高清PDF带书签《现代整流器技术——有源功率因数校正技术》 高清晰可复制文字版

前 言
大量的用电器首先将交流 50Hz 的市电电能转换成直流电能， 然后才加以使用。 这种将交流电转换成直流电的装置通常称为整流器， 也称为 AC⁃DC 电力电子变换器。 作为用电器与电网接口， AC⁃DC 电力电子变换器广泛应用于计算机、 通信、 照明、 家电、 特种电源、 电动机驱动、 不间断电源、 光伏和风力等新能源发电用变换器等场合。
传统 AC⁃DC 电力电子变换器由二极管或晶闸管整流电路构成， 产生大量的电力谐波， 造成电力环境的谐波污染和电能的浪费， 并影响电网安全运行， 成为电力公害。 为维护良好的电力环境， 许多国家和国际组织制定了限制电力谐波标准。 自20 世纪 90 年代起， 高性能 AC⁃DC 电力电子变换器的研究开发引起国内外广泛的关注， 出现了有源功率因数校正 （Power Factor Correction， PFC） 技术。 它采用现代电力电子器件， 如功率 MOSFET、 IGBT、 IGCT 等， 并结合脉宽调制 （PWM） 控制技术， 使得用电器仅从电网取用正弦波电流， 即用电器具有单位功率因数， 一般称这样的 AC⁃DC 电力电子变换器为有源功率因数校正变换器， 简称 PFC 变换器。 随着人们对电能质量和电力环境的意识的逐步增强， 有源功率因数校正技术将获得更加广泛的应用。
本书共分为 8 章。 第 1 章在讨论传统整流器对电网的谐波干扰和谐波危害的基础上， 介绍了谐波标准和电磁兼容标准， 简要介绍了两种谐波抑制原理， 即被动式抑制电力电子装置谐波的方法和有源功率因数校正技术， 重点介绍了功率因数校正电路的概念， 还简要说明了软开关功率因数校正电路的概念。 第 2 章介绍了电力电子变换电路基础， 包括基本变换电路及调制方式。 第 3 章介绍了单相有源功率因数校正电路原理及控制方法， 包括 CCM 单相 Boost 型功率因数校正电路、 CRM 单相Boost 型功率因数校正电路、 交错并联功率因数校正电路、 无桥型功率因数校正电
路、 低频开关功率因数校正电路。 第 4 章介绍三相功率因数校正电路原理及控制方法， 包括单开关、 双开关、 三开关、 六开关三相功率因数校正电路。 第 5 章在分析三相三线和三相四线 PWM 整流器的数学模型的基础上， 介绍了相应的控制策略，还介绍了三相 PWM 整流器的电网锁相方法。 第 6 章介绍了三相电流型 PWM 整流器的工作原理， 给出了电流型整流器的数学模型、 PWM 控制技术， 还介绍了四种常用的电流型整流器的控制方法。 第 7 章介绍软开关功率因数校正技术， 包括单相、 三相软开关功率因数校正技术。 在三相软开关电路方面， 介绍了直流侧和交流
侧软开关电路。 第 8 章详细分析了有源箝位软开关功率因数校正电路， 主要包括复合有源箝位零电压开关 （ZVS） 单相 PFC 电路、 最小电压有源箝位 ZVS 单相 PFC电路、 复合有源箝位 ZVS 三相 PFC 电路和最小电压有源箝位 ZVS 三相 PFC 电路，还详细介绍了各种电路的工作原理、 谐振过程分析、 软开关实现条件分析和开关应力分析。
本书可作为电气工程与自动化专业、 电子信息工程专业的高年级本科生、 电气工程学科的研究生参考书， 也可作为从事开关电源、 变频器、 工业电源等电力电子装置开发、 设计工程技术人员的参考书。
徐德鸿制定了本书的章、 节目录和编写大纲， 并撰写了前言、 第 1 章、 第 3章、 第 4 章， 并负责全书的统稿。 李睿撰写了本书第 5 章、 第 7 章、 第 8 章。 刘昌金撰写了本书第 6 章， 林平撰写了本书第 2 章。
在本书的编写过程中， 得到柳绪丹、 马智远等的大力支持， 本书还引用了国内外许多专家、 学者的著作、 论文等文献， 在此向他们表示衷心的感谢。
由于作者水平有限、 所见资料有限， 书中难免有疏漏和不妥之处， 恳切希望读者批评指正。
作 者

内容索引：

电力电子新技术系列图书序言
前言
绪论…1
第1章有源功率因数校正技术基础……8
1.1整流电路及谐波……8
1.2谐波的危害10
1.3功率因数、谐波、电磁干扰及标准…………11
1.4谐波抑荆方法………14
1.4.1被动式谐波抑制方法…14
1.4.2有源功率因数校正方法…15
1.5功率因数校正电路……17
1.5.1单相功率因数校正电路…17
1.5.2三相功率因数校正电路…19
1.6软开关PFC…20
1.6.1软开关的概念…20
1.6.2软开关PFC电路…23
1.7本章小结……27
参考文献………28
第2章电力电子变换电路基础…30
2.1DC-DC变换器……30
2.1.1降压型DC-DC变换器30
2.1.2升压型DC-DC变换器…34
2.1.3升降压型DC-DC变换器·38
2.1.4隔离型变换器……42
2.2DC-AC变换器—逆变器49
2.2.1单相逆变器……49
2.2.2脉宽调制(PW)控制…51
2.2.3三相逆变器……53
2.2.4空间矢量周制(SVM)工作原理………55
2.3AC-DC变换器—功率因数校正电路………56
2.3.1有源功率因数校正电路分类…56
2.3.2有源两级PF℃变换技术·56
2.3.3有源单级PF℃变换技术…58
2.4本章小结……62
参考文献…………62
第3章单相有源功率因数校正…63
3.1单相有源PF℃原理…63
3.1.1电阻负载模拟…63
3.1.2电力电子变换器与有源PFC………64
3.2CCM单相Boost型PFC变换器·68
3.2.1电路原理分析69
3.2.2CCM单相Boost型PFC变换器的控制74
3.3DCM单相Bost型PF℃变换器·78
3.3.1CRM单相Bo0st型PF℃变换器电路分析………81
3.3.2CRM单相Bost型PFC变换器的挖制……85
3.4其他单相PFC变换技术87
3.4.1无桥型PFC变换电路…87
3.4.2低频开关PF℃变换电路…·87
3.4.3窗口控制PF℃变换电路…91
3.5本章小结………93
参考文献…………93
第4章三相有源功率因数校正…96
4.1三相单开关Boost型PFC电路及控制………96
4.1.1工作原理…96
4.1.2三相单开关PFC电路的控制…103
4.2三相六开关PFC电路及控制·105

4.3其他三相PFC电路，108
4.3.1三相双开关PF℃电路…108
4.3.2三相三开关三电平PFC电路……109
4.3.3电流型三相PF℃电路…110
4.4本章小结………110
参考文献……111
第5章三相六开关电压型PWM整流器的控制…113
5.1三相三线PWM整流器原理分析……113
5.1.1三相三线PWM整流器的工作原理………113
5.1.2三相三线PWM整流器的空间矢量坐标系下的数学模型……125
5.2三相三线PWM整流器的电流控制…134
5.2.1三相三线PWM整流器的间接电流控制……134
5.2.2三相三线PWM整流器的直接电流控制……135
5.2.3基于同步旋转坐标系的三相三线PWM整流器的直接电流控制………136
5.2.4考虑电网电压不平衡时的改进控制方法……141
5.3三相四线PWM整流器的数学模型和控制…153
5.3.1三相四线PWM整流器的数学模型………154
5.3.2三相四线PWM整流器的控制………163
5.4交流电源锁相环技术……171
5.4.1硬件锁相环……174
5.4.2软件锁相环……176
5.5本章小结………184
参考文献…………184
第6章三相电流型PWM整流器……189
6.1三相电流型PWM整流器原理·189
6.1.1三相电流型整流器的工作原理189
6.1.2abc静止坐标系下的三相电流型PWM整流器的数学模型……192
6.1.3dq旋转坐标系下三相电流型PWM整流器的数学模型………194
6.1.4稳态分析………196
6.1.5三相电流型PWM整流器的交流小信号模型……198
6.2三相电流型PWM整流器的调制技术……199
6.2.1电流型SPWM驱动信号的分配原理………199
6.2.2电流型PWM整流器的空间矢量调制(SVM)技术·200
6.3三相电流型PWM整流器的控制…203
6.3.1abc静止坐标系下的间接电流控制原理…203
6.3.2abc静止坐标系下的直接电流控制原理…205
6.3.3dg旋转坐标系下的直接电流控制原理……209
6.3.4基于调制比和相位角的电流型整流器控制原理……211
6.4本章小结……214
参考文献……”214
第7章软开关有源功率因数校正技术…216
7.1PF℃软开关技术的意义……216
7.2软开关单相功率因数校正器…217
7.2.1几种常见的单相软开关PFC变换器拓扑……219
7.2.2复合有源箝位ZVS单相PFC变换器……230

7.2.3最小电压有源箝位ZVS单相PF℃变换器…233
7.3软开关三相PF℃变换器…234
7.3.1几种常见的三相软开关PFC变换器拓扑….…234
7.3.2复合有源箝位ZVS三相PFC变换器……244
7.3.3最小电压有源箝位ZVS三相PF℃变换器.……246
7.4本章小结…247
参考文献…247
第8章ZVS有源箝位软开关功率因数校正器……251
8.1复合有源箝位ZVS单相Boost型PF℃变换器……251
8.1.1复合有源箝位Boost型PFC变换器工作原理分析…252
8.1.2复合有源箝位Boost型PFC变换器的谐振过程分析·255
8.2最小电压有源箝位Boost型PFC变换器…261
8.2.1最小电压有源箝位Boost型PF℃变换器工作原理分析……262
8.2.2最小电压有源箝位Boost型PF℃变换器的指振过程分析…265
8.2.3最小电压有源箝位Boost型PF℃变换器的稳态分析·268
8.3复合有源箝位ZVS三相Boost型PFC变换器...…271
8.3.1改进的复合有源箝位ZVS三相Boost型PFC变换器空间矢量调制方法……273
8.3.2复合有源箝位ZVS三相Boost型PFC变换器理论分析·277
8.4最小电压有源箝位ZVS三相Boost型P℉C变换器…290
8.5本章小结…293
参考文献…293

投稿会员：可爱莹