电力电子技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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廖冬初，聂汉平 著

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• 逆变器
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• 电路分析
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• 新能源

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560941639

商品编码：29692027981

包装：平装

出版时间：2007-09-01

基本信息

书名:电力电子技术

定价：25.80元

售价：17.5元,便宜8.3元,折扣67

作者:廖冬初,聂汉平

出版社：华中科技大学出版社

出版日期：2007-09-01

ISBN：9787560941639

字数：

页码：232

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.359kg

编辑推荐

内容提要

本书是高等工科院校自动化、机电一体化以及电气工程及其自动化专业学生必修的专业基础课教材。本书的内容涉及各种电力电子器件，DC／DC、DC／AC、Ac／DC和AC／AC四类电力转换电路，电力电子变换系统中的辅助元器件和控制系统，谐振变换电路，以及电力电子技术在电力传输和电力控制、电力补偿中的应用技术。
本书精选和归纳了现代电力电子技术的基本原理和应用技术，并体现了其新发展。全书结构合理，层次分明，适于教学。与教材配套出版的光盘中，有本课程的学习重点、重难点解析、教学课件、习题解答等内容，适于自学使用。
本书适用于自动化、电气工程及其自动化、机电一体化以及高等学校引导性专业目录中的电气工程及其自动化相关专业的本科生，也可供相近专业学生选用或供工程技术人员参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

智慧能源的基石：电能的转化与控制 在现代社会飞速发展的浪潮中，能源扮演着无可替代的核心角色。而支撑起这一切的，正是那些默默无闻却又至关重要的技术——电能的转化与控制。本书将带领读者深入探索这个充满奥秘的领域，从最基础的原理出发，逐步揭示现代电力电子技术是如何让我们的生活变得更加高效、便捷与智能。 我们不再仅仅满足于“有电用”，而是追求“用好电”、“用巧电”。从家庭中的节能电器，到工厂里高效的生产线，再到城市里智能的交通系统，乃至我们随身携带的电子设备，背后都离不开电力电子技术的支撑。它就像一座看不见的桥梁，将原始的电能形态转化为各种我们所需的、更适合特定应用场景的电能形式，并且能够精确地控制这些能量的流动方向、大小和频率。 第一章 基础理论：理解电能转化的“语言” 在深入复杂的电力电子器件和系统之前，我们首先需要建立起扎实的理论基础。本章将从电磁场的基本原理讲起，回顾高中物理中关于电场、磁场、电流、电压等核心概念，并在此基础上进一步介绍交流电的特性，包括正弦波的幅值、频率、相位等关键参数。理解这些基本概念，就好比学习一门新的语言，是掌握后续更高级知识的基石。 我们还将深入探讨电能转换的基本形式： 整流（Rectification）： 将交流电转换为直流电。想象一下，我们家里的许多电子设备，如手机充电器、电脑电源，它们都需要稳定的直流电才能工作，而电网提供的却是交流电。整流技术就是实现这种转换的关键。我们会介绍半波整流、全波整流等不同类型的整流电路，分析它们的特点和应用场景，并探讨如何通过滤波电路来平滑脉动的直流电，使其更接近理想的直流信号。 逆变（Inversion）： 将直流电转换为交流电。这同样至关重要。例如，太阳能发电系统产生的直流电需要逆变成交流电才能接入电网，电动汽车的电池提供的也是直流电，但驱动电机却需要交流电。本章将介绍不同类型的逆变器，如单相逆变器、三相逆变器，以及它们在方波、正弦波生成等方面的技术细节。 变压（Transformation）： 改变交流电的电压等级。电网输送的高电压可以减少输电损耗，但我们家中使用的却是低电压。变压器就是实现这一功能的核心器件。虽然本书聚焦于电力电子技术，但理解变压的基本原理对于理解整个电力系统至关重要。 斩波（Chopping）/直流-直流变换（DC-DC Conversion）： 在保持直流电性的前提下，改变其电压大小。这在很多应用中非常普遍，例如，使用电池供电的电动工具，可以通过斩波电路来调节输出电压，从而控制电机的转速。本章将介绍升压斩波器、降压斩波器、升降压斩波器等多种拓扑结构，并分析它们的工作原理和效率。 第二章 核心器件：电力电子的“积木” 如果说理论是建筑的设计图，那么器件就是构成建筑的砖瓦。电力电子技术的核心在于对各种半导体器件的巧妙运用。本章将逐一剖析这些“积木”的特性与功能。 二极管（Diode）： 作为最基础的电子元件，二极管允许电流单向流动，是实现整流功能的基本组成部分。我们将讨论不同类型的二极管，如整流二极管、肖特基二极管，以及它们在不同电路中的应用。 晶闸管（Thyristor / SCR）： 一种重要的可控开关器件，一旦导通，即使触发信号消失，它也能保持导通状态，直到电流减小到一定程度。这使得晶闸管在电力控制领域有着广泛的应用，尤其是在高功率应用中。我们将学习其触发机制、导通特性和关断条件。 三极管（Transistor）： 包括双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。它们都是重要的电流控制型或电压控制型开关器件，能够实现信号的放大和开关功能。我们将重点介绍功率晶体管，如功率BJT、MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管），分析它们的电压、电流特性，以及在不同应用中的优劣势。MOSFET以其高开关速度和低导通损耗而备受青睐，IGBT则集两者的优点于一身，在高功率场合表现出色。 可关断晶闸管（GTO）、门极导通晶闸管（）、智能功率模块（IPM）： 随着技术的发展，出现了一系列更先进的电力电子器件，它们具有更高的功率密度、更好的开关性能和集成化的驱动控制功能。本章将对这些器件进行介绍，使读者对电力电子器件的发展趋势有所了解。 第三章 基本电路拓扑：实现能量转换的“引擎” 了解了基础理论和核心器件，我们就能进一步探讨如何将它们组合起来，构建出各种功能强大的电力电子电路。本章将聚焦于几种最基本、最常用的电路拓扑结构。 相控整流电路（Phase-Controlled Rectifier）： 利用晶闸管等可控开关器件，不仅可以实现交流到直流的转换，还能精确控制输出直流电压的大小。这在工业电机调速、焊接电源等领域有着重要的应用。我们将分析单相和三相相控整流电路的原理，包括其工作模式、输出电压的控制方法以及谐波分析。 PWM（脉冲宽度调制）技术： 这是现代电力电子控制的核心技术之一。通过快速开关的功率器件，以极高的频率对信号进行调制，从而模拟出任意的输出电压或电流波形。PWM技术极大地提高了能量转换的效率，并降低了对滤波器件的要求。本章将详细讲解PWM的原理，包括不同调制策略（如正弦波PWM、三角波PWM），以及其在逆变器和DC-DC变换器中的应用。 DC-DC变换器（Buck, Boost, Buck-Boost）： 如前所述，DC-DC变换器能够高效地改变直流电压。本章将深入分析降压（Buck）、升压（Boost）和升降压（Buck-Boost）变换器的基本工作原理，包括其等效电路模型、电感电流和电容电压的分析，以及如何选择合适的元件参数。 单相与三相逆变器： 逆变器是将直流电转换为交流电的关键。本章将详细介绍单相和三相逆变器的基本结构，包括电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器（CSI）。我们将重点讲解如何利用PWM技术来生成高质量的交流输出，并讨论多电平逆变器等先进技术。 第四章 实际应用与系统集成：将“积木”搭成“大厦” 理论和电路拓扑是基础，而最终的价值体现在实际应用中。本章将把我们学到的知识应用到具体的工程实践中，展示电力电子技术如何构建起支撑现代社会的“大厦”。 开关电源（Switching Power Supply）： 我们生活中无处不在的开关电源，其核心就是高效的DC-DC变换器和精密的控制电路。本章将分析开关电源的典型结构、工作流程以及设计要点，包括瞬态响应、稳态精度、效率和电磁兼容性（EMC）等方面的考虑。 变频器（Frequency Converter / Variable Frequency Drive - VFD）： 变频器是电力电子技术在工业领域最成功的应用之一，能够精确控制交流电机的转速，实现节能和工艺优化。我们将探讨变频器的基本构成，包括整流、直流环节和逆变部分，并介绍其控制策略，如V/f控制、矢量控制等。 不间断电源（Uninterruptible Power Supply - UPS）： UPS在断电时能够提供持续的电力供应，保护关键设备不受影响。本章将分析UPS的几种典型拓扑结构，如离线式、在线互动式和在线式，并讨论其在电池充放电管理、能量转换和输出稳定性方面的设计。 新能源发电系统（太阳能、风能）： 随着对可持续能源需求的日益增长，太阳能光伏和风力发电技术得到了飞速发展。本章将介绍这些系统中电力电子变换器的作用，例如光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）控制，以及如何将风力发电机产生的电力高效地并入电网。 电动汽车（Electric Vehicles - EVs）： 电动汽车的动力系统是电力电子技术应用的集大成者。从电池管理系统（BMS）、DC-DC变换器、DC-AC逆变器（用于驱动电机），到车载充电器，都离不开电力电子技术的支撑。本章将探讨电动汽车中电力电子系统的设计挑战和发展趋势。 第五章 控制策略与系统优化：追求极致的“智慧” 在完成了基本的能量转换后，我们还需要通过精密的控制策略来优化系统的性能，使其更加高效、稳定和可靠。 反馈控制理论： 运用经典的控制理论，如PID（比例-积分-微分）控制，来稳定电压、电流和频率。本章将介绍如何设计和整定PID控制器，以满足不同应用场景的性能要求。 数字控制与微处理器应用： 现代电力电子系统越来越依赖于数字控制器和微处理器来实现复杂的功能和灵活的控制。我们将探讨如何利用DSP（数字信号处理器）和ARM等微控制器进行实时控制，以及相关的软件开发和算法实现。 效率优化与损耗分析： 提高能量转换效率是电力电子技术永恒的追求。本章将分析不同器件和电路拓扑的损耗来源，并介绍各种优化策略，如软开关技术（ZVS, ZCS）、低损耗器件的选择以及合理的电路设计。 电磁兼容性（EMC）与可靠性设计： 高频开关过程中会产生电磁干扰，而电力电子系统在各种环境下工作的可靠性也至关重要。本章将介绍EMC的基本原理和防护措施，以及提高系统可靠性的设计方法。 结语 电力电子技术并非孤立存在，它与电工理论、半导体技术、控制理论、微电子技术等多个学科紧密相连。本书旨在提供一个全面而深入的视角，带领读者领略电力电子技术的魅力，理解其在现代社会中的关键作用，并为进一步深入学习和研究奠定坚实的基础。掌握了这些知识，您就能够更好地理解我们赖以生存的电能世界，洞察驱动现代科技进步的“隐形引擎”。

评分☆☆☆☆☆

这部著作，坦率地说，我抱着极大的期待去翻阅的，毕竟它在行业内的声誉颇高。然而，初读之下，我发现它似乎在某些关键环节的处理上显得有些保守和刻板。比如，对于功率半导体器件的最新发展趋势，例如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）在不同拓扑结构中的实际应用案例分析，内容显得有些单薄。我期待看到的是更深入的、包含大量实测数据和详细损耗模型的对比章节，而不是泛泛而谈的原理介绍。特别是那些前沿的、正在改变高频大功率转换效率的封装技术和驱动策略，书中描绘得如同教科书上的标准流程，缺乏那种“实战”的经验和教训总结。对于一个希望将理论快速转化为实际工程设计的人来说，这种深度上的不足是令人遗憾的。书中的例题虽然基础扎实，但往往停留在理想化的模型下，没有充分考虑到实际电路中诸如EMI/EMC问题、热管理挑战以及非线性负载对系统稳定性的影响。如果能加入更多基于实际项目失败或成功的案例分析，并剖析其背后的物理机制和设计哲学，这部作品的价值无疑会跃升一个台阶。我个人更倾向于那种敢于揭示“潜规则”和“设计陷阱”的书籍，而非仅仅罗列公式的工具书。

评分☆☆☆☆☆

当我合上这本书的时候，脑海中萦绕的不是豁然开朗的顿悟，而是一种错位的历史感。这本书的叙事结构和技术路线，仿佛停留在上个世纪九十年代末的巅峰状态，那种使用晶闸管（SCR）和早期IGBT模块进行大功率变流器的设计范式，在今天看来，已经成为博物馆级别的知识储备。固然，基础原理的追溯是必要的，但对于当前主流的、以高速开关器件和数字控制为核心的新一代电力电子系统，比如分布式能源并网逆变器、电动汽车车载充放电系统中的高频隔离方案，书中的论述显得滞后且缺乏前瞻性。我尝试在其中寻找关于先进控制算法（如空间矢量脉冲宽度调制SVPWM在非正弦电压源下的鲁棒性改进、无传感器控制的最新进展）的深入探讨，却只找到了较为基础的方波或正弦脉宽调制（SPWM）的推导。这让我不禁思考，编写者是否在信息搜集和技术迭代的速度上没有跟上产业的步伐。阅读体验上，文字的堆砌感很强，图表的简洁性和信息密度有待提高，很多关键概念的引入缺乏必要的上下文铺垫，使得初学者需要花费大量时间在自我构建知识体系上，而不是直接吸收作者的精髓。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的装帧和排版是相当精美的，印刷质量也无可挑剔，但在内容层面上，它更像是一套面向初级大学本科生的入门教材的“精简升级版”，而非面向专业工程师的进阶参考手册。它的优势在于对基本概念的定义清晰准确，对欧姆定律和基本电路定律的引用非常严谨。然而，当涉及到工程实践中至关重要的“优化”和“权衡”艺术时，书中几乎是一片空白。例如，关于磁性元件设计，它停留在了传统计算磁芯饱和通量的层面，却完全没有触及到磁芯损耗的频率依赖性、临界尺寸效应，以及如何利用有限元分析（FEA）软件进行集成磁元件的优化设计。同样，在系统可靠性分析方面，作者似乎默认了所有组件都能完美工作，没有探讨过温漂、老化对控制环路的影响，更不用提如何通过设计冗余和故障诊断机制来提升系统的MTBF（平均故障间隔时间）。对于我这种需要为关键基础设施设计稳定运行电源的人来说，这种“理想化”的处理方法，无法提供解决真实世界复杂问题的工具箱。

评分☆☆☆☆☆

如果将这本书比作一位资深教师，他似乎更热衷于讲述“是什么”（What），却对“为什么”（Why）和“如何做”（How）避而不谈，或者只是蜻蜓点水。我尤其失望于它对现代电力电子系统中的软件和硬件接口的描述不足。在现代设计流程中，FPGA/DSP编程实现数字控制已经成为主流，但这本书似乎还停留在使用模拟集成电路实现闭环反馈的时代。关于数字滤波器的设计准则、采样时间对系统稳定裕度的影响、或者如何利用软件定义无线电（SDR）技术进行快速原型验证，这些对于提升设计效率和产品性能至关重要的议题，在书中找不到任何有价值的讨论。技术的发展是全方位的，电力电子不再仅仅是功率管和磁性元件的组合，它更是一个软硬件深度融合的交叉学科领域。这本书的视野明显受限于传统的机电耦合范畴，未能跟上这股融合的浪潮，读完后我感觉自己对“当代”电力电子的认知并没有得到实质性的扩展。

评分☆☆☆☆☆

从文学角度来看，本书的行文风格过于干燥和教条化，缺乏引导读者深入思考的“钩子”。它像是一本冷冰冰的技术手册，严格按照逻辑顺序堆砌知识点，但缺少对这些知识点在宏观技术演进中的战略地位的分析。我期望看到作者能够提供一些对未来技术走向的批判性思考，比如，面对全球能源转型的压力，哪种拓扑结构更有潜力成为下一代的主流？不同电压等级和频率范围的系统应该分别采用何种器件和控制策略才是最高效的？作者在这本书中提供的是一个结构坚固的知识框架，但这个框架缺乏血肉和灵魂。读者很难从中学到如何进行“创新性”的设计，更多的是如何“复现”已有的经典设计。对于那些渴望突破现有技术瓶颈、追求极致性能和成本效益的工程师而言，这本书提供的参照价值相对有限，它更适合作为课堂上对既定知识进行规范化复习的辅助材料，而不是激发工程灵感的思想源泉。