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電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制

電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制

出版社：機(jī)械工業(yè)出版社出版時間：2024-09-01
開本： 16開 頁數(shù)： 400
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電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制 版權(quán)信息

電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制 本書特色

電力電子系統(tǒng)是通過功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性及其組合來對電磁能量進(jìn)行可控變換的，是典型的“連續(xù)(電磁能量)-離散(開關(guān)事件)”混雜系統(tǒng)。系統(tǒng)中天然存在開關(guān)過程能量“突”變行為，極大地挑戰(zhàn)能量不能突變原理，該挑戰(zhàn)在大容量電力電子系統(tǒng)中尤為突出。近十幾年來國內(nèi)外裝置燒毀和系統(tǒng)崩潰事故中，由于“突”變原因引發(fā)的故障時有發(fā)生，帶來了巨大損失和危害。 針對該挑戰(zhàn)，趙爭鳴教授研究團(tuán)隊在國家自然科學(xué)基金重點項目和重大項目等強(qiáng)力資助下，前期首先在電力電子電磁瞬態(tài)過程方面做了相關(guān)研究工作，取得了一些進(jìn)展，并于2017年總結(jié)出版了專著《電力電子系統(tǒng)電磁瞬態(tài)過程》。近十年來，他們在國家重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”重點專項和國家重點研發(fā)計劃“工業(yè)軟件”重點專項等項目的支持下，進(jìn)一步深入對電力電子系統(tǒng)再認(rèn)知，聚焦于電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征和控制理論研究，結(jié)合對電力電子建模仿真方法的探索和大功率多端口電力電子變壓器的研制，在電力電子混雜系統(tǒng)多尺度動力學(xué)表征方法和能量平衡協(xié)同控制技術(shù)等方面有了更深入和具體的研究成果。 該專著即是這些成果的集中體現(xiàn)：圍繞混雜系統(tǒng)特色，著作對電力電子系統(tǒng)的認(rèn)知和動力學(xué)表征進(jìn)行了扎實的理論工作；理論緊密聯(lián)系實際：數(shù)十年的基礎(chǔ)理論、 關(guān)鍵技術(shù)和實際應(yīng)用的持續(xù)研究攻關(guān)，形成了系統(tǒng)的理論技術(shù)和應(yīng)用成果。和其姊妹篇《電力電子系統(tǒng)電磁瞬態(tài)過程》一起成為趙爭鳴教授近20年來*重要的學(xué)術(shù)成果，體現(xiàn)了電力電子混雜系統(tǒng)*前沿的研究成果與學(xué)術(shù)水平。

電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制 內(nèi)容簡介

   本書較為系統(tǒng)地論述了電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制的理論方法及其實際應(yīng)用。全書內(nèi)容分為10章，第1章概述了電力電子的發(fā)展及其混雜系統(tǒng)特征；第2章闡述了混雜系統(tǒng)多尺度動力學(xué)表征與協(xié)同控制的基本概念和基礎(chǔ)理論；第3~5章分別論述了電力電子混雜系統(tǒng)的建模分析、仿真解算及計算機(jī)實現(xiàn)方法，形成相關(guān)的動力學(xué)表征技術(shù)；第6、7章論述了電磁脈沖的形態(tài)解析和主動驅(qū)動控制方法，第8、9章論述了電磁能量的表征分析和能量平衡的協(xié)同控制方法，它們共同形成相關(guān)的協(xié)同控制技術(shù)；第10章則介紹了上述技術(shù)的典型應(yīng)用，包括工業(yè)仿真軟件DSIM、電力電子高頻功率放大器和兆瓦級多端口電力電子變壓器。
本書可供從事電力電子領(lǐng)域工作，特別是從事大容量電力電子系統(tǒng)研究、裝置開發(fā)和工程應(yīng)用的專業(yè)人士參考，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)教師和研究生的參考教材。

電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制 目錄

目錄 前言 第1章緒論 1.1電力電子的歷史與發(fā)展 1.1.1電力電子的起源 1.1.2電力電子的發(fā)展 1.2電力電子的內(nèi)涵與外延 1.2.1電力電子學(xué)內(nèi)涵 1.2.2電力電子學(xué)外延 1.3電力電子混雜系統(tǒng)的概念與特征 1.3.1混雜系統(tǒng)概念的提出和發(fā)展 1.3.2電力電子混雜系統(tǒng) 1.4電力電子混雜系統(tǒng)的問題與挑戰(zhàn) 1.4.1多時間尺度動力學(xué)建模與表征 1.4.2連續(xù)-離散動力學(xué)行為的高效解算 1.4.3連續(xù)-離散動力學(xué)行為的協(xié)同控制 1.4.4電磁能量瞬變機(jī)理與規(guī)律 第2章混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制方法概述 2.1混雜系統(tǒng)多尺度動力學(xué)表征 2.1.1多尺度動力學(xué)建模 2.1.2多尺度狀態(tài)離散解算 2.1.3多尺度動力學(xué)分析方法 2.2混雜系統(tǒng)多尺度協(xié)同控制 2.2.1電力電子混雜系統(tǒng)控制規(guī)律解析 2.2.2連續(xù)(大時間尺度)-離散過程控制 2.2.3離散-連續(xù)(小時間尺度)過程控制 2.2.4多尺度協(xié)同控制 第3章多尺度建模與分析 3.1電力電子混雜系統(tǒng)建模方法概述 3.2小時間尺度分段解析瞬態(tài)模型 3.2.1基本假設(shè)與總體思想 3.2.2等效電路與物理機(jī)理 3.2.3開通瞬態(tài)模型 3.2.4關(guān)斷瞬態(tài)模型 3.2.5電路實現(xiàn) 3.2.6參數(shù)提取 3.3多時間尺度分層自動機(jī)模型 3.3.1模型的數(shù)學(xué)形式 3.3.2模型的事件驅(qū)動運行模式 3.4案例研究與分析 3.4.1功率器件案例:高壓IGBT建模 3.4.2變換模塊案例:H橋逆變模塊建模 3.4.3復(fù)雜系統(tǒng)案例:無線充電變換系統(tǒng)建模 第4章離散狀態(tài)事件驅(qū)動仿真解算 4.1離散狀態(tài)事件驅(qū)動仿真框架 4.1.1連續(xù)狀態(tài)仿真解算 4.1.2離散事件體系架構(gòu) 4.2狀態(tài)離散仿真算法 4.2.1靈活自適應(yīng)狀態(tài)離散算法 4.2.2解耦型狀態(tài)離散算法 4.3事件驅(qū)動仿真機(jī)制 4.3.1主動事件的提前定位機(jī)制 4.3.2用于被動事件迭代定位的割線法 4.4事件驅(qū)動下的剛性求解算法 4.4.1剛性系統(tǒng)的定義與判定 4.4.2針對電力電子混雜系統(tǒng)的剛性算法 4.5算例研究與分析 4.5.1固態(tài)變壓器仿真算例 4.5.2牽引變流器仿真算例 4.5.3交直流混聯(lián)微電網(wǎng)仿真算例 第5章工業(yè)仿真計算機(jī)自動化實現(xiàn) 5.1電力電子工業(yè)仿真軟件及其計算機(jī)自動化技術(shù) 5.1.1電力電子領(lǐng)域工業(yè)仿真軟件 5.1.2電力電子混雜系統(tǒng)方程的計算機(jī)自動生成
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電力電子混雜系統(tǒng)動力學(xué)表征與控制 作者簡介

趙爭鳴，1982年和1985年分別在湖南大學(xué)電氣工程系獲得學(xué)士和碩士學(xué)位，1991年在清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系獲得工學(xué)博士學(xué)位，留校任教至今。其中于1994-1997年在美國俄亥俄州立大學(xué)和美國加州大學(xué)歐文分校從事博士后研究工作，1998-1999年先后在加拿大哥倫比亞大學(xué)和香港大學(xué)進(jìn)行高級訪問學(xué)者工作，F(xiàn)任清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授，博士生導(dǎo)師，IEEE Fellow，IET Fellow，中國電工技術(shù)學(xué)會會士，中國電源學(xué)會會士。先后兼任IEEE 電力電子學(xué)會(PELS)執(zhí)委會委員，IEEE 電力電子學(xué)會(PELS)會員發(fā)展委員會主席，IEEE 電力電子學(xué)會(PELS)北京分部主席，中國電工技術(shù)學(xué)會電力電子專委會副主任、風(fēng)電專委會副主任和無線電能傳輸專委會副主任，北京電力電子學(xué)會副理事長，國防科工局太空太陽能發(fā)電站系統(tǒng)與總體專家組成員，世界工程組織聯(lián)合會(WFEO)-能源委員會太陽能專家工作組成員等職；先后擔(dān)任《IEEE Transaction on Power Electronics》、《IET Journals on Renewable Power Generation》、《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 》和《International Journal of Electrical Engineering》等國際期刊編委，《Chinese Journal of Electrical Engineering》主編，《電機(jī)與控制應(yīng)用》、《電力電子技術(shù)》、《電工技術(shù)學(xué)報》、《電力自動化設(shè)備》和《電氣技術(shù)》等國內(nèi)期刊編委、副主編和主編。 主要研究方向包括：大功率高壓電力電子技術(shù)、光伏并網(wǎng)發(fā)電及其應(yīng)用、電機(jī)及其控制、無線電能傳輸?shù)。?fù)責(zé)承擔(dān)完成多項國家“863”課題、國家重點專項、國家自然科學(xué)基金重大、重點和面上項目以及多項大型橫向科研課題和國際合作項目。在大容量電力電子混雜系統(tǒng)多時間尺度建模仿真基礎(chǔ)研究、離散狀態(tài)事件驅(qū)動的通用電力電子仿真工業(yè)軟件研發(fā)、多端口電力電子變換器研制以及大容量無線電能傳輸研究等方面取得研究成果。在國際學(xué)術(shù)刊物上、國際會議以及國內(nèi)核心刊物上發(fā)表600余篇相關(guān)學(xué)術(shù)論文，獲得國際國內(nèi)授權(quán)發(fā)明專利120余項，軟件著作權(quán)30余項；出版8本專著和教材，包括《電力電子系統(tǒng)電磁瞬態(tài)過程》、英文版《Electromagnetic Transients of Power Electronics Systems》、《電力電子與電機(jī)集成分析基礎(chǔ)》、《電力半導(dǎo)體器件原理與應(yīng)用》、《太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用》、《太陽能光伏發(fā)電最大功率點跟蹤技術(shù)》和《可控電源供電電機(jī)的設(shè)計與分析》等。 作為第一完成人，近幾年來，先后獲得教育部科技進(jìn)步一等獎(2022)和技術(shù)發(fā)明一等獎(2020)、機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(2023)、中國電工技術(shù)學(xué)會科技技術(shù)一等獎(2018)，日內(nèi)瓦國際發(fā)明展覽會“大會特別嘉許金獎”(2021，2018)等。2005年獲得“全國優(yōu)秀科技工作者”稱號，2006年評為“北京市教育創(chuàng)新標(biāo)兵”， 2018年獲得“電工行業(yè)科技成就獎”，2021年中國發(fā)明協(xié)會授予“當(dāng)代發(fā)明家”稱號。 從教36年，共培養(yǎng)100余名博士和碩士，其中有10人獲得清華大學(xué)優(yōu)秀博士論文獎，6人獲得清華大學(xué)優(yōu)秀碩士論文獎，7人次獲得國際大電網(wǎng)委員會(CIGRE)最佳博士論文獎、英國工程技術(shù)學(xué)會(IET)國際研究獎學(xué)金、IEEE 電力能源學(xué)會杰出學(xué)生獎學(xué)金、北京市優(yōu)秀博士論文獎、中國電工技術(shù)學(xué)會優(yōu)秀博士論文獎、清華大學(xué)研究生特等獎學(xué)金、清華大學(xué)研究生“學(xué)術(shù)新秀”稱號等。曾獲清華大學(xué)教學(xué)成果一等獎和清華大學(xué)“良師益友”獎。

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