电力电子器件与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

李俊梅，康秀强 编

图书标签:

• 电力电子
• 电力器件
• 开关电源
• 逆变器
• 整流器
• 电路分析
• 应用电路
• 电子技术
• 电力系统
• 半导体器件

出版社： 浙江大学出版社

ISBN：9787308073479

版次：1

商品编码：10397823

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-02-01

用纸：胶版纸

页数：139

字数：231000

内容简介

《电力电子器件与应用》是高职高专项目课程系列教材之一，主要特点是从实际应用电路出发，集理论教学与实践教学于一体，可有效地提高学生的学习兴趣。主要内容包括整流电力电子器件及应用、开关电源的应用与设计、交流电力控制电路、逆变电路和变频器的使用等。
《电力电子器件与应用》适用于实施项目课程教学改革的电子电气类专业的学生或教师使用。

目录

项目一 整流电力电子器件与应用
模块一 路灯自动控制开关电路的设计与制作
模块二 直流电动机无级调速电路的设计与制作
模块三 电冰箱失压、过压、过流自动保护电路

项目二 开关电源的应用于设计
模块一 三星手机充电器的分析
模块二 DVD机开关电源的分析

项目三 交流电力控制电路
模块一 调光台灯
模块二 交流稳压器

项目四 逆变电路
模块一 小功率方波逆变器
模块二 串级调速系统

项目五 变频器的使用
参考文献

前言/序言

《电力电子器件与应用》是一本深入探讨现代电力电子技术核心知识体系的著作。本书聚焦于构成电力电子转换器基础的各类关键器件，并详细阐述它们在不同应用场景下的工作原理、特性分析以及实际运用。 第一部分：电力电子器件的基石——半导体器件 本书的开篇，我们将系统性地回顾和深入解析构成现代电力电子技术基石的各种半导体器件。这部分内容旨在为读者建立扎实的理论基础，理解这些微小却强大的电子元件如何控制和转换电能。 1. 开关器件的演变与原理 二极管 (Diode)：从最基础的PN结二极管开始，我们将详细介绍其单向导电特性、正向压降、反向漏电流以及不同类型二极管（如整流二极管、肖特基二极管、快速恢复二极管）的结构、性能差异及其在整流、续流等电路中的应用。特别会分析肖特基二极管在降低导通损耗方面的优势，以及快速恢复二极管在PWM（脉冲宽度调制）电路中的关键作用。 晶闸管系列 (Thyristor Family)： 普通晶闸管 (SCR)：深入剖析其触发导通、自关断机制，以及在交流调压、高功率开关电路中的应用。我们会探讨其门极控制特性、浪涌电流承受能力以及可靠性设计。 门极可关断晶闸管 (GTO)：重点介绍其克服普通晶闸管关断困难的独特设计，分析其门极关断电路的复杂性，以及在大型高功率变流器中的重要地位。 对称晶闸管 (TRIAC)：阐述其双向导通特性，详细讲解其在交流电动机调速、照明调光等单相交流控制中的应用。 双向导通晶闸管 (DIAC)：作为TRIAC的触发元件，我们会分析其触发电压特性，及其在TRIAC触发电路中的配合使用。 功率MOSFET (Power MOSFET)：详细解析其电压驱动特性、低导通电阻（RDS(on)）的优势、快速开关速度以及易于并联的特点。本书将深入探讨不同MOSFET结构（如DMOS、VMOS）的特点，以及其在低至中等功率、高频开关应用中的广泛前景，例如开关电源、DC-DC变换器等。 功率BJT (Power Bipolar Junction Transistor)：回顾其电流驱动特性、较高的击穿电压和电流能力，同时分析其相较于MOSFET的开关速度较慢、驱动电路较复杂等缺点。我们将探讨其在一些特定领域（如部分音频放大、某些工业电源）的应用。 绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)：作为MOSFET和BJT的结合体，IGBT以其高输入阻抗、低导通压降和高功率密度而备受青睐。本书将详细解析IGBT的结构、工作原理、门极驱动电路的设计，以及其在工业变频器、伺服驱动、电动汽车充电桩等中高功率应用中的核心地位。特别会强调其软开关特性和寄生PNP结构带来的问题及解决办法。 2. 新型电力电子器件的进展 碳化硅 (SiC) 器件：重点介绍SiC材料的优越性能（如高击穿电场、高导热性、高电子迁移率），以及基于SiC的肖特基二极管和MOSFET的突破性进展。我们将分析SiC器件在提高功率密度、降低开关损耗、实现更高工作温度和频率方面的巨大潜力，并展望其在电动汽车、可再生能源发电、高频电源等领域的革命性影响。 氮化镓 (GaN) 器件：聚焦于GaN材料在电子学领域的发展，特别是GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）在实现超高开关频率方面的卓越表现。本书将分析GaN器件的独特结构、工作机理，及其在高效开关电源、无线充电、RF功率放大器等前沿领域的应用前景。 其他新兴器件：简要介绍如Superjunction MOSFET、FS-IGBT等新型器件的结构特点和性能提升，以及它们在特定应用场景下的优势。 第二部分：电力电子变换器的核心应用 在掌握了关键器件的原理和特性之后，本书将深入到电力电子变换器这一实际应用的核心。我们将从基本电路拓扑入手，逐步深入到复杂的系统设计。 1. 直流-直流 (DC-DC) 变换器 非隔离型DC-DC变换器： Buck变换器 (降压变换器)：详细分析其工作原理（连续导通模式 CCM 和非连续导通模式 DCM），讨论纹波抑制、效率优化、瞬态响应等关键设计问题，并介绍其在电源适配器、电池充电器等领域的应用。 Boost变换器 (升压变换器)：阐述其升压原理，分析其输出电压高于输入电压的特性，以及在能量回收、电源输入级等应用中的作用。 Buck-Boost变换器 (升降压变换器)：介绍其同时实现升压和降压的能力，分析其工作模式和设计要点，并探讨其在各种电源管理系统中的灵活性。 SEPIC、Cuk等复合拓扑：简要介绍这些能够实现隔离或提供特定输出特性的变换器，分析其结构特点和适用范围。 隔离型DC-DC变换器： Flyback变换器：详细讲解其变压器作为储能元件的工作方式，分析其结构简单、成本低廉的特点，并重点介绍其在小功率开关电源、LED驱动等领域的大量应用。 Forward变换器：阐述其利用变压器进行隔离和电压变换的原理，分析其效率和功率范围，以及在某些中等功率电源中的应用。 Half-Bridge、Full-Bridge变换器：介绍这些用于实现更高功率传输的隔离型拓扑，分析其开关管数量、变压器设计以及控制策略，重点探讨其在通信电源、服务器电源等领域的重要地位。 LLC谐振变换器：深入分析谐振原理，强调其实现零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）的能力，从而显著降低开关损耗，提高效率。重点探讨其在服务器电源、数据中心电源、电动汽车充电器等高效率要求场景下的应用。 2. 直流-交流 (DC-AC) 变换器（逆变器） 单相逆变器： 方波逆变器：介绍其基本工作原理，分析输出波形特点，并探讨其在简单负载、备用电源等场景下的应用。 脉宽调制 (PWM) 逆变器：详细讲解各种PWM控制策略，如正弦PWM（SPWM）、三角波PWM、空间矢量PWM（SVPWM）等。分析不同PWM方法的优缺点，以及如何通过PWM实现输出电压的幅值和频率控制。重点探讨其在不间断电源（UPS）、太阳能逆变器、电动汽车驱动等领域的应用。 三相逆变器： 两电平逆变器：分析其基本拓扑结构，讲解其通过桥臂开关组合产生三相输出电压的原理，并深入探讨SVPWM在三相系统中的应用，以实现优化的电流畸变和能量效率。 三电平逆变器及更高电平逆变器：介绍多电平逆变器的概念，如NPC（中点箝位）、T-NPC、Diode-Clamped等。分析其降低器件电压应力、改善输出波形质量的优势，以及在超高压输电（UHV）、大功率风力发电、轨道交通等领域的应用。 3. 交流-直流 (AC-DC) 变换器（整流器） 单相整流器： 半波整流器：介绍其简单结构和工作原理，分析其输出脉动特性。 全波桥式整流器：详细分析其工作方式，以及与半波整流器相比在输出平滑度和利用率上的提升。 带滤波器的整流器：讨论电感和电容滤波的作用，分析如何减小输出纹波。 有源功率因数校正 (APFC) 整流器：重点讲解APFC的原理，分析如何通过控制技术（如Boost变换器）实现功率因数接近1，降低谐波污染，满足电网要求。探讨其在各类家用电器、工业电源中的普及。 三相整流器： 三相半波/全波桥式整流器：分析其工作原理，以及与单相整流器在功率传输和纹波特性上的差异。 可控三相整流器：介绍如何使用晶闸管等可控器件实现输出电压的可调性，分析其在电机调速、直流输电等应用中的作用。 三相APFC整流器：讲解如何将APFC技术应用于三相系统，以实现高功率因数和低谐波。 4. 交流-交流 (AC-AC) 变换器 交流调压器：介绍利用TRIAC等双向开关器件实现交流电压幅值控制的原理，分析其在加热控制、灯光调光等方面的应用。 变频器 (Cycloconverter)：讲解其直接将工频交流电转换为任意频率交流电的原理，分析其结构特点和应用领域，特别是大功率、低转速电机驱动。 PWM AC-AC变换器（矩阵变换器）：介绍矩阵变换器的概念，分析其利用多组双向开关实现直接频率变换和电压幅度控制的优势，探讨其在特定工业驱动和能源转换中的潜力。 第三部分：电力电子系统的设计与控制 本部分内容将超越单一器件和基本拓扑，转向构建和优化完整的电力电子系统。 1. 控制技术 脉冲宽度调制 (PWM) 控制：详细介绍各种PWM生成技术（如三角波比较法、滞环控制、伪双极性PWM等），分析其在稳定输出电压、电流，以及减小谐波方面的作用。 反馈控制系统：讲解PID（比例-积分-微分）控制器在电力电子系统中的应用，分析如何设计合适的反馈回路以实现快速、稳定、精确的输出控制。 软开关技术 (Soft Switching)：深入探讨零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）的原理，分析其如何通过巧妙的电路设计和控制策略，在器件的零电压或零电流时刻进行导通和关断，从而大幅降低开关损耗，提高效率和器件寿命。 2. 散热与电磁兼容 (EMC) 散热设计：分析电力电子器件在工作时产生的热量，讲解各种散热方式（如自然对流、强制风冷、液冷、散热片选择与设计），以及如何通过合理的散热设计来保证器件的可靠工作和延长使用寿命。 电磁兼容性 (EMC)：阐述电力电子系统产生的电磁干扰（EMI）和易受电磁干扰（EMS）的问题，介绍滤波、屏蔽、接地等EMC设计原则，以及如何通过元器件选择和电路布局来满足EMC标准。 3. 保护与可靠性 器件过压、过流保护：介绍各种保护电路的设计，如限流电阻、保险丝、过压保护电路、瞬态抑制二极管（TVS）等。 系统可靠性分析：探讨影响电力电子系统可靠性的因素，如器件寿命、环境影响、设计裕度等，并介绍提高系统可靠性的常用方法。 4. 实际应用实例分析 本书最后将结合前述理论，提供多个具有代表性的实际应用案例分析，例如： 开关电源 (SMPS)：详细解析笔记本电脑适配器、服务器电源、LED驱动电源等的设计思路和关键技术。 变频器 (VFD)：深入剖析工业电机驱动变频器的拓扑结构、控制策略和应用场景。 不间断电源 (UPS)：阐述UPS的结构组成、工作模式以及关键技术，如在线式、后备式UPS。 电动汽车 (EV) 动力系统：聚焦于电动汽车的DC-DC变换器、AC-DC充电器、DC-AC逆变器等关键电力电子部件，分析其在提高能效、延长续航里程方面的作用。 可再生能源发电系统：探讨太阳能光伏逆变器、风力发电变流器等在将不稳定能源转化为可用电能中的核心地位。 通过对这些案例的深入剖析，读者将能够将理论知识融会贯通，更好地理解电力电子器件与应用之间紧密的联系，并具备解决实际工程问题的能力。本书力求以严谨的理论推导、清晰的逻辑结构和丰富的实践案例，为读者提供一扇通往电力电子技术广阔世界的窗口。

评分☆☆☆☆☆

最近我在为一项关于智能家居的DIY项目寻找技术支持，无意中发现了《电力电子器件与应用》这本书。我被它在实际应用方面的深度所吸引。这本书并没有仅仅停留在理论层面，而是非常贴切地展示了电力电子器件是如何在现实世界中发挥作用的。例如，它详细介绍了如何在低压直流系统中实现高效的能量转换，这对于我设计智能家居的低功耗电源模块至关重要。书中关于如何选择合适的开关器件来最小化导通损耗和开关损耗的讨论，以及如何通过优化栅极驱动电路来提高器件的开关速度，这些都直接解决了我在实际设计中遇到的技术难题。此外，书中还涉及到了如何对电力电子系统进行电磁兼容性（EMC）设计，这对于任何一个需要接入电网的设备来说都是不可或缺的。我尤其欣赏书中关于各种通信接口在电力电子控制系统中的应用的部分，这让我能够更好地将我的DIY项目与其他智能设备进行联动。这本书的实用性极强，它所提供的知识和方法论，直接指导了我项目的进展，让我少走了很多弯路。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到《电力电子器件与应用》这本书，我只是抱着碰碰运气的态度。我是一名在校的电子信息工程专业的学生，平时课程接触到的电力电子知识比较零散，总是感觉抓不住重点。这本书的出现，可以说是及时雨！它系统地梳理了电力电子器件的种类、工作原理，以及它们在各种典型电路中的应用。最让我印象深刻的是，书中对各种器件的优缺点分析非常到位，比如在讲解DC-DC变换器的设计时，会根据不同的应用场景，比如手机充电器、笔记本电脑电源等，推荐不同的功率器件和控制策略，并详细解释背后的原因。书中还包含了大量的图示和仿真波形，这对于我们理解抽象的理论知识非常有帮助。我尤其喜欢其中的一个章节，专门讲解了电力电子器件的故障分析和保护措施，这让我意识到，在追求高性能的同时，可靠性和安全性同样至关重要。这本书让我不再对电力电子感到畏惧，反而激起了我深入研究的兴趣。我现在已经开始尝试运用书中的知识，在自己的实验项目中进行一些小小的设计和优化，感觉收获满满。

评分☆☆☆☆☆

作为一名业余电子爱好者，我一直对家电和各种电子设备内部的“黑魔法”感到好奇。我阅读过不少电子技术方面的书籍，但《电力电子器件与应用》这本书带给我的感觉却截然不同。它的语言风格非常亲切，没有那些高高在上的学术腔调，而是用一种平实易懂的方式，将复杂的电力电子技术娓娓道来。书中的插图和电路图都非常清晰，即使是第一次接触某些器件，也能通过图示快速理解其基本结构和工作方式。我尤其喜欢书中关于“小家电背后的秘密”这一类的小章节，它们将书中的理论知识巧妙地融入到我们日常生活中常见的电器中，比如电磁炉的功率控制，洗衣机的电机驱动，甚至是LED灯的电源设计，这些都让我恍然大悟，原来那些习以为常的便利背后，隐藏着如此精妙的电力电子技术。这本书让我不再只是一个使用者，而是能够以一种更深入的视角去理解和欣赏这些技术。它就像一把钥匙，为我打开了通往更广阔的电子世界的大门，激发了我进一步学习和探索的欲望。

评分☆☆☆☆☆

《电力电子器件与应用》这本书的出版，对于我们这些在电力系统领域摸爬滚打多年的工程师来说，无疑是一股清流。在这个日新月异的技术时代，想要跟上电力电子技术发展的步伐，一本内容扎实、更新及时的参考书是必不可少的。这本书在这方面做得相当出色。它不仅仅停留在对器件基本特性的介绍，而是非常注重将理论与实践紧密结合。例如，在讨论变流器的设计时，书中不仅阐述了PWM（脉冲宽度调制）技术的原理，还深入分析了不同调制策略对系统性能的影响，以及如何根据实际需求选择最优的控制算法。特别是关于功率器件的可靠性设计和热管理部分，内容非常详实，提供了许多宝贵的工程经验，这对于解决实际工程项目中的疑难杂症非常有帮助。书中还对一些新兴的功率器件，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件的应用前景进行了深入探讨，并给出了相应的应用指南。这对于我们探索更高频率、更高效率的电力电子系统设计非常有启发。总而言之，这本书为我们提供了一个全面而深入的视角，让我们能够更好地理解和掌握电力电子技术的精髓，并在实际工作中不断创新。

评分☆☆☆☆☆

这本《电力电子器件与应用》真是让我大开眼界！我一直对电子产品内部的“心脏”——那些小小的、关键的元器件——充满好奇，而这本书就像一位循循善诱的老师，把我从一个门外汉逐步引进了电力电子的世界。一开始，我以为它会是那种枯燥乏味的教科书，充斥着晦涩难懂的公式和抽象的概念。但出乎意料的是，作者在讲解MOSFET、IGBT、二极管等核心器件时，不仅深入剖析了它们的物理原理和工作特性，还巧妙地结合了大量的实际应用案例。比如，在讲述开关电源的设计时，书中就详细介绍了不同器件在不同拓扑结构下的选择和优化，以及如何通过器件的合理搭配来提高效率、降低损耗。更让我惊喜的是，书中还涉及到了新能源发电、电动汽车充电等前沿领域，让我看到了电力电子技术在推动社会进步中的巨大潜力。虽然有些章节涉及到了复杂的电路分析，但作者的讲解条理清晰，图文并茂，即便是我这样初学者也能慢慢理解。读完这本书，我对家里的电器、手机充电器，甚至大型工业设备的工作原理都有了全新的认识，感觉自己像是拥有了一双“透视眼”，能够看到那些隐藏在精密外壳下的能量流动的奥秘。这本书不仅是知识的宝库，更是一次思维的启迪，让我对科学探索充满了新的热情。