高频环节逆变器是应用电力半导体器件将直流电能变换成交流电能并且具有20kHz以上高频电气隔离的一类静止变流装置，在以直流发电机、蓄电池等为主直流电源的二次电能逆变场合具有重要的应用价值。本书按变换器的拓扑结构性质、连接方式、模块数和相数划分方式，提出并系统深入地论述级联直流变换器型、级联直流斩波器型、单级周波变换器型、差动直流变换器型、差动直流斩波器型、并联与三相高频环节逆变器以及输入直流与输出交流滤波器、控制和驱动缓冲电路。本书集新概念、系统性、理论性和工程性于一体，是一本内容翔实、理论与工程紧密结合的著作。
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1982.09-1986.07 南京航空学院电气工程专业本科生，学士学位；
1986.07-1989.03 南京航空学院电力电子与电力传动专业硕士生，硕士学位；
1995.03-1998.10 南京航空航天大学电力电子与电力传动专业博士生，博士学位。1989.04-1991.11 南京航空学院自动控制系电工教研室，助教；
1991.11-1996.12 南京航空学院自动控制系电工教研室，讲师；
1998.11-2001.03 南京航空航天大学机械工程博士后流动站博士后。
1996.12-2002.04 南京航空航天大学自动化学院电气工程系，副教授、硕导；
2002.04-2005.10 南京航空航天大学自动化学院电气工程系，教授、博导；
2005.10-2017.12 福州大学电气工程与自动化学院应用电子系，教授、博导、系主任；
2015.12-2017.12 福建省新能源发电与电能变换重点实验室（福州大学），主任；
2017.12-2021.08至 今 青岛大学电气工程学院电力电子与电力传动系，教授、博导、院长、学院学术委员会主任委员；
2021.08-至 今 青岛大学电气工程学院电力电子与电力传动系，教授、博导、学院学术委员会主任委员。1.国家自然科学基金重点项目，“新能源集成发电系统关键技术基础研究”，
51537001，主持人（本书依托项目）
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 电力电子变换的类型 1
1.1.2 逆变器的类型 2
1.1.3 何谓高频环节逆变器 3
1.2 逆变技术的现状与发展 3
1.2.1 低频环节逆变器 3
1.2.2 高频环节逆变器 5
1.2.3 逆变器的相关技术 16
1.3 逆变器的技术指标与应用领域 18
1.3.1 逆变器的技术指标 18
1.3.2 逆变器的应用领域 19
本章小结 20
第2章 级联直流变换器Buck型高频环节逆变器 21
2.1 引言 21
2.2 级联直流变换器Buck型高频环节逆变器电路结构与拓扑族 21
2.2.1 电路结构 21
2.2.2 电路拓扑族 22
2.3 级联直流变换器Buck型高频环节逆变器控制策略 26
2.3.1 电压型控制策略 26
2.3.2 电流型控制策略 27
2.4 前级DC-DC变换器的稳态原理特性 30
2.4.1 Buck型DC-DC变换器 30
2.4.2 Boost型DC-DC变换器 35
2.4.3 Buck-Boost型DC-DC变换器 39
2.4.4 Boost-Buck型DC-DC变换器 41
2.4.5 Zeta型、Sepic型DC-DC变换器 43
2.4.6 前置DC-DC变换器的性能比较 46
2.5 后级Buck型DC-AC变换器稳态原理特性 46
2.5.1 后级Buck型DC-AC变换器的稳态原理 46
2.5.2 后级Buck型DC-AC变换器输出外特性 49
2.6 1kVA级联直流变换器Buck型高频环节逆变装置实验 52
2.6.1 逆变装置构成 52
2.6.2 逆变装置实验 57
本章小结 59
第3章 级联Buck和Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器 60
3.1 引言 60
3.2 级联单向Buck和Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器 60
3.2.1 电路结构与拓扑族 60
3.2.2 控制策略 64
3.2.3 仿真分析 64
3.3 级联双向Buck和Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器 65
3.3.1 电路结构与拓扑族 65
3.3.2 控制策略 69
3.4 并接反激式能量回馈电路的级联单向直流变换器型
高频环节逆变器 69
3.4.1 电路结构与拓扑族 69
3.4.2 控制策略 70
3.4.3 稳态原理与关键电路参数设计准则 73
3.5 3kVA级联Buck直流变换器型高频环节逆变装置实验 74
本章小结 75
第4章 级联Buck直流斩波器型高频环节逆变器 77
4.1 引言 77
4.2 级联Buck直流斩波器型高频环节逆变器电路结构与拓扑族 77
4.2.1 电路结构 77
4.2.2 电路拓扑族 78
4.2.3 高频脉冲直流电压占空比的扩展方法 80
4.3 级联Buck直流斩波器型高频环节逆变器的控制策略 81
4.3.1 隔离Buck直流斩波器的控制策略 81
4.3.2 Buck型DC-AC变换器的三态DPM电流滞环控制策略 81
4.4 级联Buck直流斩波器型高频环节逆变器原理特性 83
4.4.1 稳态原理分析 83
4.4.2 大信号特性 86
4.5 级联Buck直流斩波器型高频环节逆变器关键电路参数设计 91
4.5.1 隔离Buck型直流斩波器 91
4.5.2 三态DPM DC-AC变换器 97
4.6 750VA级联Buck直流斩波器型高频环节逆变装置实验 99
4.6.1 逆变装置构成 99
4.6.2 功率电路参数设计 102
4.6.3 逆变装置实验 106
本章小结 108
第5章 单级Buck和Boost周波变换器型高频环节逆变器 110
5.1 引言 110
5.2 单级Buck周波变换器型高频环节逆变器电路结构与拓扑族 110
5.2.1 电路结构 110
5.2.2 电路拓扑族 111
5.3 双极性移相控制单级Buck周波变换器型高频环节逆变器 112
5.3.1 双极性移相控制策略 112
5.3.2 稳态原理特性 114
5.3.3 仿真与实验 122
5.4 单极性移相控制单级Buck周波变换器型高频环节逆变器 125
5.4.1 单极性移相控制策略 125
5.4.2 稳态原理特性 127
5.4.3 逆变装置实验 133
5.4.4 单级周波变换器型高频环节逆变器构成的离线式不间断电源系统 135
5.5 单级Boost周波变换器型高频环节逆变器 135
5.5.1 电路结构与拓扑族 135
5.5.2 电压瞬时值反馈移相控制策略 136
5.5.3 稳态原理分析 138
5.5.4 仿真分析 141
本章小结 143
第6章 单级Buck-Boost周波变换器型高频环节逆变器 144
6.1 引言 144
6.2 单级Buck-Boost周波变换器型高频环节逆变器电路结构与拓扑族 144
6.2.1 电路结构 144
6.2.2 电路拓扑族 145
6.3 单级Buck-Boost周波变换器型高频环节逆变器稳态原理特性 146
6.3.1 稳态原理分析 146
6.3.2 输出外特性 147
6.3.3 储能式变压器的磁芯工作状态 151
6.4 具有四种工作模式选择的电压瞬时值反馈SPWM控制策略 151
6.4.1 控制方案的确定 151
6.4.2 电压瞬时值反馈SPWM控制策略 152
6.5 单级Buck-Boost周波变换器型高频环节逆变器的关键电路参数
设计 154
6.5.1 高频储能式变压器 154
6.5.2 功率开关电压与电流应力 154
6.5.3 输出滤波电容Cf 154
6.5.4 最大等效占空比Dmax 156
6.6 250VA单级Buck-Boost周波变换器型高频环节逆变装置实验 156
6.6.1 逆变装置构成 156
6.6.2 逆变装置实验 156
本章小结 158
第7章 差动直流变换器型高频环节逆变器 159
7.1 引言 159
7.2 差动直流变换器型高频环节逆变器的构成原理与工作方式 159
7.2.1 构成原理 159
7.2.2 工作与控制方式 160
7.3 差动Buck直流变换器型高频环节逆变器 163
7.3.1 电路结构与拓扑族 163
7.3.2 控制策略 165
7.3.3 稳态原理特性 168
7.4 差动Boost直流变换器型高频环节逆变器 173
7.4.1 电路结构与拓扑族 173
7.4.2 控制策略 175
7.4.3 稳态原理特性 176
7.4.4 若干关键问题的讨论 180
7.4.5 逆变装置实验 184
7.5 差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器 186
7.5.1 电路结构与拓扑族 186
7.5.2 控制策略 187
7.5.3 稳态原理特性 188
7.5.4 逆变装置实验 192
本章小结 194
第8章 差动Buck直流斩波器型高频环节逆变器 195
8.1 引言 195
8.2 差动Buck直流斩波器型高频环节逆变器电路结构与拓扑族 195
8.2.1 电路结构 195
8.2.2 电路拓扑族 196
8.3 差动Buck直流斩波器型高频环节逆变器控制策略 198
8.3.1 控制策略的选择 198
8.3.2 两种电流瞬时值反馈控制策略 199
8.4 差动Buck直流斩波器型高频环节逆变器稳态原理特性 200
8.4.1 低频输出稳态分析 200
8.4.2 高频开关工作过程分析 204
8.4.3 输出外特性 211
8.4.4 若干关键问题的讨论 211
8.5 1kVA差动Buck直流斩波器型高频环节逆变装置实验 215
8.5.1 逆变装置构成 215
8.5.2 功率电路参数设计 217
8.5.3 逆变装置实验 220
本章小结 222
第9章 差动Buck-Boost直流斩波器型高频环节逆变器 223
9.1 引言 223
9.2 差动Buck-Boost直流斩波器型高频环节逆变器电路结构与拓扑族 223
9.2.1 电路结构 223
9.2.2 电路拓扑族 224
9.3 电压瞬时值反馈分时半波SPWM控制策略 226
9.3.1 控制策略的选择 226
9.3.2 电压瞬时值反馈分时半波SPWM控制策略 226
9.4 差动Buck-Boost直流斩波器型高频环节逆变器稳态原理特性 228
9.4.1 低频输出稳态分析 228
9.4.2 高频开关工作过程分析 231
9.4.3 输出外特性 234
9.5 差动Buck-Boost直流斩波器型高频环节逆变器的关键电路参数设计 235
9.5.1 功率电路 235
9.5.2 Buck型有源箝位电路 237
9.6 1kVA差动Buck-Boost直流斩波器型高频环节逆变装置实验 238
9.6.1 逆变装置构成 238
9.6.2 逆变装置实验 240
本章小结 241
第10章 并联和三相高频环节逆变器 242
10.1 引言 242
10.2 并联高频环节逆变器 242
10.2.1 不均流的产生原因与抑制 242
10.2.2 并联逆变器的均流方式 245
10.2.3 并联逆变器的均流电路与同步 250
10.3 三相高频环节逆变器电路结构与拓扑族 251
10.3.1 级联直流变换器Buck型 251
10.3.2 单级周波变换器型 252
10.3.3 组合型 253
10.4 具有三相三线制输出的高频环节逆变器 255
10.4.1 全桥Buck型三相矩形波调制DC-AC变换电路 255
10.4.2 全桥Buck型三相SPWM DC-AC变换器 257
10.5 具有三相四线制输出的三相高频环节逆变器 259
10.5.1 负载侧并接中点形成变压器 259
10.5.2 直流侧并接中点形成电容桥臂 259
10.5.3 直流侧并接中点形成开关桥臂 260
10.5.4 三个单相逆变电路的负载端连成公共端 262
10.6 3kVA三态DPM电流滞环控制级联Buck直流斩波器型三相/单相并联高频环节逆变装置实验 264
10.6.1 逆变装置的构成 264
10.6.2 功率电路参数的设计 267
10.6.3 3kVA 27DC/200V400HzAC三相/单相并联逆变装置实验 271
本章小结 276
第11章 输入直流与输出交流滤波器 277
11.1 引言 277
11.2 输入直流滤波器 277
11.2.1 单级LC输入直流滤波器 277
11.2.2 电容输入直流滤波器 278
11.3 两级LC输入直流滤波器 279
11.3.1 两级LC输入直流滤波器的比较 279
11.3.2 两级LC输入直流滤波器的设计 280
11.3.3 两级LC输入直流滤波器谐波分析 282
11.3.4 两级LC输入直流滤波器的动态仿真分析 286
11.4 单级LC输出交流滤波器 288
11.4.1 常K两元件型低通滤波器 288
11.4.2 可控谐振阻尼LC输出交流滤波器 292
11.4.3 谐振型LC输出交流滤波器 295
本章小结 297
第12章 控制与驱动缓冲电路 298
12.1 引言 298
12.2 电压型与电流型控制策略 298
12.2.1 电压型控制策略 298
12.2.2 峰/谷值电流型控制策略 300
12.2.3 平均值电流型控制策略 303
12.2.4 单周期控制策略 304
12.3 驱动电路 306
12.3.1 电流控制型器件驱动电路 306
12.3.2 电压控制型器件驱动电路 309
12.4 缓冲电路 312
12.4.1 开通缓冲电路 312
12.4.2 关断缓冲电路 314
12.4.3 开通与关断复合缓冲电路 320
12.5 单相与三相基准正弦电路 321
12.5.1 模拟式基准正弦电路 321
12.5.2 数字化基准正弦电路 325
本章小结 330
参考文献 331
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