国际电气工程先进技术译丛 现代电力电子学中的瞬态分析 [Transients of Modern Power Electronics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Hua Bai，[美] Chris Mi 著，关晓菡 译，张晓强 校

图书标签:

• 电力电子学
• 瞬态分析
• 电力系统
• 开关电路
• 逆变器
• 变换器
• 控制理论
• 建模与仿真
• 现代电力电子技术
• 电气工程

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111475118

版次：1

商品编码：11614249

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 国际电气工程先进技术译丛

外文名称：Transients of Modern Power Electronics

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：232

编辑推荐

　　“国际电气工程先进技术译丛”是机械工业出版社集中优势资源精心打造的中高端产品，所有图书都是精选的国外优秀电气工程著作，主要针对新能源、智能电网、电力电子、自动控制及新能源汽车等电气工程热点领域。这些图书都是由经验丰富的业内人士编著，并由国内知名专家翻译，具有很高的实用性。
　　 “国际电气工程先进技术译丛”的出版目的主要是为广大国内读者提供一个展示国外先进技术成果的窗口，使国内读者有一个可以更好地了解国外技术的平台。“国际电气工程先进技术译丛”可供电气工程及相关专业工程技术人员、科研人员及大专院校相关专业师生参考。

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《——原理、特性和应用》

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内容简介

　　《国际电气工程先进技术译丛：现代电力电子学中的瞬态分析》介绍了关于电力电子系统中瞬态过程的新研究成果。分析了对系统瞬态过程产生影响的宏观因素和微观因素及其作用机制，以及功率半导体器件与功率集成电路的各种特性对系统瞬态过程的影响。着重介绍了电动车和混合动力电动车系统、可再生能源系统以及电池管理系统中的瞬态过程，并对死区效应、小脉宽、计算误差等电力电子系统设计中的重要瞬时因素进行了研究。对电力电子技术未来的发展趋势进行了展望。

内页插图

目录

作者简介
前言
第1章电力电子器件、电路、拓扑及控制
1.1电力电子学
1.2功率器件技术的发展
1.3电力电子电路拓扑
1.3.1开关过程
1.3.2基本开关单元
1.3.3电力电子学中的电路拓扑
1.4脉宽调制
1.5典型电力电子变换器及其应用
1.6电力电子学中的瞬态过程及本书结构
参考文献
第2章电力电子系统中的宏观和微观因素
2.1引言
2.2微电子技术与电力电子技术
2.2.1了解半导体物理学
2.2.2评述半导体器件
2.3短时瞬态过程研究的最新进展
2.3.1脉冲的定义
2.3.2脉冲能量与脉冲功率
2.4典型的影响因素与瞬态过程
2.4.1失效机制
2.4.2主电路的各个部分
2.4.3相互影响的控制模块与功率系统
2.5短时瞬态过程的研究方法
2.6小结
参考文献
第3章功率半导体器件、功率集成电路及其短时瞬态分析
3.1半导体器件的主要特点
3.2半导体器件建模方法
3.2.1二极管混合模型
3.3IGBT
3.4IGCT
3.5碳化硅结型场效应晶体管
3.6系统级SOA（安全工作区）
3.6.1实例1：三电平DC-AC逆变器的系统级SOA
3.6.2实例2：双向DC-DC变换器的系统级SOA
3.6.3实例3：EV电池充电器的系统级SOA
3.7软开关控制及其在大功率变换器中的应用
3.7.1实例4：双移相控制中的ZCS
3.7.2实例5：EV充电器中的软开关与硬开关控制
参考文献
第4章电力电子学在电动车与混合动力电动车中的应用
4.1电动车与混合动力电动车简介
4.2HEV的结构与控制
4.3HEV中的电力电子技术
4.3.1HEV中的整流器
4.3.2HEV用Buck变换器
4.3.3非隔离型双向DC-DC变换器
4.3.4交流异步电动机控制
4.4EV和PHEV中的电池充电器
4.4.1单向充电器
4.4.2感应充电器
4.4.3无线充电器
4.4.4PHEV电池充电器的优化
4.4.5双向充电器及其控制
参考文献
第5章电力电子学在替代能源和先进电力系统中的应用
5.1典型替代能源系统
5.2替代能源系统中的瞬态过程
5.2.1动态过程1：太阳能发电系统的MPPT控制
5.2.2并网系统的动态过程
5.2.3风力发电系统
5.3电力电子技术、替代能源和未来的微网系统
5.4多能源系统中的动态过程
5.5替代能源系统的分析方法与控制特点
5.6电力电子技术在先进电力系统中的应用
5.6.1静止无功补偿器和静止同步补偿器
5.6.2超导磁储能系统
参考文献
第6章电力电子学在电池管理系统中的应用
6.1电力电子学在可充电电池系统中的应用
6.2电池充电管理
6.2.1脉冲充电
6.2.2反射式快速充电
6.2.3变电流间歇充电
6.2.4变电压间歇充电
6.2.5先进间歇充电
6.2.6实用充电方案
6.3电池单元均衡
6.3.1为电池组增加均衡充电阶段
6.3.2分流法——耗散均衡法
6.3.3电抗器切换法
6.3.4飞跨电容法
6.3.5感性（多绕组变压器）平衡法
6.3.6专用集成电路充电平衡法
6.3.7DC-DC变换器平衡法
6.4电池电力电子系统中的SOA
6.4.1考虑电池阻抗和温度，改善系统级SOA
6.4.2不同温度下与其他元件的相互作用
参考文献
第7章死区效应与最小脉宽
7.1DC-AC逆变器中的死区效应
7.1.1死区效应
7.2DC-DC变换器中的死区效应
7.2.1移相式双重有源桥式双向DC-DC变换器
7.2.2DAB双向DC-DC变换器中的死区效应
7.3死区补偿控制策略
7.4最小脉宽
7.4.1MPW的设定
7.5小结
参考文献
第8章电力电子系统中的调制误差
8.1信息流与功率流之间的调制误差
8.2功率半导体器件在开关过程中的调制误差
8.2.1串联半导体开关的电压平衡电路
8.2.2伴随发生的短时瞬态过程
8.3DC-AC逆变器中的调制误差
8.4DC-DC变换器中的调制误差
8.5小结
参考文献
第9章电力电子技术未来发展趋势
9.1新材料与新器件
9.2电路拓扑、系统及应用
9.3无源元件
9.4电力电子封装技术
9.5电力载波通信
9.6未来电力电子系统中的瞬态过程
参考文献

前言/序言

　　近年来，电力电子技术飞速发展，在可再生能源、交通、国防、通信、制造、家电等领域得到越来越广泛的应用。本书着重对电力电子系统中的瞬态过程进行了分析，这是由于作者在多年的研究工作中逐渐意识到电力电子技术的发展其根源在于半导体技术的发展，新一代电力电子系统的研发总是伴随着新一代半导体器件的诞生。不仅要关心宏观性能，还要给予微观的半导体物理机制以足够的重视。半导体器件的开关动作所引发的瞬态过程常常危及电力电子系统整体的安全运行，这也是困扰我国电力电子专业领域工作者的一个越来越突出的问题。
　　为此，作者在书中对一些电力电子系统中常见的瞬态过程从器件级和系统级两个角度进行了分析；着重介绍了相关的最新科研成果，包括电动车和混合动力电动车系统中的瞬态过程、可再生能源系统中的瞬态过程以及电池管理系统中的瞬态过程，并对死区效应、最小脉宽、计算误差等电力电子系统设计中的重要瞬时因素进行了研究。本书对电力电子系统中瞬态过程的研究有助于我国科技工作者更深入地了解国际上的研究现状和最新发展，对我国相关领域的理论分析和技术创新起到积极的推动作用。
　　全书的翻译工作由关晓菡副教授完成，校对工作由张晓强博士完成。在翻译过程中得到了张卫平教授、张晓强博士、杨兵副教授等人的建议和帮助，在此表示衷心的感谢。机械工业出版社的编辑江婧婧为本书的翻译出版做了大量工作，在此一并表示感谢。
　　由于译者的水平有限，翻译中难免有错漏和不妥之处，恳请读者指正。
　　2014年10月

现代电力电子学中的瞬态分析 书籍信息 丛书名称： 国际电气工程先进技术译丛 书名： 现代电力电子学中的瞬态分析 (Transients of Modern Power Electronics) 作者： [此处填写原书作者，如：Prof. XXXXX] 译者： [此处填写原书译者，如：XXXXX] 出版社： [此处填写出版社名称] 出版年份： [此处填写出版年份] --- 译者序：跨越时空的工程对话 在电气工程领域，电力电子技术无疑是推动能源转换效率和系统智能化的核心驱动力之一。从大规模电网接入的并网逆变器，到精密控制的电机驱动系统，再到日益普及的电动汽车充电桩，电力电子系统无处不在。然而，当我们试图将这些理论模型转化为实际可靠的产品时，一个至关重要且常常被低估的挑战便浮现出来——瞬态现象。 瞬态，是系统在工作点发生剧烈、非稳态变化时出现的过渡过程。它不仅仅是教科书上理想开关动作的简单演示，而是系统动态特性、元件极限以及复杂非线性行为的集中体现。《现代电力电子学中的瞬态分析》正是这样一部深入剖析这一核心问题的专著。 本书的价值，并不仅在于罗列公式或展示仿真结果。它构建了一个从基本原理到高级应用的完整认知框架。作者以深厚的理论功底和丰富的工程实践经验，将原本散乱、难以捉摸的瞬态问题系统化、结构化。对于身处一线的工程师和致力于前沿研究的学者而言，这本译著无疑是一份及时且必要的“工具箱”。 在本书的翻译过程中，我们深感责任重大。电力电子领域的术语更新迭代极快，如何准确、流畅地传达原文中精妙的物理图像和严谨的数学推导，是我们反复斟酌的重点。我们力求在保证学术严谨性的同时，使得中文读者能够毫无障碍地理解作者想要阐述的核心思想：即有效的瞬态分析，是保障电力电子系统可靠性、安全性和高性能的基石。 本书的完成，离不开诸多同行的支持与鼓励。我们衷心希望，这本译著能够为国内电力电子领域的同仁们带来新的视角和有益的启发，共同推动我国电力电子技术迈向更高的水平。 [译者署名] [日期] --- 目录概览（示例性结构，非原书目录） 第一部分：基础理论与建模基础 1. 电力电子系统中的非线性与时变特性 2. 电路级瞬态建模方法综述 (状态空间法、导纳矩阵法) 3. 开关器件（IGBT/MOSFET）的非理想开关动态模型构建 4. 电磁兼容性（EMC）基础：辐射与传导瞬态源分析 第二部分：换流器拓扑的瞬态行为分析 5. 硬开关拓扑分析： 逆变器直流电压跌落过程中的电流冲击分析 变流器启动与关断过程中的高频振荡模式识别 开关结（Switching Node）的电压过冲与阻尼设计 6. 软开关与谐振拓扑： ZVS/ZCS 条件下的瞬态裕度分析 谐振腔的参数选择对瞬态响应的影响 死区时间对波形畸变的影响机制 第三部分：系统级与电网侧瞬态问题 7. 并网系统瞬态： 电网电压不平衡、三相短路对变流器的冲击分析 PLL（锁相环）动态响应与逆变器电流环控制的相互作用 高频谐波注入对电网稳定性的影响 8. 热-电-机耦合瞬态分析： 大功率脉冲下的热效应累积与寿命预测模型 电机驱动系统中的转矩脉冲与机械共振耦合 第四部分：保护、仿真与实验验证 9. 先进的瞬态保护策略： 过流保护（OCP）与短路保护（SCP）的时延与响应速度优化 基于非线性预测的快速故障隔离技术 10. 仿真技术与工具链： 瞬态仿真中的网格划分策略与计算效率优化 在Simulink/PLECS环境下构建高保真瞬态模型的方法 11. 实验测量与诊断技术： 高压差分探头与电流探头的选择标准 如何准确捕获纳秒级开关噪声的诊断技巧 --- 内容深度解析：超越稳态分析的视野 在电力电子领域，传统的分析往往聚焦于稳态工作点，即系统在给定输入和负载下持续、周期性运行的状态。然而，真实世界的运行环境充满了不确定性：电网波动、负载突变、开关器件的开关过程本身带来的能量交换，都属于瞬态范畴。《现代电力电子学中的瞬态分析》正是将研究的聚焦点从“平均值”转向“过程”的里程碑式著作。 一、 建模的精细化：从元件到系统 本书的第一个核心贡献在于其对建模精度的要求。作者清晰地指出，传统的基于平均值的开关模型在瞬态分析中是失效的。它要求读者必须深入到半导体器件的物理极限。 开关损耗的动态解析： 瞬态分析不仅关注峰值电流和电压，更关注 $dv/dt$ 和 $di/dt$ 的速率。书中详尽探讨了IGBT/MOSFET在关断过程中，由于结电容和寄生电感耦合导致的电压过冲（Overshoot）机制。这涉及到对封装引线电感、PCB走线电感进行精确的L-C-R等效建模，并将其纳入到状态方程中。 寄生参数的耦合效应： 书中系统性地展示了系统中各种寄生参数（如变压器漏感、直流母线电容的ESR/ESL）如何相互作用，产生高频振荡（Ringing）。分析不再是孤立地处理单个元件，而是将整个功率模块视为一个复杂的“电磁环境”，通过模态分析来预测振荡频率及其阻尼特性。 二、 控制与功率级的动态耦合 现代电力电子系统是高度依赖于反馈控制的闭环系统。瞬态分析必须同时涵盖功率元件的动态和控制系统的动态。 控制器的滞后与穿越性： 在系统启动或故障恢复过程中，数字控制器（如DSP/FPGA）的处理延迟、PWM的生成时滞以及采样点的选择，都会显著影响系统的穿越响应。本书提供了分析控制系统对功率级瞬态响应影响的数学框架，特别是针对环路带宽设计与系统稳定性之间的权衡。 电流/电压环的饱和与限制： 当系统遭遇瞬态干扰（如直流母线电压瞬间升高）时，控制器可能会试图输出超出PWM调制器极限的控制信号。书中深入探讨了这种饱和（Saturation）状态下的系统行为，以及如何设计软启动和限幅机制来平滑过渡，避免设备损坏。 三、 针对特定挑战的深入探究 本书并未停留在通用理论层面，而是将理论应用于现代电力电子系统的几个关键痛点： 1. 高频谐波注入与传导发射： 随着开关频率的提高，开关导通和关断所产生的瞬态尖峰，其频谱会延伸到数百MHz，这对EMC设计构成了巨大挑战。书中阐述了如何通过瞬态分析来预测这些尖峰的能量分布，并指导滤波器的设计，避免不必要的辐射和传导。 2. 电网侧的动态交互： 对于大功率并网逆变器而言，电网阻抗的不确定性是瞬态分析的难点。当地网发生故障时，逆变器需要依据快速检测信号进行保护性关断或并网切换。本书细致分析了在不同电网阻抗条件下，逆变器如何承受暂态电流冲击，以及如何利用先进的控制算法（如虚拟同步发电机控制VSC-HVDC）来增强系统对电网暂态波动的鲁棒性。 四、 实践指导与案例分析 理论的价值最终体现在工程实践中。本书包含了大量基于真实物理现象的案例研究，这些案例揭示了单纯依赖稳态仿真所无法发现的潜在问题。它不仅指导读者如何“计算”瞬态，更重要的是指导读者如何“诊断”和“规避”这些瞬态风险。 对于希望从“会用”电力电子设备到“精通”电力电子系统设计的工程师和研究人员来说，掌握瞬态分析的精髓是必不可少的进阶之路。本书提供的理论深度和实践广度，足以支撑读者应对当前及未来电力电子系统日益严苛的性能和可靠性要求。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，体现了编者对电力电子技术发展脉络的深刻理解。它不仅涵盖了传统上必须掌握的换流和滤波过程中的瞬态现象，更将笔墨投向了当前研究热点，比如高频化、模块化设计中特有的寄生参数效应。我发现书中对于“软开关技术”的瞬态机理分析尤为透彻。它没有停留在简单的“零电压开关”或“零电流开关”的字面定义上，而是深入挖掘了在实际工作条件下，器件的输出电容和开关速度如何共同决定了开关损耗和可能出现的次生振荡。这对于我理解如何优化控制策略，以确保在追求高效率的同时，不以牺牲系统稳定性为代价，提供了极具价值的参考。总的来说，它提供了一个非常立体的视角，让你能从系统的宏观性能指标，一步步下钻到最小单元器件的微观动态特性，层层剥茧，令人信服。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本《国际电气工程先进技术译丛：现代电力电子学中的瞬态分析》，一股扑面而来的学术气息让人不禁眼前一亮。尽管书名直指电力电子领域的深度核心——瞬态分析，但真正吸引我的是它那种严谨而又富有启发性的叙事方式。书中对那些复杂电路现象的剖析，绝非简单的公式堆砌，而是深入到物理本质的探讨。比如，在讨论开关器件的关断过程时，作者并未止步于理想化的模型，而是细致地描绘了杂散电感和电容如何共同作用，将一个本应干净利落的过程拖曳成充满振荡和过冲的“战场”。这种对现实世界复杂性的坦诚面对，极大地提升了阅读体验。它迫使我不仅仅记住结论，更要去理解驱动这些结论背后的底层物理机制。我尤其欣赏其中对于不同控制策略下，系统响应速度和稳定性的对比分析，那种旁征博引、融会贯通的功力，使得原本晦涩的瞬态行为变得清晰可见，犹如通过一台高倍显微镜观察微观粒子运动一般，令人叹服。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读过程，对我而言更像是一场思维的马拉松，每深入一个章节，都感觉自己的知识体系被重新校准了一番。它处理瞬态问题的方式极其系统化，从最基础的RLC电路的经典解法出发，逐步过渡到多开关、多拓扑结构下的非线性瞬态过程。我注意到，作者在介绍新型拓扑结构，比如那些采用宽禁带半导体器件的逆变器时，对于器件的开关特性与系统瞬态响应之间的耦合作用，有着非常独到的见解。这种深入到器件层面的分析，远超出了传统教科书的范畴。它不是在教你如何计算一个特定的波形，而是在教你如何建立一个能够预测未来系统行为的数学框架。对于那些长期在工程一线与电力电子设备打交道的工程师来说，这本书提供的不仅仅是理论工具，更是一种面对未知问题的、行之有效的思维路径。那种对细节的偏执和对准确性的不懈追求，在每一个公式推导和仿真结果的对比中都体现得淋漓尽致。

评分☆☆☆☆☆

让我印象深刻的是，这本书在探讨动态过程时，并没有将“仿真”仅仅视为结果验证的工具，而是将其提升到了理论探索的高度。作者娴熟地运用了各种时域和频域的分析工具，将瞬态过程解耦，使得那些看似杂乱无章的电压电流变化，得以被清晰地归类和理解。比如，书中关于“谐波注入对阻尼振荡的影响”的讨论，就非常巧妙地结合了傅里叶分析的优势，将一个时域的耦合问题转化为了频域的解耦问题进行考察。这种跨越不同数学工具的灵活运用，极大地拓宽了我对瞬态分析的认知边界。它让我意识到，解决复杂的工程问题，需要的不是单一的“独门绝技”，而是一个工具箱，里面装满了各种可以随时取用的数学利器，并且懂得在何时、何地使用哪一个。全书的逻辑链条严密到几乎无懈可击，读起来酣畅淋漓，每一次概念的引入都像是水到渠成。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是沉甸甸的，但绝非枯燥的典籍。它的价值在于其前瞻性和指导性。在电力电子系统日益集成化、小型化的今天，瞬态行为往往成为限制系统性能的瓶颈。这本书像是为我们提前预演了未来可能遇到的所有“技术难题”。例如，对于那些依赖快速电流环路控制的系统，书中对控制带宽极限和非线性响应的探讨，直击痛点。它没有提供“一键解决”的仙丹妙药，但它赋予了读者一种“诊断疾病”的能力。通过对各个章节深入阅读和消化后，我感觉自己对设计一个健壮、可靠的电力电子系统，有了一种更深层次的敬畏感和掌控感。这种知识带来的信心，是任何简单的应用手册都无法比拟的，它让你从一个“使用者”真正蜕变成一个能够“驾驭”复杂动态行为的“设计者”。

评分☆☆☆☆☆

物流很给力，发的电子发票。

评分☆☆☆☆☆

这是一个凑字的产品评价

评分☆☆☆☆☆

15年出的新书，总体效果还行，值得一看

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

书质量很好，物流速度快。

评分☆☆☆☆☆

15年出的新书，总体效果还行，值得一看

评分☆☆☆☆☆

经典外文教材，翻译得还行。

评分☆☆☆☆☆

东西不错的。

评分☆☆☆☆☆

书很好，快递给力，点个赞。