电力电子技术(第2版) 张友汉,周玲 9787040281323 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张友汉，周玲 著

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• 9787040281323

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040281323

商品编码：29577736576

包装：平装

出版时间：2009-12-01

基本信息

书名：电力电子技术(第2版)

定价：12.90元

作者：张友汉,周玲

出版社：高等教育出版社

出版日期：2009-12-01

ISBN：9787040281323

字数：210000

页码：135

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.222kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是中等职业教育国家规划教材《电力电子技术》(张友汉主编，高等教育出版社2002年出版)的修订版，是在版的基础上根据新形式下的教学需求、课程改革成果和相关新技术、新国标等进行修订的。本书沿用版的内容框架结构，为适应近年来中职生源情况的变化，突出“以服务为宗旨、以就业为导向、以能力为本位”的职业教育办学理念，修订时坚持以学生为本，降低难度。
本书主要内容包括电力二极管和晶闸管、全控型电力电子器件、单相可控整流电路、三相晶闸管可控整流电路、直流变换电路、逆变电路、交流变换电路、脉冲宽度调制技术与软开关技术、电力电子装置举例及6个实验和实训等。本书选材较新、资料丰富，与实际应用结合紧密；结构合理，章节明晰；重点明确写出，难点深入浅出，注意循序渐进；习题题量、难度适中，适于教学使用。
本书可作为中等职业学校电气运行与控制专业及相关专业的教学用书，还可以作为从事电力电子技术行业的工人和短期培训人员的教学和参考用书。

目录

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章 电力二极管和晶闸管
节 电力二极管
第二节 晶闸管
本章小结
思考题与习题
第二章 全控型电力电子器件
节 门极可关断晶闸管
第二节 电力晶体管
第三节 电力场效晶体管
第四节 绝缘栅双极晶体管(IGBT)
第五节 其他新型电力电子器件
本章小结
思考题与习题
第三章 单相可控整流电路．
节 单相桥式全控整流电路
第二节 单相桥式半控整流电路
第三节 触发电路
本章小结
思考题与习题
第四章 三相晶阐管可控整流电路
节 三相半波可控整流电路
第二节 三相桥式全控整流电路
第三节 晶闸管的串并联及保护
本章小结
思考题与习题
第五章 直流变换电路
节 直流斩波电路的工作原理
第二节 复合斩波电路
本章小结
思考题与习题
第六章 逆变电路
节 有源逆变电路
第二节 有源逆变电路应用举例
第三节 无源逆变电路
本章小结
思考题与习题
第七章 交流变换电路
节 交流调压电路
第二节 交一交变频电路
第三节 交流调压电路应用实例
本章小结
思考题与习题
第八章 脉冲宽度调制技术与软开关技术
节 脉冲宽度调制的基本原理
第二节 PWM逆变电路
第三节 SPWM波形成电路及专用
集成芯片
第四节软开关技术
本章小结
思考题与习题
第九章 电力电子装置举例
节 开关电源
第二节 高发光效能的节能型荧光灯
第三节 不间断电源(UPS)
第四节 变频调速装置
本章小结
思考题与习题
第十章 实验和实训
实验一 晶闸管的简易测试及导通关断条件实验
实验二 单相半控桥式整流
实验三 三相桥式全控整流电路与锯齿波同步触发电路
实验四 三相桥式全控有源逆变电路
实验五 单相交流调压电路
实验六 IGBT斩波电路
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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现代电力电子技术：驾驭能源转化的革新力量 电力电子技术，作为 modern society 的基石之一，其重要性日益凸显。它巧妙地将电能的产生、传输、变换与控制融为一体，成为连接发电端与用电端、实现能源高效利用的关键桥梁。从我们日常生活中无处不在的开关电源、变频器，到支撑起工业生产、交通运输、新能源发展的核心设备，电力电子技术的身影无处不在，深刻地改变着我们的生活方式和经济格局。 一、 電力电子技术的核心概念与发展历程 电力电子技术的核心在于利用半导体器件（如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等）的开关特性，实现对电能的有效控制和转换。其发展历程可谓波澜壮阔，大致可以分为几个重要阶段： 第一代（20世纪40-60年代）： 以硅控整流器（SCR）为代表的早期功率器件出现，标志着电力电子技术的开端。这一阶段主要解决了大功率直流输电和交流调压等问题，为电力系统的自动化和现代化奠定了基础。 第二代（20世纪70-80年代）： 功率MOSFET和IGBT等新型功率器件的出现，极大地提升了电力电子器件的开关速度和功率容量，使得高频开关电源、交流电机变频调速等技术得以快速发展，推动了电力电子技术向着小型化、高效化方向迈进。 第三代（20世纪90年代至今）： 以宽禁带半导体材料（如碳化硅SiC、氮化镓GaN）为代表的第三代半导体器件的研发和应用，预示着电力电子技术进入了一个全新的时代。这些新型器件具有更高的击穿电压、更低的导通损耗和更高的工作频率，为更高电压、更高频率、更高效的电力电子设备提供了可能，尤其在新能源汽车、智能电网、航空航天等领域展现出巨大的潜力。 二、 电力电子变换器：实现电能转换的基石 电力电子变换器是实现电能转换的核心单元，其种类繁多，功能各异，广泛应用于各种电力电子系统中。根据输入和输出电能的性质，主要可以分为以下几类： 1. 直流-直流（DC-DC）变换器： 升压（Boost）变换器： 将较低的直流电压升高到较高的直流电压。常用于电池供电设备的升压，如电动汽车的电池管理系统。 降压（Buck）变换器： 将较高的直流电压降低到较低的直流电压。这是最常见的DC-DC变换器，广泛应用于消费电子产品、计算机电源等。 升降压（Buck-Boost）变换器： 既可以升压也可以降压，输出电压的极性与输入电压相反。 Cuk、SEPIC、Zeta变换器： 这些变换器在隔离、输出电压纹波等方面具有一定的优势，适用于特定的应用场景。 多相变换器： 通过并联多个基本变换器单元，提高输出电流的功率能力和降低输出纹波。 DC-DC变换器的核心在于通过对功率器件的周期性开关，改变电路的等效参数，从而实现电压的有效变换。其拓扑结构的设计和控制策略的优化直接关系到变换器的效率、稳定性和动态响应能力。 2. 直流-交流（DC-AC）变换器（逆变器）： 单相逆变器： 将直流电转换为单相交流电，常用于太阳能发电系统的并网逆变器、UPS（不间断电源）等。 三相逆变器： 将直流电转换为三相交流电，广泛应用于工业电机驱动、新能源并网等领域。 多电平逆变器： 通过串联多个DC-AC变换单元，生成接近正弦波的输出电压波形，有效降低谐波含量，提高输出质量，常用于大功率高压应用。 逆变器是将能量从直流源输送到交流负载的关键设备。其输出波形的质量（如谐波失真度）和效率是衡量逆变器性能的重要指标。PWM（脉冲宽度调制）是实现高质量交流输出的主要控制技术。 3. 交流-直流（AC-DC）变换器（整流器）： 不可控整流器： 利用二极管作为开关元件，只能将交流电单向整流为脉动直流电，结构简单，成本低廉，但输出波形质量较差。 可控整流器： 利用晶闸管（SCR）等可控开关器件，可以控制输出直流电压的大小，甚至实现能量的双向流动，常用于电动机调速、电解等工业过程。 有源（PFC）整流器： 采用功率电子变换器技术，可以实现功率因数接近于1，并能主动控制输出直流电压，有效抑制谐波电流，符合日益严格的电磁兼容（EMC）和电能质量标准。 整流器的主要作用是将交流电转换为直流电，满足各种直流设备的需求。对于现代电力系统而言，具有良好功率因数和低谐波特性的有源整流器显得尤为重要。 4. 交流-交流（AC-AC）变换器： 交流调压器： 直接控制输出交流电压的大小，常用于电加热、照明调光等。 变频器（VFD）： 这是AC-AC变换器中最重要的一种，通过先将交流电转换为直流电（整流），再将直流电转换为频率和电压可调的交流电（逆变），从而实现对交流电机的速度和转矩进行精确控制。变频器在工业自动化、节能减排方面发挥着举足轻重的作用。 矩阵变换器： 一种新型的AC-AC变换器，无需直流环节，可以直接将输入三相交流电转换为输出三相交流电，具有更高的能量密度和更好的动态性能，但控制复杂度较高。 三、 功率器件：电力电子技术的核心驱动力 功率器件是电力电子变换器的“心脏”，其性能的优劣直接决定了整个系统的效率、功率密度和工作可靠性。 二极管： 最简单的半导体开关器件，只允许电流单向流通，广泛应用于整流电路。 晶闸管（SCR）： 可控的开关器件，一旦导通，需要外加触发信号才能关断（或通过自然换流），适用于大功率、低频的场合。 功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）： 电压驱动器件，开关速度快，驱动简单，损耗低，适用于中低压、高频应用。 功率IGBT（绝缘栅双极型晶体管）： 结合了MOSFET的易驱动性和BJT（双极型晶体管）的高电流密度特性，是目前应用最广泛的高功率开关器件，适用于中高压、中高频应用。 SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）器件： 第三代宽禁带半导体材料制成的功率器件，具有更高的击穿电压、更低的导通和开关损耗、更高的工作温度和频率，是下一代电力电子技术发展的重要方向，尤其在电动汽车、5G基站、航空航天等领域具有革命性潜力。 四、 控制策略：实现电力电子系统的高效稳定运行 无论何种电力电子变换器，其稳定高效的运行都离不开精密的控制策略。 脉冲宽度调制（PWM）： 这是实现DC-AC变换（逆变）和DC-DC变换最核心的控制技术之一。通过改变脉冲的宽度来控制输出电压的平均值，从而达到变换的目的。不同的PWM调制策略（如正弦PWM、三角载波PWM、空间矢量PWM等）会影响输出波形的质量、谐波含量和器件的损耗。 反馈控制： 为了保证输出电压、电流等参数的稳定，通常采用比例-积分-微分（PID）控制器或更先进的控制算法，根据输出量的偏差来调整PWM信号的占空比，实现闭环反馈控制。 数字控制： 随着微处理器和DSP（数字信号处理器）技术的发展，越来越多的电力电子系统采用数字控制，不仅提高了控制精度和灵活性，还方便实现复杂的控制算法和通信功能。 软开关技术（SST）： 通过在功率器件的开关过程中实现零电压导通（ZVS）或零电流关断（ZCS），可以显著降低器件的开关损耗，提高变换器的效率，并减少电磁干扰（EMI）。 五、 电力电子技术的应用领域 电力电子技术已经渗透到国民经济的各个领域，成为推动技术进步和产业升级的关键力量。 新能源领域： 太阳能发电： 光伏并网逆变器、MPPT（最大功率点跟踪）控制器是核心设备，将太阳能电池板产生的直流电转换为符合电网要求的交流电。 风力发电： 风力发电机变流器用于将风力发电机产生的交流电转换为符合电网要求的交流电，实现风能的高效利用。 储能系统： 电池管理系统（BMS）、储能变流器（PCS）在能量存储和释放过程中起着关键作用。 电动汽车（EV）： 车载充电机（OBC）： 将电网的交流电转换为车载电池所需的直流电。 DC-DC变换器： 用于将电池电压转换为车载电子设备所需的各种电压。 电机控制器（逆变器）： 驱动电动机实现车辆的加速和减速，是电动汽车的核心动力系统。 电池管理系统（BMS）： 监控电池的状态，实现充放电管理和均衡。 工业驱动与自动化： 变频器： 广泛应用于各种工业电机（如风机、水泵、输送带）的调速，实现节能和工艺优化。 伺服驱动器： 用于高精度运动控制，在机器人、数控机床等领域发挥重要作用。 工业电源： 为各种工业设备提供稳定可靠的电力。 智能电网： 柔性直流输电（HVDC）： 利用电力电子技术实现大容量、远距离直流输电，提高电网的稳定性和输电效率。 FACTS（柔性交流输电系统）： 通过接入电力电容器、电抗器和电力电子变流器等设备，增强交流输电线路的输送能力和控制能力。 智能电表、配电自动化设备。 消费电子产品： 开关电源： 广泛应用于手机充电器、笔记本电脑电源、电视机、电脑主机等，实现小体积、高效率的电源转换。 LED照明驱动。 航空航天与国防： 飞机电源系统、舰船电力系统、雷达电源。 六、 总结与展望 电力电子技术正以前所未有的速度发展，不断突破着能量转换的界限。随着新材料、新器件、新算法的不断涌现，未来的电力电子技术将更加高效、可靠、智能化、小型化。它不仅是实现能源结构转型、应对气候变化的关键技术，也是驱动数字经济、智能制造蓬勃发展的强大引擎。理解并掌握电力电子技术的核心原理和前沿进展，对于推动科技创新、保障能源安全、实现可持续发展具有深远的意义。

评分☆☆☆☆☆

我花了相当长的时间在对比不同版本的教材上，试图找到最适合自己学习进度的版本。这本书最吸引我的地方在于它对“工程实际”的关注度把握得恰到好处。很多理论书读起来像是纯粹的物理学论文，充满了假设和极限条件下的完美状态。但这本书在介绍完基本原理后，总会适时地引入一些工程上的考量，比如散热问题、开关损耗的估算，以及特定拓扑在实际应用中可能遇到的谐波抑制挑战。这些内容不是敷衍地塞在附录里，而是巧妙地融入到章节的讨论中。例如，在讲解逆变器设计时，作者不仅详细阐述了调制策略，还花了篇幅讨论了PWM载波频率的选择对滤波元件大小和系统效率的影响。这种将理论深度与工程实践紧密结合的处理方式，让我觉得这本书的价值远超出了“考试工具书”的范畴。它更像是一份面向未来工程师的“工具箱指南”，告诉你不仅仅“是什么”，更重要的是“该怎么做”和“为什么要这么做”。

评分☆☆☆☆☆

从宏观的学习体验来看，这本书的章节编排体现了极高的教学智慧。它遵循了从简单到复杂的递进原则，逻辑链条几乎是无懈可击的。例如，在进入复杂的有源滤波器或高频开关电源之前，它确保了读者对PWM的各种调制方法已经有了深刻的理解，并且能够熟练地进行基本的传递函数分析。更棒的是，书后配套的习题设置，我感觉是经过精心设计的，它们不是简单的数值代入题，而是更侧重于对原理的理解和应用能力的考察。很多习题需要你结合前后章节的知识点进行综合运用，这迫使学习者必须构建一个完整的知识网络，而不是孤立地记忆某个公式。我做完其中的几道综合题后，感觉对整个电力电子系统的运作机制有了更深层次的领悟，它真正做到了“授人以渔”。总而言之，这是一本需要投入时间和精力的书，但回报率极高，它奠定了我对这门学科的扎实基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量，绝对是同类教材中的上乘之作。在电力电子这个领域，示意图和波形图的重要性不言而喻，它们是连接抽象理论与实际电路行为的桥梁。我过去常常因为某些教材的插图模糊不清或者标注混乱而感到头疼，非得自己动手重新画一遍才能理清思路。但这本教材在这方面做得非常专业。无论是器件的结构示意图，还是不同工作模式下的电压电流波形图，线条都非常清晰锐利，关键节点的标注也极其准确。尤其让我印象深刻的是，书中的数学推导和公式的呈现方式，作者似乎非常懂得读者的“阅读疲劳点”，该用大括号或方框突出显示的公式，绝不含糊其事，这极大地提升了阅读效率。我甚至发现，有些复杂的等效电路变换，作者给出的简化步骤逻辑性极强，比我之前在其他参考书上看到的那些跳跃性较大的推导要人性化得多。这不仅仅是一本知识的传授者，更像是一位经验丰富的老工程师在旁边给你耐心讲解，让你在视觉上和认知上都没有太多负担，专注于理解核心概念。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，说实话，初见之下并没有给我带来太多惊艳的感觉，那种理工科教材特有的严谨和一丝不苟扑面而来。我本来对手头这堆书的期望值是持保守态度的，毕竟很多经典教材在更新换代后，要么内容被稀释得太厉害，要么就是为了堆砌新名词而忽略了基础的深度。然而，当我翻开正文，那种踏实感立刻就建立起来了。作者显然是下了苦功夫梳理知识体系的，脉络清晰得就像一张绘制精良的电路图。从基础的半导体器件特性讲起，每一个概念的引入都非常自然，不会让你感觉思维链条突然断裂。特别是对于一些关键的拓扑结构，书里给出的分析步骤详略得当，既保证了足够的理论推导，又不会陷入纯数学公式的泥潭，让你始终能抓住其背后的物理意义。我记得我在学习某个特定类型的斩波电路时，以往看的资料总是很快跳过死区时间的讨论，但这本书在这部分的处理就非常到位，兼顾了理想模型和实际工程中的非理想因素，这对工程实践者来说是极其宝贵的。它不是一本让人读起来很“轻松”的书，但绝对是那种能让你把知识点真正“啃”进去的书，合上书本后，脑子里留下的不是一堆零散的符号，而是坚实的理论框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，给我的感觉是极其克制而严谨的，这对于需要精确理解概念的理工科学习来说，是最大的优点。作者几乎没有使用任何煽情或者过于口语化的表达，每一个句子都像是在进行一次精准的陈述。这种风格的好处是，它最大限度地减少了解释的多义性。在电力电子领域，一个词语的细微差别可能就决定了电路行为的巨大差异。我特别欣赏它对专业术语界定的一丝不苟，比如对“开关损耗”和“导通损耗”的区分，以及对不同类型二极管反向恢复特性的描述，都非常到位。我个人是一个对细节比较敏感的学习者，以往阅读一些翻译腔过重的教材时，常常需要反复琢磨作者到底想表达哪个确切的物理含义。但在这本书里，这种困惑极少出现。你可以完全信赖文本的准确性，把精力集中在复杂的电路分析上，而不是纠结于语言本身是不是地道或者流畅。它提供的是一种学术上的确定感。