- Артикул:00-01013162
- Автор: Мелешин В., Овчинников Д.
- ISBN: 978-5-94836-260-1
- Тираж: 2000 экз.
- Обложка: Твердый переплет
- Издательство: Техносфера (все книги издательства)
- Город: Москва
- Страниц: 576
- Формат: 70х100/16
- Год: 2011
- Вес: 1589 г
Развернуть ▼
В книге изложены принципы управления транзисторными преобразователями электрической энергии при их работе в различных импульсных режимах. Приведены схемотехнические решения и показаны особенности работы преобразователей, широко применяемых в различных системах электропитания. Показаны последние достижения в данной области техники, позволяющие управлять преобразователями с помощью как аналоговых, так и цифровых средств.
Большое внимание уделено построению систем управления, использующих различные типы контроллеров и микроконтроллеров. Показано применение DSP-процессоров для различного рода преобразователей и приложений. Рассмотрено построение некоторых систем электропитания высокой надежности.
Книга будет полезна студентам, изучающим силовую электронику и принципы управления преобразователями, а также аспирантам и специалистам, изучающим и разрабатывающим устройства и системы преобразовательной техники.
СОДЕРЖАНИЕ
Список основных обозначений
Предисловие
Введение
В. 1. Современное состояние и перспективы развития силовой электроники
В.2. Системы управления
ЧАСТЬ I. НЕКОТОРЫЕ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ГЛАВА 1. ОДНОФАЗНЫЙ КОРРЕКТОР КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ (ККМ)
1.1. Взаимодействие силового ключа и диода, быстродействие диода и его влияние на основные показатели устройства
1.1.1. Потери мощности в открытом ключе
1.1.2. Потери мощности в открытом диоде
1.1.3. Потери мощности при включении ключа
1.1.4. Потери мощности при выключении диода
1.2. Основы расчета дросселя ККМ
1.3. Особенности работы ККМ в широком диапазоне напряжения сети
ГЛАВА 2. ТРЕХФАЗНЫЕ КОРРЕКТОРЫ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
2.1. Выпрямитель на основе трехфазного инвертора
2.2. Выпрямитель Виенна
ГЛАВА 3. МОСТОВЫЕ DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ФАЗОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
3.1. Мостовой преобразователь с LC-фильтром
3.2. Мостовой преобразователь с удвоителем тока, несимметричный режим работы трансформатора
3.3. Двухтрансформаторный мостовой преобразователь
ГЛАВА 4. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ПОЛУМОСТОВЫЕ DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
4.1. Свойства несимметричных полумостовых преобразователей
4.2. Сравнение несимметричного полумостового преобразователя с другими схемотехническими решениями
4.3. Решения, улучшающие работу Несимметричного полумостового преобразователя
4.4. Экспериментальные результаты
ГЛАВА 5. DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ДРОССЕЛЕМ НА ВХОДЕ
5.1. Работа преобразователей без учета индуктивности рассеяния трансформатора
5.2. Работа преобразователей с дросселем на входе при учете индуктивности рассеяния трансформатора
5.3. Цепь клампа как средство обеспечения надежной работы преобразователя
5.4. Анализ работы преобразователя с цепью клампа
5.5. Пусковой режим
5.6. Преимущества DC- DC преобразователя с дросселем на входе по сравнению с другими решениями
5.7. Экспериментальные результаты
ГЛАВА 6. РЕЗОНАНСНЫЕ DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ПОДКЛЮЧЕНИЕМ НАГРУЗКИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО К РЕЗОНАНСНОМУ КОНТУРУ
6.1. Работа при низкой частоте переключения (f0 > f)
6.2. Многорезонансный преобразователь
6.2.1. Работа при высокой частоте коммутации (f0 < f)
6.2.2. LLC-преобразователь
ЧАСТЬ II. ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
ГЛАВА 7. НЕПРЕРЫВНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
7.1. Реакция динамической системы на входное воздействие
7.1.1. Импульсная функция, ее свойства
7.1.2. Связь непрерывного сигнала с 5-функцией
7.2. Преобразование Лапласа
7.2.1. Свойства преобразования Лапласа
7.2.2. Обратное преобразование Лапласа
7.2.3. Передаточная функция и частотная характеристика
7.3. Структурные схемы САУ
7.4. Временные параметры переходного процесса
7.5. Частотные методы оценки свойств звеньев и систем
7.5.1. Амплитудно-фазовые частотные характеристики
7.5.2. Графическое изображение амплитудно-фазовых частотных характеристик
7.5.3. Частотные критерии устойчивости
7.6. Устройства коррекции
7.6.1. Оценка переходного процесса по виду ЛАХ замкнутой системы
7.6.2. Инерционное пропорционально-дифференцирующее звено
7.6.3. Корректирующее звено с отставанием по фазе
7.6.4. Пропорционально-интегродифференцирующее звено
7.7. Метод корневого годографа
7.7.1. Свойства корневого годографа
7.7.2. Влияние цепей коррекции на корневой годограф системы
7.8. Метод пространства состояний
7.8.1. Запись уравнений по методу пространства состояний
7.8.2. Уравнения состояния в стандартной форме
7.8.3. Уравнения состояния в управляющей канонической форме (control canonical form)
7.8.4. Уравнения состояния в модальной форме
7.8.5. Управление на основе обратных связей от переменных состояния
ГЛАВА 8. ДИСКРЕТНЫЕ СИСТЕМЫ
8.1. Блок-схемы непрерывной и дискретной систем управления
8.2. Разностные уравнения - основа описания дискретных систем
8.3. Дискретная свертка
8.4. Z-преобразование и обратное Z-преобразование
8.4.1. Свойства Z-преобразования
8.4.2. Обратное Z-преобразование
8.5. Передаточная функция дискретной системы и ее частотная характеристика
8.5.1. Частотная характеристика дискретной системы
8.6. Передаточная функция дискретной системы: аппроксимация в s-области
8.6.1. Аппроксимация на основе численного интегрирования методом трапеций
8.6.2. Аппроксимация методом подбора нулей и полюсов (matched pole-zero method)
8.7. Анализ дискретной системы
8.7.1. Метод дискретных эквивалентов
8.7.2. Метод прямого (непосредственного) проектирования дискретной системы
8.8. Метод пространства состояний для дискретных систем
8.8.1. Определение переходной матрицы состояния
8.8.2. Управляемость дискретной системы
8.8.3. Задание полюсов в замкнутой дискретной системе
ГЛАВА 9. СИЛОВАЯ ЧАСТЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ КАК ЗВЕНО СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
9.1. Непрерывные модели силовой части преобразователей
9.1.1. Линеаризация непрерывной модели силовой части преобразователя
9.2. Непрерывная линейная модель импульсного понижающего преобразователя напряжения
9.3. Непрерывная линейная модель повышающего импульсного регулятора напряжения
9.4. Непрерывная линейная модель несимметричного полумостового преобразователя
9.5. Непрерывная линейная модель понижающего импульсного регулятора напряжения в режиме прерывистого тока дросселя
9.5.1. Получение непрерывной нелинейной модели
9.5.2. Линейная модель
ГЛАВА 10. НЕКОТОРЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОМПЛЕКСА MATLAB ДЛЯ АНАЛИЗА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
10.1. Пакет для проектирования систем управления (Control System Toolbox)
10.2. Пакет для обработки сигналов (Signal Processing Toolbox)
10.3. Набор блоков и функций SymPowerSystems
10.4. Годограф Найквиста, логарифмические частотные и временные характеристики (непрерывные системы)
10.4.1. Построение годографа Найквиста
10.4.2. Логарифмические частотные характеристики
10.4.3. Временные характеристики
10.5. Метод корневого годографа (Root Locus), непрерывные системы
10.6. Представление моделей по методу пространства состояний
10.6.1. Преобразование из передаточной функции в модель пространства состояний и обратно
10.6.2. Получение матриц уравнений состояния в модальной форме
10.6.3. Применение формулы Акерманна
10.7. Дискретные системы
10.7.1. Преобразования непрерывной системы в дискретную и обратно
10.7.2. Частотные характеристики дискретных систем
10.7.3. Метод корневого годографа для дискретных систем
10.8. Замкнутый обратной связью преобразователь
10.8.1. Моделирование ИРН-1 на основе передаточной функции
10.8.2. Модель ИРН-1 на основе электрической схемы
10.8.3. Разомкнутая система управления
10.9. Моделирование ИРН-1 в режиме прерывистого тока
ЧАСТЬ III. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
ГЛАВА 11. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
11.1. Аналоговое управление
11.2. Смешанная система управления
11.3. Полностью цифровая система управления
11.4. Дополнительные возможности систем управления преобразователями при использовании микроконтроллеров
ГЛАВА 12. МИКРОПРОЦЕССОРЫ И ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИКА..
12.1. Общие сведения о микропроцессорах и микроконтроллерах
12.2. Внутренняя структура построения микропроцессоров и микроконтроллеров
12.3. Аналого-цифровой преобразователь
12.3.1. Обзор основных типов
12.3.2. Параметры АЦП
12.4. Широтно-импульсный модулятор
12.5. Цифро-аналоговый преобразователь
12.5.1. Типы ЦАП
12.5.2. Характеристики ЦАП
12.5.3. Примеры применения ЦАП
12.6. Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС)
ГЛАВА 13. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИГНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРАХ TEXAS INSTRUMENTS TMS320F280x
13.1. Общая структура сигнальных процессоров TMS320F280x
13.2. Среда разработки программного обеспечения Code Composer Studio
13.3. Структура программного обеспечения при проектировании системы управления
13.4. Организация единичного прерывания, принцип единичного прерывания при построении цифровой системы управления
13.5. Аналого-цифровой преобразователь ЦСП серии TMS320F280x
13.6. ШИМ-контроллер ЦСП серии TMS320F280x
ГЛАВА 14. ПРИМЕНЕНИЕ ФИЛЬТРОВ И ПИД-РЕГУЛЯТОРОВ ПРИ ЦИФРОВОМ УПРАВЛЕНИИ
14.1. Две разновидности цифровых фильтров
14.2. Расчет коэффициентов цифровых фильтров
14.3. Существенные особенности управления преобразователями при использовании цифровых фильтров
14.4. Квантование измеряемых сигналов на входах контроллера (шум АЦП)
14.4.1. Снижение шума выборкой с запасом по частоте
14.5. Квантование сигналов на выходе цифровой системы управления импульсным преобразователем (шум ШИМ)
14.6. Арифметика при обработке сигналов, квантование коэффициентов цифровых фильтров, ошибки квантования при использовании арифметики с фиксированной запятой
14.6.1. Арифметика при цифровой обработке сигналов
14.6.2. Квантование коэффициентов цифровых фильтров
14.6.3. Анализ точности в MATLAB с помощью блоков для моделирования систем ЦОС
14.7. Ошибки цифровых фильтров, вызванные округлением и переполнением
14.8. ПИД-регуляторы в системах управления преобразователями
14.8.1. Работа ПИД-регулятора с учетом насыщения
ЧАСТЬ IV. ПОСТРОЕНИЕ АНАЛОГОВЫХ И СМЕШАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ГЛАВА 15. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОРРЕКТОРА КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СТАНДАРТНОГО КОНТРОЛЛЕРА
15.1. Исходные данные для проектирования
15.2. Параметры элементов силовой части
15.3. Подключение контроллера
15.4. Исходные данные для создания модели в MATLAB
15.5. Модель корректора коэффициента мощности в MATLAB
15.6. Корректирующие звенья по напряжению и току
15.7. Сравнение с экспериментальными результатами
ГЛАВА 16. УПРАВЛЕНИЕ DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
16.1. Принцип управления по максимальному току
16.2. Особенности управления по максимальному току несимметричного полумостового преобразователя
16.3. Основные требования, предъявляемые к преобразователю, результаты расчета и выбора компонентов
16.4. Модель несимметричного полумостового преобразователя и расчет цепей коррекции
16.5. Результаты моделирования преобразователя и эксперимента
ГЛАВА 17. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ С КОРРЕКЦИЕЙ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
ПРИ СМЕШАННОМ УПРАВЛЕНИИ
17.1. Защитные и сервисные функции выпрямителя
17.2. Слежение за сетью и управление максимальной мощностью
ГЛАВА 18. ЭЛЕКТРОННАЯ НЕРАССЕИВАЮЩАЯ НАГРУЗКА
18.1. Структурные схемы построения ЭНН на основе статических преобразователей
18.2. Построение силовой части ЭНН
18.3. Управление нагрузкой
18.3.1. Режим запуска
18.3.2. Нормальный режим
18.4. Практическое выполнение ЭНН
ГЛАВА 19. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ В ТРАНСФОРМАТОРНОМ ПОВЫШАЮЩЕМ МОСТОВОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ - ПЕРВОЙ СТУПЕНИ ЭЛЕКТРОННОЙ НЕРАССЕИВАЮЩЕЙ НАГРУЗКИ
19.1. Исходные данные для проектирования, структура и параметры силовой части
19.2. Непрерывная линейная модель трансформаторного повышающего преобразователя
19.3. Разомкнутая модель управления
19.4. Замкнутая модель управления
ЧАСТЬ V. ПОСТРОЕНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ГЛАВА 20. ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР
20.1. Формирование квазисинусоидального трехфазного напряжения (векторная широтно-импульсная модуляция)
20.2. Построение защиты по току на основе ПИД-регулятора
20.2.1. Модель трехфазного инвертора
20.2.2. ПИД-регулятор в системе управления
20.2.3. Замкнутая система управления ограничением тока инвертора
20.3. Управление трехфазным инвертором с использованием ДСП
20.3.1. Программная реализация управления
20.3.2. Работа ШИМ, АЦП, прерывания
20.3.3. Описание макросов
20.4. Результаты испытаний инвертора
ГЛАВА 21. УПРАВЛЕНИЕ ОДНОФАЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ
21.1. Построение силовой части и принципы управления ключами
21.2. Функции, выполняемые системой управления
21.3. Система управления однофазным инвертором на основе цифрового сигнального процессора
21.4. Параллельная работа инверторов
21.4.1. Использование связи по цепям управления
21.4.2. Независимое управление каждым инвертором
21.5. Моделирование — этап проектирования системы управления
21.6. Практическое выполнение инвертора
ГЛАВА 22. ПОВЫШАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С РЕЗОНАНСНЫМ DC-DC КОНВЕРТОРОМ И ЗАРЯДНЫМ УСТРОЙСТВОМ
22.1. Построение отдельных узлов силовой части преобразователя
22.2. Управление зарядным устройством
22.3. Модель системы управления ЗУ в MATLAB
22.3.1. Модель системы управления ЗУ по напряжению
22.3.2. Модель системы управления ЗУ по току защиты
22.3.3. Дискретная модель системы управления ЗУ
22.4. Модель системы управления выходом
22.4.1. Модель системы стабилизации напряжения выхода
22.4.2. Модель системы ограничения тока выхода
22.4.3. Общая модель системы управления выходом
22.5. Экспериментальные результаты
ГЛАВА 23. ЦИФРОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ КОРРЕКТОРОМ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
23.1. Выбор структуры управления
23.2. Проектирование контуров цифрового управления ККМ с использованием MAT LAB Simulink
23.2.1. Исходная модель силовой части ККМ
23.2.2. Дискретная линейная модель ККМ
23.2.3. Дискретная нелинейная модель ККМ
23.2.4. Синтез цифровой коррекции контура по выходному напряжению
23.2.5. Синтез цифровой коррекции контура по току дросселя
23.2.6. Окончательная модель ККМ и результаты моделирования
23.3. Вопросы применения ЦСП
23.4. Экспериментальные результаты разработки ККМ с цифровым сигнальным процессором
ГЛАВА 24. ЦИФРОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
24.1. Силовая часть преобразователя
24.2. Особенности выбора общей структуры управления
24.3. Особенности широтно-импульсной модуляции при выбранном алгоритме цифрового управления
24.3.1. Непрерывная нелинейная модель НПП в MATLAB Simulink
24.3.2. Корректирующее звено в канале регулирования и стабилизации выходного напряжения
24.3.3. Коррекция в канале регулирования выходного тока
24.4. Программная реализация
24.5. Экспериментальные результаты
ГЛАВА 25. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЦИФРОВЫМ КОНТРОЛЛЕРОМ
ЛИТЕРАТУРА
Рекомендуем
