電力電子變換和控制技術(shù)

《電力電子變換器的滑?？刂萍夹g(shù)與實(shí)現(xiàn)》首先介紹了滑?？刂频幕驹?，并對(duì)滑?？刂圃陔娏﹄娮幼儞Q器中的研究現(xiàn)狀做了綜述。隨后的內(nèi)容分為3部分：基于滯環(huán)調(diào)制的滑?？刂啤WM滑?？刂?、帶電流控制滑動(dòng)流形的滑?？刂频刃滦突？刂?。對(duì)于每種控制器，《電力電子變換器的滑?？刂萍夹g(shù)與實(shí)現(xiàn)》中均給出了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)過程，并用模擬電路實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

序隨著電源和電氣\/電子負(fù)載的特性變得越來越多樣化、非線性和不可預(yù)測(cè)，為變換器提供必要功率處理功能的變換器控制將在性能優(yōu)化和維持各種工作條件下所必需的魯棒性方面扮演關(guān)鍵的角色。人們發(fā)現(xiàn)基于小信號(hào)線性技術(shù)的常規(guī)控制方法無法使這些系統(tǒng)獲得所需的調(diào)節(jié) 性能、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性，并在研究能夠滿足電力電子變換器系統(tǒng)這種復(fù)雜要求的先進(jìn)控制方法方面做了大量的研究。特別是滑?？刂啤⒛：刂?、自適應(yīng)控制等現(xiàn)代控制理論已經(jīng)應(yīng)用于這類系統(tǒng)的控制中，它們的可行性也得到了研究。其中，滑?？刂频玫降难芯孔顬閺V泛。研究表明，滑?？刂茖?duì)當(dāng)前和未來電力電子變換器而言均是一種非常有前景的控制方法。為了順應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，并且利用滑模控制理論框架已經(jīng)較為成熟的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在對(duì)電力電子變換器的滑?？刂破鬟M(jìn)行全面的介紹正是時(shí)候。本書對(duì)這種控制器進(jìn)行了深入而全面的介紹，要點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)實(shí)際的工程化設(shè)計(jì)，使其適合于電力電子變換器的控制。目前，相關(guān)知識(shí)的介紹是及時(shí)而必要的，特別由于電子工業(yè)具有使用可再生能源的趨勢(shì)且負(fù)載的差異越來越大，只有使用非線性控制器才能足以滿足要求。作者在寫作本書時(shí)考慮了如下目標(biāo)。首先，作者旨在為一般讀者提供滑?？刂圃陔娏﹄娮幼儞Q器系統(tǒng)中應(yīng)用原理和方法的全面介紹。此外，對(duì)于更高級(jí)的讀者，作者將為他們系統(tǒng)論述構(gòu)造滑?？刂破鞯臄?shù)學(xué)機(jī)理和設(shè)計(jì)原理，在此基礎(chǔ)上，介紹設(shè)計(jì)這類控制器的新型實(shí)踐性方法。本書的第三個(gè)目標(biāo)是介紹基于模擬電路的滑?？刂破鲗?shí)現(xiàn)方法和相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。最后使讀者從實(shí)際角度理解非線性控制，在此過程中使用工程師日常交流時(shí)經(jīng)常使用的術(shù)語?？偠灾?，《電力電子變換器的滑?？刂萍夹g(shù)與實(shí)現(xiàn)》這本書將為讀者理解滑?？刂圃?、滑?？刂圃陔娏﹄娮幼儞Q器中的應(yīng)用和滑?？刂破鞯膶?shí)際實(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)。通過將理論與應(yīng)用結(jié)合，并將數(shù)學(xué)概念、模型與它們的工業(yè)目標(biāo)聯(lián)系起來，本書對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)、電力電子技術(shù)或控制工程背景的讀者而言同樣具有可讀性。我們相信本書將引起電氣和電子工程領(lǐng)域?qū)W生和專業(yè)人員的興趣。與此同時(shí)，我們也相信我們提出的電力電子變換器滑?？刂破鞯慕：蛯?shí)現(xiàn)方法將幫助電力電子和IC產(chǎn)業(yè)的專業(yè)人員設(shè)計(jì)出有效和高性能的電力電子變換器控制器。本書是按照如下方式組織的。首先，第1章 將討論滑?？刂频幕驹砗屠碚?，使讀者熟悉滑?？刂频闹饕g(shù)語和背景。第2章 將對(duì)電力電子變換器及其控制方法進(jìn)行綜述，此外還簡(jiǎn)要討論常用的控制技術(shù)以及當(dāng)前電力電子變換器控制技術(shù)的研究進(jìn)展。第3章 將著重介紹與滑?？刂破髟陔娏﹄娮幼儞Q器中應(yīng)用相關(guān)的重要概念、工作原理和特性,還將詳細(xì)介紹電力電子變換器滑?？刂破鞯淖钚卵芯砍晒鸵话阍O(shè)計(jì)過程。隨后，第4章 將介紹電力電子變換器滯環(huán)調(diào)制滑?？刂破鞯膶?shí)際設(shè)計(jì)過程。第5章 將全面討論傳統(tǒng)滑模控制因工作條件偏移引起的開關(guān)頻率變化問題，以及將自適應(yīng)控制應(yīng)用于滑?？刂平鉀Q上述問題的有效性。第6章 將介紹連續(xù)導(dǎo)電模式電力電子變換器定頻滑?？刂茖?shí)現(xiàn)的實(shí)用技術(shù)。緊接著，第7章 進(jìn)一步研究用等效控制實(shí)現(xiàn)定頻滑?？刂破鞯姆椒?，包括斷續(xù)導(dǎo)電模式變換器系統(tǒng)模型和滑?？刂坡傻耐茖?dǎo)。第8章 將討論擴(kuò)展至脈沖寬度調(diào)制滑模控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)。到此為止，本書的討論集中于使用變換器輸出電壓作為控制變量，構(gòu)造滑動(dòng)流形的滑模控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。第9章 至第11章 將滑模控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展至具有非常規(guī)滑動(dòng)流形的功率變換器，它們的滑動(dòng)流形是由電流誤差和電壓誤差用非線性方法構(gòu)造的。第9章 討論基于電流誤差和電壓誤差的滑?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。第10章 討論的重點(diǎn)是如何用減狀態(tài)非線性滑動(dòng)流形控制如Cuk變換器的高階變換器。第11章 討論用于改善穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié) 能力的基于二重積分滑動(dòng)面的非常規(guī)滑?？刂破鳌１緯靡酝瓿?，作者必須真誠(chéng)地感謝許多人和組織機(jī)構(gòu)。首先感謝香港理工大學(xué)電子與信息工程系的所有朋友和同事，以及應(yīng)用非線性系統(tǒng)研究小組的成員，感謝你們的友誼、支持和鼓勵(lì)。特別感謝西班牙TarragonaRoviraiVirgili大學(xué)的LuisMartínez-Salamero教授，他不僅是一位偉大的朋友，還是我們部分 研究工作的重要合作者。迄今為止，Luis是作者個(gè)人所知道的電力電子滑?？刂祁I(lǐng)域最博學(xué)之人。作者還借此機(jī)會(huì)感謝AshokaBhat教授、MartinChow博士、AdrianIoinovici教授、JoeLiu博士、FrankiPoon博士、SiuChungWong博士和XinboRuan教授，他們都是電力電子各領(lǐng)域內(nèi)的專家，作者有幸與他們共事，并且從他們身上學(xué)到了很多東西。作者還要感謝CRC出版社的職員，特別是LeongLiMing女士和AmyBlalock女士，感謝她們?yōu)楸緯峁I(yè)和熱情的支持。如果沒有香港研究資助局和香港理工大學(xué)研究委員會(huì)的財(cái)政支持，本書的研究工作將不可能完成。最后但同樣重要的是，必須感謝作者的家人在作者整個(gè)學(xué)術(shù)研究過程中的支持和理解。最后，很榮幸地將本書獻(xiàn)給所有熱情參與滑模控制和電力電子變換器控制工作的人們。Siew-ChongTan（陳秀聰）Yuk-MingLai（黎沃銘）ChiKongTse（謝智剛）譯者序電力電子變換器的滑?？刂萍夹g(shù)與實(shí)現(xiàn)譯者序電力電子變換器的作用是完成各種電能變換，其應(yīng)用越來越廣泛。控制部分 是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)，在主電路拓?fù)湎嗤那闆r下，設(shè)計(jì)成功的控制器可以使變換器獲得更理想的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能。目前，人們開始采用各種先進(jìn)控制方法來滿足功率變換系統(tǒng)的復(fù)雜要求。其中，滑?？刂剖?0世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種非線性控制方法，其狀態(tài)反饋控制率根據(jù)狀態(tài)變量在狀態(tài)空間中的當(dāng)前位置以高頻在一個(gè)連續(xù)結(jié)構(gòu)和另一個(gè)連續(xù)結(jié)構(gòu)之間切換，其目標(biāo)是迫使被控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精確跟蹤預(yù)先設(shè)定的期望動(dòng)態(tài)。系統(tǒng)采用滑?？刂坪螅梢员ＷC在參數(shù)不確定的情況下獲得穩(wěn)定性和魯棒性。另外，作為一種在設(shè)計(jì)選擇中具有高度靈活性的控制方法，滑?？刂葡啾扔谄渌蔷€性控制方法更易于實(shí)現(xiàn)。因此，在多種先進(jìn)控制方法中，滑?？刂圃陔娏﹄娮幼儞Q器中得到了最為廣泛的研究，其控制效果要優(yōu)于模糊控制和自適應(yīng)控制。本書采用自上而下的方法討論常規(guī)及新型滑模控制技術(shù)，內(nèi)容涵蓋從公式推導(dǎo)到用模擬電路實(shí)現(xiàn)的方方面面，具體內(nèi)容和特點(diǎn)如下。1？全面綜述了滑模控制的原理和方法。2？系統(tǒng)論述了滑?？刂频臄?shù)學(xué)機(jī)理和控制器的設(shè)計(jì)原理，隨后介紹了新型滑?？刂品椒?。3？論證了基于模擬電路的滑?？刂破鲗?shí)現(xiàn)方法和設(shè)計(jì)規(guī)則。4？從實(shí)踐角度為一般非線性控制的實(shí)現(xiàn)提供了指導(dǎo)，在寫作時(shí)使用人們熟悉的工程性術(shù)語。本書適合電氣工程、電子工程和自動(dòng)控制專業(yè)的研究生和學(xué)者閱讀，還可以作為開關(guān)電源設(shè)計(jì)人員的參考書籍。本書的翻譯工作由廣州大學(xué)副教授王曉剛博士完成，華南理工大學(xué)謝運(yùn)祥教授審閱了本書并提出了寶貴的意見，在此表示感謝。廣州大學(xué)的張杰、舒華、梁忠偉、張承云、肖忠、王建暉、黃高飛、蔡陽生、高星輝、林婷參與了本書的翻譯。還要感謝電子工業(yè)出版社的柴燕編輯，她為本書的出版做了大量的工作。由于譯者水平有限，書中難免有不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。王曉剛2012年6月2100433B

用戶端口功能——UPE的主要作用是將特定的UNI要求與CF和SMF相適配，主要功能有：終結(jié)UNI功能；A/D轉(zhuǎn)換和信令轉(zhuǎn)換；UNI的激活/去激活等。其在電力電子領(lǐng)域內(nèi)表示是由電力電子器件組成的變換器，其輸入接三組（或單相）交流電源，輸出為可控的直流電壓，控制電壓為Uc 。按照陳伯時(shí)主編．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第三版 P21） 一書的敘述如下：

中文名

電力電子變換器

外文名

UserPortFunction

U UPE（UserPortFunction）

用戶端口功能——UPE的主要作用是將特定的UNI要求與CF和SMF相適配，主要功能有：終結(jié)UNI功能；A/D轉(zhuǎn)換和信令轉(zhuǎn)換；UNI的激活/去激活等。

其在電力電子領(lǐng)域內(nèi)表示是由電力電子器件組成的變換器，其輸入接三組（或單相）交流電源，輸出為可控的直流電壓，控制電壓為Uc 。

按照陳伯時(shí)主編．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第三版 P21） 一書的敘述如下：

組成UPE的電力電子器件有如下幾種選擇方案：

對(duì)于中、小容量系統(tǒng)，多采用由IGBT或P-MOSFET組成的PWM變換器；對(duì)于較大容量的系統(tǒng)，可采用其他電力電子開關(guān)器件，如GTO、IGCT等；對(duì)于特大容量的系統(tǒng)，則常用晶閘管觸發(fā)與整流裝置。

通信術(shù)語： UPE user plane entity

用戶面實(shí)體，用來傳送用戶面數(shù)據(jù)的設(shè)備，位于核心網(wǎng)側(cè)2100433B