Digital Control in Power Electronics

《电力电子中的数字控制》是一本全面介绍电力电子数字控制技术的入门书籍。本书的主要内容包括电力转换器控制问题以及基于当前广泛应用的数字控制技术的基本解决方案。书中特别关注半桥电压源逆变器的应用案例，既有单相也有三相实现。这样的案例选择是因为它既简单又广为人知，同时还能涵盖电力电子领域中频繁遇到的数字控制技术的宽广范围，从数字脉宽调制（DPWM）和空间矢量调制（SVM），到逆变器输出电流和电压控制。 我们需要了解电力电子中的数字控制是什么。电力电子是指利用电力半导体器件实现电能变换和控制的技术。数字控制则是使用数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）等数字电路来实现对电力电子设备的控制。它与传统的模拟控制相比，具有更高的灵活性、精确度以及更易实现复杂控制策略的优点。 在进行数字控制设计之前，我们需要了解几个基础知识点。首先是信号采集，这是数字控制系统的基础，涉及将模拟信号转换为数字信号的过程。在这个过程中，模拟到数字转换器（ADC）扮演了重要角色。它将连续变化的模拟信号转换成离散的数字值。在电力电子领域，信号采集通常包括电流、电压和温度等信号的采集。 接下来是建模，这是理解和预测电力电子系统行为的基础。建模主要是通过数学方程来描述系统或设备的动态特性。在电力电子中，常见的模型包括功率器件模型、电感电容模型、开关模型等。这些模型能够帮助设计者理解电路的工作原理并进行有效的数字控制算法设计。 数字控制过程的第三个重要步骤是控制策略的实现。在电力电子中，控制算法的设计通常基于对电力变换器的精确控制，包括对逆变器输出电流和电压的控制。数字脉宽调制（DPWM）是一种常见的控制策略，它通过改变开关器件的脉宽来控制输出功率的大小。而空间矢量调制（SVM）是一种更为先进的控制策略，它利用空间电压矢量的概念来提高逆变器的输出波形质量，减少开关损耗。 电力电子领域的数字控制还涉及到一些高级主题，如数字控制系统稳定性分析和补偿器设计。稳定性分析是为了确保控制系统在各种操作条件下都能稳定工作。而补偿器设计则关注如何设计一个控制环路，使得系统能够在没有振荡和超调的情况下快速响应变化。这些内容对于设计一个高效、可靠、稳定的电力电子系统至关重要。 《电力电子中的数字控制》一书的两位作者Simone Buso和Paolo Mattavelli均来自意大利的大学。Simone Buso任职于帕多瓦大学的信息工程系，而Paolo Mattavelli则在乌迪内大学电气、机械和管理工程系工作。他们的背景和专业知识为本书提供了理论和实践相结合的独特视角。通过这本书，无论是电力电子专业的学生还是设计工程师，都可以了解到电力转换器控制问题的典型实例和它们的数字解决方案。这些案例和解决方案对于学习电力电子技术，特别是数字控制技术是极具价值的。 本书的出版对电力电子技术领域，特别是数字控制的发展有着积极的推动作用。通过提供详尽的理论知识和实际应用案例，它为电力电子和控制工程师们提供了一本实用的参考资料，帮助他们在实际工作中更好地理解和应用数字控制技术，从而设计出性能更优、控制更精准的电力电子产品。