第1章绪论1

电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓"电力公害",例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;

(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。

八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。

分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

1.1系统、模型和仿真1

1.1.1基本概念1

1.1.2仿真的发展历史和发展趋势3

1.2电力电子电路的建模与仿真5

1.2.1数学建模6

1.2.2数学仿真7

1.3OrCAD/PSpice13

1.3.1仿真工具概述13

1.3.2OrCAD/PSpice的发展历史及特点15

1.3.3OrCAD仿真软件主要模块18

1.3.4OrCAD/PSpice在电力电子电路仿真中的局限26

1.3.5OrCAD在仿真中的收敛性28

1.4EMTP/EMTDC/PSCAD33

1.4.1EMTP/EMTDC的发展历史及特点33

1.4.2EMTDC/PSCAD的典型应用36

1.5基于MATLAB的电力电子系统仿真39

1.5.1MATLAB的发展历史及特点39

1.5.2SimPowerSystems中典型电力电子器件的模型42

1.5.3SimPowerSystems的典型应用48

1.5.4MATLAB与OrCAD的接口50

1.5.5MATLAB与PSCAD的接口55

1.6电力电子电路的计算机辅助设计58

参考文献59

第2章电力电子器件的仿真61

2.1引言61

2.2基本模型65

2.2.1双极型器件65

2.2.2单极型器件71

2.3子电路模型72

2.3.1原理性模型72

2.3.2功能(行为)性模型84

2.4数学模型94

参考文献96

第3章电力电子装置的仿真97

3.1建模100

3.1.1精确的器件级模型104

3.1.2理想开关模型108

3.1.3平均模型112

3.1.4开关周期平均模型--TS模型114

3.1.5电源周期平均模型--TL模型117

3.2矩阵型变流器的建模与仿真118

3.2.1开关函数与变换模式121

3.2.2二电平开关121

3.2.3三电平开关130

3.2.4基频开关函数135

3.2.5开关时间控制140

3.3非矩阵型变流器的建模与仿真146

3.3.1分段线性化状态方程146

3.3.2符号法148

3.3.3状态平均法154

3.3.4PWM开关模型162

3.3.5离散时域法和采样数据法167

3.4电流不连续条件下的仿真171

3.4.1状态方程的递推解法172

3.4.2节点电压的递推分析174

参考文献175

第4章电力电子系统的仿真176

4.1电气元件的建模176

4.1.1变压器的建模177

4.1.2电机模型181

4.2变流器简化模型186

4.2.1时延模型187

4.2.2传递函数法193

4.2.3电纳模型193

4.2.4等效受控电源模型195

4.2.5开关电源的建模与设计199

4.3稳定性分析209

4.3.1状态平面法210

4.3.2数字仿真法215

4.3.3简化模型的稳定性分析247

4.3.4数字控制器设计252

4.4专用仿真软件258

4.4.1温度分析软件258

4.4.2电磁兼容261

4.4.3数模混合仿真262

4.4.4实时仿真器268

参考文献274

……

《电力电子电路的计算机仿真》针对电力电子电路的特点，对器件、装置和系统3个层次阐述了电力电子电路计算机辅助设计中各种数学模型的基本原理、分析方法和应用实例。《电力电子电路的计算机仿真》注重将理论分析和实际应用相结合，通过大量的应用实例，对不同类型仿真软件在电力电子技术仿真计算中的适用性进行了详细的讨论，以期对进行电力电子电路分析设计的读者起到帮助和指导作用。本书可以作为高等学校应用电子技术和相关专业高年级学生和研究生的教材，也可供从事电力电子电路和系统分析与设计的科技工作者参考。

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。