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本书为河南省普通高等教育“十四五”规划教材。全书共8章。第1章介绍电能信号检测与处理需要的基础知识，包括信号坐标变换、信号滤波器、信号检测方法、锁相环技术等。第2章介绍PWM技术和系统的控制方法，包括正弦脉宽调制（SPWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWM）、滞环比较控制和三角波比较控制、PI控制、PR控制等。第3～5章介绍常用的DC/DC变换、DC/AC变换和AC/DC变换的基本原理、建模及控制方法、仿真及DSP实现。第6章介绍电能变换装置中常用变压器和电感的设计方法。第7章介绍电能变换中硬件电路设计，包括检测调理电路设计、驱动电路设计、保护电路设计和辅助电源电路设计。第8章介绍几种典型电能变换装置原理及实现的方法，包括静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波（APF）、动态电压恢复器（DVR）、有源功率因数校正器（APFC）和统一电能质量调节器（UPQC）。

第1章  电能信号的检测与处理
1.1 坐标变换
1.1.1 三相静止坐标系abc到两相静止坐标系αβ的变换
1.1.2 两相静止坐标系αβ到两相旋转坐标系dq的变换
1.1.3 三相静止坐标系abc到两相旋转坐标系dq的变换
1.1.4 三相线电压到三相相电压的变换
1.2 信号滤波器
1.2.1 滤波器的基本原理与分类
1.2.2 模拟滤波器
1.2.3 数字滤波器
1.3 信号检测方法
1.3.1 均方根法
1.3.2 傅里叶法
1.3.3 基于坐标变换的实时检测法
1.3.4 其他检测方法简介
1.4 锁相环技术
1.4.1 锁相环基本原理
1.4.2 电能变换中的锁相技术
思考与练习

第2章  PWM及系统控制技术
2.1 PWM控制原理与方法
2.1.1 正弦脉宽调制（SPWM）
2.1.2 空间矢量脉宽调制（SVPWM）
2.1.3 滞环比较控制
2.1.4 三角波比较控制
2.2 控制调节技术
2.2.1 电能变换系统控制
2.2.2 PI控制原理
2.2.3 PR控制原理
2.2.4 其他控制技术
思考与练习

第3章  DC/DC变换原理与控制
3.1 Buck变换电路
3.1.1 Buck变换电路组成及工作原理
3.1.2 Buck变换电路稳态分析
3.1.3 Buck变换电路建模及控制
3.1.4 Buck变换电路仿真及软件编程
3.2 Boost变换电路
3.2.1 Boost变换电路组成及工作原理
3.2.2 Boost变换电路稳态分析
3.2.3 Boost变换电路建模及控制
3.2.4 Boost变换电路仿真及软件编程
3.3 其他形式的DC/DC变换电路
3.3.1 半桥DC/DC变换电路
3.3.2 全桥DC/DC变换电路
思考与练习

第4章  DC/AC变换原理与控制
4.1 DC/AC变换的工作原理
4.1.1 单相全桥DC/AC变换电路
4.1.2 三相DC/AC变换电路
4.1.3 DC/AC变换电路交直流侧电压的关系
4.2 DC/AC变换主电路的设计
4.2.1 开关器件的选取
4.2.2 滤波器参数的计算
4.3 DC/AC变换控制策略
4.3.1 单相DC/AC变换器的建模及控制
4.3.2 三相DC/AC变换器的建模及控制
4.4 DC/AC变换仿真及软件编程
4.4.1 单相全桥DC/AC变换仿真及软件编程
4.4.2 三相DC/AC变换仿真及软件编程
思考与练习

第5章  AC/DC变换原理与控制
5.1 PWM型AC/DC变换器的工作原理
5.1.1 PWM型AC/DC变换器的分类
5.1.2 PWM型AC/DC变换器的原理
5.1.3 PWM型AC/DC变换器的数学模型
5.2 PWM型AC/DC变换器的主电路设计
5.2.1 开关器件选型
5.2.2 交流侧电感设计
5.2.3 直流侧电容设计
5.3 AC/DC变换控制策略
5.3.1 PWM型AC/DC变换器的控制策略
5.3.2 基于SVPWM的控制方法分析
5.3.3 PWM型AC/DC变换器仿真及软件编程
思考与练习

第6章  磁性元件的设计
6.1 磁性元件概述
6.2 磁性材料及磁芯结构
6.2.1 磁性材料的基本特性
6.2.2 磁性材料的分类
6.2.3 磁芯材料的选择
6.2.4 磁芯结构
6.3 变压器的设计
6.3.1 变压器概述
6.3.2 变压器的设计方法
6.4 电感的设计
6.4.1 电感的种类与特性
6.4.2 电感量计算
6.4.3 电感的设计
思考与练习

第7章  硬件电路
7.1 检测调理电路设计
7.1.1 检测元件及电路
7.1.2 调理电路
7.2 光电隔离驱动电路设计
7.2.1 基于智能模块的光电隔离电路
7.2.2 基于分立开关器件的光电隔离驱动电路设计
7.3 保护电路设计
7.3.1 软件保护电路设计
7.3.2 硬件保护电路设计
7.4 辅助电源电路设计
7.4.1 基于三端稳压器的辅助电源系统
7.4.2 基于DC/DC模块构成辅助电源系统
思考与练习

第8章  电能变换的其他应用
8.1 静止无功发生器（SVG）
8.1.1 SVG的工作原理及系统组成
8.1.2 SVG的检测算法
8.1.3 SVG的控制策略
8.1.4 SVG仿真
8.2 有源电力滤波器（APF）
8.2.1 APF的工作原理及系统组成
8.2.2 APF的指令电流检测方法
8.2.3 APF的控制策略
8.2.4 APF仿真
8.3 动态电压恢复器（DVR）
8.3.1 DVR的工作原理及分类
8.3.2 DVR的检测方法
8.3.3 DVR的补偿策略
8.3.4 DVR的系统组成及主要参数的确定
8.3.5 DVR仿真
8.4 有源功率因数校正器（APFC）
8.4.1 APFC的工作原理
8.4.2 APFC的控制策略
8.4.3 APFC的实例分析与仿真
8.4.4 UC3854简介
8.5 统一电能质量调节器（UPQC）
8.5.1 UPQC的工作原理
8.5.2 UPQC的系统组成
8.5.3 UPQC的控制策略

参考文献

《电能变换与控制》第一版于2014年由电子工业出版社出版，书中分析了常用变换电路的原理、设计、检测算法、控制策略及仿真，同时附有典型的DSP程序代码，以方便读者更加深刻地理解电能变换与控制技术的原理及应用。第一版由于编写时间仓促，参考的资料有限，系统性不十分完善，缺少控制系统设计等内容。近年来，电力电子技术又取得了较大发展与进步，新的知识需要补充，编者结合多年的教学与科研工作，把取得的教学科研成果与心得做了归纳总结，加入本次教材修订的内容中。一方面，可满足电力电子化的电网对电能变换与控制技术的需求；另一方面，可适应新工科、工程专业认证和实现“双碳”目标等对人才培养的要求。
    考虑到内容的完善性，本次修订由第一版的6章内容修订为8章内容。其中，第1章介绍电能信号检测与处理需要的基础知识，包括坐标变换、信号滤波器、信号检测方法、锁相环技术等。第2章介绍PWM技术和系统的控制方法，包括正弦脉宽调制（SPWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWM）、滞环比较控制和三角波比较控制、PI控制、PR控制等。第3～5章介绍常用的DC/DC变换、DC/AC变换和AC/DC变换的基本原理、建模及控制方法、仿真及DSP实现。第6章介绍电能变换装置中常用变压器和电感的设计方法。第7章介绍电能变换中硬件电路设计，包括检测调理电路设计、光电隔离驱动电路设计、保护电路设计和辅助电源电路设计。第8章介绍几种典型电能变换装置原理及实现的方法，包括静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）、有源功率因数校正器（APFC）和统一电能质量调节器（UPQC）。
    本次修订延续了第一版的编写思路，为避免重复，将常用三种变换通用的一些技术放在第1～2章进行统一介绍，教师可根据教学情况进行更改和取舍。第3～5章按产品开发的流程即原理分析、主电路设计、控制系统设计、仿真和TMS320F28335实现进行组织，并配有例程，目的是通过本书的学习使读者具备电能变换产品设计与研发的能力。由于本书的定位及篇幅所限，对电能变换中的多电平、Vienna整流器等新技术并未涉及，期待下次修订与读者见面。
    本书由巫付专、沈虹、焦岳超担任主编，具体编写分工如下：中原工学院巫付专编写1.1节、1.6节和2.1节；刘小勇编写1.2节、1.3节、4.2节和5.2节；赵强松编写2.2节和第3～5章中建模与控制内容；焦岳超编写第3～5章中理论分析内容；王耕编写第6章；彭圣编写第7章和第3、4章中代码调试部分；燕山大学沈虹编写第8章。巫曦和研究生陈蒙娜、周元浩、向乃皇、齐伟立、苗斌玉、李冰参与了应用实例调试和部分图例的输入工作。参与第一版工作的王双红、裴素萍和王晓雷等对本次修订提出了许多宝贵的意见。本书最后由巫付专、焦岳超统稿。
    在本书编写过程中，参考了有关方面的文献，在此向文献作者表示诚挚的感谢。同时得到了电子工业出版社凌毅编辑的支持和帮助；河南能创电子科技有限公司张保山总经理及郑州易帝普思电子科技有限公司为本书实验调试提供了可靠的设备，在此表示衷心的感谢。
    本书提供配套的电子课件和源代码，读者可登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn），注册后免费下载。
    由于编者水平所限，书中的缺点和错误在所难免，欢迎广大读者批评指正。

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电能变换与控制（修订版）