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李高建，王尧 著

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• 9787302284376
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店铺： 温文尔雅图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302284376

商品编码：29760567460

包装：平装

出版时间：2012-06-01

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基本信息

书名：电力电子技术

定价：28.00元

作者：李高建,王尧

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-06-01

ISBN：9787302284376

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共分为6个教学项目，系统地讲述了目前研究比较热门的6种电力电子设备：调光电路、开关电源、中频感应加热电源、有源电力滤波器、直流斩波电路、交流变换电路。
本书针对高职高专的教学要求，注重理论联系实际，对实用性不大的内容进行了删减，对复杂的计算及推导进行了简化，增加了具有实用价值的内容，对实践教学具有指导性和可操作性。每个教学项目后均有小结及习题。
本书可作为高职高专院校电气工程领域及工业自动化领域等工科专业学生的教材，也可作为电力系统自动化相关领域工程技术人员的自学和培训用书。

目录

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项目1 调光电路
1.1 晶闸管
1.1.1 晶闸管的结构
1.1.2 晶闸管的工作原理
1.1.3 晶闸管的特性
1.1.4 晶闸管的主要参数
1.2 晶闸管的驱动与保护电路
1.2.1 晶闸管的触发电路
1.2.2 晶闸管的串、并联与保护
1.3 单相半波可控整流电路
1.3.1 电阻性负载
1.3.2 电感性负载
1.4 单结晶体管触发电路
1.4.1 单结晶体管
1.4.2 单结晶体管自激振荡电路
1.4.3 具有同步环节的单结晶体管触发电路
小结
习题

项目2 开关电源
2.1 绪论
2.1.1 开关电源的概念和分类
2.1.2 开关电源设计中存在的问题
与未来发展
2.2 开关电源元器件的选用
2.2.1 开关晶体管
2.2.2 软磁铁氧体磁芯
2.2.3 光电耦合器
2.2.4 二极管
2.2.5 自动恢复开关
2.2.6 热敏电阻
2.3 开关电源的设计基础
2.3.1 开关电源的控制方式
2.3.2 各类拓扑结构电源分析
2.3.3 谐振式电源与软开关技术
2.4 开关电源设计
2.4.1 开关电源集成控制芯片
2.4.2 开关电源电路分析
小结
习题

项目3 中频感应加热电源
3.1 电力晶体管
3.1.1 结构
3.1.2 工作特性
3.1.3 主要参数
3.1.4 二次击穿现象与安全工作区
3.1.5 电力晶体管的驱动
3.1.6 电力晶体管的保护
3.2 整流主电路
3.2.1 三相半波相控整流电路
3.2.2 三相桥式全控整流电路
3.2.3 整流触发电路
3.2.4 触发电路与主电路电压的同步
3.2.5 整流电路的保护
3.3 逆变主电路
3.3.1 有源逆变的工作原理
3.3.2 三相有源逆变电路
3.3.3 有源逆变小逆变角min
的限制与逆变失败
3.3.4 有源逆变电路的应用
3.4 中频感应加热电源的组成
小结
习题

项目4 有源电力滤波器
4.1 绪论
4.1.1 谐波的概念
4.1.2 电力系统谐波的产生及其危害
4.1.3 谐波畸变的量度及限制电网谐波的标准
4.1.4 谐波抑制技术
4.1.5 有源电力滤波器的外研究现状
4.1.6 本项目的研究内容
4.2 混合型有源电力滤波器的工作原理与数学建模
4.2.1 混合型有源电力滤波器的基本工作原理
4.2.2 混合型有源电力滤波器的结构
4.2.3 混合型有源电力滤波器的数学建模
4.3 谐波检测技术
4.3.1 谐波电流的实时检测技术
4.3.2 ip-iq算法
4.4 并联混合型有源电力滤波器的研究
4.4.1 并联混合型有源电力滤波器的结构和原理
4.4.2 LC无源滤波器的研究
4.4.3 并联混合型拓扑分析
4.4.4 并联混合滤波器的仿真
4.5 并联混合型有源电力滤波系统数字控制器的设计与实验研究
4.5.1 TMS320F240 DSP芯片的基本特征
4.5.2 硬件方案的实现
小结
习题

项目5 直流斩波电路
5.1 斩波电路的基本原理
5.2 降压斩波电路
5.2.1 电路结构与基本原理图
5.2.2 连续导电模式
5.2.3 断续导电模式
5.2.4 输出电压纹波
5.3 升压斩波电路
5.3.1 连续导电模式
5.3.2 断续导电模式
5.3.3 输出电压纹波
5.4 升降压斩波电路
5.4.1 电路结构
5.4.2 连续导电模式
5.4.3 断续导电模式
5.5 Cuk斩波电路
5.5.1 电路结构
5.5.2 连续导电模式
5.5.3 断续导电模式
5.6 其他形式的斩波电路
5.6.1 Sepic斩波电路
5.6.2 Zeta斩波电路
小结
习题

项目6 交流变换电路
6.1 交流变换器的类型
6.2 晶闸管交流开关
6.2.1 简单交流开关及其应用
6.2.2 由过零触发开关电路组成的单相交流调功器
6.2.3 固态开关
6.3 交流调压电路
6.3.1 单相交流调压电路
6.3.2 三相交流调压电路
6.4 交-交变频电路
6.4.1 交-交变频电路的用途
6.4.2 单相交-交变频电路
6.4.3 三相交-交变频电路
小结
习题

参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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电气工程的基石：探索现代电力系统的奥秘 电力，作为现代社会不可或缺的动力之源，其高效、稳定、安全的传输与应用，离不开电力电子技术的飞速发展。从庞大的发电厂到我们家中触手可及的电器，再到驱动着整个工业生产的精密设备，电力电子技术无处不在，深刻地影响着我们的生活方式和经济发展。本文将带您深入探索这一引人入胜的领域，揭示其核心原理、关键技术以及在各个领域展现出的强大应用潜力。 第一章：电力电子技术的基本概念与发展历程 电力电子技术，顾名思义，是指利用半导体器件（如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等）来控制和转换电能的技术。其核心在于对电能的“软开关”和“硬开关”控制，以实现电压、电流、频率和相位等电能参数的有效变换。不同于传统的机电设备，电力电子器件具有响应速度快、效率高、体积小、寿命长等诸多优点，极大地推动了电力系统的现代化进程。 电力电子技术的发展并非一蹴而就，而是经历了漫长而辉煌的演进。从早期机械式开关和真空管的运用，到晶闸管（SCR）的诞生，再到功率MOSFET（DMOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）的出现，每一次技术的突破都带来了革命性的进步。这些半导体器件的不断革新，使得电力电子设备能够处理更高的功率、实现更精密的控制，并大幅提升能源利用效率。 第二章：电力电子变换器的工作原理与分类 电力电子变换器是实现电能参数变换的核心装置。根据输入输出电能参数的不同，常见的电力电子变换器可以分为以下几大类： 直流-直流变换器（DC-DC Converter）： 将一种直流电压转换为另一种直流电压。例如，在车载电子设备中，将电池的低电压升高到需要工作的较高电压；在电源适配器中，将市电整流后的直流电压调整到设备所需的稳定直流电压。其基本原理通常基于开关稳压技术，通过快速地开通和关断开关器件，利用电感和电容的储能特性，实现电压的升压或降压。常见的拓扑结构包括升压型、降压型、升降压型以及反激型等。 交流-直流变换器（AC-DC Converter）： 将交流电转换为直流电。这是最常见的电力电子应用之一，广泛应用于各种电源设备中。它通常由整流电路和滤波电路组成。整流电路将交流电转换为脉动直流电，滤波电路则通过电感和电容平滑脉动，获得更稳定的直流输出。根据整流桥的结构和控制方式，又可细分为半波整流、全波整流、桥式整流等，以及有源整流和无源整流。 直流-交流变换器（DC-AC Converter）： 将直流电转换为交流电，也称为逆变器（Inverter）。这是实现交流电能生成和调控的关键技术，例如在太阳能发电系统中，将直流的光伏电转换为可接入电网的交流电；在不间断电源（UPS）中，将电池的直流电转换为稳定的交流电。逆变器的工作原理是利用开关器件按特定顺序进行切换，模拟出所需的交流波形。根据输出波形的质量和控制策略，逆变器又可分为方波逆变器、准正弦波逆变器和纯正弦波逆变器。 交流-交流变换器（AC-AC Converter）： 直接将一种频率和电压的交流电转换为另一种频率和电压的交流电。这种变换器在某些特定的工业应用中非常重要，例如调压调频器（Cycloconverter）可以直接将低频交流电转换为高频交流电，而无需经过直流环节。此外，通过组合DC-DC和DC-AC变换器，也可以实现交流-交流的变换，但直接AC-AC变换器在某些场合下具有更高的效率和更低的成本。 第三章：电力电子技术在关键领域的应用 电力电子技术的应用领域极其广泛，几乎渗透到现代社会的每一个角落，并深刻地改变着各个行业的面貌。 新能源发电与并网： 随着全球对清洁能源需求的日益增长，太阳能、风能等新能源发电技术得到了飞速发展。电力电子变换器在这些系统中扮演着至关重要的角色，例如光伏逆变器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，确保能源的高效利用和稳定并网。风力发电机组也广泛采用电力电子技术来控制叶片转速，优化发电效率，并实现与电网的平滑连接。 智能电网与能源管理： 现代电网正朝着智能化、信息化的方向发展，电力电子技术是实现智能电网的核心驱动力之一。智能电网中的各种分布式能源、储能系统、电动汽车充电站等都需要电力电子变换器进行高效的能量转换和管理。同时，电力电子技术也有助于实现电能的精确计量、负荷控制和故障诊断，提高电网的可靠性和运行效率。 交通运输领域： 电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）的普及，离不开先进的电力电子技术。车载的DC-DC变换器负责将电池组的电压转换为驱动电机、空调、音响等设备所需的各种电压；DC-AC逆变器则将直流电转换为驱动电机所需的交流电。同时，电池管理系统（BMS）也大量运用电力电子元器件来监控和控制电池的充放电过程，延长电池寿命。 工业驱动与自动化： 在制造业中，各种电机的调速和精确控制是提高生产效率和产品质量的关键。电力电子变频器（VFD）能够对交流电机的转速和转矩进行精确调节，从而实现节能运行和柔性生产。机器人、自动化生产线等设备的核心驱动部分，也高度依赖于电力电子技术提供的精确控制信号和高功率输出。 消费电子与家用电器： 几乎所有现代家用电器都离不开电力电子技术。电视机的电源部分、电脑的开关电源、手机充电器、LED照明的驱动电路，以及空调、冰箱等高能效电器的变频技术，都充分展现了电力电子在提升产品性能、降低能耗方面的价值。 高压直流输电（HVDC）： 对于远距离、大容量的输电需求，高压直流输电技术具有显著的优势，包括线路损耗小、稳定性好、便于互联等。电力电子技术的发展，特别是大功率晶闸管和IGBT的应用，使得HVDC技术得以实现并广泛应用，有效地解决了跨区域、跨海的电力输送难题。 第四章：电力电子技术的未来发展趋势 电力电子技术仍在不断向前发展，未来的趋势主要体现在以下几个方面： 宽禁带半导体材料的应用： 以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料，相比于传统的硅基材料，具有更高的耐压、耐温和开关速度。它们将显著提升电力电子器件的性能，实现更高的功率密度、更低的损耗和更紧凑的设备设计，为电动汽车、新能源发电、航空航天等高端应用带来革命性的突破。 智能化与集成化： 未来的电力电子设备将更加智能化，集成更多的传感器、控制芯片和通信模块，实现对电能的实时监测、预测和优化控制。同时，功率模块的集成度也将进一步提高，将多个功率器件和控制电路集成在同一芯片或模块中，从而减小体积，降低成本，并提高可靠性。 模块化与标准化： 模块化设计将使得电力电子设备更加灵活，方便维护和升级。标准化接口和通信协议将促进不同厂商产品之间的互联互通，构建更加开放和互补的电力电子生态系统。 新能源与储能技术的深度融合： 随着可再生能源发电量的增加和储能技术的成熟，电力电子将扮演更重要的角色，实现新能源、储能与电网的深度融合，构建更加灵活、可靠和可持续的能源体系。 电能变换效率的持续提升： 尽管目前的电力电子变换器效率已经很高，但对进一步提升效率的追求从未停止。通过优化拓扑结构、改进控制算法、降低器件损耗等方式，将持续推动电力电子技术的能效极限。 结语 电力电子技术是现代电气工程的核心组成部分，它不仅是实现电能高效利用的基石，更是推动科技进步和社会发展的重要引擎。从基础的电能变换到复杂的能源管理，电力电子技术以其强大的功能和广泛的应用，不断塑造着我们的未来。随着新材料、新技术的不断涌现，我们有理由相信，电力电子技术将继续为构建一个更清洁、更高效、更智能的能源世界贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设置简直是“魔鬼级的考验”，但又是那么的恰到好处。我通常在看完一个章节后会尝试做一些例题来检验自己的掌握程度，而这本书的练习题，很少有那种纯粹为了凑数而设置的机械重复题。每一个题目似乎都有其独特的考察点和切入角度。有些题目不仅要求你套用公式，更要求你对电路的动态特性有一个深刻的、直观的理解，甚至需要你结合实际工程中的应用场景去思考最优解。我记得有道关于开关频率对损耗影响的综合题，我花了整整一个下午才彻底跑通整个模型，那种豁然开朗的感觉，远比做对一道简单的选择题要来得充实和有成就感。这套习题的设计，无疑是培养独立分析和解决问题能力的最佳训练场。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直让人眼前一亮，那种沉稳的色彩搭配和清晰的字体排版，一看就知道是精心打磨过的学术著作。我拿到手的时候，那种厚重感和纸张的质感就让我对接下来的阅读充满了期待。内页的印刷质量也是一流的，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。装帧牢固，书脊的处理得很平整，可以很顺畅地平摊在桌面上，这对于需要频繁查阅和对照公式的读者来说，简直是福音。我尤其欣赏它在细节上的处理，比如章节标题的醒目程度，插图和表格的清晰度，都体现了出版方对知识传播的尊重。这本书的整体视觉体验非常专业，让人感觉这不是一本普通的教材，而是一部可以长期珍藏的工具书。翻开扉页，那种油墨的清香混合着纸张特有的气味，瞬间将我拉入了一个专注学习的氛围之中，这是一种久违的、沉浸式的阅读体验，远非电子文档可以比拟的。

评分☆☆☆☆☆

我花了几天时间通读了前几章的理论基础部分，感受最深的就是作者的叙述逻辑实在是太严谨了。他们似乎有一种魔力，能把原本晦涩难懂的物理概念和复杂的数学推导，层层剥开，用一种近乎白描的手法呈现出来。举个例子，讲解某个关键定律的推导过程时，每一步的假设和过渡都交代得清清楚楚，让人找不到任何可以质疑的“灰色地带”。对于我这种基础不算特别扎实，但又渴望深入理解原理的读者来说，这种“无死角”的讲解方式简直是救星。它不像有些书那样，一上来就扔给你一堆公式，然后让你自行脑补背后的物理意义。这本书的作者显然是站在读者的角度思考，生怕我们漏掉任何一个关键的理解节点，这种为读者着想的匠心，是真正高水平教材的标志。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是，它没有停留在教科书式的理论陈述上，而是巧妙地融入了大量的“前沿应用实例”和“工程考量”。在讲解了基础的拓扑结构和控制算法之后，作者会紧接着讨论在实际大功率应用中，散热设计、电磁兼容（EMC）以及器件选型时必须面对的权衡取舍。这使得这本书的实用价值远远超出了课堂教学的范畴，更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地指导你如何将理论转化为可靠的产品。它不仅仅告诉你“是什么”和“怎么算”，更重要的是告诉你“在实际中为什么会出问题”以及“如何避免这些问题”。这种从理论到实践的无缝衔接，对于正在进行毕业设计或者初入职场的工程师来说，是无价的财富。

评分☆☆☆☆☆

从排版和图表的专业性来看，这本书的编辑团队绝对是业内顶尖的。特别是在处理那些复杂波形图和系统结构图时，线条的粗细、颜色的区分度都拿捏得非常到位。很多教材中的图表往往因为分辨率问题或者过度简化而变得模糊不清，导致关键信息丢失。但在这本书里，即便是最精细的半导体器件的I-V特性曲线，也能看得一清二楚，那些用于标识工作点的标记符号也处理得非常精准。我甚至不需要频繁地在文字描述和图表之间来回切换，很多时候，看一眼图表，结合上下文，关键概念就能立刻被锁定。这种对视觉信息的极致优化，极大地提升了学习的效率，体现了出版方在技术文档制作上的高标准。