电力电子技术 王卓 9787040390537 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王卓 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040390537

商品编码：29575342764

包装：平装

出版时间：2014-02-01

基本信息

书名：电力电子技术

定价：37.00元

作者：王卓

出版社：高等教育出版社

出版日期：2014-02-01

ISBN：9787040390537

字数：570000

页码：368

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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还讲述了器件的驱动及保护电路。附录中介绍了整流变压器额定参数的计算及电抗器电感量的计算。本书体系新颖、重点突出、实用性强，为便于读者学习，每章均附有思考与习题。
　　《电力电子技术》可作为电气工程及其自动化专业、自动化专业的本科生教材，也可作为研究生的主要参考教材，并可供相关专业工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《现代电力电子学：原理、器件与应用》 第一部分：电力电子技术基础 电力电子技术作为一门跨越电力系统、电子技术和控制理论的交叉学科，其核心在于利用半导体器件实现电能的转换、控制和处理。本书旨在系统性地阐述电力电子学的基本原理、关键器件以及在现代工业和生活中的广泛应用。 第一章：电力电子技术概述 电力电子技术的发展历程、其重要性以及在能源转型、可持续发展中的作用。本章还将介绍电力电子系统的基本组成，包括主电路、控制电路和辅助电路，并简要概述各类电力电子变换器（如AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC）的基本功能和特点。同时，会探讨电力电子技术面临的挑战，如效率提升、热管理、电磁兼容性以及新材料和新技术的应用前景。 第二章：电力电子器件 深入剖析构成电力电子系统的核心——半导体功率器件。本章将重点介绍以下几类器件： 二极管 (Diodes): PN结二极管、肖特基二极管、快速恢复二极管等，讲解其导通和关断特性、电压电流特性曲线、以及在整流、续流等电路中的应用。 晶闸管 (Thyristors): 普通晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、双向晶闸管（TRIAC）、逆变晶闸管（IGCT）等，详细阐述其触发原理、静态特性、动态特性，以及在交流调压、软启动、高压直流输电（HVDC）等领域的应用。 功率开关器件 (Power Switches): 双极型晶体管 (Bipolar Junction Transistors - BJTs): 功率BJT的结构、工作原理、特性曲线、驱动要求以及在低频大功率场合的应用。 金属氧化物半导体场效应晶体管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors - MOSFETs): N沟道和P沟道MOSFET的结构、工作原理、导通电阻、开关损耗、栅极驱动要求，以及其在开关电源、DC-DC变换器中的广泛应用。 绝缘栅双极型晶体管 (Insulated Gate Bipolar Transistors - IGBTs): IGBT的结构兼具BJT的低导通压降和MOSFET的易驱动特点，深入分析其特性、损耗机理，以及在变频器、电动汽车驱动系统等中的主导地位。 新型电力电子器件: 碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带半导体材料的优势，如高击穿电压、高开关速度、低损耗等，以及它们在下一代电力电子器件中的应用前景。 第三章：电力电子变换器原理 本章将系统介绍各类基本电力电子变换器的拓扑结构、工作原理、稳态分析和动态分析。 AC-DC变换器 (整流器): 不可控整流器: 半波、全波、桥式整流电路，分析其输出电压、电流波形，以及负载特性。 可控整流器: 单相和三相可控整流电路，阐述触发角控制原理，分析其输出电压、电流的纹波以及功率因数。 DC-DC变换器: 降压变换器 (Buck Converter): 工作原理、电感电流和输出电容电压的分析，占空比与输出电压的关系。 升压变换器 (Boost Converter): 工作原理、电感电流和输出电容电压的分析，占空比与输出电压的关系。 升降压变换器 (Buck-Boost Converter): 工作原理、输出电压极性和幅值控制。 SEPIC、Cuk、Four-Quadrant Chopper 等复杂拓扑: 介绍其工作原理和特点。 DC-AC变换器 (逆变器): 单相逆变器: 方波输出、PWM（脉冲宽度调制）输出，分析谐波含量及其抑制方法。 三相逆变器: 六步法控制、SPWM（正弦脉宽调制）控制，分析其输出线电压和相电压波形，以及三相负载的驱动。 多电平逆变器: 级联H桥、NPC、PRC等拓扑，分析其降低电压应力和谐波的优势。 AC-AC变换器 (交流变流器): 交流调压器: 移相控制原理，适用于阻性负载的调压。 变频器 (Frequency Converters): Cycloconverters、Matrix Converters，用于直接实现交流电压和频率的转换。 第四章：电力电子系统的控制 强调控制策略在电力电子系统中的关键作用，确保变换器的稳定运行、高性能输出以及对外部扰动的响应。 开关模式与调制技术: 脉冲宽度调制 (PWM): SPWM、 bù PWM、空间矢量PWM (SVPWM) 等，详细阐述其生成原理、输出波形特性以及在提高输出质量、降低损耗方面的作用。 其他调制策略: 如突跳式调制、升压调制等。 反馈控制理论: PID控制器: 基本原理、整定方法及其在电力电子系统中的应用。 状态空间平均法 (State-Space Averaging): 用于分析变换器的平均模型，为设计控制器提供依据。 电流环和电压环控制: 分析不同控制环的带宽、响应速度以及相互配合。 高级控制策略: 模型预测控制 (MPC): 利用系统模型预测未来行为并优化控制信号。 模糊逻辑控制 (Fuzzy Logic Control): 利用模糊规则进行非线性控制。 自适应控制 (Adaptive Control): 实时调整控制器参数以适应系统变化。 数字控制: 微处理器、DSP、FPGA在实现复杂控制算法中的应用，以及实时操作系统的作用。 第二部分：电力电子技术的关键应用领域 第五章：开关电源 (Switching Mode Power Supplies - SMPS) 开关电源是电力电子技术最广泛的应用之一，涉及消费电子、通信设备、计算机、医疗设备等各个领域。 基本拓扑及其改进: 回顾Buck, Boost, Buck-Boost等基本拓扑在SMPS中的应用，并介绍隔离型拓扑，如正激、反激、半桥、全桥、LLC谐振变换器等，分析其隔离原理、效率和功率密度优势。 设计考虑因素: 效率与损耗分析: 传导损耗、开关损耗、磁性元件损耗的计算与降低。 热管理: 散热器的设计、风扇冷却、热传导路径的优化。 电磁干扰 (EMI) 与电磁兼容性 (EMC): 噪声源分析、滤波技术、屏蔽措施。 瞬态响应与稳定性: 瞬态负载调整率、电源纹波抑制（PSRR）。 功率因数校正 (PFC): 主动PFC和被动PFC的技术原理、电路实现及其重要性。 典型应用: 笔记本电脑适配器、服务器电源、LED驱动电源、DC-DC模块。 第六章：电机驱动与变频技术 电机驱动是电力电子技术在工业自动化、交通运输、新能源等领域的核心应用。 电机类型与特性: 直流电机、交流同步电机、交流异步电机、永磁同步电机（PMSM）、开关磁阻电机（SRM）等，介绍其工作原理和控制特点。 交流异步电机驱动: 电压/频率（V/f）控制: 基本原理、适用范围。 矢量控制 (Vector Control): 转子磁场定向控制（FOC）原理，实现精确的速度和转矩控制，包括直接转矩控制（DTC）。 变频器（VFD）系统: 变频器的主电路拓扑（如三相两电平、三电平）、控制策略（SPWM、SVPWM）以及在工业生产中的应用，如泵、风机、传送带等。 永磁同步电机（PMSM）驱动: FOC控制: 在电动汽车、机器人等高性能应用中的优势。 高效率与高功率密度: 驱动PMSM所需的精密控制技术。 直流电机驱动: 斩波器在直流电机速度控制中的应用。 其他电机驱动: 无刷直流电机（BLDC）、步进电机等。 第七章：电力系统应用 电力电子技术在现代电力系统中的应用日益广泛，是实现电网现代化、提高供电可靠性和效率的关键。 高压直流输电（HVDC）: 原理与优势: 长距离输电、海底电缆输电、异步系统互联的优势。 换流器技术: 晶闸管换流阀 (LCC-HVDC): 传统技术，详细介绍其工作原理、控制和保护。 电压源换流器（VSC-HVDC）: 基于PWM技术的IGBT/MOSFET换流器，具有更强的动态响应、黑启动能力和无功功率补偿能力，重点介绍MMC (Modular Multilevel Converter) 拓扑。 应用场景: 远距离能量输送、电网互联、可再生能源并网。 柔性交流输电系统（FACTS）: 概念与目的: 提高输电能力、改善电网稳定性、控制功率潮流。 典型FACTS设备: 静止同步补偿器（STATCOM）: 基于VSC的无功功率补偿装置。 静止同步串补器（SSSC）: 串联补偿装置，用于提高输电系统的稳定性。 统一潮流控制器（UPFC）: 集成并联和串联补偿功能的复合装置。 可控串联补偿器（TCSC）: 串联电抗补偿装置。 可再生能源并网: 光伏发电系统: 太阳能电池阵列的MPPT（最大功率点跟踪）技术，DC-AC逆变器的设计与控制，并网控制策略。 风力发电系统: 不同类型风力发电机的电力电子接口，变流器的设计与控制，并网的平滑性和稳定性。 电能质量改善: 有源电力滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）、不间断电源（UPS）等，分析其工作原理和对电能质量的保障作用。 第八章：新兴领域与未来发展 展望电力电子技术的未来发展趋势和前沿研究方向。 宽禁带半导体器件的广泛应用: SiC和GaN器件在提高效率、减小体积、承受高温高压方面的潜力，以及它们在电动汽车、航空航天、5G基站等领域的应用。 集成化与模块化: 高度集成的电力电子模块（IPM）、功率集成电路（PIC）的发展，实现更小的体积、更高的可靠性和更低的成本。 人工智能与大数据在电力电子中的应用: 利用AI进行故障诊断、预测性维护、优化控制策略、智能电网管理。 新能源与储能技术: 动力电池管理系统（BMS）、氢燃料电池系统、超级电容器等与电力电子技术的结合。 绿色电力电子: 关注能源效率、环境影响，以及可持续的材料和制造工艺。 智能电网与微电网: 电力电子在构建分布式能源系统、实现双向潮流控制、提高电网韧性中的作用。 本书力求通过清晰的逻辑、详细的原理阐述和丰富的工程实例，为读者构建一个全面而深入的电力电子技术知识体系。通过对电力电子基础原理、关键器件特性、各类变换器工作模式以及实际应用场景的系统学习，读者将能够深刻理解电力电子技术如何驱动现代工业和科技的发展，并为未来的创新和应用奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本关于电力电子技术的书，光是封面给我的感觉就很扎实，一看就知道是下了不少功夫的。我记得我当初买它的时候，主要是为了补习电力电子的基础知识，因为工作里经常会遇到一些变流器和开关电源的问题，但理论基础有点虚。这本书的讲解方式非常贴近实际应用，它不是那种干巴巴的理论堆砌，而是把复杂的电力电子器件的工作原理，比如IGBT、MOSFET这些，用很清晰的图示和数学模型展示出来。特别是关于开关电源拓扑结构的部分，作者的分析非常透彻，从Buck、Boost到Buck-Boost，再到全桥和半桥，每一种结构的优缺点、控制策略都讲得明明白白。我尤其欣赏它在推导过程中那种严谨又不失亲和力的笔触，读起来不会觉得晦涩难懂。对于初学者来说，这本书就像一个引路人，能帮你快速建立起电力电子领域的宏观认知；而对于有经验的工程师来说，它也提供了一个很好的查阅和复习的工具，很多细节问题都能在这里找到权威的解答。总之，这是一本非常值得推荐的工具书，实践性和理论性结合得恰到好处。

评分☆☆☆☆☆

我最近沉迷于几本关于先进控制理论的书籍，尤其是那些涉及到非线性控制和自适应控制的著作。它们大多从精密的数学推导出发，探讨如何设计出能够应对复杂、时变系统干扰的高性能控制器。比如，有些书详细阐述了滑模控制（SMC）的设计步骤，如何构造出具有鲁棒性的切换函数，以及如何处理抖振问题。另一本则深入研究了观测器的设计，比如Luenberger观测器和扩展卡尔曼滤波器（EKF）在状态估计中的应用，这些都是为了让系统在传感器信息不完全或存在噪声的情况下，依然能做出准确的判断和决策。阅读这些内容，感觉自己仿佛在进行一场智力上的极限挑战，每理解一个复杂的定理或推导，都带来巨大的成就感。这些书的价值不在于快速解决某个具体工程问题，而在于提升你对系统动态本质的理解深度，培养一种系统性的、数学化的思维模式，这对任何需要处理复杂工程问题的专业人士来说，都是无价的财富。

评分☆☆☆☆☆

我最近一直在研读关于高频电磁兼容性（EMC）和屏蔽技术的前沿文献。这个领域真是深不可测，它不仅仅是关于滤波器的选择那么简单，而是涉及到电磁场理论、传输线理论以及辐射机理的综合应用。我特别关注那些关于PCB布局设计对信号完整性影响的章节，很多设计规范看起来很简单，但背后的物理机制却异常复杂，比如地弹（Ground Bounce）的产生与抑制，以及差分信号的串扰分析。书中往往会用大量的实验数据和仿真结果来佐证理论结论，这一点非常关键，因为它让你看到理论是如何在真实世界中“说话”的。此外，关于屏蔽罩的设计和接地技术，也占据了相当大的篇幅。如何设计一个有效的法拉第笼，如何处理复杂的缝隙和开孔对屏蔽效能的影响，这些细节直接决定了最终产品的可靠性。看完这些材料，我感觉自己对电子设备“隐形”的技术有了全新的认识，这简直是现代电子系统设计的灵魂所在。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对一些专注于新型功率半导体器件可靠性与失效分析的书籍格外着迷。这些书往往需要深厚的材料科学背景和半导体物理知识作为支撑。比如，讨论SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）器件在极端温度和高电压应力下的寿命预测模型，就非常引人入胜。作者会详细剖析器件内部的缺陷演化过程，如空穴陷阱的形成、金属层的电迁移效应等，并将这些微观行为与宏观的寿命曲线联系起来。有一本书专门分析了热管理对器件寿命的影响，通过精确计算热阻和结温，预测器件的平均无故障时间（MTTF）。这种从原子尺度到系统级的跨学科分析，让我体会到高功率密度设计背后的巨大挑战。它要求设计者不仅要懂电路，更要懂材料和热力学，才能确保设备在长期、高负荷运行中不至于“英年早逝”。这种对极限状态下材料行为的探索，是技术进步的基石。

评分☆☆☆☆☆

最近我正在看一本关于嵌入式系统实时操作系统（RTOS）内核实现与调优的著作。这本书的侧重点在于底层调度算法的优化和中断响应机制的精妙设计。它没有过多停留在应用层API的使用上，而是深入到内核代码的层面，讲解了如何实现高效的任务切换上下文保存与恢复。比如，对优先级继承协议（PIP）和优先级天花板协议（PCP）的详细剖析，展示了如何巧妙地解决多任务系统中的经典资源互斥问题，避免了死锁和优先级反转。阅读过程中，我像是在拆解一台精密仪器，观察每一个时钟周期内CPU的决策过程。书中的示例代码清晰地展示了临界区保护和信号量/互斥锁的底层实现细节。对于任何想从“使用者”蜕变为“开发者”的工程师来说，理解这些内核机制至关重要，它能让你写出的代码更具确定性、更贴近硬件的真实性能，从而在对时间要求苛刻的工业控制或航空航天领域游刃有余。