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李高建，王尧 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302284376

商品编码：29784491266

包装：平装

出版时间：2012-06-01

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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能量的精密驾驭：理解电力电子技术的深远影响 电力电子技术，一个看似专业且略显枯燥的领域，实则深刻地改变着我们生活的方方面面，驱动着现代社会的脉搏。它不仅仅是关于电子元件的开关与转换，更是一门关于如何高效、灵活、精确地控制电能的艺术与科学。从手机充电器到电动汽车，从工业生产线到新能源发电，电力电子技术的身影无处不在，它赋予了电能智慧，使其能够以我们期望的方式为各种设备和系统服务。 什么是电力电子技术？ 简单来说，电力电子技术是利用半导体器件（如二极管、晶体管、可控硅等）对电能进行转换、控制和调节的学科。它的核心在于“电力”与“电子”的结合，通过电子器件的快速开关动作，实现对交流电与直流电的相互转换，以及改变电压、电流、频率等参数。这种转换和控制能力，使得我们能够将原始的电能，根据实际需求，塑造成最适合使用的形态。 想象一下，我们的家中普遍使用的是交流电，但很多电子设备，如电脑、手机，需要的是直流电。这时候，一个电力电子转换器（也就是我们常说的电源适配器）就发挥了关键作用，它将交流电高效地转换为设备所需的直流电。再比如，你家里的冰箱、空调，它们内部的压缩机和风扇需要精确的速度控制，以实现节能和舒适。电力电子技术中的变频技术，正是通过调整供给电机的电压和频率，实现对电机转速的精确控制，大大提高了能源利用效率。 电力电子技术的核心组成与原理 理解电力电子技术，离不开对其核心组成和基本原理的认识。 功率半导体器件： 这是电力电子技术的心脏。这些器件能够在高电压、大电流的条件下进行快速的开关动作，从而实现电能的转换。常见的功率半导体器件包括： 二极管 (Diode): 最基本的功率器件，允许电流单向流动。在整流电路中应用广泛。 晶闸管 (Thyristor, SCR): 具有较高的功率承受能力，常用于大功率电力设备中，如高压直流输电。 电力MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor): 开关速度快，驱动简单，广泛应用于开关电源、变频器等领域。 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor): 结合了MOSFET的易驱动和晶闸管的高功率承受能力，是当前中高功率应用的主流器件。 电路拓扑结构： 不同的应用场景需要不同的电路结构来实现特定的电能转换功能。常见的电力电子电路拓扑包括： 整流器 (Rectifier): 将交流电转换为直流电。 逆变器 (Inverter): 将直流电转换为交流电。这是电动汽车、太阳能逆变器等领域的核心。 直流-直流变换器 (DC-DC Converter): 改变直流电压的大小。例如，手机充电器中就包含降压型DC-DC变换器，将USB接口的5V电压转换为手机电池所需的电压。 交流-交流变换器 (AC-AC Converter): 直接改变交流电的电压、频率等参数，如交流调压器、变频器等。 控制策略： 为了实现精确的电能控制，需要复杂的控制算法和系统。脉冲宽度调制 (PWM) 是最常用的控制技术之一。通过改变控制信号的脉冲宽度，可以有效地控制功率器件的开关时间，从而间接控制输出电压或电流的大小。先进的控制技术，如模型预测控制、模糊控制等，进一步提高了电力电子系统的性能和智能化水平。 电力电子技术的广泛应用领域 电力电子技术的触角几乎延伸到了现代社会的每一个角落，其重要性不言而喻。 工业动力驱动： 工业生产中，各种电机是主要的动力来源。电力电子技术，特别是变频技术，使得电机能够根据生产需要进行精确的速度和转矩控制，从而大幅提高生产效率，降低能耗。例如，在冶金、纺织、造纸等行业，变频器已经成为标准配置。 新能源发电与并网： 随着全球对清洁能源的需求日益增长，风能、太阳能等可再生能源得到了飞速发展。电力电子技术是连接这些新能源与电网的桥梁。太阳能光伏逆变器负责将太阳能电池板产生的直流电转换为与电网频率和电压同步的交流电，实现高效并网。风力发电机也同样需要复杂的电力电子变换器来匹配风速变化，并将产生的电能输送到电网。 电动汽车与混合动力汽车： 电动汽车的核心就是其动力传动系统，而电力电子技术在这里扮演着至关重要的角色。电机控制器（逆变器）负责将电池中的直流电转换为驱动电机所需的交流电，并根据驾驶需求精确控制电机的转速和转矩。同时，车载充电器、DC-DC变换器等也都离不开电力电子技术，它们负责电池的管理、电能的分配和转换。 消费电子产品： 几乎所有需要电源的消费电子产品，如电视、电脑、手机、充电器、LED照明等，都离不开电力电子技术。开关电源能够以很高的效率将市电转换为设备所需的低压直流电，体积小，重量轻，是现代电子产品设计不可或缺的一部分。LED照明的调光和色彩控制，也依赖于精密的电力电子驱动技术。 电力传输与分配： 在高压输电领域，高压直流输电 (HVDC) 技术凭借其传输损耗小、线路占用空间少等优点，被广泛应用于长距离、大容量输电。而实现HVDC的关键，正是大功率的电力电子换流器。在配电网领域，柔性交流输电系统 (FACTS) 也利用电力电子技术，提高了电网的稳定性和输电能力。 通信与信息技术： 数据中心、基站等通信基础设施需要大量的电力供应，而高效稳定的开关电源是保证其可靠运行的基础。电力电子技术也用于电源的功率补偿和滤波，保证了信息信号的纯净。 电力电子技术的未来发展趋势 电力电子技术正处于蓬勃发展的时期，其未来发展呈现出以下几个重要趋势： 更高效率与更低损耗： 随着对能源效率要求的不断提高，开发新型的、损耗更低的功率半导体材料（如碳化硅SiC、氮化镓GaN）和更优化的电路设计，将是重要的研究方向。这些新材料和新技术的应用，将显著提升电力电子设备的效率，减少能量浪费。 更高的功率密度： 随着电子设备的集成化和小型化需求，如何在更小的体积内集成更高的功率，是电力电子技术面临的重要挑战。通过器件的集成、散热技术的创新以及先进的封装技术，将实现更高功率密度的电力电子模块。 智能化与集成化： 未来电力电子系统将更加智能化。结合人工智能、大数据等技术，实现对电能的更精细化、预测性控制，优化系统运行，提高可靠性。同时，将更多的功能集成到单个芯片或模块中，简化系统设计，降低成本。 宽禁带半导体技术的应用： 碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 等宽禁带半导体材料，具有耐高压、耐高温、开关速度快等优异特性，是未来电力电子技术发展的重要方向。它们将使得电力电子设备在效率、功率密度和工作温度等方面实现突破。 电能变换与存储的融合： 随着储能技术的发展，电力电子技术将与电池管理系统、超级电容器等能量存储技术更紧密地结合，实现电能的高效获取、存储和利用，构建更智能、更灵活的能源系统。 结语 电力电子技术，是现代社会运行的基石之一。它以无形的方式，将电能的力量转化为驱动进步的动力，让科技的触角得以延伸，让生活的便利得以实现。从微观的芯片设计到宏观的电网运行，电力电子技术无时无刻不在发挥着其关键作用。深入理解这门技术，不仅能帮助我们更好地认识和利用电能，更能预见和把握未来能源科技的发展方向。它是一门充满活力和创新精神的学科，将继续在塑造我们未来生活方式和推动社会可持续发展方面发挥不可替代的作用。

评分☆☆☆☆☆

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