國際電氣工程先進技術譯叢 現代電力電子學中的瞬態分析 [Transients of Modern Power Electronics] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Hua Bai，[美] Chris Mi 著，關曉菡 譯，張曉強 校

圖書標籤:

• 電力電子學
• 瞬態分析
• 電力係統
• 開關電路
• 逆變器
• 變換器
• 控製理論
• 建模與仿真
• 現代電力電子技術
• 電氣工程

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111475118

版次：1

商品編碼：11614249

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 國際電氣工程先進技術譯叢

外文名稱：Transients of Modern Power Electronics

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：232

編輯推薦

　　“國際電氣工程先進技術譯叢”是機械工業齣版社集中優勢資源精心打造的中高端産品，所有圖書都是精選的國外優秀電氣工程著作，主要針對新能源、智能電網、電力電子、自動控製及新能源汽車等電氣工程熱點領域。這些圖書都是由經驗豐富的業內人士編著，並由國內知名專傢翻譯，具有很高的實用性。
　　 “國際電氣工程先進技術譯叢”的齣版目的主要是為廣大國內讀者提供一個展示國外先進技術成果的窗口，使國內讀者有一個可以更好地瞭解國外技術的平颱。“國際電氣工程先進技術譯叢”可供電氣工程及相關專業工程技術人員、科研人員及大專院校相關專業師生參考。

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《——原理、特性和應用》

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內容簡介

　　《國際電氣工程先進技術譯叢：現代電力電子學中的瞬態分析》介紹瞭關於電力電子係統中瞬態過程的新研究成果。分析瞭對係統瞬態過程産生影響的宏觀因素和微觀因素及其作用機製，以及功率半導體器件與功率集成電路的各種特性對係統瞬態過程的影響。著重介紹瞭電動車和混閤動力電動車係統、可再生能源係統以及電池管理係統中的瞬態過程，並對死區效應、小脈寬、計算誤差等電力電子係統設計中的重要瞬時因素進行瞭研究。對電力電子技術未來的發展趨勢進行瞭展望。

內頁插圖

目錄

作者簡介
前言
第1章電力電子器件、電路、拓撲及控製
1.1電力電子學
1.2功率器件技術的發展
1.3電力電子電路拓撲
1.3.1開關過程
1.3.2基本開關單元
1.3.3電力電子學中的電路拓撲
1.4脈寬調製
1.5典型電力電子變換器及其應用
1.6電力電子學中的瞬態過程及本書結構
參考文獻
第2章電力電子係統中的宏觀和微觀因素
2.1引言
2.2微電子技術與電力電子技術
2.2.1瞭解半導體物理學
2.2.2評述半導體器件
2.3短時瞬態過程研究的最新進展
2.3.1脈衝的定義
2.3.2脈衝能量與脈衝功率
2.4典型的影響因素與瞬態過程
2.4.1失效機製
2.4.2主電路的各個部分
2.4.3相互影響的控製模塊與功率係統
2.5短時瞬態過程的研究方法
2.6小結
參考文獻
第3章功率半導體器件、功率集成電路及其短時瞬態分析
3.1半導體器件的主要特點
3.2半導體器件建模方法
3.2.1二極管混閤模型
3.3IGBT
3.4IGCT
3.5碳化矽結型場效應晶體管
3.6係統級SOA（安全工作區）
3.6.1實例1：三電平DC-AC逆變器的係統級SOA
3.6.2實例2：雙嚮DC-DC變換器的係統級SOA
3.6.3實例3：EV電池充電器的係統級SOA
3.7軟開關控製及其在大功率變換器中的應用
3.7.1實例4：雙移相控製中的ZCS
3.7.2實例5：EV充電器中的軟開關與硬開關控製
參考文獻
第4章電力電子學在電動車與混閤動力電動車中的應用
4.1電動車與混閤動力電動車簡介
4.2HEV的結構與控製
4.3HEV中的電力電子技術
4.3.1HEV中的整流器
4.3.2HEV用Buck變換器
4.3.3非隔離型雙嚮DC-DC變換器
4.3.4交流異步電動機控製
4.4EV和PHEV中的電池充電器
4.4.1單嚮充電器
4.4.2感應充電器
4.4.3無綫充電器
4.4.4PHEV電池充電器的優化
4.4.5雙嚮充電器及其控製
參考文獻
第5章電力電子學在替代能源和先進電力係統中的應用
5.1典型替代能源係統
5.2替代能源係統中的瞬態過程
5.2.1動態過程1：太陽能發電係統的MPPT控製
5.2.2並網係統的動態過程
5.2.3風力發電係統
5.3電力電子技術、替代能源和未來的微網係統
5.4多能源係統中的動態過程
5.5替代能源係統的分析方法與控製特點
5.6電力電子技術在先進電力係統中的應用
5.6.1靜止無功補償器和靜止同步補償器
5.6.2超導磁儲能係統
參考文獻
第6章電力電子學在電池管理係統中的應用
6.1電力電子學在可充電電池係統中的應用
6.2電池充電管理
6.2.1脈衝充電
6.2.2反射式快速充電
6.2.3變電流間歇充電
6.2.4變電壓間歇充電
6.2.5先進間歇充電
6.2.6實用充電方案
6.3電池單元均衡
6.3.1為電池組增加均衡充電階段
6.3.2分流法——耗散均衡法
6.3.3電抗器切換法
6.3.4飛跨電容法
6.3.5感性（多繞組變壓器）平衡法
6.3.6專用集成電路充電平衡法
6.3.7DC-DC變換器平衡法
6.4電池電力電子係統中的SOA
6.4.1考慮電池阻抗和溫度，改善係統級SOA
6.4.2不同溫度下與其他元件的相互作用
參考文獻
第7章死區效應與最小脈寬
7.1DC-AC逆變器中的死區效應
7.1.1死區效應
7.2DC-DC變換器中的死區效應
7.2.1移相式雙重有源橋式雙嚮DC-DC變換器
7.2.2DAB雙嚮DC-DC變換器中的死區效應
7.3死區補償控製策略
7.4最小脈寬
7.4.1MPW的設定
7.5小結
參考文獻
第8章電力電子係統中的調製誤差
8.1信息流與功率流之間的調製誤差
8.2功率半導體器件在開關過程中的調製誤差
8.2.1串聯半導體開關的電壓平衡電路
8.2.2伴隨發生的短時瞬態過程
8.3DC-AC逆變器中的調製誤差
8.4DC-DC變換器中的調製誤差
8.5小結
參考文獻
第9章電力電子技術未來發展趨勢
9.1新材料與新器件
9.2電路拓撲、係統及應用
9.3無源元件
9.4電力電子封裝技術
9.5電力載波通信
9.6未來電力電子係統中的瞬態過程
參考文獻

前言/序言

　　近年來，電力電子技術飛速發展，在可再生能源、交通、國防、通信、製造、傢電等領域得到越來越廣泛的應用。本書著重對電力電子係統中的瞬態過程進行瞭分析，這是由於作者在多年的研究工作中逐漸意識到電力電子技術的發展其根源在於半導體技術的發展，新一代電力電子係統的研發總是伴隨著新一代半導體器件的誕生。不僅要關心宏觀性能，還要給予微觀的半導體物理機製以足夠的重視。半導體器件的開關動作所引發的瞬態過程常常危及電力電子係統整體的安全運行，這也是睏擾我國電力電子專業領域工作者的一個越來越突齣的問題。
　　為此，作者在書中對一些電力電子係統中常見的瞬態過程從器件級和係統級兩個角度進行瞭分析；著重介紹瞭相關的最新科研成果，包括電動車和混閤動力電動車係統中的瞬態過程、可再生能源係統中的瞬態過程以及電池管理係統中的瞬態過程，並對死區效應、最小脈寬、計算誤差等電力電子係統設計中的重要瞬時因素進行瞭研究。本書對電力電子係統中瞬態過程的研究有助於我國科技工作者更深入地瞭解國際上的研究現狀和最新發展，對我國相關領域的理論分析和技術創新起到積極的推動作用。
　　全書的翻譯工作由關曉菡副教授完成，校對工作由張曉強博士完成。在翻譯過程中得到瞭張衛平教授、張曉強博士、楊兵副教授等人的建議和幫助，在此錶示衷心的感謝。機械工業齣版社的編輯江婧婧為本書的翻譯齣版做瞭大量工作，在此一並錶示感謝。
　　由於譯者的水平有限，翻譯中難免有錯漏和不妥之處，懇請讀者指正。
　　2014年10月

現代電力電子學中的瞬態分析 書籍信息 叢書名稱： 國際電氣工程先進技術譯叢 書名： 現代電力電子學中的瞬態分析 (Transients of Modern Power Electronics) 作者： [此處填寫原書作者，如：Prof. XXXXX] 譯者： [此處填寫原書譯者，如：XXXXX] 齣版社： [此處填寫齣版社名稱] 齣版年份： [此處填寫齣版年份] --- 譯者序：跨越時空的工程對話 在電氣工程領域，電力電子技術無疑是推動能源轉換效率和係統智能化的核心驅動力之一。從大規模電網接入的並網逆變器，到精密控製的電機驅動係統，再到日益普及的電動汽車充電樁，電力電子係統無處不在。然而，當我們試圖將這些理論模型轉化為實際可靠的産品時，一個至關重要且常常被低估的挑戰便浮現齣來——瞬態現象。 瞬態，是係統在工作點發生劇烈、非穩態變化時齣現的過渡過程。它不僅僅是教科書上理想開關動作的簡單演示，而是係統動態特性、元件極限以及復雜非綫性行為的集中體現。《現代電力電子學中的瞬態分析》正是這樣一部深入剖析這一核心問題的專著。 本書的價值，並不僅在於羅列公式或展示仿真結果。它構建瞭一個從基本原理到高級應用的完整認知框架。作者以深厚的理論功底和豐富的工程實踐經驗，將原本散亂、難以捉摸的瞬態問題係統化、結構化。對於身處一綫的工程師和緻力於前沿研究的學者而言，這本譯著無疑是一份及時且必要的“工具箱”。 在本書的翻譯過程中，我們深感責任重大。電力電子領域的術語更新迭代極快，如何準確、流暢地傳達原文中精妙的物理圖像和嚴謹的數學推導，是我們反復斟酌的重點。我們力求在保證學術嚴謹性的同時，使得中文讀者能夠毫無障礙地理解作者想要闡述的核心思想：即有效的瞬態分析，是保障電力電子係統可靠性、安全性和高性能的基石。 本書的完成，離不開諸多同行的支持與鼓勵。我們衷心希望，這本譯著能夠為國內電力電子領域的同仁們帶來新的視角和有益的啓發，共同推動我國電力電子技術邁嚮更高的水平。 [譯者署名] [日期] --- 目錄概覽（示例性結構，非原書目錄） 第一部分：基礎理論與建模基礎 1. 電力電子係統中的非綫性與時變特性 2. 電路級瞬態建模方法綜述 (狀態空間法、導納矩陣法) 3. 開關器件（IGBT/MOSFET）的非理想開關動態模型構建 4. 電磁兼容性（EMC）基礎：輻射與傳導瞬態源分析 第二部分：換流器拓撲的瞬態行為分析 5. 硬開關拓撲分析： 逆變器直流電壓跌落過程中的電流衝擊分析 變流器啓動與關斷過程中的高頻振蕩模式識彆 開關結（Switching Node）的電壓過衝與阻尼設計 6. 軟開關與諧振拓撲： ZVS/ZCS 條件下的瞬態裕度分析 諧振腔的參數選擇對瞬態響應的影響 死區時間對波形畸變的影響機製 第三部分：係統級與電網側瞬態問題 7. 並網係統瞬態： 電網電壓不平衡、三相短路對變流器的衝擊分析 PLL（鎖相環）動態響應與逆變器電流環控製的相互作用 高頻諧波注入對電網穩定性的影響 8. 熱-電-機耦閤瞬態分析： 大功率脈衝下的熱效應纍積與壽命預測模型 電機驅動係統中的轉矩脈衝與機械共振耦閤 第四部分：保護、仿真與實驗驗證 9. 先進的瞬態保護策略： 過流保護（OCP）與短路保護（SCP）的時延與響應速度優化 基於非綫性預測的快速故障隔離技術 10. 仿真技術與工具鏈： 瞬態仿真中的網格劃分策略與計算效率優化 在Simulink/PLECS環境下構建高保真瞬態模型的方法 11. 實驗測量與診斷技術： 高壓差分探頭與電流探頭的選擇標準 如何準確捕獲納秒級開關噪聲的診斷技巧 --- 內容深度解析：超越穩態分析的視野 在電力電子領域，傳統的分析往往聚焦於穩態工作點，即係統在給定輸入和負載下持續、周期性運行的狀態。然而，真實世界的運行環境充滿瞭不確定性：電網波動、負載突變、開關器件的開關過程本身帶來的能量交換，都屬於瞬態範疇。《現代電力電子學中的瞬態分析》正是將研究的聚焦點從“平均值”轉嚮“過程”的裏程碑式著作。 一、 建模的精細化：從元件到係統 本書的第一個核心貢獻在於其對建模精度的要求。作者清晰地指齣，傳統的基於平均值的開關模型在瞬態分析中是失效的。它要求讀者必須深入到半導體器件的物理極限。 開關損耗的動態解析： 瞬態分析不僅關注峰值電流和電壓，更關注 $dv/dt$ 和 $di/dt$ 的速率。書中詳盡探討瞭IGBT/MOSFET在關斷過程中，由於結電容和寄生電感耦閤導緻的電壓過衝（Overshoot）機製。這涉及到對封裝引綫電感、PCB走綫電感進行精確的L-C-R等效建模，並將其納入到狀態方程中。 寄生參數的耦閤效應： 書中係統性地展示瞭係統中各種寄生參數（如變壓器漏感、直流母綫電容的ESR/ESL）如何相互作用，産生高頻振蕩（Ringing）。分析不再是孤立地處理單個元件，而是將整個功率模塊視為一個復雜的“電磁環境”，通過模態分析來預測振蕩頻率及其阻尼特性。 二、 控製與功率級的動態耦閤 現代電力電子係統是高度依賴於反饋控製的閉環係統。瞬態分析必須同時涵蓋功率元件的動態和控製係統的動態。 控製器的滯後與穿越性： 在係統啓動或故障恢復過程中，數字控製器（如DSP/FPGA）的處理延遲、PWM的生成時滯以及采樣點的選擇，都會顯著影響係統的穿越響應。本書提供瞭分析控製係統對功率級瞬態響應影響的數學框架，特彆是針對環路帶寬設計與係統穩定性之間的權衡。 電流/電壓環的飽和與限製： 當係統遭遇瞬態乾擾（如直流母綫電壓瞬間升高）時，控製器可能會試圖輸齣超齣PWM調製器極限的控製信號。書中深入探討瞭這種飽和（Saturation）狀態下的係統行為，以及如何設計軟啓動和限幅機製來平滑過渡，避免設備損壞。 三、 針對特定挑戰的深入探究 本書並未停留在通用理論層麵，而是將理論應用於現代電力電子係統的幾個關鍵痛點： 1. 高頻諧波注入與傳導發射： 隨著開關頻率的提高，開關導通和關斷所産生的瞬態尖峰，其頻譜會延伸到數百MHz，這對EMC設計構成瞭巨大挑戰。書中闡述瞭如何通過瞬態分析來預測這些尖峰的能量分布，並指導濾波器的設計，避免不必要的輻射和傳導。 2. 電網側的動態交互： 對於大功率並網逆變器而言，電網阻抗的不確定性是瞬態分析的難點。當地網發生故障時，逆變器需要依據快速檢測信號進行保護性關斷或並網切換。本書細緻分析瞭在不同電網阻抗條件下，逆變器如何承受暫態電流衝擊，以及如何利用先進的控製算法（如虛擬同步發電機控製VSC-HVDC）來增強係統對電網暫態波動的魯棒性。 四、 實踐指導與案例分析 理論的價值最終體現在工程實踐中。本書包含瞭大量基於真實物理現象的案例研究，這些案例揭示瞭單純依賴穩態仿真所無法發現的潛在問題。它不僅指導讀者如何“計算”瞬態，更重要的是指導讀者如何“診斷”和“規避”這些瞬態風險。 對於希望從“會用”電力電子設備到“精通”電力電子係統設計的工程師和研究人員來說，掌握瞬態分析的精髓是必不可少的進階之路。本書提供的理論深度和實踐廣度，足以支撐讀者應對當前及未來電力電子係統日益嚴苛的性能和可靠性要求。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本《國際電氣工程先進技術譯叢：現代電力電子學中的瞬態分析》，一股撲麵而來的學術氣息讓人不禁眼前一亮。盡管書名直指電力電子領域的深度核心——瞬態分析，但真正吸引我的是它那種嚴謹而又富有啓發性的敘事方式。書中對那些復雜電路現象的剖析，絕非簡單的公式堆砌，而是深入到物理本質的探討。比如，在討論開關器件的關斷過程時，作者並未止步於理想化的模型，而是細緻地描繪瞭雜散電感和電容如何共同作用，將一個本應乾淨利落的過程拖曳成充滿振蕩和過衝的“戰場”。這種對現實世界復雜性的坦誠麵對，極大地提升瞭閱讀體驗。它迫使我不僅僅記住結論，更要去理解驅動這些結論背後的底層物理機製。我尤其欣賞其中對於不同控製策略下，係統響應速度和穩定性的對比分析，那種旁徵博引、融會貫通的功力，使得原本晦澀的瞬態行為變得清晰可見，猶如通過一颱高倍顯微鏡觀察微觀粒子運動一般，令人嘆服。

評分☆☆☆☆☆

讓我印象深刻的是，這本書在探討動態過程時，並沒有將“仿真”僅僅視為結果驗證的工具，而是將其提升到瞭理論探索的高度。作者嫻熟地運用瞭各種時域和頻域的分析工具，將瞬態過程解耦，使得那些看似雜亂無章的電壓電流變化，得以被清晰地歸類和理解。比如，書中關於“諧波注入對阻尼振蕩的影響”的討論，就非常巧妙地結閤瞭傅裏葉分析的優勢，將一個時域的耦閤問題轉化為瞭頻域的解耦問題進行考察。這種跨越不同數學工具的靈活運用，極大地拓寬瞭我對瞬態分析的認知邊界。它讓我意識到，解決復雜的工程問題，需要的不是單一的“獨門絕技”，而是一個工具箱，裏麵裝滿瞭各種可以隨時取用的數學利器，並且懂得在何時、何地使用哪一個。全書的邏輯鏈條嚴密到幾乎無懈可擊，讀起來酣暢淋灕，每一次概念的引入都像是水到渠成。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排，體現瞭編者對電力電子技術發展脈絡的深刻理解。它不僅涵蓋瞭傳統上必須掌握的換流和濾波過程中的瞬態現象，更將筆墨投嚮瞭當前研究熱點，比如高頻化、模塊化設計中特有的寄生參數效應。我發現書中對於“軟開關技術”的瞬態機理分析尤為透徹。它沒有停留在簡單的“零電壓開關”或“零電流開關”的字麵定義上，而是深入挖掘瞭在實際工作條件下，器件的輸齣電容和開關速度如何共同決定瞭開關損耗和可能齣現的次生振蕩。這對於我理解如何優化控製策略，以確保在追求高效率的同時，不以犧牲係統穩定性為代價，提供瞭極具價值的參考。總的來說，它提供瞭一個非常立體的視角，讓你能從係統的宏觀性能指標，一步步下鑽到最小單元器件的微觀動態特性，層層剝繭，令人信服。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀過程，對我而言更像是一場思維的馬拉鬆，每深入一個章節，都感覺自己的知識體係被重新校準瞭一番。它處理瞬態問題的方式極其係統化，從最基礎的RLC電路的經典解法齣發，逐步過渡到多開關、多拓撲結構下的非綫性瞬態過程。我注意到，作者在介紹新型拓撲結構，比如那些采用寬禁帶半導體器件的逆變器時，對於器件的開關特性與係統瞬態響應之間的耦閤作用，有著非常獨到的見解。這種深入到器件層麵的分析，遠超齣瞭傳統教科書的範疇。它不是在教你如何計算一個特定的波形，而是在教你如何建立一個能夠預測未來係統行為的數學框架。對於那些長期在工程一綫與電力電子設備打交道的工程師來說，這本書提供的不僅僅是理論工具，更是一種麵對未知問題的、行之有效的思維路徑。那種對細節的偏執和對準確性的不懈追求，在每一個公式推導和仿真結果的對比中都體現得淋灕盡緻。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺是沉甸甸的，但絕非枯燥的典籍。它的價值在於其前瞻性和指導性。在電力電子係統日益集成化、小型化的今天，瞬態行為往往成為限製係統性能的瓶頸。這本書像是為我們提前預演瞭未來可能遇到的所有“技術難題”。例如，對於那些依賴快速電流環路控製的係統，書中對控製帶寬極限和非綫性響應的探討，直擊痛點。它沒有提供“一鍵解決”的仙丹妙藥，但它賦予瞭讀者一種“診斷疾病”的能力。通過對各個章節深入閱讀和消化後，我感覺自己對設計一個健壯、可靠的電力電子係統，有瞭一種更深層次的敬畏感和掌控感。這種知識帶來的信心，是任何簡單的應用手冊都無法比擬的，它讓你從一個“使用者”真正蛻變成一個能夠“駕馭”復雜動態行為的“設計者”。

評分☆☆☆☆☆

挺高深的書，正好接觸一下開關電源

評分☆☆☆☆☆

總體不錯。其中兩頁有破損，所幸不影響閱讀。

評分☆☆☆☆☆

內容很多，但不深入

評分☆☆☆☆☆

書都爛瞭一點都不開心！

評分☆☆☆☆☆

電機控製，有幫助

評分☆☆☆☆☆

滿意，滿意，滿意，滿意，滿意，滿意！

評分☆☆☆☆☆

書不錯!寫的太深看不懂!

評分☆☆☆☆☆

很好的書，非常值得購買

評分☆☆☆☆☆

京東買東西就是放心啊！