電力電子技術(第2版) 張友漢,周玲 9787040281323 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張友漢，周玲 著

圖書標籤:

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• 9787040281323

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040281323

商品編碼：29577736576

包裝：平裝

齣版時間：2009-12-01

基本信息

書名：電力電子技術(第2版)

定價：12.90元

作者：張友漢,周玲

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2009-12-01

ISBN：9787040281323

字數：210000

頁碼：135

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.222kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是中等職業教育國傢規劃教材《電力電子技術》(張友漢主編，高等教育齣版社2002年齣版)的修訂版，是在版的基礎上根據新形式下的教學需求、課程改革成果和相關新技術、新國標等進行修訂的。本書沿用版的內容框架結構，為適應近年來中職生源情況的變化，突齣“以服務為宗旨、以就業為導嚮、以能力為本位”的職業教育辦學理念，修訂時堅持以學生為本，降低難度。
本書主要內容包括電力二極管和晶閘管、全控型電力電子器件、單相可控整流電路、三相晶閘管可控整流電路、直流變換電路、逆變電路、交流變換電路、脈衝寬度調製技術與軟開關技術、電力電子裝置舉例及6個實驗和實訓等。本書選材較新、資料豐富，與實際應用結閤緊密；結構閤理，章節明晰；重點明確寫齣，難點深入淺齣，注意循序漸進；習題題量、難度適中，適於教學使用。
本書可作為中等職業學校電氣運行與控製專業及相關專業的教學用書，還可以作為從事電力電子技術行業的工人和短期培訓人員的教學和參考用書。

目錄

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章 電力二極管和晶閘管
節 電力二極管
第二節 晶閘管
本章小結
思考題與習題
第二章 全控型電力電子器件
節 門極可關斷晶閘管
第二節 電力晶體管
第三節 電力場效晶體管
第四節 絕緣柵雙極晶體管(IGBT)
第五節 其他新型電力電子器件
本章小結
思考題與習題
第三章 單相可控整流電路．
節 單相橋式全控整流電路
第二節 單相橋式半控整流電路
第三節 觸發電路
本章小結
思考題與習題
第四章 三相晶闡管可控整流電路
節 三相半波可控整流電路
第二節 三相橋式全控整流電路
第三節 晶閘管的串並聯及保護
本章小結
思考題與習題
第五章 直流變換電路
節 直流斬波電路的工作原理
第二節 復閤斬波電路
本章小結
思考題與習題
第六章 逆變電路
節 有源逆變電路
第二節 有源逆變電路應用舉例
第三節 無源逆變電路
本章小結
思考題與習題
第七章 交流變換電路
節 交流調壓電路
第二節 交一交變頻電路
第三節 交流調壓電路應用實例
本章小結
思考題與習題
第八章 脈衝寬度調製技術與軟開關技術
節 脈衝寬度調製的基本原理
第二節 PWM逆變電路
第三節 SPWM波形成電路及專用
集成芯片
第四節軟開關技術
本章小結
思考題與習題
第九章 電力電子裝置舉例
節 開關電源
第二節 高發光效能的節能型熒光燈
第三節 不間斷電源(UPS)
第四節 變頻調速裝置
本章小結
思考題與習題
第十章 實驗和實訓
實驗一 晶閘管的簡易測試及導通關斷條件實驗
實驗二 單相半控橋式整流
實驗三 三相橋式全控整流電路與鋸齒波同步觸發電路
實驗四 三相橋式全控有源逆變電路
實驗五 單相交流調壓電路
實驗六 IGBT斬波電路
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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現代電力電子技術：駕馭能源轉化的革新力量 電力電子技術，作為 modern society 的基石之一，其重要性日益凸顯。它巧妙地將電能的産生、傳輸、變換與控製融為一體，成為連接發電端與用電端、實現能源高效利用的關鍵橋梁。從我們日常生活中無處不在的開關電源、變頻器，到支撐起工業生産、交通運輸、新能源發展的核心設備，電力電子技術的身影無處不在，深刻地改變著我們的生活方式和經濟格局。 一、 電力電子技術的核心概念與發展曆程 電力電子技術的核心在於利用半導體器件（如二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等）的開關特性，實現對電能的有效控製和轉換。其發展曆程可謂波瀾壯闊，大緻可以分為幾個重要階段： 第一代（20世紀40-60年代）： 以矽控整流器（SCR）為代錶的早期功率器件齣現，標誌著電力電子技術的開端。這一階段主要解決瞭大功率直流輸電和交流調壓等問題，為電力係統的自動化和現代化奠定瞭基礎。 第二代（20世紀70-80年代）： 功率MOSFET和IGBT等新型功率器件的齣現，極大地提升瞭電力電子器件的開關速度和功率容量，使得高頻開關電源、交流電機變頻調速等技術得以快速發展，推動瞭電力電子技術嚮著小型化、高效化方嚮邁進。 第三代（20世紀90年代至今）： 以寬禁帶半導體材料（如碳化矽SiC、氮化鎵GaN）為代錶的第三代半導體器件的研發和應用，預示著電力電子技術進入瞭一個全新的時代。這些新型器件具有更高的擊穿電壓、更低的導通損耗和更高的工作頻率，為更高電壓、更高頻率、更高效的電力電子設備提供瞭可能，尤其在新能源汽車、智能電網、航空航天等領域展現齣巨大的潛力。 二、 電力電子變換器：實現電能轉換的基石 電力電子變換器是實現電能轉換的核心單元，其種類繁多，功能各異，廣泛應用於各種電力電子係統中。根據輸入和輸齣電能的性質，主要可以分為以下幾類： 1. 直流-直流（DC-DC）變換器： 升壓（Boost）變換器： 將較低的直流電壓升高到較高的直流電壓。常用於電池供電設備的升壓，如電動汽車的電池管理係統。 降壓（Buck）變換器： 將較高的直流電壓降低到較低的直流電壓。這是最常見的DC-DC變換器，廣泛應用於消費電子産品、計算機電源等。 升降壓（Buck-Boost）變換器： 既可以升壓也可以降壓，輸齣電壓的極性與輸入電壓相反。 Cuk、SEPIC、Zeta變換器： 這些變換器在隔離、輸齣電壓紋波等方麵具有一定的優勢，適用於特定的應用場景。 多相變換器： 通過並聯多個基本變換器單元，提高輸齣電流的功率能力和降低輸齣紋波。 DC-DC變換器的核心在於通過對功率器件的周期性開關，改變電路的等效參數，從而實現電壓的有效變換。其拓撲結構的設計和控製策略的優化直接關係到變換器的效率、穩定性和動態響應能力。 2. 直流-交流（DC-AC）變換器（逆變器）： 單相逆變器： 將直流電轉換為單相交流電，常用於太陽能發電係統的並網逆變器、UPS（不間斷電源）等。 三相逆變器： 將直流電轉換為三相交流電，廣泛應用於工業電機驅動、新能源並網等領域。 多電平逆變器： 通過串聯多個DC-AC變換單元，生成接近正弦波的輸齣電壓波形，有效降低諧波含量，提高輸齣質量，常用於大功率高壓應用。 逆變器是將能量從直流源輸送到交流負載的關鍵設備。其輸齣波形的質量（如諧波失真度）和效率是衡量逆變器性能的重要指標。PWM（脈衝寬度調製）是實現高質量交流輸齣的主要控製技術。 3. 交流-直流（AC-DC）變換器（整流器）： 不可控整流器： 利用二極管作為開關元件，隻能將交流電單嚮整流為脈動直流電，結構簡單，成本低廉，但輸齣波形質量較差。 可控整流器： 利用晶閘管（SCR）等可控開關器件，可以控製輸齣直流電壓的大小，甚至實現能量的雙嚮流動，常用於電動機調速、電解等工業過程。 有源（PFC）整流器： 采用功率電子變換器技術，可以實現功率因數接近於1，並能主動控製輸齣直流電壓，有效抑製諧波電流，符閤日益嚴格的電磁兼容（EMC）和電能質量標準。 整流器的主要作用是將交流電轉換為直流電，滿足各種直流設備的需求。對於現代電力係統而言，具有良好功率因數和低諧波特性的有源整流器顯得尤為重要。 4. 交流-交流（AC-AC）變換器： 交流調壓器： 直接控製輸齣交流電壓的大小，常用於電加熱、照明調光等。 變頻器（VFD）： 這是AC-AC變換器中最重要的一種，通過先將交流電轉換為直流電（整流），再將直流電轉換為頻率和電壓可調的交流電（逆變），從而實現對交流電機的速度和轉矩進行精確控製。變頻器在工業自動化、節能減排方麵發揮著舉足輕重的作用。 矩陣變換器： 一種新型的AC-AC變換器，無需直流環節，可以直接將輸入三相交流電轉換為輸齣三相交流電，具有更高的能量密度和更好的動態性能，但控製復雜度較高。 三、 功率器件：電力電子技術的核心驅動力 功率器件是電力電子變換器的“心髒”，其性能的優劣直接決定瞭整個係統的效率、功率密度和工作可靠性。 二極管： 最簡單的半導體開關器件，隻允許電流單嚮流通，廣泛應用於整流電路。 晶閘管（SCR）： 可控的開關器件，一旦導通，需要外加觸發信號纔能關斷（或通過自然換流），適用於大功率、低頻的場閤。 功率MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）： 電壓驅動器件，開關速度快，驅動簡單，損耗低，適用於中低壓、高頻應用。 功率IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）： 結閤瞭MOSFET的易驅動性和BJT（雙極型晶體管）的高電流密度特性，是目前應用最廣泛的高功率開關器件，適用於中高壓、中高頻應用。 SiC（碳化矽）和GaN（氮化鎵）器件： 第三代寬禁帶半導體材料製成的功率器件，具有更高的擊穿電壓、更低的導通和開關損耗、更高的工作溫度和頻率，是下一代電力電子技術發展的重要方嚮，尤其在電動汽車、5G基站、航空航天等領域具有革命性潛力。 四、 控製策略：實現電力電子係統的高效穩定運行 無論何種電力電子變換器，其穩定高效的運行都離不開精密的控製策略。 脈衝寬度調製（PWM）： 這是實現DC-AC變換（逆變）和DC-DC變換最核心的控製技術之一。通過改變脈衝的寬度來控製輸齣電壓的平均值，從而達到變換的目的。不同的PWM調製策略（如正弦PWM、三角載波PWM、空間矢量PWM等）會影響輸齣波形的質量、諧波含量和器件的損耗。 反饋控製： 為瞭保證輸齣電壓、電流等參數的穩定，通常采用比例-積分-微分（PID）控製器或更先進的控製算法，根據輸齣量的偏差來調整PWM信號的占空比，實現閉環反饋控製。 數字控製： 隨著微處理器和DSP（數字信號處理器）技術的發展，越來越多的電力電子係統采用數字控製，不僅提高瞭控製精度和靈活性，還方便實現復雜的控製算法和通信功能。 軟開關技術（SST）： 通過在功率器件的開關過程中實現零電壓導通（ZVS）或零電流關斷（ZCS），可以顯著降低器件的開關損耗，提高變換器的效率，並減少電磁乾擾（EMI）。 五、 電力電子技術的應用領域 電力電子技術已經滲透到國民經濟的各個領域，成為推動技術進步和産業升級的關鍵力量。 新能源領域： 太陽能發電： 光伏並網逆變器、MPPT（最大功率點跟蹤）控製器是核心設備，將太陽能電池闆産生的直流電轉換為符閤電網要求的交流電。 風力發電： 風力發電機變流器用於將風力發電機産生的交流電轉換為符閤電網要求的交流電，實現風能的高效利用。 儲能係統： 電池管理係統（BMS）、儲能變流器（PCS）在能量存儲和釋放過程中起著關鍵作用。 電動汽車（EV）： 車載充電機（OBC）： 將電網的交流電轉換為車載電池所需的直流電。 DC-DC變換器： 用於將電池電壓轉換為車載電子設備所需的各種電壓。 電機控製器（逆變器）： 驅動電動機實現車輛的加速和減速，是電動汽車的核心動力係統。 電池管理係統（BMS）： 監控電池的狀態，實現充放電管理和均衡。 工業驅動與自動化： 變頻器： 廣泛應用於各種工業電機（如風機、水泵、輸送帶）的調速，實現節能和工藝優化。 伺服驅動器： 用於高精度運動控製，在機器人、數控機床等領域發揮重要作用。 工業電源： 為各種工業設備提供穩定可靠的電力。 智能電網： 柔性直流輸電（HVDC）： 利用電力電子技術實現大容量、遠距離直流輸電，提高電網的穩定性和輸電效率。 FACTS（柔性交流輸電係統）： 通過接入電力電容器、電抗器和電力電子變流器等設備，增強交流輸電綫路的輸送能力和控製能力。 智能電錶、配電自動化設備。 消費電子産品： 開關電源： 廣泛應用於手機充電器、筆記本電腦電源、電視機、電腦主機等，實現小體積、高效率的電源轉換。 LED照明驅動。 航空航天與國防： 飛機電源係統、艦船電力係統、雷達電源。 六、 總結與展望 電力電子技術正以前所未有的速度發展，不斷突破著能量轉換的界限。隨著新材料、新器件、新算法的不斷湧現，未來的電力電子技術將更加高效、可靠、智能化、小型化。它不僅是實現能源結構轉型、應對氣候變化的關鍵技術，也是驅動數字經濟、智能製造蓬勃發展的強大引擎。理解並掌握電力電子技術的核心原理和前沿進展，對於推動科技創新、保障能源安全、實現可持續發展具有深遠的意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，給我的感覺是極其剋製而嚴謹的，這對於需要精確理解概念的理工科學習來說，是最大的優點。作者幾乎沒有使用任何煽情或者過於口語化的錶達，每一個句子都像是在進行一次精準的陳述。這種風格的好處是，它最大限度地減少瞭解釋的多義性。在電力電子領域，一個詞語的細微差彆可能就決定瞭電路行為的巨大差異。我特彆欣賞它對專業術語界定的一絲不苟，比如對“開關損耗”和“導通損耗”的區分，以及對不同類型二極管反嚮恢復特性的描述，都非常到位。我個人是一個對細節比較敏感的學習者，以往閱讀一些翻譯腔過重的教材時，常常需要反復琢磨作者到底想錶達哪個確切的物理含義。但在這本書裏，這種睏惑極少齣現。你可以完全信賴文本的準確性，把精力集中在復雜的電路分析上，而不是糾結於語言本身是不是地道或者流暢。它提供的是一種學術上的確定感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示質量，絕對是同類教材中的上乘之作。在電力電子這個領域，示意圖和波形圖的重要性不言而喻，它們是連接抽象理論與實際電路行為的橋梁。我過去常常因為某些教材的插圖模糊不清或者標注混亂而感到頭疼，非得自己動手重新畫一遍纔能理清思路。但這本教材在這方麵做得非常專業。無論是器件的結構示意圖，還是不同工作模式下的電壓電流波形圖，綫條都非常清晰銳利，關鍵節點的標注也極其準確。尤其讓我印象深刻的是，書中的數學推導和公式的呈現方式，作者似乎非常懂得讀者的“閱讀疲勞點”，該用大括號或方框突齣顯示的公式，絕不含糊其事，這極大地提升瞭閱讀效率。我甚至發現，有些復雜的等效電路變換，作者給齣的簡化步驟邏輯性極強，比我之前在其他參考書上看到的那些跳躍性較大的推導要人性化得多。這不僅僅是一本知識的傳授者，更像是一位經驗豐富的老工程師在旁邊給你耐心講解，讓你在視覺上和認知上都沒有太多負擔，專注於理解核心概念。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭相當長的時間在對比不同版本的教材上，試圖找到最適閤自己學習進度的版本。這本書最吸引我的地方在於它對“工程實際”的關注度把握得恰到好處。很多理論書讀起來像是純粹的物理學論文，充滿瞭假設和極限條件下的完美狀態。但這本書在介紹完基本原理後，總會適時地引入一些工程上的考量，比如散熱問題、開關損耗的估算，以及特定拓撲在實際應用中可能遇到的諧波抑製挑戰。這些內容不是敷衍地塞在附錄裏，而是巧妙地融入到章節的討論中。例如，在講解逆變器設計時，作者不僅詳細闡述瞭調製策略，還花瞭篇幅討論瞭PWM載波頻率的選擇對濾波元件大小和係統效率的影響。這種將理論深度與工程實踐緊密結閤的處理方式，讓我覺得這本書的價值遠超齣瞭“考試工具書”的範疇。它更像是一份麵嚮未來工程師的“工具箱指南”，告訴你不僅僅“是什麼”，更重要的是“該怎麼做”和“為什麼要這麼做”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，說實話，初見之下並沒有給我帶來太多驚艷的感覺，那種理工科教材特有的嚴謹和一絲不苟撲麵而來。我本來對手頭這堆書的期望值是持保守態度的，畢竟很多經典教材在更新換代後，要麼內容被稀釋得太厲害，要麼就是為瞭堆砌新名詞而忽略瞭基礎的深度。然而，當我翻開正文，那種踏實感立刻就建立起來瞭。作者顯然是下瞭苦功夫梳理知識體係的，脈絡清晰得就像一張繪製精良的電路圖。從基礎的半導體器件特性講起，每一個概念的引入都非常自然，不會讓你感覺思維鏈條突然斷裂。特彆是對於一些關鍵的拓撲結構，書裏給齣的分析步驟詳略得當，既保證瞭足夠的理論推導，又不會陷入純數學公式的泥潭，讓你始終能抓住其背後的物理意義。我記得我在學習某個特定類型的斬波電路時，以往看的資料總是很快跳過死區時間的討論，但這本書在這部分的處理就非常到位，兼顧瞭理想模型和實際工程中的非理想因素，這對工程實踐者來說是極其寶貴的。它不是一本讓人讀起來很“輕鬆”的書，但絕對是那種能讓你把知識點真正“啃”進去的書，閤上書本後，腦子裏留下的不是一堆零散的符號，而是堅實的理論框架。

評分☆☆☆☆☆

從宏觀的學習體驗來看，這本書的章節編排體現瞭極高的教學智慧。它遵循瞭從簡單到復雜的遞進原則，邏輯鏈條幾乎是無懈可擊的。例如，在進入復雜的有源濾波器或高頻開關電源之前，它確保瞭讀者對PWM的各種調製方法已經有瞭深刻的理解，並且能夠熟練地進行基本的傳遞函數分析。更棒的是，書後配套的習題設置，我感覺是經過精心設計的，它們不是簡單的數值代入題，而是更側重於對原理的理解和應用能力的考察。很多習題需要你結閤前後章節的知識點進行綜閤運用，這迫使學習者必須構建一個完整的知識網絡，而不是孤立地記憶某個公式。我做完其中的幾道綜閤題後，感覺對整個電力電子係統的運作機製有瞭更深層次的領悟，它真正做到瞭“授人以漁”。總而言之，這是一本需要投入時間和精力的書，但迴報率極高，它奠定瞭我對這門學科的紮實基礎。