能源變換在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、電力系統(tǒng)、電子裝置及家用電器等領域隨處可見。隨著能源消耗的日益增大，社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，對能源變換提出了更高的要求。電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術，其主要內(nèi)容是利用大功率電子器件對能量進行變換和控制，涉及電力學、電子學和控制理論三個學科，涵蓋知識面廣，學習難度大。電力電子仿真可在未搭建實際電路前進行電路原理驗證與性能分析，有利于工程技術人員和科研人員快速設計電力電子變換電路及控制策略。
本書以“電力電子技術”課程內(nèi)容為基礎，以PSIM專業(yè)仿真軟件為載體，以電力電子四大變換電路及其控制為切入點，深入淺出地講解和討論PSIM仿真環(huán)境、PSIM元件模型、PSIM基本操作與分析方法、整流變換電路仿真、直直變換電路仿真、逆變變換電路仿真、交交變換電路仿真等基礎知識及控制方法，為電力電子變換電路建模與仿真提供一定的方法及理論。在探討電力電子四大變換電路建模與仿真的基礎上，本書借助PSIM仿真軟件的SmartCtrl和SimCoder工具，對直流開關電源環(huán)路設計、SimCoder自動代碼生成、DSP數(shù)控直流電源設計、DSP控制環(huán)路C程序代碼自動生成等應用進行了詳細、深入的講解與探討，為高年級本科生或研究生進一步學習和研究電力電子變換技術提供了幫助，使具有一定電力電子技術基礎的學生能較好地理解和掌握電力電子四大變換電路的工作原理、控制方法及實踐應用。
本書語言通俗易懂，內(nèi)容豐富翔實，突出了以實例為中心的特點。在闡明基本原理的前提下，從變換電路仿真模型搭建、控制環(huán)路工作原理闡述、控制環(huán)路設計、仿真與分析等方面，將深奧、難懂、抽象的電力電子變換電路及其工作原理展現(xiàn)給讀者，使讀者能較好地理解和掌握電力電子變換電路的實際應用及控制方法，逐步從理論認知過渡到實踐應用。
全書共分10章，其中第1章由固緯電子(蘇州)有限公司張懋博士撰寫，第2章由西南交通大學電氣工程學院韓瑩博士撰寫，第3.1~3.4節(jié)和第4章由西南民族大學張珍珍博士撰寫，第3.5~3.7節(jié)由國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司卞超撰寫，第3.8~3.11節(jié)由國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司陶加貴博士撰寫，第5、6、8、9、10章由西南民族大學游志宇博士撰寫，第7章由國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司戴鋒撰寫。全書由游志宇統(tǒng)稿、定稿，戴鋒、張珍珍審稿。
在本書撰寫和出版過程中，得到西南民族大學黃勤珍教授、邵仕泉副教授的大力支持，并對本書提出了寶貴的意見和建議。另外，固緯電子(蘇州)有限公司郭國棟執(zhí)行副總經(jīng)理也給予了大力支持，研究生李明月對本書進行了校稿，西南民族大學杜誠老師為本書出版進行了聯(lián)系和協(xié)調(diào)工作，在此對他們的辛苦付出表示衷心的感謝。
本書的出版得到了西南民族大學教育教學研究與改革項目（2019YB26）、教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（201902111012）、西南民族大學一流本科課程建設項目（2020YLKC06）的資助，在此致謝。
由于撰寫時間倉促，作者水平有限，書中難免存在疏漏和不足之處，敬請讀者批評指正。
作者
2020年8月于成都
第1章PSIM仿真環(huán)境
1.1電力電子仿真概述
1.2PSIM簡介
1.3PSIM仿真軟件開發(fā)環(huán)境
1.3.1PSIM電路圖輸入編輯界面
1.3.2Simview波形顯示界面
1.4本章小結
第2章PSIM元件模型
2.1元件模型參數(shù)設置
2.2功率電路元件庫
2.2.1RLC支路元件模型
2.2.2開關元件模型
2.2.3變壓器元件模型
2.2.4其他元件模型
2.2.5熱損耗模型
2.2.6可再生能源模型
2.3控制電路元件庫
2.3.1濾波器模型
2.3.2運算函數(shù)元件模型
2.3.3其他函數(shù)元件模型
2.3.4邏輯元件模型
2.3.5數(shù)字控制模型
2.3.6SimCoupler模塊
2.4其他電路元件庫
2.4.1開關控制器
2.4.2電壓電流傳感器
2.4.3探頭和儀表
2.4.4功能塊模型
2.5信號源元件庫
2.5.1電壓源
2.5.2電流源
2.5.3部分電源定義
2.6事件控制元件庫
2.7SimCoder元件庫
2.7.1TI F28335 Target
2.7.2PEPro/F28335 Target
2.7.3PEExpert3 Target
2.7.4通用硬件目標板
2.7.5全局變量與中斷
2.8自定義元件庫
2.9本章小結
第3章PSIM基本操作與分析方法
3.1元件查找與放置
3.2創(chuàng)建仿真電路
3.2.1新建電路原理圖
3.2.2繪制仿真電路模型
3.3電路模型仿真
3.3.1仿真控制設置
3.3.2仿真運行與控制
3.4仿真結果查看與分析
3.4.1運行Simview
3.4.2仿真結果查看
3.5子電路創(chuàng)建
3.5.1子電路元件創(chuàng)建
3.5.2子電路元件調(diào)用
3.5.3主電路定義子電路元件參數(shù)
3.6元件參數(shù)文件應用
3.6.1參數(shù)文件格式說明
3.6.2參數(shù)文件調(diào)用示例
3.7內(nèi)嵌C程序塊應用
3.7.1簡化C程序塊
3.7.2通用C程序塊
3.8外部動態(tài)鏈接庫DLL應用
3.8.1外部DLL元件概述
3.8.2外部DLL導出功能函數(shù)
3.8.3外部DLL創(chuàng)建
3.8.4簡單DLL元件應用示例
3.8.5通用DLL元件應用示例
3.9PSIM與MATLAB協(xié)同仿真
3.9.1SimCoupler接口模塊概述
3.9.2SimCoupler協(xié)同仿真步驟
3.9.3平均電流控制Buck變換器協(xié)同仿真
3.10交流頻域仿真分析
3.10.1交流頻域分析元件模型
3.10.2交流頻域分析設置方法
3.10.3交流頻域分析示例
3.11參數(shù)掃描分析
3.12本章小結
第4章整流變換電路仿真
4.1單相整流電路仿真
4.1.1單相不可控整流電路仿真
4.1.2單相半波可控整流電路仿真
4.1.3單相橋式全控整流電路仿真
4.1.4單相全波可控整流電路仿真
4.1.5單相橋式半控整流電路仿真
4.2三相整流電路仿真
4.2.1三相半波不可控整流電路仿真
4.2.2三相半波可控整流電路仿真
4.2.3三相橋式全控整流電路仿真
4.3閉環(huán)可控整流電路仿真
4.3.1單相閉環(huán)可控整流變換仿真
4.3.2三相閉環(huán)可控整流變換仿真
4.4本章小結
第5章直直變換電路仿真
5.1斬波變換電路仿真
5.1.1降壓變換電路仿真
5.1.2升壓變換電路仿真
5.1.3升/降壓變換電路仿真
5.1.4Cuk斬波變換電路仿真
5.1.5Sepic斬波變換電路仿真
5.1.6Zeta斬波變換電路仿真
5.2隔離型直流變換電路仿真
5.2.1正激變換電路仿真
5.2.2反激變換電路仿真
5.2.3半橋變換電路仿真
5.2.4全橋變換電路仿真
5.2.5推挽變換電路仿真
5.3閉環(huán)直流變換電路仿真
5.3.1單環(huán)Buck變換電路仿真
5.3.2雙環(huán)Buck變換電路仿真
5.3.3單環(huán)Boost變換電路仿真
5.3.4雙環(huán)Boost變換電路仿真
5.3.5電壓控制正激變換電路仿真
5.3.6電壓控制推挽變換電路仿真
5.3.7峰值電流控制Buck變換電路仿真
5.3.8V2控制Buck變換電路仿真
5.3.9谷值電流控制Buck變換電路仿真
5.3.10電壓跟隨控制Buck變換電路仿真
5.4本章小結
第6章逆變變換電路仿真
6.1有源逆變電路仿真
6.1.1單相橋式有源逆變電路仿真
6.1.2三相橋式有源逆變電路仿真
6.2電壓型無源逆變電路仿真
6.2.1單相電壓型逆變電路仿真
6.2.2三相電壓型橋式逆變電路仿真
6.3SPWM電壓型無源逆變電路仿真
6.3.1單極性SPWM單相橋式無源逆變電路仿真
6.3.2雙極性SPWM單相橋式無源逆變電路仿真
6.3.3雙極性SPWM三相橋式無源逆變電路仿真
6.4閉環(huán)控制無源逆變電路仿真
6.4.1滯環(huán)跟隨控制單相橋式無源逆變電路仿真
6.4.2PI控制單相橋式無源逆變電路仿真
6.4.3滯環(huán)跟隨控制三相橋式無源逆變電路仿真
6.4.4PI控制三相橋式無源逆變電路仿真
6.5本章小結
第7章交交變換電路仿真
7.1交流調(diào)壓電路仿真
7.1.1單相交流調(diào)壓電路仿真
7.1.2后沿固定單相交流調(diào)壓電路仿真
7.1.3三相交流調(diào)壓電路仿真
7.2單相斬控式交流調(diào)壓電路仿真
7.3單相交交變頻電路仿真
7.4本章小結
第8章SmartCtrl開關電源環(huán)路設計
8.1SmartCtrl概述
8.2SmartCtrl設計環(huán)境
8.2.1SmartCtrl啟動
8.2.2SmartCtrl主程序窗口界面
8.3SmartCtrl中DC/DC變換器設計
8.3.1單環(huán)控制變換器設計
8.3.2雙環(huán)控制變換器設計
8.3.3變換器對象設計
8.3.4傳感器設計
8.3.5補償調(diào)節(jié)器設計
8.4SmartCtrl環(huán)路設計示例
8.4.1控制環(huán)路設計
8.4.2PSIM仿真驗證
8.5本章小結
第9章SimCoder自動代碼生成
9.1代碼生成元件概述
9.2特殊代碼生成元件
9.2.1參數(shù)文件元件
9.2.2鋸齒波電壓源元件
9.2.3全局變量元件
9.2.4中斷元件
9.3事件控制代碼生成元件
9.3.1事件基本概念
9.3.2事件狀態(tài)創(chuàng)建
9.3.3事件子電路限制
9.4TI F28335 Target代碼生成元件
9.4.1DSP硬件板配置
9.4.2DSP時鐘配置
9.4.3數(shù)字輸入/輸出元件
9.4.4A/D轉換元件
9.4.5串行通信SCI元件
9.4.6遞增/遞減計數(shù)器
9.4.7PWM發(fā)生器
9.4.8啟動/停止PWM
9.4.9觸發(fā)區(qū)和觸發(fā)區(qū)狀態(tài)
9.4.10DSP示波器
9.5目標硬件系統(tǒng)代碼生成
9.5.1連續(xù)時域系統(tǒng)設計
9.5.2離散域系統(tǒng)設計
9.5.3目標硬件代碼生成
9.5.4事件控制目標硬件代碼生成
9.5.5代碼生成項目設置
9.6子系統(tǒng)代碼生成
9.6.1不帶硬件子系統(tǒng)代碼生成
9.6.2目標硬件子系統(tǒng)代碼生成
9.7本章小結
第10章基于SimCoder的DSP數(shù)控直流電源設計
10.1數(shù)控直流電源系統(tǒng)結構
10.2DSP數(shù)控降壓型直流電源硬件概述
10.2.1功率變換電路
10.2.2電壓測量電路
10.2.3電流測量電路
10.2.4過流保護電路
10.2.5開關管驅動電路
10.2.6DSP控制器電路
10.3DSP程控開環(huán)降壓電源設計
10.3.1模擬控制電路模型設計
10.3.2硬件化控制環(huán)路設計
10.3.3CCS工程創(chuàng)建及編譯運行
10.4電壓反饋控制降壓電源設計
10.4.1環(huán)路控制補償器設計
10.4.2模擬控制電路模型設計
10.4.3硬件化控制環(huán)路設計
10.4.4CCS工程創(chuàng)建及編譯運行
10.5雙環(huán)反饋控制降壓電源設計
10.5.1環(huán)路控制補償器設計
10.5.2模擬控制電路模型設計
10.5.3硬件化控制環(huán)路設計
10.5.4CCS工程創(chuàng)建及編譯運行
10.6本章小結
附錄A部分演示視頻
參考文獻
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