保电力电子设备在各种工作条件下的可靠运行至关重要。这本书的写作风格非常独特，既有严谨的学术论证，又不失生动活泼的语言。我感觉自己就像在一位经验丰富的导师的指导下学习，受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚读完一本关于电力电子设备控制设计的书，虽然书名听起来有点技术性，但这本书的内容实在让我大开眼界。作者深入浅出地介绍了各种控制策略，从最基础的PID控制，到更高级的滑模控制、模型预测控制等等，都讲得非常透彻。书中不仅仅是理论的堆砌，还穿插了大量的实例分析和仿真结果，这对于我这种理论结合实践的学习者来说，简直是福音。我尤其喜欢书中关于如何根据不同的电力电子拓扑（比如 Buck、Boost、Flyback 等）来设计相应的控制器，以及如何处理动态响应、稳定性和鲁棒性等实际工程问题。书中的数学推导清晰严谨，但又不会让人望而却步，作者总是能巧妙地将复杂的概念用更易于理解的方式呈现出来。而且，书中还探讨了一些前沿的研究方向，比如自适应控制和智能控制在电力电子领域的应用，这让我对未来的发展趋势有了更清晰的认识。总的来说，这本书是一本不可多得的佳作，无论是初学者还是有经验的工程师，都能从中获益匪浅。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，一步步引导你走向电力电子控制设计的精髓。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己的电力电子控制设计能力得到了质的飞跃。作者并没有停留在表面介绍一些控制算法，而是深入探讨了这些算法背后的原理，以及它们如何有效地应用于各种电力电子拓扑。我尤其喜欢书中关于系统建模和仿真验证的部分，作者通过详细的步骤演示，教会我如何构建准确的系统模型，并利用仿真工具来验证控制器的性能。这对于我日后的工程实践非常有帮助。书中对干扰抑制和参数变化的鲁棒性设计也有很深入的论述，这在实际应用中是至关重要的一环。我曾遇到过类似的问题，但总是找不到有效的解决方案，而这本书为我提供了清晰的思路和方法。此外，书中还涉及了一些最新的控制技术，比如基于AI的自适应控制，这让我对电力电子控制的未来充满了期待。整本书的行文流畅，语言清晰，尽管涉及很多复杂的数学公式，但作者都能用通俗易懂的方式进行解释，让人能够轻松理解。这本书的价值远超其价格，是我书架上不可或缺的一本参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是我近年来读过的最令人印象深刻的技术书籍之一。它以一种非常系统化的方式，层层递进地剖析了电力电子设备中的控制设计难题。我一直对电力电子领域非常感兴趣，但常常感到自己在控制算法的应用方面不够深入。这本书恰恰弥补了我的这一块短板。作者在解释各种控制理论时，始终围绕着电力电子设备的具体应用场景，这使得抽象的数学模型变得生动起来。我特别欣赏书中对不同控制方法的优缺点进行的详细对比分析，这让我在选择合适的控制策略时有了更明确的依据。例如，书中关于如何权衡控制精度、响应速度和计算复杂度等方面的讨论，对于实际工程项目的设计非常有指导意义。此外，书中还涉及了一些高级话题，比如分布式控制和网络化控制，这些内容让我看到了电力电子系统未来发展的潜力。这本书的结构设计也非常合理，每一章节都承接上一章的内容，形成了一个完整的知识体系。阅读过程中，我感觉自己就像在与一位资深的控制工程师进行面对面的交流，从中学习到了宝贵的经验和技巧。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆