第1部分 绪论

第1章 概述

1.1简介

1.2技术难点

1.2.1网侧的技术要求

1.2.2电动机侧的技术要求

1.2.3开关器件的限制

1.2.4对传动系统的整体要求

1.3变流器拓扑结构

1.4中压传动工业产品

1.5小结

附录1A中压传动系统的应用概况

参考文献

第2章 大功率半导体器件

2.1简介

2.2大功率开关器件

2.2.1二极管

2.2.2普通晶闸管

2.2.3门极关断晶闸管

2.2.4门极换流晶闸管

2.2.5绝缘栅双极型晶体管

2.2.6其他开关器件

2.3功率器件的串联

2.3.1电压不均衡的主要原因

2.3.2 GCT的电压均衡

2.3.3 IGBT的电压均衡

2.4小结

参考文献

第2部分 多脉波二极管和晶闸管整流器

第3章 多脉波二极管整流器

3.1简介

3.2 6脉波二极管整流器

3.2.1简介

3.2.2容性负载

3.2.3 THD和PF的定义

3.2.4标幺值系统

3.2.5 6脉波二极管整流器的THD和PF

3.3串联型多脉波二极管整流器

3.3.1 12脉波串联型二极管整流器

3.3.2 18脉波串联型二极管整流器

3.3.3 24脉波串联型二极管整流器

3.4分离型多脉波二极管整流器

3.4.1 12脉波分离型二极管整流器

3.4.2 18和24脉波分离型二极管整流器

3.5小结

参考文献

第4章 多脉波晶闸管整流器

4.1简介

4.2 6脉波晶闸管整流器

4.2.1理想6脉波晶闸管整流器

4.2.2网侧电感的影响

4.2.3 THD和PF

4.3 12脉波晶闸管整流器

4.3.1理想12脉波晶闸管整流器

4.3.2线路电感和变压器漏电感的影响

4.3.3 THD和PF

4.4 18和24脉波晶闸管整流器

4.5小结

参考文献

第5章 移相变压器

5.1简介

5.2 Y/Z移相变压器

5.2.1 Y/Z-1型移相变压器

5.2.2 Y/Z-2型移相变压器

5.3 △/Z移相变压器

5.4谐波电流的消除

5.4.1谐波电流的相移

5.4.2谐波的消除

5.5小结

第3部分 多电平电压源型逆变器

第6章 两电平电压源型逆变器

6.1简介

6.2正弦波脉宽调制

6.2.1调制方法

6.2.2谐波成分

6.2.3过调制

6.2.4三次谐波注入PWM

6.3空间矢量调制

6.3.1开关状态

6.3.2空间矢量

6.3.3作用时间计算

6.3.4调制因数

6.3.5开关顺序

6.3.6频谱分析

6.3.7偶次谐波的消除

6.3.8不连续空间矢量调制

6.4小结

参考文献

第7章 串联H桥多电平逆变器

7.1简介

7.2 H桥逆变器

7.2.1双极性调制法

7.2.2单极性调制法

7.3多电平逆变器拓扑结构

7.3.1采用相同电压直流电源的串联H桥逆变器

7.3.2采用不同电压直流电源的串联H桥逆变器

7.4基于载波的PWM

7.4.1移相载波调制法

7.4.2移幅载波调制法

7.4.3移相和移幅载波PWM方法的比较

7.5阶梯波调制方法

7.6小结

参考文献

第8章 二极管箝位式多电平逆变器

8.1简介

8.2三电平NPC逆变器

8.2.1拓扑结构

8.2.2开关状态

8.2.3换流

8.3空间矢量调制

8.3.1静止空间矢量

8.3.2作用时间计算

8.3.3 ？Vref位置与保持时间之间的关系

8.3.4开关顺序设计

8.3.5逆变器输出波形和谐波含量

8.3.6消除偶次谐波

8.4中点电压控制

8.4.1中点电压偏移的原因

8.4.2电动和再生运行模式的影响

8.4.3中点电压的反馈控制

8.5基于载波的PWM方法

8.6其他空间矢量调制算法

8.6.1非连续空间矢量调制

8.6.2基于两电平算法的SVM

8.7多电平二极管箝位式逆变器

8.7.1四、五电平二极管箝位式逆变器

8.7.2基于载波的PWM

8.8 NPC/H桥逆变器

8.8.1逆变器拓扑结构

8.8.2调制方法

8.8.3波形及谐波含量

8.9小结

附录8A采用偶次谐波消除方法的三电平NPC逆变器7段式开关顺序

参考文献

第9章 其他多电平电压源型逆变器

9.1简介

9.2 FC多电平逆变器

9.2.1逆变器结构

9.2.2调制方法

9.3 ANPC逆变器

9.3.1逆变器结构

9.3.2开关状态

9.3.3开关功率损耗分配的原理

9.3.4调制方法和器件功耗分布

9.3.5五电平ANPC逆变器

9.4 NPP逆变器

9.4.1逆变器结构

9.4.2开关状态

9.4.3调制方法和中点电压控制

9.5 NNPC逆变器

9.5.1逆变器结构

9.5.2开关状态

9.5.3悬浮电容电压控制的原理

9.5.4带电容电压均压控制的调制方法

9.5.5更高电平NNPC逆变器

9.6 MMC逆变器

9.6.1逆变器结构

9.6.2开关状态和桥臂电压

9.6.3调制方法

9.6.4 MMC的悬浮电容电压均压控制

9.6.5电容电压纹波和环流电流

9.7小结

参考文献

第4部分 PWM电流源型变频器

第10章 PWM电流源型逆变器

10.1简介

10.2 PWM电流源型逆变器

10.2.1梯形波脉宽调制

10.2.2特定谐波消除法

10.3空间矢量调制

10.3.1开关状态

10.3.2空间矢量

10.3.3作用时间计算

10.3.4开关顺序

10.3.5电流谐波分量

10.3.6 SVM、TPWM和SHE的比较

10.4并联电流源型逆变器

10.4.1逆变器拓扑结构

10.4.2并联逆变器空间矢量调制

10.4.3中矢量对直流电流的影响

10.4.4直流电流的平衡控制

10.4.5试验验证

10.5负载换相逆变器

10.6小结

附录10A图10-1中的逆变器采用SHE方法时计算的开关角

参考文献

第11章 PWM电流源型整流器

11.1简介

11.2单桥电流源型整流器

11.2.1简介

11.2.2特定谐波消除法

11.2.3整流器直流输出电压

11.2.4空间矢量调制法

11.3双桥电流源型整流器

11.3.1简介

11.3.2 PWM方法

11.3.3谐波成分

11.4功率因数控制

11.4.1简介

11.4.2 α和ma的同时控制

11.4.3功率因数曲线

11.5有源阻尼控制

11.5.1简介

11.5.2串联和并联谐振模式

11.5.3有源阻尼原理

11.5.4 LC谐振抑制

11.5.5谐波抑制

11.5.6有源阻尼电阻的选择

11.6小结

附录11A电流源型整流器的开关角

参考文献

第5部分 大功率交流传动系统

第12章 电压源型逆变器传动系统

12.1简介

12.2基于两电平VS1的中压传动系统

12.2.1功率变换模块

12.2.2带无源前端的两电平VSI传动系统

12.3二极管箝位式逆变器传动系统

12.3.1基于GCT的NPC逆变器传动系统

12.3.2基于IGBT的NPC逆变器传动系统

12.4多电平串联H桥逆变器传动系统

12.4.1适用于2300V/4160V电动机的CHB逆变器传动系统

12.4.2适用于6.6kV/11.8kV电动机的CHB逆变器传动系统

12.5 NPC/H桥逆变器传动系统

12.6基于ANPC拓扑结构的传动系统

12.6.1三电平ANPC逆变器传动系统

12.6.2五电平ANPC逆变器传动系统

12.7基于MMC拓扑结构的传动系统

12.8 10kV电压等级的传动系统

12.9小结

参考文献

第13章 电流源型变频器传动系统

13.1简介

13.2采用PWM整流器的电流源型变频器传动系统

13.2.1采用单桥PWM整流器的电流源型变频器传动系统

13.2.2专用电动机的电流源型逆变器传动系统

13.2.3采用双桥PWM整流器的电流源型逆变器传动系统

13.3适用于常规变流电动机的无变压器电流源型逆变器传动系统

13.4采用多脉波SCR整流器的电流源型逆变器传动系统

13.4.1采用18脉波SCR整流器的电流源型逆变器传动系统

13.4.2采用6脉波SCR整流器的低成本电流源型逆变器传动系统

13.5同步电动机的负载换相逆变器传动系统

13.5.1 12脉波输入和6脉波输出的LCI传动系统

13.5.2 12脉波输入和12脉波输出的LCI传动系统

13.6小结

参考文献

第14章 高性能传动控制方法

14.1简介

14.2坐标变换

14.2.1 abc/dq坐标变换

14.2.2 abc/αβ变换

14.3异步电动机数学模型

14.3.1空间矢量电动机模型

14.3.2dq电动机模型

14.3.3异步电动机暂态特性

14.4磁场定向控制原理

14.4.1磁场定向

14.4.2 FOC的控制框图

14.5直接磁场定向控制

14.5.1系统框图

14.5.2转子磁链计算

14.6间接磁场定向控制

14.7电流源型逆变器传动系统的磁场定向控制

14.8直接转矩控制

14.8.1直接转矩控制的原理

14.8.2开关逻辑

14.8.3定子磁链和转矩计算

14.8.4 DTC传动系统仿真

14.8.5 DTC和FOC方法之间的比较

14.9小结

参考文献

第15章 同步电动机传动系统控制

15.1简介

15.2同步电动机的建模

15.2.1电动机结构

15.2.2同步电动机的动态模型

15.2.3稳态等效电路

15.3基于VSC驱动的同步电动机传动系统ZDC控制

15.3.1简介

15.3.2 ZDC控制原理

15.3.3 VSC同步电动机传动系统ZDC控制方法的实现

15.3.4暂态过程分析

15.4 VSC同步电动机传动系统的MTPA控制

15.4.1简介

15.4.2 MTPA控制原理

15.4.3 VSC同步电动机传动系统MTPA控制方法的实现

15.4.4暂态分析

15.5 VSC同步电动机传动系统的DTC

15.5.1简介

15.5.2 DTC原理

15.5.3 VSC同步电动机传动系统DTC的实现

15.5.4暂态分析

15.6 CSC同步电动机传动系统的控制

15.6.1简介

15.6.2 CSC同步电动机传动系统的ZDC控制

15.6.3 CSC同步电动机传动系统的ZDC控制暂态过程分析

15.6.4 CSC同步电动机传动系统的MTPA控制

15.7小结

附录15A附件

参考文献

第6部分 中压传动系统专题

第16章 用于中压传动的矩阵变换器

16.1简介

16.2经典矩阵变换器

16.2.1经典矩阵变换器结构

16.2.2开关约束条件与波形合成

16.3三模块矩阵变换器

16.3.1三相转单相（3×1）MC模块

16.3.2三模块MC拓扑结构

16.3.3输入和输出波形

16.4多模块级联矩阵变换器

16.4.1九模块CMC拓扑结构

16.4.2输入输出波形

16.5用于中压传动的多模块CMC

16.6小结

参考文献

第17章 无变压器的中压传动系统

17.1简介

17.2共模电压及常规解决方案

17.2.1共模电压的定义

17.2.2共模电压波形

17.2.3传统解决方案

17.3多电平电压源型变频器的共模电压抑制

17.3.1降低共模电压的空间矢量调制方法

17.3.2共模电压抑制方案1

17.3.3共模电压抑制方案2

17.3.4 N电平VSI共模电压抑制方法

17.4无隔离变压器的多电平VSC传动系统

17.4.1多电平VSC通过开关切换规则消除共模电压

17.4.2采用共模滤波器抑制共模电压

17.4.3共模滤波器和RCM1/RCM2组合方案

17.5基于CSI的无变压器传动系统

17.5.1传统解决方法

17.5.2无变压器CSI传动系统的集成直流电抗器

17.6小结

参考文献

附录

附录A 缩略语中英文对照表

附录B 教学作业

B.1简介

B.2教学作业示例——教学作业3：两电平VSI的空间矢量调制方法

B.3教学作业答案