逆變器理論及其優(yōu)化設(shè)計(jì)的可視化算法

前言

第1章 逆變器概論

1.1 范疇、演繹和分類

1.1.1 學(xué)術(shù)的范疇

1.1.2 功能的演繹

1.1.3 技術(shù)的分類

1.2 逆變器內(nèi)涵、構(gòu)成和框圖

1.2.1 逆變器的內(nèi)涵

1.2.2 逆變器的構(gòu)成

1.2.3 逆變器的框圖

1.3 逆變器的現(xiàn)狀、瓶頸和展望

1.3.1 基本現(xiàn)狀

1.3.2 研發(fā)瓶頸

1.3.3 將來(lái)展望

1.4 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第2章 多維數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化方法

2.1 科學(xué)計(jì)算和多維可視化

2.1.1 逆變器的科學(xué)計(jì)算問(wèn)題

2.1.2 逆變器科學(xué)計(jì)算的動(dòng)態(tài)

2.1.3 多維可視化算法的思考

2.1.4 多維數(shù)據(jù)可視化的現(xiàn)狀

2.2 多維數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化

2.2.1 三維可視化的增強(qiáng)功能

2.2.2 完全四維可視化的實(shí)現(xiàn)

2.2.3 四維數(shù)據(jù)可視化的論證

2.2.4 四維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化算法

2.2.5 非凸高非線性優(yōu)化模型的多值性問(wèn)題

2.2.6 完全五維數(shù)據(jù)場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)

2.3 非線性分度坐標(biāo)的多維可視化

2.3.1 對(duì)數(shù)坐標(biāo)分度

2.3.2 其他坐標(biāo)分度

2.4 逆變器優(yōu)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

2.4.1 逆變器設(shè)計(jì)類別

2.4.2 逆變器優(yōu)化設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

2.5 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第3章 直流輸入濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 單相LC濾波器的四維可視化算法

3.1.1 引言

3.1.2 整流電壓諧波分析及設(shè)計(jì)條件

3.1.3 多目標(biāo)多約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1.4 仿真與實(shí)驗(yàn)

3.2 電感器位于交流側(cè)的單相LC濾波器的四維可視化算法

3.2.1 引言

3.2.2 仿真

3.2.3 后續(xù)研究

3.3 有直流磁化電流的電感量測(cè)算

3.3.1 引言

3.3.2 測(cè)量計(jì)算方法

3.3.3 測(cè)算實(shí)例

3.4 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第4章 交流輸出濾波器的理論分析

4.1 SPWM單相逆變橋的諧波分析

4.1.1 引言

4.1.2 主回路及其調(diào)制方式

4.1.3 無(wú)死區(qū)時(shí)SPWM波的諧波分析

4.1.4 有死區(qū)無(wú)補(bǔ)償時(shí)SPWM波的諧波分析

4.1.5 有死區(qū)有補(bǔ)償時(shí)SPWM波的諧波分析

4.1.6 小結(jié)

4.2 三維狀態(tài)空間可視化

4.2.1 引言

4.2.2 逆變器主回路及其狀態(tài)方程

4.2.3 uAB的描述和驗(yàn)證

4.2.4 三維狀態(tài)變量軌跡的可視化

4.2.5 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第5章 交流輸出濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.1 引言

5.2 LC濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的二維可視化算法

5.2.1 諧波、拓?fù)浜娃D(zhuǎn)移函數(shù)

5.2.2 濾波器參數(shù)的確定

5.3 非對(duì)稱T型濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的三維可視化算法

5.3.1 濾波器設(shè)計(jì)分析

5.3.2 濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)

5.3.3 電感器優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.3.4 實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)效果

5.4 非對(duì)稱T型濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的四維可視化算法

5.4.1 濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)表述

5.4.2 逆變器系統(tǒng)功率因數(shù)

5.4.3 低通濾波器阻抗特性

5.4.4 低通濾波器頻率特性

5.4.5 電流負(fù)擔(dān)和電壓應(yīng)力

5.4.6 控制對(duì)象的穩(wěn)定裕量

5.4.7 低通濾波器設(shè)計(jì)效果

5.5 非對(duì)稱T型濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的五維可視化算法

5.5.1 變頻器用濾波器的特點(diǎn)

5.5.2 實(shí)現(xiàn)五維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化

5.5.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的五維可視化算法

5.5.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5.6 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第6章 電感器設(shè)計(jì)的可視化算法

6.1 空心電感器的設(shè)計(jì)

6.1.1 引言

6.1.2 設(shè)計(jì)過(guò)程

6.1.3 對(duì)比其他設(shè)計(jì)方法

6.1.4 小結(jié)

6.1.5 程序框圖

6.2 軟磁材料的選擇

6.2.1 引言

6.2.2 氣隙與平均有效磁導(dǎo)率

6.2.3 磁芯材料選擇的五維可視化方法

6.2.4 小結(jié)

6.3 磁件氣隙的選擇

6.3.1 引言

6.3.2 磁導(dǎo)率與氣隙關(guān)系的四維可視化表達(dá)

6.3.3 小結(jié)

6.4 永磁體預(yù)偏磁電感器的設(shè)計(jì)

6.4.1 引言

6.4.2 磁路分析

6.4.3 優(yōu)化目標(biāo)

6.4.4 實(shí)驗(yàn)分析

6.4.5 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第7章 橋式SPWM逆變器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.1 SPWM及其死區(qū)補(bǔ)償

7.1.1 引言

7.1.2 死區(qū)效應(yīng)分析

7.1.3 死區(qū)補(bǔ)償原理

7.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

7.1.5 小結(jié)

7.2 基于數(shù)據(jù)可視化的PI控制器設(shè)計(jì)方法

7.2.1 引言

7.2.2 PI控制器的閉環(huán)系統(tǒng)描述

7.2.3 PI控制器參數(shù)穩(wěn)定集計(jì)算及參數(shù)尋優(yōu)

7.2.4 實(shí)際算例

7.2.5 小結(jié)

7.3 基于LC濾波器的逆變器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.3.1 引言

7.3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.3.3 基于內(nèi)模原理的調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

7.3.4 小結(jié)

7.4 基于LCL濾波器的逆變器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.4.1 引言

7.4.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.4.3 實(shí)驗(yàn)

7.4.4 小結(jié)

7.5 逆變器系統(tǒng)仿真分析

7.5.1 引言

7.5.2 單相電壓型全橋SPWM逆變器建模

7.5.3 逆變橋的死區(qū)效應(yīng)分析

7.5.4 輸出電壓的頻譜構(gòu)成

7.5.5 MATLAB仿真方案

7.5.6 討論

7.5.7 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第8章 逆變器的硬件軟件

8.1 硬件系統(tǒng)簡(jiǎn)介

8.1.1 逆變器控制系統(tǒng)

8.1.2 電力電子器件

8.1.3 驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路

8.1.4 采樣電路

8.1.5 小結(jié)

8.2 逆變器子回路問(wèn)題

8.2.1 引言

8.2.2 接地問(wèn)題

8.2.3 逆變器諸子回路的構(gòu)成

8.2.4 諸子回路所帶來(lái)的問(wèn)題

8.2.5 子回路電量測(cè)量的方法

8.2.6 小結(jié)

8.3 逆變器主要程序簡(jiǎn)介

8.3.1 常用離散化方法的比較

8.3.2 信息控制環(huán)節(jié)

8.3.3 PI調(diào)節(jié)器的匯編語(yǔ)言表達(dá)

8.3.4 基于內(nèi)模原理設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的匯編語(yǔ)言

8.3.5 給定信號(hào)和SPWM的表達(dá)

8.3.6 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第9章 推挽式SPWM逆變器

9.1 推挽變壓器的電磁分析

9.1.1 引言

9.1.2 推挽變壓器的諸電感分析

9.1.3 推挽變壓器的電感量測(cè)算

9.1.4 小結(jié)

9.2 推挽變壓器的一種外特性模型

9.2.1 引言

9.2.2 有效漏感

9.2.3 數(shù)學(xué)表征

9.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)

9.2.5 能量流向

9.2.6 小結(jié)

9.3 低損耗型無(wú)源吸收電路

9.3.1 引言

9.3.2 推挽電路解析

9.3.3 吸收電路設(shè)計(jì)

9.3.4 工頻磁化分析

9.3.5 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

附錄

附錄A

第3章公式證明和主要可視化程序

A.1 Udo表達(dá)式[即式(3-17)]的證明

A.2 id(t)[即式(3-20)]和Uc(t)[即式(3-21)]的證明

A.3 一個(gè)因變量的四維可視化程序[圖3-4(a)

A.4 兩個(gè)因變量的四維可視化程序[圖3-9(a)

A.5 三個(gè)因變量的四維可視化程序(圖3-11)

附錄B

第4章主要程序

B.1 無(wú)死區(qū)的理想狀態(tài)輸出電壓uAB的頻譜分布程序(圖4-5)

B.2 有死區(qū)無(wú)補(bǔ)償狀態(tài)輸出電壓uAB的頻譜分布程序(圖4-12)

B.3 調(diào)制比M對(duì)頻譜的影響程序(圖4-14)

B.4 式(4-24)有死區(qū)有補(bǔ)償電壓uAB的可視化程序

B.5 基于計(jì)算得出的三維狀態(tài)軌跡(圖4-21)的程序

附錄C

第5章主要程序

C.1 二維曲線簇可視化算法程序(圖5-2)

C.2 增強(qiáng)型三維可視化算法程序I(圖5-5)

C.3 增強(qiáng)型三維可視化算法程序II(圖5-6)

C.4 兩種負(fù)載下的系統(tǒng)功率因數(shù)(圖5-22)

C.5 濾波器阻抗與系統(tǒng)功率因數(shù)(圖5-28)

C.6 截止頻率ωc(L1、L2、C)的可視化(圖5-29)

C.7 電力電子器件的電流負(fù)擔(dān)(圖5-31)

C.8 兩電感參數(shù)變化的根軌跡(圖5-34)

C.9 五維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化(圖5-37~圖5-39)

附錄D

第8章可視化程序

D.1 G(s)轉(zhuǎn)變?yōu)镚(z)的程序

D.2 四種離散化效果同圖可視化程序

后記

《逆變器理論及其優(yōu)化設(shè)計(jì)的可視化算法》以低壓?jiǎn)蜗嗄孀兤鳛槔?，論述了SPWM電壓型橋式逆變器和SPWM電壓型推挽式逆變器的工作原理，詳細(xì)介紹其主回路和控制系統(tǒng)多目標(biāo)諸約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其多維數(shù)據(jù)可視化算法。主要內(nèi)容有橋式逆變器建模、穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、推挽式逆變器建模及其吸收回路;三維狀態(tài)變量的可視化展示、完全四維可視化和五維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化的實(shí)現(xiàn)方法，無(wú)源低通輸入、輸出濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其多維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化算法;系統(tǒng)仿真、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、程序框圖及其主要程序。書中內(nèi)容既有利于逆變器的理論研習(xí)，也可為多目標(biāo)諸約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一種新穎的多維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化算法，所附的程序亦為再現(xiàn)算例和拓展應(yīng)用提供了方便。