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《变频驱动技术及应用》共14章，首先介绍IGBT、GTO、IGCT等半导体功率器件及其应用，阐述变频驱动的发展过程、变频器的基本原理及控制要求，重点阐述感应电动机的矢量控制与直接转矩控制、永磁同步电动机的矢量控制、三电平电压型变频器及矩阵式变换器，讲解变频器的选择与故障检修，并以风扇、鼓风机、电梯和电动扶梯、主轴驱动、造纸机械、龙门刨床、压缩机、装卸机械和纤维机械为例，介绍了变频器在不同场合的控制方法与应用。《变频驱动技术及应用》凝结了产业机械自动化和变频驱动技术及应用中的丰富知识和经验。
《现代电力电子技术与系统集成》 内容简介 本书旨在深入探讨现代电力电子技术在电力系统中的前沿应用与系统集成方法。全书结构严谨，内容覆盖面广，理论深度与工程实践紧密结合，力求为读者构建一个全面、系统的知识框架。 第一部分：电力电子器件与拓扑基础 本部分聚焦于电力电子技术的核心——功率半导体器件的发展与应用。我们将详细分析IGBT、SiC MOSFET以及新型超快恢复二极管的工作原理、关键参数及其在不同应用场景下的选型考量。重点剖析了器件的开关特性、热管理挑战以及可靠性提升策略。 在器件基础上，本书深入剖析了各类基础电力电子变换器的拓扑结构与工作模式。这包括但不限于：高频开关的单相/三相PWM整流器（有源功率因数校正APFC）、DC/DC变换器（如LLC谐振变换器、多电平结构）以及逆变器技术。对于每个拓扑，我们不仅展示其基本电路结构，更着重于其优缺点对比、谐波分析、控制复杂性以及对电网侧和负载侧的影响。特别强调了先进的软开关技术（ZVS/ZCS）在提高效率和降低电磁干扰（EMI）方面的应用。 第二部分：先进控制理论与数字实现 本部分是全书的理论核心，聚焦于实现高效、稳定、高动态响应电力电子系统的先进控制策略。我们从经典的线性控制方法（如PI控制、滞环控制）出发，逐步过渡到更复杂的非线性控制和智能控制技术。 重点阐述了以下几个方面： 1. 磁链观测与电流控制： 在电机驱动和并网系统中，精确的磁链观测是实现高性能控制的关键。本书详细介绍了基于观测器的磁链估计方法，并对比了磁场定向控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）在动态性能、鲁棒性及参数敏感性上的差异。 2. 模型预测控制（MPC）： 探讨了MPC在电力电子中的应用，包括其预测模型建立、约束处理能力和计算复杂度。通过实例展示了MPC如何有效应对多输入多输出（MIMO）系统的耦合问题，实现对输出电压、电流甚至开关频率的优化控制。 3. 环路解耦与鲁棒性设计： 针对多环路控制系统中存在的耦合现象，本书提出了有效的解耦策略。同时，运用鲁棒控制理论（如$mathcal{H}_{infty}$控制），分析了在器件参数变化、电网波动等不确定性下的系统稳定性裕度，并提供了参数裕度设计指南。 4. 数字信号处理器（DSP）与FPGA实现： 详细介绍了将理论控制算法转化为实际硬件实现的工程步骤。内容涵盖了快速傅里叶变换（FFT）、数字滤波器设计、死区时间补偿以及高精度PWM信号的生成技术。特别关注了实时操作系统（RTOS）在复杂控制任务调度中的应用。 第三部分：电力电子在关键领域的系统集成 本部分将前两部分的理论与技术应用于现代能源与工业领域，展示系统级的工程实现挑战与解决方案。 1. 新能源并网与电能质量控制： 深入分析了风力发电、光伏发电接入电网的关键技术。重点讨论了并网逆变器的双向功率流动管理、低电压穿越（LVRT）能力的设计与实现。在电能质量方面，本书详细阐述了静止同步补偿器（STATCOM）和动态电压调节器（DVR）的原理，以及如何利用现代电力电子技术实现主动电力滤波器（APF）来抑制谐波和补偿无功功率，确保电能质量达标。 2. 高密度DC/DC与电源管理： 针对数据中心、电动汽车充电桩等对功率密度要求极高的场景，本书研究了多相并联、交错并联等技术在提高输出容量和降低纹波方面的应用。讨论了热插拔技术、电流共享均衡控制以及集成化EMI抑制设计。 3. 工业驱动与运动控制： 除了传统的交流电机驱动，本书重点关注了永磁同步电机（PMSM）和开关磁阻电机（SwR Motor）的驱动技术。探讨了如何结合先进传感器技术（如高精度电流传感器、高分辨率编码器），实现对电机转矩和速度的精确瞬时控制，以及在伺服系统中的故障诊断与容错机制。 4. 电力系统中的高压直流（HVDC）技术： 简要概述了不同HVDC拓扑（LCC-HVDC, VSC-HVDC）的特点。着重于VSC-HVDC中模块化多电平换流器（MMC）的结构优势、电压平衡控制和直流电压故障保护策略。 第四部分：可靠性、仿真与测试 本部分关注电力电子系统的全生命周期管理。 1. 仿真建模与验证： 介绍了使用MATLAB/Simulink、PSCAD/EMTDC等工具进行系统级建模和仿真验证的方法。强调了建立精确器件模型和电磁暂态模型的重要性，以及如何利用仿真平台进行控制算法的快速迭代和硬件在环（HIL）测试。 2. 热管理与散热设计： 深入分析了功率模块的热路径、热阻计算以及散热系统的设计（如自然冷却、风冷、液冷）。讨论了基于热阻抗谱的寿命预测方法，指导散热设计以满足长期运行可靠性要求。 3. 电磁兼容性（EMC）设计： 阐述了开关频率对EMI的影响，并提出了在PCB布局、屏蔽、滤波等层面的EMC设计规范和测试标准，确保系统在复杂电磁环境下稳定工作。 本书内容全面，侧重于系统级集成思维和前沿控制技术的应用，是电力电子工程师、系统集成设计师以及相关专业高年级本科生和研究生深入学习的参考资料。通过阅读本书，读者将掌握构建下一代智能电力电子系统的关键技术和设计方法。
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