《大功率變頻器及交流傳動》（原書第2版）詳細而又完整地介紹了大功率變頻器及中壓交流傳動的前沿技術(shù)，包括各種大功率變頻器的拓撲結(jié)構(gòu)、脈沖調(diào)制方法、先進的控制策略以及工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗等�！洞蠊β首冾l器及交流傳動》（原書第2版）對目前的主要理論和控制方法都給出了計算機仿真結(jié)果和試驗波形，并詳細分析了實際產(chǎn)品設(shè)計和工業(yè)應(yīng)用中的各種問題。《大功率變頻器及交流傳動》（原書第2版）是作者30多年大功率變頻器設(shè)計及應(yīng)用的經(jīng)驗積累，可作為本科生和研究生的教材使用，對廣大科研人員、產(chǎn)品設(shè)計人員及工程技術(shù)人員也有非常好的學(xué)習(xí)和參考價值。
《大功率變頻器及交流傳動》在國內(nèi)出版后，受到行業(yè)內(nèi)專家和讀者的一致好評，國內(nèi)的銷售情況和市場反響也非常好！所以當(dāng)原書英文版出版了第2版時，應(yīng)國內(nèi)眾多專家學(xué)者的推薦和要求，我們及時引進并翻譯出版了《大功率變頻器及交流傳動》（原書第2版）！
《大功率變頻器及交流傳動》（原書第2版）是大功率變頻器拓撲結(jié)構(gòu)與中壓傳動技術(shù)新進展的全面介紹。新版圖書中反映了中壓傳動行業(yè)中的新的技術(shù)相關(guān)進展，比如各種先進的多電平變流器與傳動系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。《大功率變頻器及交流傳動》（原書第2版）新增了3章內(nèi)容，分別為同步電動機傳動控制、無變壓器中壓傳動以及矩陣式變換器傳動系統(tǒng)等。此外，對多電平電壓源型逆變器、基于電壓源型逆變器的傳動系統(tǒng)等兩章作了較大的修訂�！洞蠊β首冾l器及交流傳動》（原書第2版）對各種大功率變頻器進行了系統(tǒng)的分析，并通過仿真和實驗闡釋了關(guān)鍵概念；介紹了世界上知名的變頻器廠家多種型號的兆瓦級變頻器，指出了實際應(yīng)用中的問題并給出了解決方法。
《大功率變頻器及交流傳動》（原書第2版）新增內(nèi)容包括：對中壓同步電動機傳動系統(tǒng)的各種控制策略進行了深入的討論和分析；對以取消中壓傳動系統(tǒng)中的隔離變壓器為目的的新技術(shù)進行了介紹；討論了矩陣式變換器，以及用于中壓傳動的多模塊級聯(lián)式矩陣變換器等相關(guān)的工作原理、調(diào)制策略及其在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用。
自2006年本書第1版出版以來，中壓大功率傳動技術(shù)已取得一系列新進展。本書的第2版新增加了3章內(nèi)容，并對兩章內(nèi)容進行了修訂，涵蓋了這些新的技術(shù)進步。
新增加的內(nèi)容，主要包括第15章同步電動機傳動系統(tǒng)控制，其中介紹了同步電動機傳動系統(tǒng)的各種控制方案；第16章用于中壓傳動的矩陣變換器，分析了用于中壓傳動系統(tǒng)的多模塊級聯(lián)矩陣變流器；以及第17章無變壓器的中壓傳動系統(tǒng)，該章詳細闡述了無隔離變壓器的中壓傳動系統(tǒng)技術(shù)。此次修訂的兩章內(nèi)容，包括第9章其他多電平電壓源型逆變器、第12章電壓源型逆變器傳動系統(tǒng)，增加了對近年來出現(xiàn)的新型變流器拓撲結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的介紹。
本書第2版共包含6個部分、17章。
第1部分為緒論，由兩章內(nèi)容組成：第1章概述了大功率變流器、傳動系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)和典型工業(yè)應(yīng)用，第2章介紹了大功率半導(dǎo)體器件。
第2部分為多脈波二極管和晶閘管整流器，包含3章內(nèi)容，介紹了作為前端變換而廣泛應(yīng)用于大功率傳動系統(tǒng)的多脈波整流器。其中，第3章介紹了多脈波二極管整流器，第4章介紹了多脈波晶閘管整流器，第5章介紹了多脈波整流器中經(jīng)常用到的移相變壓器。
第3部分為多電平電壓源型逆變器，由4章內(nèi)容組成，涉及各種大功率電壓源型逆變器。其中，第6章介紹了兩電平逆變器的調(diào)制技術(shù)，為研發(fā)多電平逆變器的調(diào)制方案奠定了基礎(chǔ)；第7章主要介紹了串聯(lián)H橋多電平逆變器；第8章對二極管箝位式多電平逆變器進行了詳細分析；第9章介紹了應(yīng)用于中壓傳動系統(tǒng)的其他新型多電平變流器拓撲結(jié)構(gòu)。
第4部分為PWM電流源型變頻器，包含2章內(nèi)容。第10章著重介紹了電流源型逆變器的調(diào)制方法，第11章主要介紹了電流源型整流器的功率因數(shù)控制和有源阻尼控制。
第5部分為大功率交流傳動系統(tǒng)，包含4章內(nèi)容。其中，第12章介紹了電壓源型逆變器中壓傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；第13章介紹了基于電流源型逆變器的傳動系統(tǒng)；第14章介紹了感應(yīng)電動機中壓傳動系統(tǒng)高性能控制方案，包括磁場定向控制和直接轉(zhuǎn)矩控制；第15章介紹了同步電動機中壓傳動系統(tǒng)高性能控制方案，如最大轉(zhuǎn)矩電流比控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。
第6部分為中壓傳動系統(tǒng)專題，分兩章介紹中壓傳動系統(tǒng)的最新進展。第16章主要介紹了多模塊級聯(lián)矩陣變換器拓撲結(jié)構(gòu)和基于矩陣變換器的傳動系統(tǒng)；第17章介紹了基于電流源型逆變器或者電壓源型逆變器的無變壓器傳動系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。
本書第2版反映了中壓大功率傳動領(lǐng)域最新發(fā)展的前沿技術(shù)。不但通過表格、框圖、波形圖等給出了系統(tǒng)設(shè)計具體參考，還介紹了實際產(chǎn)品設(shè)計中的各種關(guān)鍵技術(shù)難點及其解決方法。對于所有重要的基礎(chǔ)概念、控制原理和核心技術(shù)，書中都給出了計算機仿真結(jié)果，并和實際裝置的試驗波形進行對比以加強理解。本書可以作為學(xué)術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)等專業(yè)人士或產(chǎn)品工程師的參考。書中同時詳細地給出了多個專題的相關(guān)技術(shù)比較，也非常適合于作為電力電子與交流傳動專業(yè)的研究生教材。
最后，謹向Rockwell Automation（加拿大）公司的同事們表示最誠摯的感謝，尤其是Navid Zargari博士，感謝20年來在研究和開發(fā)高性能中壓傳動系統(tǒng)中愉快而又富有成效的合作！感謝所有在Ryerson大學(xué)電氣傳動應(yīng)用及研究實驗室（LEDAR）先后工作過的博士后、博士和碩士生們，感謝他們在準備本書書稿中給予的協(xié)助和支持！特別感謝Jiacheng Wang博士和Kai Tian博士為第16章和第17章的準備工作給予的幫助！感謝WileyIEEE出版編輯Mary Hatcher女士給予的寶貴幫助和支持！同時，對Wiley編輯助理Brady Chin先生和Divya Narayanan女士的幫助表示誠摯的感謝！
Bin Wu
Mehdi Narimani
于加拿大多倫多
Bin Wu（吳斌）是加拿大Ryerson大學(xué)的教授、加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會（NSERC）/Rockwell Automation的電力電子與電氣傳動首席科學(xué)家。他是IEEE Fellow、加拿大工程研究院（EIC）院士、加拿大國家工程院（CAE）院士。Bin Wu 博士發(fā)表了400余篇論文，擁有30余項已授權(quán)或受理中的美國/歐洲專利；并與其他學(xué)者聯(lián)合出版了多部專著，包括《大功率變頻器及交流傳動》《風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換與控制》《風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng)的模型預(yù)測控制》等，均在Wiley-IEEE出版社出版。
Mehdi Narimani是加拿大McMaster大學(xué)電子與計算機工程系助理教授、IEEE高級會員。Narimani博士發(fā)表了50余篇期刊和會議論文，并擁有4項已授權(quán)或受理中的美國/歐洲專利。Narimani博士的研究方向主要包括功率變換、大功率變頻器、電力電子和新能源系統(tǒng)控制等。
譯者序
原書第2版前言
原書第1版前言
第1部分緒論
第1章概述3
1.1簡介3
1.2技術(shù)難點4
1.2.1網(wǎng)側(cè)的技術(shù)要求4
1.2.2電動機側(cè)的技術(shù)要求5
1.2.3開關(guān)器件的限制5
1.2.4對傳動系統(tǒng)的整體要求6
1.3變流器拓撲結(jié)構(gòu)6
1.4中壓傳動工業(yè)產(chǎn)品7
1.5小結(jié)10
附錄1A中壓傳動系統(tǒng)的應(yīng)用概況10
參考文獻10
第2章大功率半導(dǎo)體器件11
2.1簡介11
2.2大功率開關(guān)器件12
2.2.1二極管12
2.2.2普通晶閘管12
2.2.3門極關(guān)斷晶閘管13
2.2.4門極換流晶閘管14
2.2.5絕緣柵雙極型晶體管16
2.2.6其他開關(guān)器件17
2.3功率器件的串聯(lián)17
2.3.1電壓不均衡的主要原因17
2.3.2GCT的電壓均衡17
2.3.3IGBT的電壓均衡18
2.4小結(jié)19
參考文獻19
第2部分多脈波二極管和晶閘管整流器
第3章多脈波二極管整流器23
3.1簡介23
3.26脈波二極管整流器23
3.2.1簡介23
3.2.2容性負載24
3.2.3THD和PF的定義27
3.2.4標幺值系統(tǒng)27
3.2.56脈波二極管整流器的THD和PF28
3.3串聯(lián)型多脈波二極管整流器29
3.3.112脈波串聯(lián)型二極管整流器29
3.3.218脈波串聯(lián)型二極管整流器32
3.3.324脈波串聯(lián)型二極管整流器33
3.4分離型多脈波二極管整流器34
3.4.112脈波分離型二極管整流器34
3.4.218和24脈波分離型二極管整流器36
3.5小結(jié)38
參考文獻38
第4章多脈波晶閘管整流器39
4.1簡介39
4.26脈波晶閘管整流器39
4.2.1理想6脈波晶閘管整流器39
4.2.2網(wǎng)側(cè)電感的影響41
4.2.3THD和PF43
4.312脈波晶閘管整流器43
4.3.1理想12脈波晶閘管整流器44
4.3.2線路電感和變壓器漏電感的影響45
4.3.3THD和PF46
4.418和24脈波晶閘管整流器46
4.5小結(jié)48
參考文獻48
第5章移相變壓器49
5.1簡介49
5.2Y/Z移相變壓器49
5.2.1Y/Z1型移相變壓器49
5.2.2Y/Z2型移相變壓器50
5.3△/Z移相變壓器51
5.4諧波電流的消除52
5.4.1諧波電流的相移52
5.4.2諧波的消除53
5.5小結(jié)54
第3部分多電平電壓源型逆變器
第6章兩電平電壓源型逆變器57
6.1簡介57
6.2正弦波脈寬調(diào)制57
6.2.1調(diào)制方法57
6.2.2諧波成分58
6.2.3過調(diào)制59
6.2.4三次諧波注入PWM59
6.3空間矢量調(diào)制60
6.3.1開關(guān)狀態(tài)60
6.3.2空間矢量61
6.3.3作用時間計算62
6.3.4調(diào)制因數(shù)63
6.3.5開關(guān)順序63
6.3.6頻譜分析65
6.3.7偶次諧波的消除66
6.3.8不連續(xù)空間矢量調(diào)制68
6.4小結(jié)70
參考文獻70
第7章串聯(lián)H橋多電平逆變器71
7.1簡介71
7.2H橋逆變器71
7.2.1雙極性調(diào)制法71
7.2.2單極性調(diào)制法73
7.3多電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)74
7.3.1采用相同電壓直流電源的串聯(lián)H橋逆變器74
7.3.2采用不同電壓直流電源的串聯(lián)H橋逆變器75
7.4基于載波的PWM76
7.4.1移相載波調(diào)制法76
7.4.2移幅載波調(diào)制法78
7.4.3移相和移幅載波PWM方法的比較81
7.5階梯波調(diào)制方法82
7.6小結(jié)83
參考文獻84
第8章二極管箝位式多電平逆變器85
8.1簡介85
8.2三電平NPC逆變器85
8.2.1拓撲結(jié)構(gòu)85
8.2.2開關(guān)狀態(tài)85
8.2.3換流86
8.3空間矢量調(diào)制88
8.3.1靜止空間矢量88
8.3.2作用時間計算89
8.3.3Vref位置與保持時間之間的關(guān)系91
8.3.4開關(guān)順序設(shè)計91
8.3.5逆變器輸出波形和諧波含量94
8.3.6消除偶次諧波96
8.4中點電壓控制97
8.4.1中點電壓偏移的原因98
8.4.2電動和再生運行模式的影響98
8.4.3中點電壓的反饋控制98
8.5基于載波的PWM方法99
8.6其他空間矢量調(diào)制算法100
8.6.1非連續(xù)空間矢量調(diào)制101
8.6.2基于兩電平算法的SVM101
8.7多電平二極管箝位式逆變器101
8.7.1四、五電平二極管箝位式逆變器101
8.7.2基于載波的PWM103
8.8NPC/H橋逆變器105
8.8.1逆變器拓撲結(jié)構(gòu)105
8.8.2調(diào)制方法105
8.8.3波形及諧波含量107
8.9小結(jié)108
附錄8A采用偶次諧波消除方法的三電平NPC
逆變器7段式開關(guān)順序108
參考文獻110
第9章其他多電平電壓源型逆變器111
9.1簡介111
9.2FC多電平逆變器111
9.2.1逆變器結(jié)構(gòu)111
9.2.2調(diào)制方法112
9.3ANPC逆變器113
9.3.1逆變器結(jié)構(gòu)113
9.3.2開關(guān)狀態(tài)113
9.3.3開關(guān)功率損耗分配的原理114
9.3.4調(diào)制方法和器件功耗分布115
9.3.5五電平ANPC逆變器116
9.4NPP逆變器117
9.4.1逆變器結(jié)構(gòu)117
9.4.2開關(guān)狀態(tài)117
9.4.3調(diào)制方法和中點電壓控制118
9.5NNPC逆變器119
9.5.1逆變器結(jié)構(gòu)119
9.5.2開關(guān)狀態(tài)119
9.5.3懸浮電容電壓控制的原理120
9.5.4帶電容電壓均壓控制的調(diào)制方法121
9.5.5更高電平NNPC逆變器123
9.6MMC逆變器124
9.6.1逆變器結(jié)構(gòu)124
9.6.2開關(guān)狀態(tài)和橋臂電壓125
9.6.3調(diào)制方法126
9.6.4MMC的懸浮電容電壓均壓控制127
9.6.5電容電壓紋波和環(huán)流電流130
9.7小結(jié)130
參考文獻131
第4部分PWM電流源型變頻器
第10章PWM電流源型逆變器135
10.1簡介135
10.2PWM電流源型逆變器135
10.2.1梯形波脈寬調(diào)制136
10.2.2特定諧波消除法138
10.3空間矢量調(diào)制141
10.3.1開關(guān)狀態(tài)141
10.3.2空間矢量141
10.3.3作用時間計算142
10.3.4開關(guān)順序143
10.3.5電流諧波分量146
10.3.6SVM、TPWM和SHE的比較146
10.4并聯(lián)電流源型逆變器146
10.4.1逆變器拓撲結(jié)構(gòu)146
10.4.2并聯(lián)逆變器空間矢量調(diào)制147
10.4.3中矢量對直流電流的影響148
10.4.4直流電流的平衡控制149
10.4.5試驗驗證150
10.5負載換相逆變器151
10.6小結(jié)152
附錄10A圖101中的逆變器采用SHE方法時
計算的開關(guān)角152
參考文獻153
第11章PWM電流源型整流器154
11.1簡介154
11.2單橋電流源型整流器154
11.2.1簡介154
11.2.2特定諧波消除法155
11.2.3整流器直流輸出電壓157
11.2.4空間矢量調(diào)制法158
11.3雙橋電流源型整流器158
11.3.1簡介158
11.3.2PWM方法159
11.3.3諧波成分160
11.4功率因數(shù)控制160
11.4.1簡介160
11.4.2α和ma的同時控制161
11.4.3功率因數(shù)曲線162
11.5有源阻尼控制163
11.5.1簡介163
11.5.2串聯(lián)和并聯(lián)諧振模式163
11.5.3有源阻尼原理164
11.5.4LC諧振抑制165
11.5.5諧波抑制166
11.5.6有源阻尼電阻的選擇168
11.6小結(jié)168
附錄11A電流源型整流器的開關(guān)角169
參考文獻170
第5部分大功率交流傳動系統(tǒng)
第12章電壓源型逆變器傳動系統(tǒng)173
12.1簡介173
12.2基于兩電平VSI的中壓傳動系統(tǒng)173
12.2.1功率變換模塊173
12.2.2帶無源前端的兩電平VSI傳動系統(tǒng)174
12.3二極管箝位式逆變器傳動系統(tǒng)175
12.3.1基于GCT的NPC逆變器傳動系統(tǒng)175
12.3.2基于IGBT的NPC逆變器傳動系統(tǒng)177
12.4多電平串聯(lián)H橋逆變器傳動系統(tǒng)178
12.4.1適用于2300V/4160V電動機的CHB逆變器傳動系統(tǒng)178
12.4.2適用于6.6kV/11.8kV電動機的CHB逆變器傳動系統(tǒng)180
12.5NPC/H橋逆變器傳動系統(tǒng)180
12.6基于ANPC 拓撲結(jié)構(gòu)的傳動系統(tǒng)181
12.6.1三電平ANPC逆變器傳動系統(tǒng)181
12.6.2五電平ANPC逆變器傳動系統(tǒng)182
12.7基于MMC拓撲結(jié)構(gòu)的傳動系統(tǒng)182
12.810kV電壓等級的傳動系統(tǒng)183
12.9小結(jié)184
參考文獻184
第13章電流源型變頻器傳動系統(tǒng)185
13.1簡介185
13.2采用PWM整流器的電流源型變頻器傳動系統(tǒng)185
13.2.1采用單橋PWM整流器的電流源型變頻器傳動系統(tǒng)185
13.2.2專用電動機的電流源型逆變器傳動系統(tǒng)188
13.2.3采用雙橋PWM整流器的電流源型逆變器傳動系統(tǒng)188
13.3適用于常規(guī)變流電動機的無變壓器電流源型逆變器傳動系統(tǒng)189
13.4采用多脈波SCR整流器的電流源型逆變器傳動系統(tǒng)189
13.4.1采用18脈波SCR整流器的電流源型逆變器傳動系統(tǒng)189
13.4.2采用6脈波SCR整流器的低成本電流源型逆變器傳動系統(tǒng)190
13.5同步電動機的負載換相逆變器傳動系統(tǒng)190
13.5.112脈波輸入和6脈波輸出的LCI傳動系統(tǒng)190
13.5.212脈波輸入和12脈波輸出的LCI傳動系統(tǒng)191
13.6小結(jié)192
參考文獻192
第14章高性能傳動控制方法193
14.1簡介193
14.2坐標變換193
14.2.1abc/dq坐標變換193
14.2.2abc/αβ變換195
14.3異步電動機數(shù)學(xué)模型195
14.3.1空間矢量電動機模型195
14.3.2dq電動機模型196
14.3.3異步電動機暫態(tài)特性197
14.4磁場定向控制原理199
14.4.1磁場定向199
14.4.2FOC的控制框圖200
14.5直接磁場定向控制201
14.5.1系統(tǒng)框圖201
14.5.2轉(zhuǎn)子磁鏈計算202
14.6間接磁場定向控制204
14.7電流源型逆變器傳動系統(tǒng)的磁場定向控制205
14.8直接轉(zhuǎn)矩控制207
14.8.1直接轉(zhuǎn)矩控制的原理207
14.8.2開關(guān)邏輯208
14.8.3定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩計算211
14.8.4DTC傳動系統(tǒng)仿真211
14.8.5DTC和FOC方法之間的比較212
14.9小結(jié)213
參考文獻213
第15章同步電動機傳動系統(tǒng)控制214
15.1簡介214
15.2同步電動機的建模214
15.2.1電動機結(jié)構(gòu)214
15.2.2同步電動機的動態(tài)模型215
15.2.3穩(wěn)態(tài)等效電路217
15.3基于VSC驅(qū)動的同步電動機傳動系統(tǒng)ZDC控制218
15.3.1簡介218
15.3.2ZDC控制原理218
15.3.3VSC同步電動機傳動系統(tǒng)ZDC控制方法的實現(xiàn)219
15.3.4暫態(tài)過程分析220
15.4VSC同步電動機傳動系統(tǒng)的MTPA控制222
15.4.1簡介222
15.4.2MTPA控制原理222
15.4.3VSC同步電動機傳動系統(tǒng)MTPA控制方法的實現(xiàn)224
15.4.4暫態(tài)分析224
15.5VSC同步電動機傳動系統(tǒng)的DTC225
15.5.1簡介225
15.5.2DTC原理225
15.5.3VSC同步電動機傳動系統(tǒng)DTC的實現(xiàn)228
15.5.4暫態(tài)分析229
15.6CSC同步電動機傳動系統(tǒng)的控制230
15.6.1簡介230
15.6.2CSC同步電動機傳動系統(tǒng)的ZDC控制231
15.6.3CSC同步電動機傳動系統(tǒng)的ZDC控制暫態(tài)過程分析233
15.6.4CSC同步電動機傳動系統(tǒng)的MTPA控制234
15.7小結(jié)235
附錄15A附件236
參考文獻236
第6部分中壓傳動系統(tǒng)專題
第16章用于中壓傳動的矩陣變換器239
16.1簡介239
16.2經(jīng)典矩陣變換器239
16.2.1經(jīng)典矩陣變換器結(jié)構(gòu)239
16.2.2開關(guān)約束條件與波形合成240
16.3三模塊矩陣變換器242
16.3.1三相轉(zhuǎn)單相（3×1）MC模塊242
16.3.2三模塊MC拓撲結(jié)構(gòu)243
16.3.3輸入和輸出波形244
16.4多模塊級聯(lián)矩陣變換器245
16.4.1九模塊CMC拓撲結(jié)構(gòu)246
16.4.2輸入輸出波形246
16.5用于中壓傳動的多模塊CMC248
16.6小結(jié)250
參考文獻250
第17章無變壓器的中壓傳動系統(tǒng)251
17.1簡介251
17.2共模電壓及常規(guī)解決方案251
17.2.1共模電壓的定義251
17.2.2共模電壓波形252
17.2.3傳統(tǒng)解決方案253
17.3多電平電壓源型變頻器的共模電壓抑制254
17.3.1降低共模電壓的空間矢量調(diào)制方法254
17.3.2共模電壓抑制方案1255
17.3.3共模電壓抑制方案2
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