電力電子器件與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李俊梅，康秀強 編

圖書標籤:

• 電力電子
• 電力器件
• 開關電源
• 逆變器
• 整流器
• 電路分析
• 應用電路
• 電子技術
• 電力係統
• 半導體器件

齣版社： 浙江大學齣版社

ISBN：9787308073479

版次：1

商品編碼：10397823

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2010-02-01

用紙：膠版紙

頁數：139

字數：231000

內容簡介

《電力電子器件與應用》是高職高專項目課程係列教材之一，主要特點是從實際應用電路齣發，集理論教學與實踐教學於一體，可有效地提高學生的學習興趣。主要內容包括整流電力電子器件及應用、開關電源的應用與設計、交流電力控製電路、逆變電路和變頻器的使用等。
《電力電子器件與應用》適用於實施項目課程教學改革的電子電氣類專業的學生或教師使用。

目錄

項目一 整流電力電子器件與應用
模塊一 路燈自動控製開關電路的設計與製作
模塊二 直流電動機無級調速電路的設計與製作
模塊三 電冰箱失壓、過壓、過流自動保護電路

項目二 開關電源的應用於設計
模塊一 三星手機充電器的分析
模塊二 DVD機開關電源的分析

項目三 交流電力控製電路
模塊一 調光颱燈
模塊二 交流穩壓器

項目四 逆變電路
模塊一 小功率方波逆變器
模塊二 串級調速係統

項目五 變頻器的使用
參考文獻

前言/序言

《電力電子器件與應用》是一本深入探討現代電力電子技術核心知識體係的著作。本書聚焦於構成電力電子轉換器基礎的各類關鍵器件，並詳細闡述它們在不同應用場景下的工作原理、特性分析以及實際運用。 第一部分：電力電子器件的基石——半導體器件 本書的開篇，我們將係統性地迴顧和深入解析構成現代電力電子技術基石的各種半導體器件。這部分內容旨在為讀者建立紮實的理論基礎，理解這些微小卻強大的電子元件如何控製和轉換電能。 1. 開關器件的演變與原理 二極管 (Diode)：從最基礎的PN結二極管開始，我們將詳細介紹其單嚮導電特性、正嚮壓降、反嚮漏電流以及不同類型二極管（如整流二極管、肖特基二極管、快速恢復二極管）的結構、性能差異及其在整流、續流等電路中的應用。特彆會分析肖特基二極管在降低導通損耗方麵的優勢，以及快速恢復二極管在PWM（脈衝寬度調製）電路中的關鍵作用。 晶閘管係列 (Thyristor Family)： 普通晶閘管 (SCR)：深入剖析其觸發導通、自關斷機製，以及在交流調壓、高功率開關電路中的應用。我們會探討其門極控製特性、浪湧電流承受能力以及可靠性設計。 門極可關斷晶閘管 (GTO)：重點介紹其剋服普通晶閘管關斷睏難的獨特設計，分析其門極關斷電路的復雜性，以及在大型高功率變流器中的重要地位。 對稱晶閘管 (TRIAC)：闡述其雙嚮導通特性，詳細講解其在交流電動機調速、照明調光等單相交流控製中的應用。 雙嚮導通晶閘管 (DIAC)：作為TRIAC的觸發元件，我們會分析其觸發電壓特性，及其在TRIAC觸發電路中的配閤使用。 功率MOSFET (Power MOSFET)：詳細解析其電壓驅動特性、低導通電阻（RDS(on)）的優勢、快速開關速度以及易於並聯的特點。本書將深入探討不同MOSFET結構（如DMOS、VMOS）的特點，以及其在低至中等功率、高頻開關應用中的廣泛前景，例如開關電源、DC-DC變換器等。 功率BJT (Power Bipolar Junction Transistor)：迴顧其電流驅動特性、較高的擊穿電壓和電流能力，同時分析其相較於MOSFET的開關速度較慢、驅動電路較復雜等缺點。我們將探討其在一些特定領域（如部分音頻放大、某些工業電源）的應用。 絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)：作為MOSFET和BJT的結閤體，IGBT以其高輸入阻抗、低導通壓降和高功率密度而備受青睞。本書將詳細解析IGBT的結構、工作原理、門極驅動電路的設計，以及其在工業變頻器、伺服驅動、電動汽車充電樁等中高功率應用中的核心地位。特彆會強調其軟開關特性和寄生PNP結構帶來的問題及解決辦法。 2. 新型電力電子器件的進展 碳化矽 (SiC) 器件：重點介紹SiC材料的優越性能（如高擊穿電場、高導熱性、高電子遷移率），以及基於SiC的肖特基二極管和MOSFET的突破性進展。我們將分析SiC器件在提高功率密度、降低開關損耗、實現更高工作溫度和頻率方麵的巨大潛力，並展望其在電動汽車、可再生能源發電、高頻電源等領域的革命性影響。 氮化鎵 (GaN) 器件：聚焦於GaN材料在電子學領域的發展，特彆是GaN HEMT（高電子遷移率晶體管）在實現超高開關頻率方麵的卓越錶現。本書將分析GaN器件的獨特結構、工作機理，及其在高效開關電源、無綫充電、RF功率放大器等前沿領域的應用前景。 其他新興器件：簡要介紹如Superjunction MOSFET、FS-IGBT等新型器件的結構特點和性能提升，以及它們在特定應用場景下的優勢。 第二部分：電力電子變換器的核心應用 在掌握瞭關鍵器件的原理和特性之後，本書將深入到電力電子變換器這一實際應用的核心。我們將從基本電路拓撲入手，逐步深入到復雜的係統設計。 1. 直流-直流 (DC-DC) 變換器 非隔離型DC-DC變換器： Buck變換器 (降壓變換器)：詳細分析其工作原理（連續導通模式 CCM 和非連續導通模式 DCM），討論紋波抑製、效率優化、瞬態響應等關鍵設計問題，並介紹其在電源適配器、電池充電器等領域的應用。 Boost變換器 (升壓變換器)：闡述其升壓原理，分析其輸齣電壓高於輸入電壓的特性，以及在能量迴收、電源輸入級等應用中的作用。 Buck-Boost變換器 (升降壓變換器)：介紹其同時實現升壓和降壓的能力，分析其工作模式和設計要點，並探討其在各種電源管理係統中的靈活性。 SEPIC、Cuk等復閤拓撲：簡要介紹這些能夠實現隔離或提供特定輸齣特性的變換器，分析其結構特點和適用範圍。 隔離型DC-DC變換器： Flyback變換器：詳細講解其變壓器作為儲能元件的工作方式，分析其結構簡單、成本低廉的特點，並重點介紹其在小功率開關電源、LED驅動等領域的大量應用。 Forward變換器：闡述其利用變壓器進行隔離和電壓變換的原理，分析其效率和功率範圍，以及在某些中等功率電源中的應用。 Half-Bridge、Full-Bridge變換器：介紹這些用於實現更高功率傳輸的隔離型拓撲，分析其開關管數量、變壓器設計以及控製策略，重點探討其在通信電源、服務器電源等領域的重要地位。 LLC諧振變換器：深入分析諧振原理，強調其實現零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）的能力，從而顯著降低開關損耗，提高效率。重點探討其在服務器電源、數據中心電源、電動汽車充電器等高效率要求場景下的應用。 2. 直流-交流 (DC-AC) 變換器（逆變器） 單相逆變器： 方波逆變器：介紹其基本工作原理，分析輸齣波形特點，並探討其在簡單負載、備用電源等場景下的應用。 脈寬調製 (PWM) 逆變器：詳細講解各種PWM控製策略，如正弦PWM（SPWM）、三角波PWM、空間矢量PWM（SVPWM）等。分析不同PWM方法的優缺點，以及如何通過PWM實現輸齣電壓的幅值和頻率控製。重點探討其在不間斷電源（UPS）、太陽能逆變器、電動汽車驅動等領域的應用。 三相逆變器： 兩電平逆變器：分析其基本拓撲結構，講解其通過橋臂開關組閤産生三相輸齣電壓的原理，並深入探討SVPWM在三相係統中的應用，以實現優化的電流畸變和能量效率。 三電平逆變器及更高電平逆變器：介紹多電平逆變器的概念，如NPC（中點箝位）、T-NPC、Diode-Clamped等。分析其降低器件電壓應力、改善輸齣波形質量的優勢，以及在超高壓輸電（UHV）、大功率風力發電、軌道交通等領域的應用。 3. 交流-直流 (AC-DC) 變換器（整流器） 單相整流器： 半波整流器：介紹其簡單結構和工作原理，分析其輸齣脈動特性。 全波橋式整流器：詳細分析其工作方式，以及與半波整流器相比在輸齣平滑度和利用率上的提升。 帶濾波器的整流器：討論電感和電容濾波的作用，分析如何減小輸齣紋波。 有源功率因數校正 (APFC) 整流器：重點講解APFC的原理，分析如何通過控製技術（如Boost變換器）實現功率因數接近1，降低諧波汙染，滿足電網要求。探討其在各類傢用電器、工業電源中的普及。 三相整流器： 三相半波/全波橋式整流器：分析其工作原理，以及與單相整流器在功率傳輸和紋波特性上的差異。 可控三相整流器：介紹如何使用晶閘管等可控器件實現輸齣電壓的可調性，分析其在電機調速、直流輸電等應用中的作用。 三相APFC整流器：講解如何將APFC技術應用於三相係統，以實現高功率因數和低諧波。 4. 交流-交流 (AC-AC) 變換器 交流調壓器：介紹利用TRIAC等雙嚮開關器件實現交流電壓幅值控製的原理，分析其在加熱控製、燈光調光等方麵的應用。 變頻器 (Cycloconverter)：講解其直接將工頻交流電轉換為任意頻率交流電的原理，分析其結構特點和應用領域，特彆是大功率、低轉速電機驅動。 PWM AC-AC變換器（矩陣變換器）：介紹矩陣變換器的概念，分析其利用多組雙嚮開關實現直接頻率變換和電壓幅度控製的優勢，探討其在特定工業驅動和能源轉換中的潛力。 第三部分：電力電子係統的設計與控製 本部分內容將超越單一器件和基本拓撲，轉嚮構建和優化完整的電力電子係統。 1. 控製技術 脈衝寬度調製 (PWM) 控製：詳細介紹各種PWM生成技術（如三角波比較法、滯環控製、僞雙極性PWM等），分析其在穩定輸齣電壓、電流，以及減小諧波方麵的作用。 反饋控製係統：講解PID（比例-積分-微分）控製器在電力電子係統中的應用，分析如何設計閤適的反饋迴路以實現快速、穩定、精確的輸齣控製。 軟開關技術 (Soft Switching)：深入探討零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）的原理，分析其如何通過巧妙的電路設計和控製策略，在器件的零電壓或零電流時刻進行導通和關斷，從而大幅降低開關損耗，提高效率和器件壽命。 2. 散熱與電磁兼容 (EMC) 散熱設計：分析電力電子器件在工作時産生的熱量，講解各種散熱方式（如自然對流、強製風冷、液冷、散熱片選擇與設計），以及如何通過閤理的散熱設計來保證器件的可靠工作和延長使用壽命。 電磁兼容性 (EMC)：闡述電力電子係統産生的電磁乾擾（EMI）和易受電磁乾擾（EMS）的問題，介紹濾波、屏蔽、接地等EMC設計原則，以及如何通過元器件選擇和電路布局來滿足EMC標準。 3. 保護與可靠性 器件過壓、過流保護：介紹各種保護電路的設計，如限流電阻、保險絲、過壓保護電路、瞬態抑製二極管（TVS）等。 係統可靠性分析：探討影響電力電子係統可靠性的因素，如器件壽命、環境影響、設計裕度等，並介紹提高係統可靠性的常用方法。 4. 實際應用實例分析 本書最後將結閤前述理論，提供多個具有代錶性的實際應用案例分析，例如： 開關電源 (SMPS)：詳細解析筆記本電腦適配器、服務器電源、LED驅動電源等的設計思路和關鍵技術。 變頻器 (VFD)：深入剖析工業電機驅動變頻器的拓撲結構、控製策略和應用場景。 不間斷電源 (UPS)：闡述UPS的結構組成、工作模式以及關鍵技術，如在綫式、後備式UPS。 電動汽車 (EV) 動力係統：聚焦於電動汽車的DC-DC變換器、AC-DC充電器、DC-AC逆變器等關鍵電力電子部件，分析其在提高能效、延長續航裏程方麵的作用。 可再生能源發電係統：探討太陽能光伏逆變器、風力發電變流器等在將不穩定能源轉化為可用電能中的核心地位。 通過對這些案例的深入剖析，讀者將能夠將理論知識融會貫通，更好地理解電力電子器件與應用之間緊密的聯係，並具備解決實際工程問題的能力。本書力求以嚴謹的理論推導、清晰的邏輯結構和豐富的實踐案例，為讀者提供一扇通往電力電子技術廣闊世界的窗口。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始拿到《電力電子器件與應用》這本書，我隻是抱著碰碰運氣的態度。我是一名在校的電子信息工程專業的學生，平時課程接觸到的電力電子知識比較零散，總是感覺抓不住重點。這本書的齣現，可以說是及時雨！它係統地梳理瞭電力電子器件的種類、工作原理，以及它們在各種典型電路中的應用。最讓我印象深刻的是，書中對各種器件的優缺點分析非常到位，比如在講解DC-DC變換器的設計時，會根據不同的應用場景，比如手機充電器、筆記本電腦電源等，推薦不同的功率器件和控製策略，並詳細解釋背後的原因。書中還包含瞭大量的圖示和仿真波形，這對於我們理解抽象的理論知識非常有幫助。我尤其喜歡其中的一個章節，專門講解瞭電力電子器件的故障分析和保護措施，這讓我意識到，在追求高性能的同時，可靠性和安全性同樣至關重要。這本書讓我不再對電力電子感到畏懼，反而激起瞭我深入研究的興趣。我現在已經開始嘗試運用書中的知識，在自己的實驗項目中進行一些小小的設計和優化，感覺收獲滿滿。

評分☆☆☆☆☆

最近我在為一項關於智能傢居的DIY項目尋找技術支持，無意中發現瞭《電力電子器件與應用》這本書。我被它在實際應用方麵的深度所吸引。這本書並沒有僅僅停留在理論層麵，而是非常貼切地展示瞭電力電子器件是如何在現實世界中發揮作用的。例如，它詳細介紹瞭如何在低壓直流係統中實現高效的能量轉換，這對於我設計智能傢居的低功耗電源模塊至關重要。書中關於如何選擇閤適的開關器件來最小化導通損耗和開關損耗的討論，以及如何通過優化柵極驅動電路來提高器件的開關速度，這些都直接解決瞭我在實際設計中遇到的技術難題。此外，書中還涉及到瞭如何對電力電子係統進行電磁兼容性（EMC）設計，這對於任何一個需要接入電網的設備來說都是不可或缺的。我尤其欣賞書中關於各種通信接口在電力電子控製係統中的應用的部分，這讓我能夠更好地將我的DIY項目與其他智能設備進行聯動。這本書的實用性極強，它所提供的知識和方法論，直接指導瞭我項目的進展，讓我少走瞭很多彎路。

評分☆☆☆☆☆

作為一名業餘電子愛好者，我一直對傢電和各種電子設備內部的“黑魔法”感到好奇。我閱讀過不少電子技術方麵的書籍，但《電力電子器件與應用》這本書帶給我的感覺卻截然不同。它的語言風格非常親切，沒有那些高高在上的學術腔調，而是用一種平實易懂的方式，將復雜的電力電子技術娓娓道來。書中的插圖和電路圖都非常清晰，即使是第一次接觸某些器件，也能通過圖示快速理解其基本結構和工作方式。我尤其喜歡書中關於“小傢電背後的秘密”這一類的小章節，它們將書中的理論知識巧妙地融入到我們日常生活中常見的電器中，比如電磁爐的功率控製，洗衣機的電機驅動，甚至是LED燈的電源設計，這些都讓我恍然大悟，原來那些習以為常的便利背後，隱藏著如此精妙的電力電子技術。這本書讓我不再隻是一個使用者，而是能夠以一種更深入的視角去理解和欣賞這些技術。它就像一把鑰匙，為我打開瞭通往更廣闊的電子世界的大門，激發瞭我進一步學習和探索的欲望。

評分☆☆☆☆☆

《電力電子器件與應用》這本書的齣版，對於我們這些在電力係統領域摸爬滾打多年的工程師來說，無疑是一股清流。在這個日新月異的技術時代，想要跟上電力電子技術發展的步伐，一本內容紮實、更新及時的參考書是必不可少的。這本書在這方麵做得相當齣色。它不僅僅停留在對器件基本特性的介紹，而是非常注重將理論與實踐緊密結閤。例如，在討論變流器的設計時，書中不僅闡述瞭PWM（脈衝寬度調製）技術的原理，還深入分析瞭不同調製策略對係統性能的影響，以及如何根據實際需求選擇最優的控製算法。特彆是關於功率器件的可靠性設計和熱管理部分，內容非常詳實，提供瞭許多寶貴的工程經驗，這對於解決實際工程項目中的疑難雜癥非常有幫助。書中還對一些新興的功率器件，如碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）器件的應用前景進行瞭深入探討，並給齣瞭相應的應用指南。這對於我們探索更高頻率、更高效率的電力電子係統設計非常有啓發。總而言之，這本書為我們提供瞭一個全麵而深入的視角，讓我們能夠更好地理解和掌握電力電子技術的精髓，並在實際工作中不斷創新。

評分☆☆☆☆☆

這本《電力電子器件與應用》真是讓我大開眼界！我一直對電子産品內部的“心髒”——那些小小的、關鍵的元器件——充滿好奇，而這本書就像一位循循善誘的老師，把我從一個門外漢逐步引進瞭電力電子的世界。一開始，我以為它會是那種枯燥乏味的教科書，充斥著晦澀難懂的公式和抽象的概念。但齣乎意料的是，作者在講解MOSFET、IGBT、二極管等核心器件時，不僅深入剖析瞭它們的物理原理和工作特性，還巧妙地結閤瞭大量的實際應用案例。比如，在講述開關電源的設計時，書中就詳細介紹瞭不同器件在不同拓撲結構下的選擇和優化，以及如何通過器件的閤理搭配來提高效率、降低損耗。更讓我驚喜的是，書中還涉及到瞭新能源發電、電動汽車充電等前沿領域，讓我看到瞭電力電子技術在推動社會進步中的巨大潛力。雖然有些章節涉及到瞭復雜的電路分析，但作者的講解條理清晰，圖文並茂，即便是我這樣初學者也能慢慢理解。讀完這本書，我對傢裏的電器、手機充電器，甚至大型工業設備的工作原理都有瞭全新的認識，感覺自己像是擁有瞭一雙“透視眼”，能夠看到那些隱藏在精密外殼下的能量流動的奧秘。這本書不僅是知識的寶庫，更是一次思維的啓迪，讓我對科學探索充滿瞭新的熱情。