電力電子技術 王卓 9787040390537 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王卓 著

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040390537

商品編碼：29575342764

包裝：平裝

齣版時間：2014-02-01

基本信息

書名：電力電子技術

定價：37.00元

作者：王卓

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2014-02-01

ISBN：9787040390537

字數：570000

頁碼：368

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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還講述瞭器件的驅動及保護電路。附錄中介紹瞭整流變壓器額定參數的計算及電抗器電感量的計算。本書體係新穎、重點突齣、實用性強，為便於讀者學習，每章均附有思考與習題。
　　《電力電子技術》可作為電氣工程及其自動化專業、自動化專業的本科生教材，也可作為研究生的主要參考教材，並可供相關專業工程技術人員參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《現代電力電子學：原理、器件與應用》 第一部分：電力電子技術基礎 電力電子技術作為一門跨越電力係統、電子技術和控製理論的交叉學科，其核心在於利用半導體器件實現電能的轉換、控製和處理。本書旨在係統性地闡述電力電子學的基本原理、關鍵器件以及在現代工業和生活中的廣泛應用。 第一章：電力電子技術概述 電力電子技術的發展曆程、其重要性以及在能源轉型、可持續發展中的作用。本章還將介紹電力電子係統的基本組成，包括主電路、控製電路和輔助電路，並簡要概述各類電力電子變換器（如AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC）的基本功能和特點。同時，會探討電力電子技術麵臨的挑戰，如效率提升、熱管理、電磁兼容性以及新材料和新技術的應用前景。 第二章：電力電子器件 深入剖析構成電力電子係統的核心——半導體功率器件。本章將重點介紹以下幾類器件： 二極管 (Diodes): PN結二極管、肖特基二極管、快速恢復二極管等，講解其導通和關斷特性、電壓電流特性麯綫、以及在整流、續流等電路中的應用。 晶閘管 (Thyristors): 普通晶閘管（SCR）、門極可關斷晶閘管（GTO）、雙嚮晶閘管（TRIAC）、逆變晶閘管（IGCT）等，詳細闡述其觸發原理、靜態特性、動態特性，以及在交流調壓、軟啓動、高壓直流輸電（HVDC）等領域的應用。 功率開關器件 (Power Switches): 雙極型晶體管 (Bipolar Junction Transistors - BJTs): 功率BJT的結構、工作原理、特性麯綫、驅動要求以及在低頻大功率場閤的應用。 金屬氧化物半導體場效應晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors - MOSFETs): N溝道和P溝道MOSFET的結構、工作原理、導通電阻、開關損耗、柵極驅動要求，以及其在開關電源、DC-DC變換器中的廣泛應用。 絕緣柵雙極型晶體管 (Insulated Gate Bipolar Transistors - IGBTs): IGBT的結構兼具BJT的低導通壓降和MOSFET的易驅動特點，深入分析其特性、損耗機理，以及在變頻器、電動汽車驅動係統等中的主導地位。 新型電力電子器件: 碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導體材料的優勢，如高擊穿電壓、高開關速度、低損耗等，以及它們在下一代電力電子器件中的應用前景。 第三章：電力電子變換器原理 本章將係統介紹各類基本電力電子變換器的拓撲結構、工作原理、穩態分析和動態分析。 AC-DC變換器 (整流器): 不可控整流器: 半波、全波、橋式整流電路，分析其輸齣電壓、電流波形，以及負載特性。 可控整流器: 單相和三相可控整流電路，闡述觸發角控製原理，分析其輸齣電壓、電流的紋波以及功率因數。 DC-DC變換器: 降壓變換器 (Buck Converter): 工作原理、電感電流和輸齣電容電壓的分析，占空比與輸齣電壓的關係。 升壓變換器 (Boost Converter): 工作原理、電感電流和輸齣電容電壓的分析，占空比與輸齣電壓的關係。 升降壓變換器 (Buck-Boost Converter): 工作原理、輸齣電壓極性和幅值控製。 SEPIC、Cuk、Four-Quadrant Chopper 等復雜拓撲: 介紹其工作原理和特點。 DC-AC變換器 (逆變器): 單相逆變器: 方波輸齣、PWM（脈衝寬度調製）輸齣，分析諧波含量及其抑製方法。 三相逆變器: 六步法控製、SPWM（正弦脈寬調製）控製，分析其輸齣綫電壓和相電壓波形，以及三相負載的驅動。 多電平逆變器: 級聯H橋、NPC、PRC等拓撲，分析其降低電壓應力和諧波的優勢。 AC-AC變換器 (交流變流器): 交流調壓器: 移相控製原理，適用於阻性負載的調壓。 變頻器 (Frequency Converters): Cycloconverters、Matrix Converters，用於直接實現交流電壓和頻率的轉換。 第四章：電力電子係統的控製 強調控製策略在電力電子係統中的關鍵作用，確保變換器的穩定運行、高性能輸齣以及對外部擾動的響應。 開關模式與調製技術: 脈衝寬度調製 (PWM): SPWM、 bù PWM、空間矢量PWM (SVPWM) 等，詳細闡述其生成原理、輸齣波形特性以及在提高輸齣質量、降低損耗方麵的作用。 其他調製策略: 如突跳式調製、升壓調製等。 反饋控製理論: PID控製器: 基本原理、整定方法及其在電力電子係統中的應用。 狀態空間平均法 (State-Space Averaging): 用於分析變換器的平均模型，為設計控製器提供依據。 電流環和電壓環控製: 分析不同控製環的帶寬、響應速度以及相互配閤。 高級控製策略: 模型預測控製 (MPC): 利用係統模型預測未來行為並優化控製信號。 模糊邏輯控製 (Fuzzy Logic Control): 利用模糊規則進行非綫性控製。 自適應控製 (Adaptive Control): 實時調整控製器參數以適應係統變化。 數字控製: 微處理器、DSP、FPGA在實現復雜控製算法中的應用，以及實時操作係統的作用。 第二部分：電力電子技術的關鍵應用領域 第五章：開關電源 (Switching Mode Power Supplies - SMPS) 開關電源是電力電子技術最廣泛的應用之一，涉及消費電子、通信設備、計算機、醫療設備等各個領域。 基本拓撲及其改進: 迴顧Buck, Boost, Buck-Boost等基本拓撲在SMPS中的應用，並介紹隔離型拓撲，如正激、反激、半橋、全橋、LLC諧振變換器等，分析其隔離原理、效率和功率密度優勢。 設計考慮因素: 效率與損耗分析: 傳導損耗、開關損耗、磁性元件損耗的計算與降低。 熱管理: 散熱器的設計、風扇冷卻、熱傳導路徑的優化。 電磁乾擾 (EMI) 與電磁兼容性 (EMC): 噪聲源分析、濾波技術、屏蔽措施。 瞬態響應與穩定性: 瞬態負載調整率、電源紋波抑製（PSRR）。 功率因數校正 (PFC): 主動PFC和被動PFC的技術原理、電路實現及其重要性。 典型應用: 筆記本電腦適配器、服務器電源、LED驅動電源、DC-DC模塊。 第六章：電機驅動與變頻技術 電機驅動是電力電子技術在工業自動化、交通運輸、新能源等領域的核心應用。 電機類型與特性: 直流電機、交流同步電機、交流異步電機、永磁同步電機（PMSM）、開關磁阻電機（SRM）等，介紹其工作原理和控製特點。 交流異步電機驅動: 電壓/頻率（V/f）控製: 基本原理、適用範圍。 矢量控製 (Vector Control): 轉子磁場定嚮控製（FOC）原理，實現精確的速度和轉矩控製，包括直接轉矩控製（DTC）。 變頻器（VFD）係統: 變頻器的主電路拓撲（如三相兩電平、三電平）、控製策略（SPWM、SVPWM）以及在工業生産中的應用，如泵、風機、傳送帶等。 永磁同步電機（PMSM）驅動: FOC控製: 在電動汽車、機器人等高性能應用中的優勢。 高效率與高功率密度: 驅動PMSM所需的精密控製技術。 直流電機驅動: 斬波器在直流電機速度控製中的應用。 其他電機驅動: 無刷直流電機（BLDC）、步進電機等。 第七章：電力係統應用 電力電子技術在現代電力係統中的應用日益廣泛，是實現電網現代化、提高供電可靠性和效率的關鍵。 高壓直流輸電（HVDC）: 原理與優勢: 長距離輸電、海底電纜輸電、異步係統互聯的優勢。 換流器技術: 晶閘管換流閥 (LCC-HVDC): 傳統技術，詳細介紹其工作原理、控製和保護。 電壓源換流器（VSC-HVDC）: 基於PWM技術的IGBT/MOSFET換流器，具有更強的動態響應、黑啓動能力和無功功率補償能力，重點介紹MMC (Modular Multilevel Converter) 拓撲。 應用場景: 遠距離能量輸送、電網互聯、可再生能源並網。 柔性交流輸電係統（FACTS）: 概念與目的: 提高輸電能力、改善電網穩定性、控製功率潮流。 典型FACTS設備: 靜止同步補償器（STATCOM）: 基於VSC的無功功率補償裝置。 靜止同步串補器（SSSC）: 串聯補償裝置，用於提高輸電係統的穩定性。 統一潮流控製器（UPFC）: 集成並聯和串聯補償功能的復閤裝置。 可控串聯補償器（TCSC）: 串聯電抗補償裝置。 可再生能源並網: 光伏發電係統: 太陽能電池陣列的MPPT（最大功率點跟蹤）技術，DC-AC逆變器的設計與控製，並網控製策略。 風力發電係統: 不同類型風力發電機的電力電子接口，變流器的設計與控製，並網的平滑性和穩定性。 電能質量改善: 有源電力濾波器（APF）、動態電壓恢復器（DVR）、不間斷電源（UPS）等，分析其工作原理和對電能質量的保障作用。 第八章：新興領域與未來發展 展望電力電子技術的未來發展趨勢和前沿研究方嚮。 寬禁帶半導體器件的廣泛應用: SiC和GaN器件在提高效率、減小體積、承受高溫高壓方麵的潛力，以及它們在電動汽車、航空航天、5G基站等領域的應用。 集成化與模塊化: 高度集成的電力電子模塊（IPM）、功率集成電路（PIC）的發展，實現更小的體積、更高的可靠性和更低的成本。 人工智能與大數據在電力電子中的應用: 利用AI進行故障診斷、預測性維護、優化控製策略、智能電網管理。 新能源與儲能技術: 動力電池管理係統（BMS）、氫燃料電池係統、超級電容器等與電力電子技術的結閤。 綠色電力電子: 關注能源效率、環境影響，以及可持續的材料和製造工藝。 智能電網與微電網: 電力電子在構建分布式能源係統、實現雙嚮潮流控製、提高電網韌性中的作用。 本書力求通過清晰的邏輯、詳細的原理闡述和豐富的工程實例，為讀者構建一個全麵而深入的電力電子技術知識體係。通過對電力電子基礎原理、關鍵器件特性、各類變換器工作模式以及實際應用場景的係統學習，讀者將能夠深刻理解電力電子技術如何驅動現代工業和科技的發展，並為未來的創新和應用奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我最近一直在研讀關於高頻電磁兼容性（EMC）和屏蔽技術的前沿文獻。這個領域真是深不可測，它不僅僅是關於濾波器的選擇那麼簡單，而是涉及到電磁場理論、傳輸綫理論以及輻射機理的綜閤應用。我特彆關注那些關於PCB布局設計對信號完整性影響的章節，很多設計規範看起來很簡單，但背後的物理機製卻異常復雜，比如地彈（Ground Bounce）的産生與抑製，以及差分信號的串擾分析。書中往往會用大量的實驗數據和仿真結果來佐證理論結論，這一點非常關鍵，因為它讓你看到理論是如何在真實世界中“說話”的。此外，關於屏蔽罩的設計和接地技術，也占據瞭相當大的篇幅。如何設計一個有效的法拉第籠，如何處理復雜的縫隙和開孔對屏蔽效能的影響，這些細節直接決定瞭最終産品的可靠性。看完這些材料，我感覺自己對電子設備“隱形”的技術有瞭全新的認識，這簡直是現代電子係統設計的靈魂所在。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對一些專注於新型功率半導體器件可靠性與失效分析的書籍格外著迷。這些書往往需要深厚的材料科學背景和半導體物理知識作為支撐。比如，討論SiC（碳化矽）和GaN（氮化鎵）器件在極端溫度和高電壓應力下的壽命預測模型，就非常引人入勝。作者會詳細剖析器件內部的缺陷演化過程，如空穴陷阱的形成、金屬層的電遷移效應等，並將這些微觀行為與宏觀的壽命麯綫聯係起來。有一本書專門分析瞭熱管理對器件壽命的影響，通過精確計算熱阻和結溫，預測器件的平均無故障時間（MTTF）。這種從原子尺度到係統級的跨學科分析，讓我體會到高功率密度設計背後的巨大挑戰。它要求設計者不僅要懂電路，更要懂材料和熱力學，纔能確保設備在長期、高負荷運行中不至於“英年早逝”。這種對極限狀態下材料行為的探索，是技術進步的基石。

評分☆☆☆☆☆

最近我正在看一本關於嵌入式係統實時操作係統（RTOS）內核實現與調優的著作。這本書的側重點在於底層調度算法的優化和中斷響應機製的精妙設計。它沒有過多停留在應用層API的使用上，而是深入到內核代碼的層麵，講解瞭如何實現高效的任務切換上下文保存與恢復。比如，對優先級繼承協議（PIP）和優先級天花闆協議（PCP）的詳細剖析，展示瞭如何巧妙地解決多任務係統中的經典資源互斥問題，避免瞭死鎖和優先級反轉。閱讀過程中，我像是在拆解一颱精密儀器，觀察每一個時鍾周期內CPU的決策過程。書中的示例代碼清晰地展示瞭臨界區保護和信號量/互斥鎖的底層實現細節。對於任何想從“使用者”蛻變為“開發者”的工程師來說，理解這些內核機製至關重要，它能讓你寫齣的代碼更具確定性、更貼近硬件的真實性能，從而在對時間要求苛刻的工業控製或航空航天領域遊刃有餘。

評分☆☆☆☆☆

這本關於電力電子技術的書，光是封麵給我的感覺就很紮實，一看就知道是下瞭不少功夫的。我記得我當初買它的時候，主要是為瞭補習電力電子的基礎知識，因為工作裏經常會遇到一些變流器和開關電源的問題，但理論基礎有點虛。這本書的講解方式非常貼近實際應用，它不是那種乾巴巴的理論堆砌，而是把復雜的電力電子器件的工作原理，比如IGBT、MOSFET這些，用很清晰的圖示和數學模型展示齣來。特彆是關於開關電源拓撲結構的部分，作者的分析非常透徹，從Buck、Boost到Buck-Boost，再到全橋和半橋，每一種結構的優缺點、控製策略都講得明明白白。我尤其欣賞它在推導過程中那種嚴謹又不失親和力的筆觸，讀起來不會覺得晦澀難懂。對於初學者來說，這本書就像一個引路人，能幫你快速建立起電力電子領域的宏觀認知；而對於有經驗的工程師來說，它也提供瞭一個很好的查閱和復習的工具，很多細節問題都能在這裏找到權威的解答。總之，這是一本非常值得推薦的工具書，實踐性和理論性結閤得恰到好處。

評分☆☆☆☆☆

我最近沉迷於幾本關於先進控製理論的書籍，尤其是那些涉及到非綫性控製和自適應控製的著作。它們大多從精密的數學推導齣發，探討如何設計齣能夠應對復雜、時變係統乾擾的高性能控製器。比如，有些書詳細闡述瞭滑模控製（SMC）的設計步驟，如何構造齣具有魯棒性的切換函數，以及如何處理抖振問題。另一本則深入研究瞭觀測器的設計，比如Luenberger觀測器和擴展卡爾曼濾波器（EKF）在狀態估計中的應用，這些都是為瞭讓係統在傳感器信息不完全或存在噪聲的情況下，依然能做齣準確的判斷和決策。閱讀這些內容，感覺自己仿佛在進行一場智力上的極限挑戰，每理解一個復雜的定理或推導，都帶來巨大的成就感。這些書的價值不在於快速解決某個具體工程問題，而在於提升你對係統動態本質的理解深度，培養一種係統性的、數學化的思維模式，這對任何需要處理復雜工程問題的專業人士來說，都是無價的財富。