电力电子变换器的周期平衡态与分岔分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张浩 著

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• 电力电子
• 变换器
• 周期平衡态
• 分岔分析
• 非线性电路
• 控制系统
• 数学建模
• 稳定性分析
• 电力系统
• 混沌现象

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030489388

版次：1

商品编码：11941189

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-06-01

用纸：胶版纸

页数：179

字数：237000

正文语种：中文

内容简介

　　电力电子变换器本质上属于分段光滑的非自治系统，研究其存在的周期平衡态及动力学演化机制，对于认识和理解其复杂行为并指导其优化设计具有重要的意义。《电力电子变换器的周期平衡态与分岔分析》系统地论述了电力电子变换器的周期平衡态与分岔理论分析方法，介绍了用于描述电力电子变换器复杂行为的建模方法，着重分析了DC-DC变换器中极限环产生机理、AC-DC和DC-AC变换器中的快尺度分岔和慢尺度分岔现象以及与周期平衡态密切相关的问题，如间歇性、非线性扰动行为、不对称性、非线性交互作用等。此外，与稳定性相关的多参数分析理论也在书中作了介绍。
　　《电力电子变换器的周期平衡态与分岔分析》可供高等学校电力电子、电气工程与自动化及电子与信息类等相关学科的师生使用，也可供相关领域的科技人员参考。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1．1 电力电子变换器的电路拓扑
1．2 控制策略
1．2．1 电压型控制
1．2．2 电流型控制
1．2．3 单周控制
1．3 建模方法
1．3．1 状态空间平均建模
1．3．2 非线性离散建模
1．4 非线性动力学基础知识
1．4．1 非线性动力学基本概念
1．4．2 稳定性理论
1．4．3 分岔理论及其数值分析
参考文献

第2章 电压型B00st DC-DC变换器中的极限环机理
2．1 工作原理与建模
2．1．1 工作原理
2．1．2 状态空间平均模型
2．2 两类极限环现象
2．2．1 第一类极限环
2．2．2 第二类极限环
2．3 理论分析
2．3．1 稳定性分析
2．3．2 极限环解析表达式
2．4 数值仿真与电路实验
2．5 本章小结
参考文献

第3章 峰值电流型Boost PFC变换器中的快尺度分岔与间歇性分析
3．1 电路描述与建模
3．1．1 电路描述
3．1．2 频闪建模
3．2 数值结果与分析
3．2．1 数值结果
3．2．2 结果分析
3．3 PSPICE电路实验结果
3．4 本章小结
参考文献

第4章 单周控制SEPIC PFC变换器中的慢尺度分岔行为
4．1 电路描述与数值仿真
4．2 理论分析
4．2．1 非线性状态空间平均建模
4．2．2 系统周期平衡态的求解
4．2．3 Floquet理论分析
4．3 PSPICE电路实验
4．4 本章小结
参考文献

第5章 单周控制Zeta PFC变换器中的非线性扰动行为
5．1 电路工作原理
5．2 SPICE电路模型及其扰动仿真
5．2．1 SPICE大信号平均电路模型
5．2．2 非线性动仿真
5．3 理论分析
5．3．1 功率平衡近似与Fourier级数分析
5．3．2 扰动运行的参数边界条件
5．4 电路实验
5．5 本章小结
参考文献

第6章 非线性时变周期系统的多参数稳定性理论及其在Zeta PFC变换器中的应用
6．1 基于无量纲分析法的非线性时变周期系统多参数稳定性分析理论
6．1．1 非线性时变周期系统模型定义
6．1．2 非线性时变周期系统的稳定性等价定理
6．1．3 基于无量纲分析法的高维PFC变换器多参数稳定性分析
6．2 多参数稳定性分析理论在Zeta PFC变换器中的应用
6．2．1 Zeta PFC变换器及其数学模型
6．2．2 特征值稳定性分析与电路实验验证
6．2．3 参数合力关联关系的功率流传输不均衡理论
6．2．4 多参数稳定性边界
6．3 本章小结
参考文献

第7章 峰值电流型Buck-Boost逆变器中的快尺度分岔与不对称性分析
7．1 工作原理
7．2 改进平均模型
7．2．1 主电路传递函数
7．2．2 电流闭环传递函数
7．2．3 双闭环传递函数
7．3 快尺度倍周期分岔行为分析
7．3．1 稳定状态
7．3．2 快尺度分岔
7．3．3 极点运动轨迹分析
7．4 快尺度倍周期分岔的不对称性分析
7．4．1 等效斜坡补偿
7．4．2 相位偏移与纹波效应
7．5 本章小结
参考文献

第8章 级联Boost逆变器中的慢尺度分岔与非线性交互机理
8．1 工作原理与建模
8．1．1 电路描述
8．1．2 非线性状态空间平均建模
8．1．3 虚拟等效模型
8．1．4 模型验证
8．2 慢尺度分岔行为与稳定性分析
8．2．1 特征值灵敏度分析
8．2．2 数值仿真
8．2．3 参数稳定边界
8．3 非线性交互机理研究
8．3．1 系统非线性模态级数解
8．3．2 瞬态行为
8．3．3 瞬态特性分析
8．3．4 模态间的非线性交互作用
8．3．5 主导振荡模式
8．4 本章小结
参考文献
附录A
附录B

前言/序言

　　作为一类典型的分段光滑非自治系统，电力电子变换器中会出现诸如倍周期分岔、Hopf分岔及混沌等丰富的非线性现象。其中，电力电子变换器中存在着两种类型的周期平衡态：一种是在DC-DC变换器中，以低频振荡现象表现出的极限环；另一种则是在AC-DC和DC-AC变换器中，以固有周期解形式呈现的周期平衡态。前者是系统的不稳定行为，是不期望的，着重于研究极限环产生机理；而后者是稳定的，是工程实际中所期望的，着重研究其周期平衡态及其动力学行为演化过程。
　　本书主要介绍了电力电子变换器中存在的周期平衡态及其动力学演化机制，在系统控制、建模、理论分析等方面做了详细介绍。本书以大信号平均模型为主，系统地介绍了电力电子变换器中周期平衡态的分析方法，是一个比较完备的体系。除此之外，还包含一些新的研究成果，如建立了多参数稳定性理论等。具体内容如下：
　　第2章以BoostDC-DC变换器为例，推导出了用于描述其低频域动力学行为的小信号状态平均模型，从电路层面剖析了两类极限环产生的物理机理，确定了系统出现极限环的临界分岔条件，给出了分岔点处极限环的解析表达式。
　　第3章在理想开关模型的基础上，建立了用于分析峰值电流型BoostPFC变换器的高频域动力学行为的频闪映射模型，研究了其中快尺度倍周期分岔行为的动力学特性，并采用折叠分岔图分析了快尺度动力学行为的间歇性，给出了系统参数空间的稳定行为边界图。
　　第4章基于单周控制的自治性，建立了描述单周控制SEPICPFC变换器的低频域动力学行为的单变量非线性微分方程，采用谐波平衡法得到了其解析的周期平衡解，继而通过判定Floquet乘子的变化趋势，预测了该变换器首次失稳时分岔点的位置和类型，揭示了系统出现慢尺度分岔现象的动力学机理。

《现代通信系统中的信号处理技术》 内容简介 本书深入探讨了现代通信系统中至关重要的信号处理技术，旨在为读者提供一个全面而系统的理解框架。随着通信需求的爆炸式增长和技术日新月异，信号处理已成为实现高效、可靠和高质量通信的核心驱动力。本书的编写，正是为了满足这一时代需求，为通信工程师、研究人员以及对该领域感兴趣的学生提供一本权威的学习和参考资料。 本书的结构围绕着通信系统从信号的产生、传输到接收、解码的整个流程展开，并重点聚焦于信号处理在每个环节的关键作用。我们将从最基础的信号理论出发，逐步深入到复杂的信号处理算法及其在现代通信系统中的具体应用。 第一部分：通信系统基础与信号表示 在开篇，我们将首先回顾通信系统的基本组成部分，包括信源、信宿、发送端、接收端、编码器、解码器、调制器、解调器以及信道等。在此基础上，我们将详细介绍各种信号的表示方法，包括连续时间信号和离散时间信号。我们将深入讨论傅里叶级数和傅里叶变换，这是理解信号频谱特性和频率域分析的基础。同时，也会介绍拉普拉斯变换和Z变换，它们在分析连续和离散系统中的瞬态响应和稳定性方面发挥着关键作用。采样定理的引入和深入解析，将解释连续信号如何被离散化以适应数字通信系统的要求，并探讨采样失真（混叠）的产生原因和避免方法。 第二部分：线性时不变系统与滤波 本部分将聚焦于线性时不变（LTI）系统，这是通信系统中最常见也是最重要的模型。我们将详细讲解LTI系统的冲激响应和卷积，它们是描述系统输入输出关系的两个基本概念。通过分析系统的频率响应，我们将揭示系统如何影响信号的不同频率成分。 滤波是信号处理中的一项核心技术，用于去除噪声、提取有用信息或整形信号。本书将全面介绍各种类型的滤波器，包括： 模拟滤波器：讨论低通、高通、带通和带阻滤波器在连续时间域的设计原则和特性，包括巴特沃茨、切比雪夫和椭圆滤波器的设计方法。 数字滤波器：详细阐述无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。我们将深入研究IIR滤波器的设计，如脉冲不变法、双线性变换法，以及FIR滤波器的设计，如窗函数法（汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）和频率采样法。 自适应滤波器：介绍自适应滤波器的概念及其重要性，特别是在未知或时变环境中。我们将详细讲解最小均方（LMS）算法及其变种，如归一化LMS（NLMS）和递归最小均方（RLMS）算法，以及Riccati方程在最小均方误差（MMSE）估计中的应用。这些算法在噪声消除、均衡和预测等领域有着广泛应用。 第三部分：模拟调制与解调 模拟调制是将基带信号的频谱搬移到高频载波上的过程，是实现信息远距离传输的传统方法。本部分将详细介绍主要的模拟调制技术： 幅度调制 (AM)：包括双边带 (DSB)、抑制载波双边带 (DSB-SC) 和单边带 (SSB)。我们将分析它们的产生原理、频谱特性、带宽需求以及解调方法，如包络检波、相干解调等。 角度调制 (FM/PM)：重点介绍调频 (FM) 和调相 (PM) 的原理、频谱特性和优势，特别是FM在抗噪声方面的优越性。同时，我们将讲解调频和调相的解调技术，如斜率检波器、锁相环 (PLL) 等。 第四部分：数字调制与解调 数字调制是将数字基带信号映射到模拟载波上的过程，是现代通信系统的基础。本书将深入剖析各类数字调制技术： 幅移键控 (ASK)：介绍其基本原理、星座图、误码率性能以及不同阶数ASK的设计。 频移键控 (FSK)：详细讲解FSK的实现方式、频谱效率、抗噪声能力以及其在某些特定应用中的优势。 相移键控 (PSK)：包括二进制相移键控 (BPSK)、正交相移键控 (QPSK) 和更高阶PSK。我们将深入分析它们的星座图、相干解调和非相干解调方法，以及它们在不同通信标准中的应用。 正交幅度调制 (QAM)：作为PSK和ASK的结合，QAM能够以更高的频谱效率传输数据。我们将详细讲解QAM的原理、星座图设计，以及其在Wi-Fi、LTE等现代通信标准中的重要性。 M进制通信：将M进制调制技术进行统一的讨论，包括M进制ASK、M进制PSK、M进制QAM的通用原理和性能分析。 联合通信技术：探讨将多种调制技术进行组合以优化系统性能的方法，例如套叠QAM（Tiered QAM）。 第五部分：信道编码与解码 信道编码是通信系统中用于提高传输可靠性的关键技术，它通过在数据中添加冗余信息来检测和纠正传输过程中引入的错误。本部分将详尽介绍： 线性分组码：包括循环码、 BCH码和里德-所罗门码（RS码）。我们将深入理解它们的代数结构、编码和解码算法，以及它们在CDMA、DVD和卫星通信等领域的广泛应用。 卷积码：详细介绍卷积码的生成过程、编码器结构、Viterbi译码算法，以及卷积码在性能上的优势，尤其是在信噪比较低的情况下。 Turbo码和LDPC码：介绍这两种现代高性能的纠错码，它们代表了当今编码理论的顶尖水平。我们将分析它们的迭代译码原理，以及它们在5G通信、Wi-Fi 6等标准中的突破性应用。 第六部分：多址技术与多径传播 为了实现多个用户共享同一通信资源，各种多址技术应运而生。本书将详细介绍： 频分多址 (FDMA) 时分多址 (TDMA) 码分多址 (CDMA) 正交频分复用 (OFDM)：作为现代无线通信的核心技术，OFDM能够有效地克服多径衰落。我们将深入分析OFDM的原理、子载波正交性、循环前缀的作用以及其在Wi-Fi、LTE、5G中的应用。 多径传播是无线通信中的一大挑战，它会导致信号失真和衰落。本书将探讨： 多径传播模型：介绍瑞利衰落、莱斯衰落等模型，以及它们的统计特性。 均衡技术：包括线性均衡器（如LMS、RLS）和非线性均衡器（如MLSE），用于对抗由于多径效应引起的符号间干扰（ISI）。 第七部分：现代通信系统中的信号处理应用 在本部分的最后，我们将把前面介绍的理论知识融会贯通，重点阐述这些信号处理技术在具体的现代通信系统中的应用： 蜂窝移动通信系统：从GSM到4G LTE和5G NR，分析其信号处理的关键技术，如OFDM、MIMO、波束成形等。 无线局域网 (Wi-Fi)：介绍Wi-Fi标准（如802.11 a/g/n/ac/ax）中使用的OFDM、MIMO、QAM等信号处理技术。 卫星通信：讨论卫星通信系统中面临的挑战，如长时延、高功率限制，以及相应的信号处理解决方案，包括强大的纠错编码。 软件定义无线电 (SDR)：介绍SDR的理念，以及它如何通过软件来实现灵活的信号处理功能，从而适应不断变化的网络标准和需求。 信号估计与检测：介绍卡尔曼滤波、维纳滤波等估计算法，以及最大似然估计、最大后验概率估计等检测算法，它们在通信接收端的性能优化中至关重要。 读者对象 本书适合于通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业的本科生、研究生，以及从事通信系统设计、开发和优化的工程师。通过学习本书，读者将能够深刻理解现代通信系统中信号处理的原理和方法，并能够将这些知识应用于实际的工程实践中，应对日益复杂的通信挑战。 本书特色 理论与实践并重：理论推导严谨，同时结合大量实例和图示，帮助读者直观理解抽象概念。 全面而深入：覆盖现代通信系统中最重要的信号处理技术，从基础理论到前沿应用。 结构清晰，逻辑性强：章节之间层层递进，脉络清晰，易于学习和掌握。 语言通俗易懂：力求用清晰、准确的语言阐述复杂的概念，避免不必要的术语堆砌。 实用性强：为读者提供解决实际通信工程问题的工具和思路。 本书的出版，旨在为推动通信技术的发展贡献一份力量，帮助读者站在巨人的肩膀上，探索通信世界的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从事电力电子产品开发多年的工程师，我深知在实际产品设计中，系统稳定性是首要考虑的因素。很多时候，一个微小的参数变化或者控制策略的调整，都可能导致变换器工作在非预期的状态，甚至出现震荡、混沌等难以预测的故障。过去，我们更多地依赖于经验和大量的仿真测试来规避这些风险，但总感觉缺乏一个系统性的理论指导。这本书的标题，尤其是“周期平衡态与分岔分析”，立刻引起了我的共鸣。我期望这本书能够提供一套系统的方法论，帮助我们从理论层面深刻理解变换器为何会发生这些不稳定的现象，以及如何通过参数设计和控制策略来避免或者利用这些现象。我非常期待书中能有详细的数学推导，能够清晰地展现不同参数如何影响变换器的动态行为，以及分岔点具体是如何产生的。同时，我也希望书中能够提供一些实际应用中的案例，说明如何利用这些理论来指导实际产品的设计，解决工程中遇到的难题。如果这本书能够帮助我建立起对变换器复杂动态行为的更深刻认识，从而提高我设计产品的鲁棒性和可靠性，那么它对我来说就是一本不可多得的宝典。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在电力电子领域摸爬滚打多年的研究人员，我对理论的深度和严谨性有着极高的要求。近些年，随着电力电子系统的复杂度不断增加，传统的线性分析方法已经越来越难以应对实际工程中出现的各种复杂现象。特别是对于一些工作在临界状态或者非线性区域的变换器，其动态行为往往难以预测，甚至会出现混沌等非线性现象。我一直在寻找一本能够系统性地阐述如何运用现代非线性动力学理论来分析电力电子变换器，特别是能够深入探讨“周期平衡态”以及“分岔”等关键概念的书籍。这本书的出现，无疑为我打开了一扇新的窗口。从我初步浏览的章节来看，作者在理论框架的构建上非常扎实，对数学工具的应用也恰到好处，既保持了科学的严谨性，又不至于让读者望而却步。书中对不同拓扑结构的分析，以及对分岔点附近的动态行为的详细描述，都让我感到非常兴奋。我尤其关注书中对于如何识别和预测分岔的章节，这对于设计稳定可靠的电力电子系统至关重要。这本书的出版，对于推动电力电子领域的研究向更深层次、更精细化发展，具有重要的意义。我期待着能够通过这本书，进一步提升自己对电力电子变换器非线性动力学的理解水平，并将其应用于更前沿的研究课题中。

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说实话，我当初选择这本书，纯粹是因为对“分岔分析”这个词感到好奇。我是一名对数学理论特别着迷的爱好者，总觉得那些隐藏在物理现象背后的数学规律，才是最迷人的地方。我平时喜欢阅读一些关于混沌理论、分形几何等方面的科普读物，也对非线性动力学产生了浓厚的兴趣。当我在网上偶然看到这本书的标题时，立刻被它吸引住了。虽然我并非电力电子专业的科班出身，但我相信，只要原理是相通的，那么即使是看起来很专业的领域，也能从中找到乐趣。我最期待的是，这本书能否用一种相对易懂的方式，解释清楚“周期平衡态”和“分岔”这两个概念在电力电子变换器中的具体体现。我希望它不仅仅是枯燥的数学公式推导，更能结合一些直观的图形或者例子，让我这个“外行人”也能领略到其中的美妙。我希望这本书能像一本武林秘籍一样，让我看到电力电子变换器运行的“穴位”和“要害”，了解它们在不同参数变化下，会发生怎样“走火入魔”或者“炉火纯青”的蜕变。如果它真的能做到这一点，那我对它的喜爱，将远远超出我最初的预期，甚至有可能激发我对电力电子领域产生更深的探索欲。

评分☆☆☆☆☆

我对电力电子领域的研究一直关注着前沿的理论发展，近年来，非线性动力学方法在电力电子系统分析中的应用越来越受到重视，尤其是在应对高开关频率、复杂控制策略以及大功率集成化等挑战时，传统的分析方法显得力不从心。这本书的出现，恰好填补了这一领域的理论空白。从我初步翻阅的章节来看，作者对周期平衡态和分岔理论的掌握非常精深，并且将其巧妙地应用于分析各种经典的电力电子变换器。书中对不同工作模式下的动态行为，特别是跨越临界点时可能出现的奇特现象，进行了详尽的论述。我非常欣赏书中对于理论推导过程的严谨性，同时也关注到其在实际工程应用中的指导意义。我期待书中能够提供一些具体的案例分析，展示如何通过分岔分析来优化变换器的设计，提高系统的稳定性和可靠性，甚至发掘新的工作模式。这本书的出版，对于提升我国在电力电子基础理论研究方面的水平，具有重要的推动作用。它不仅能帮助广大研究者和工程师深入理解电力电子变换器的本质，更能激发新的研究思路和创新点，为行业的发展注入新的活力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很吸引人，那种深邃的蓝色，配合着精密的电路图纹理，一下子就抓住了我的眼球。我是一名刚入行不久的电力电子工程师，对于理论研究的深度一直感到有些欠缺，总觉得在实际工作中遇到的很多棘手问题，根源都藏在那些更深层次的数学模型和物理原理里。我一直渴望找到一本能够填补我理论知识空白的书，让我能更好地理解那些复杂的变换器行为。当我在书店看到这本书时，标题里的“周期平衡态”和“分岔分析”几个词，立刻勾起了我的兴趣。我知道这些概念在研究非线性系统时非常重要，而电力电子变换器本身就是一个典型的非线性系统。我迫不及待地翻开书的目录，看到里面涉及了各种典型的电力电子拓扑结构，比如Buck、Boost、Flyback等等，并且在分析方法上，似乎运用了非常严谨的数学工具。虽然我还没来得及深入阅读，但从目录和开篇的一些理论介绍来看，这本书很有可能是我一直在寻找的那种，能够帮助我构建起扎实的理论基础，让我从“知其然”向“知其所以然”迈进的宝藏。我期待着书中能够用清晰的语言和详实的推导，带领我一步步揭开电力电子变换器神秘的面纱，尤其是在研究那些复杂动态行为和潜在的不稳定现象时，能够给我带来豁然开朗的体验。