双主动全桥DC-DC变换器的理论和应用技术 9787030528964 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵彪，宋强 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030528964

商品编码：29624223285

包装：平装

出版时间：2017-06-01

基本信息

书名:双主动全桥DC-DC变换器的理论和应用技术

：88.00元

售价：64.2元,便宜23.8元,折扣72

作者:赵彪,宋强

出版社：科学出版社

出版日期：2017-06-01

ISBN：9787030528964

字数：

页码：228

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书在概述DAB的产生背景和应用现状的基础上，系统的论述了DAB的基础理论及其应用技术，包括DAB的工作原理、控制方法、解析模型、运行特性、设计实现方法、衍生拓扑、在交直流输、配电系统的应用等。本书研究成果既具有较强的学术价值，又具有较强的工程实用价值，可为电力电子及其相关专业师生、工程技术人员提供学术和工程应用参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

新一代电力电子器件驱动的功率变换技术革新 在现代社会，电力电子技术扮演着至关重要的角色，支撑着从微电子设备到大规模能源系统的方方面面。随着科技的飞速发展，对能量转换效率、功率密度、电磁兼容性以及可靠性的要求日益严苛，这促使着功率变换技术的不断演进。特别是直流-直流（DC-DC）变换器，作为连接不同直流电压等级的关键节点，其性能的提升直接关系到整个电力电子系统的效能。 近年来，随着宽禁带半导体材料（如SiC、GaN）的成熟与应用，高开关频率、高耐压、低损耗的功率器件成为可能。这为设计更高效率、更小体积的DC-DC变换器提供了前所未有的机遇。传统的DC-DC变换器拓扑，如Buck、Boost、Buck-Boost等，虽然应用广泛，但在高功率、高电压增益或隔离等需求下，往往面临器件数量多、损耗大、体积庞大等挑战。因此，开发更先进、更高效的DC-DC变换器拓扑，以满足日益增长的市场需求，成为学术界和工业界的研究热点。 谐振软开关技术：迈向高效率的必由之路 高频开关操作是提升功率变换器功率密度的关键，但同时也带来了显著的开关损耗和电磁干扰（EMI）。为了克服这一难题，谐振软开关（Resonant Soft-Switching）技术应运而生。通过在电路中引入谐振单元（通常是电感和电容），使得功率器件在零电压（Zero Voltage Switching, ZVS）或零电流（Zero Current Switching, ZCS）条件下进行开关，从而最大限度地降低开关损耗，并有效抑制EMI。 零电压开关（ZVS）技术，是指在功率器件导通之前，将其两端的电压降低到接近零，然后才触发导通。这可以有效避免器件在承受高电压时发生电流突变，显著降低导通损耗和开关损耗。零电流开关（ZCS）技术，是指在功率器件关断之前，使其流过的电流降低到接近零，然后才触发关断。这可以避免器件在关断时发生电压突变，降低关断损耗。 谐振软开关技术并非单一的方法，而是包含多种实现方式，如谐振腔（Resonant Tank）的设计、谐振频率的控制、以及与PWM（Pulse Width Modulation）控制的结合等。高效的谐振软开关设计需要深入理解谐振电路的动态行为，并精确控制开关时序，以达到最佳的软开关效果。 现代DC-DC变换器拓扑的演进 在传统拓扑的基础上，一系列新型DC-DC变换器拓扑被提出，以应对更复杂的应用场景。这些拓扑通常结合了高频开关、软开关技术以及先进的控制策略，旨在实现更高的效率、更高的功率密度、更好的电磁兼容性以及更优越的性能。 移相控制全桥变换器（Phase-Shifted Full-Bridge Converter）是其中一种典型的代表。它基于半桥或全桥拓扑，通过控制桥臂之间开关器件的移相角度来实现功率的调节。通过引入谐振腔，移相控制全桥变换器能够实现全桥开关器件的ZVS，从而显著降低开关损耗。这种拓扑结构在中高功率应用中具有广泛的应用前景，尤其是在需要隔离的场合。 多相交错技术（Multiphase Interleaving）是将多个相同的DC-DC变换器单元并联，并通过对各单元的开关信号进行合理的时间错开（交错），从而实现整体输出电流纹波的减小和输入电流纹波的降低。这种技术可以有效地提高电流处理能力，减小单个器件的电流应力，并改善散热性能。当与移相控制技术结合时，多相交错全桥变换器能够进一步提升效率和功率密度，并且提供更高的可靠性，因为一个单元的失效不会导致整个系统的崩溃。 谐振变换器（Resonant Converters）作为一类特殊的DC-DC变换器，其核心特点是利用谐振电路来传递能量。例如，LLC谐振变换器，其谐振腔由串联电感、并联电感和电容组成，能够实现全周期ZVS和ZCS，从而实现极高的效率。LLC变换器尤其适合于中高功率、需要隔离的DC-DC转换应用，如服务器电源、电动汽车充电器等。 先进的控制理论与实现 除了拓扑结构和软开关技术，先进的控制理论对于优化DC-DC变换器的性能同样至关重要。传统的PWM控制已经非常成熟，但在实现高精度、宽范围电压调节以及快速动态响应方面，仍有提升空间。 数字控制技术（Digital Control）的兴起，为DC-DC变换器的控制带来了革命性的变化。数字控制器（如DSP、FPGA）具有高度的灵活性和可编程性，能够实现更复杂的控制算法，例如： 模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）：通过预测系统未来的行为，并优化控制指令，以达到最优的性能。 自适应控制（Adaptive Control）：根据系统参数的变化或外部干扰，自动调整控制策略，以保持最佳性能。 高级软开关控制算法：例如，利用数字控制器精确控制谐振腔的动态，以实现最优的ZVS/ZCS效果，并适应负载和输入电压的变化。 数字控制还使得实现功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）、并联均流控制（Parallel Current Sharing Control）以及多输出电压调节（Multiple Output Voltage Regulation）等复杂功能变得更加容易。 电磁兼容性（EMC）设计 随着开关频率的不断提高，电磁干扰（EMI）问题变得愈发突出。良好的电磁兼容性设计是DC-DC变换器能否成功应用的关键因素之一。这涉及到： PCB布局与布线优化：减小寄生电感和电容，优化电流回路。 滤波器的设计：有效抑制传导和辐射的电磁干扰。 屏蔽技术：对高频器件和电路进行屏蔽，防止电磁辐射泄露。 软开关技术的应用：正如前文所述，软开关技术本身就能显著降低EMI。 应用领域的拓展 先进的DC-DC变换器技术正在深刻地影响着各个领域，并在不断拓展新的应用边界： 电动汽车（EV）领域：高效率、高功率密度的DC-DC变换器是车载充电器、DC-DC转换器（用于电池管理系统、辅助电源）、以及能量回收系统不可或缺的组成部分。 可再生能源领域：光伏发电系统中的最大功率点跟踪（MPPT）控制器、风力发电系统中的变流器都需要高效的DC-DC变换技术来优化能量的捕获和转换。 数据中心和通信电源：为了满足日益增长的数据处理需求，数据中心需要高密度、高效率的电源解决方案。DC-DC变换器在此扮演着核心角色，为服务器、网络设备等提供稳定的直流电源。 工业自动化和机器人：精密运动控制、机器人驱动系统以及各种工业设备的电源都依赖于高效可靠的DC-DC变换器。 航空航天和国防：在这些对可靠性和性能要求极为苛刻的领域，先进的DC-DC变换器技术为各种关键系统提供可靠的电力供应。 面临的挑战与未来发展趋势 尽管DC-DC变换器技术取得了长足的进步，但仍面临诸多挑战，同时也孕育着新的发展方向： 更高的效率和功率密度：继续探索新的拓扑结构、更优化的器件选择（如SiC、GaN的进一步发展）以及更精密的控制策略，以实现能量转换效率的进一步提升和体积的进一步缩小。 更宽的电压和电流范围：开发能够适应更宽输入电压范围和更大输出电流需求的变换器，特别是在电动汽车和智能电网等领域。 更低的 EMI 和更优的 EMC：随着频率的提高，EMI问题将持续存在，需要新的设计理念和技术手段来解决。 更高的可靠性和寿命：通过改进器件的驱动和散热，以及采用更鲁棒的控制策略，延长变换器的使用寿命。 集成化与智能化：将更多的功能集成到单个芯片或模块中，并利用人工智能等技术实现变换器的自适应、自诊断和自修复能力。 新的材料和器件：例如， GaN-HEMTs 等新一代功率器件的广泛应用，将为DC-DC变换器带来性能上的飞跃。 总而言之，DC-DC变换器作为电力电子技术的核心组成部分，其发展趋势是朝着更高效率、更高功率密度、更优的电磁兼容性、更强的可靠性以及更广泛的应用领域迈进。对新型拓扑、软开关技术、先进控制策略以及新兴材料和器件的深入研究，将持续推动这一领域的革新，为构建更清洁、更高效、更智能的能源未来奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我对这么一本专注于单一拓扑结构的书抱有一丝疑虑，毕竟市面上关于DC-DC变换器的资料汗牛充栋。然而，深入阅读后才发现，这种“专注”恰恰是它最大的优势。作者没有泛泛而谈，而是将双主动全桥这一经典而又极具挑战性的拓扑挖掘到了极致。我特别关注了关于“死区时间优化”和“零电压开关（ZVS）实现条件”的讨论部分，这些是传统教材中往往一带而过的关键点。这本书不仅解释了为什么需要优化，还给出了精确的计算公式和影响因素分析，使得我们在实际电路调试中遇到的很多疑难杂症都能找到源头。它教会我的不是简单的“如何做”，而是“为什么必须这么做”以及“如何保证它做得更好”。对于那些追求极致效率和性能的设计师来说，这本书提供了必要的深度和细节支持，让人感觉手中握着的是一份经过千锤百炼的“武功秘籍”。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是电力电子领域的一本宝典，内容翔实，从基础理论到实际应用，都讲解得非常透彻。作者显然在这一领域深耕多年，对双主动全桥DC-DC变换器的每一个细节都了如指掌。我特别欣赏它深入浅出的讲解方式，即便是初次接触这类复杂拓扑结构的研究者，也能通过这本书建立起扎实的理论框架。书中的数学推导严谨而清晰，配合大量的图表和实例分析，使得原本晦涩的原理变得易于理解和掌握。特别是关于控制策略和环路设计的那几章，简直是实践工作者的福音，为我们解决实际工程中的难题提供了非常有价值的参考。从初期的概念引入到后期的效率优化和 EMI/EMC 问题的探讨，整本书的逻辑结构非常合理，层层递进，让人读起来酣畅淋漓，忍不住一气呵成。这本书的出版，无疑为国内相关领域的研究和工程实践注入了一股强劲的动力，强烈推荐给所有从事电力电子转换器设计和研究的同仁们。

评分☆☆☆☆☆

作为一名高校教师，我一直在寻找能够作为研究生教材的权威著作。这本书的出现，彻底解决了我的困扰。它的深度足以支撑硕士乃至博士阶段的研究深度，而其条理清晰的结构又确保了本科高年级学生能够跟上学习进度。书中的章节安排非常科学，从理论基础的铺垫，到核心拓扑的解析，再到先进的调制技术和保护设计，每一步都走得稳扎稳打。尤其值得称赞的是，作者对变换器在不同负载和输入电压条件下的稳态和动态特性分析非常到位，这直接关系到我们进行教学案例设计和实验验证的质量。此外，书中对于新兴的宽禁带器件（如 SiC 和 GaN）在全桥变换器中的应用前景和挑战也有所涉及，展现了作者紧跟技术前沿的视野。这不仅仅是一本教科书，更是一部凝聚了多年教学和科研经验的精华之作，对于提升我们专业教学的质量具有不可估量的作用。

评分☆☆☆☆☆

我花了很长时间寻找一本能真正深入剖析高频开关电源核心技术的专业书籍，而这本《双主动全桥DC-DC变换器的理论和应用技术》无疑超出了我的预期。它的价值不仅仅在于罗列公式和电路图，更在于它提供了一种系统性的、工程化的思维方式。书中对于不同工作模式下的电流和电压波形分析，细致入微，甚至考虑到了元件寄生参数对性能的影响，这一点在很多同类书籍中是难以见到的。我个人认为，它最出彩的地方在于将理论的深度与工程的可实现性完美地结合起来。例如，关于移相控制（PSM）和混合控制策略的讨论，不仅给出了数学模型，还结合实际应用场景分析了不同策略的优缺点和适用范围。这对于正在进行产品开发，需要权衡性能、成本和复杂度的工程师来说，无疑是极具指导意义的。读完此书，我对如何设计一个高功率密度、高可靠性的全桥变换器，有了一个全新的、更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量也令人印象深刻，这在专业技术书籍中常常被忽视，但对于长时间阅读和查阅来说至关重要。清晰的字体、合理的留白，以及高质量的插图，都极大地提升了阅读体验。内容上，我最欣赏它对“鲁棒性”的探讨。在现代电力电子系统中，仅仅实现高效率是不够的，系统在各种非理想工况下的稳定运行才是王道。书中对寄生电感、电容的建模以及它们如何影响环路稳定性和过载恢复特性，分析得非常细致。它不是仅仅停留在理想模型层面，而是将这些实际的“噪声源”纳入了设计考量。这种现实主义的视角，对于那些希望将实验室成果转化为量产产品的工程师来说，价值无可替代。总而言之，这是一部集理论深度、工程实践指导和高标准制作于一体的杰出作品，物超所值。