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孙慧峰，熊旭平 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030235787

商品编码：29729212404

包装：平装

出版时间：2009-02-01

基本信息

书名:变流技术的实现

定价：25.00元

售价：17.0元,便宜8.0元,折扣68

作者:孙慧峰,熊旭平

出版社：科学出版社

出版日期：2009-02-01

ISBN：9787030235787

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.581kg

编辑推荐

本书编写人员在借鉴德国“双元制”职业教育模式的基础上，结合我国高职教育的特点编写了本书。其主要特点是在内容的选取与结构安排上本着“源于企业，又服务于企业”的原则，贴近岗位选取教学载体，设计课程内容，注重学生实践操作能力的培养，体现了工作过程的完整性，突显高职教育特色。所列举的实例尽量与实际相结合，文字表达力求简单易懂，在保证基本理论的前提下，简化甚至舍去了繁琐的理论推导和复杂的数据计算，突出实用性，侧重于学生基本技能的训练和综合能力的培养。本书共分9章，内容包括：常用电力电子器件的结构原理与驱动，由此组成的变流电路及其测调，以及变频器应用技术。可供高职高专院校电气自动化技术、机电一体化技术等电气工程类和电子信息类专业师生使用。

内容提要

本书主要内容包括常用电力电子器件的结构原理与驱动，由此组成的变流电路及其测调，以及变频器应用技术。本书的编写本着“源于现场，又服务于现场”的原则，依据职业岗位、参照职业资格标准，确定学生应具备的知识与技能，选取教学载体，设计课程内容。
本书可供高职高专院校电气自动化技术、机电一体化技术等电气工程类和电子信息类专业师生使用。

目录

绪论
章 可控整流技术的实现
　任务1 晶闸管的功能测试
　任务2 晶闸管的触发电路调试
　任务3 单相半波（Half-Wave）可控整流的实现
　任务4 单相桥式可控整流的实现
　任务5 三相半波可控整流的实现
　任务6 三相桥式可控整流的实现
　本章小结
第2章 有源逆变技术的实现
　任务1 有源逆变及其基本逆变电路
　任务2 有源逆变电路的应用
　本章小结
第3章 全控型电力电子器件的检测与驱动
　任务1 全控型器件的认识与检测
　任务2 电力电子器件的保护及缓冲措施
　本章小结
第4章 直流斩波技术的实现
　任务1 降压式直流斩波电路
　任务2 升压式直流斩波电路
　任务3 升降压式直流斩波电路
　本章小结
第5章 交流调压技术的实现
　任务1 单相交流调压电路
　任务2 三相交流调压电路
　任务3 交流开关及其应用电路
　本章小结
第6章 变频技术的实现
　任务1 无源逆变技术的实现
　任务2 变频器的组成及运行
　任务3 脉宽调制技术的应用
　本章小结
第7章 变频器的操作运行与功能预置
　任务1 变频器的认识与操作
　任务2 面板运行模式下的电动机启停及正、反转控制
　任务3 外部端子运行模式下电动机的启停和反转
　任务4 外接给定信号控制的变频调速
　任务5 变频器的功能及预置
　任务6 变频器的PID控制
　任务7 PLC与变频器的配合使用
　本章小结
第8章 变频器的典型应用
　本章小结
第9章 变频器的保养、维护与故障对策
　任务1 变频器的维护与保养
　任务2 变频器的维修与检查
　本章小结
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《功率变换器的设计与优化》 内容梗概： 本书深入探讨了现代电力电子领域的核心——功率变换器的设计、分析与优化。从基础的电路原理出发，循序渐进地介绍了各类功率变换器拓扑结构，包括DC-DC变换器（Buck, Boost, Buck-Boost, SEPIC, Cuk等）、DC-AC逆变器（单相、三相）、AC-DC整流器（有源、无源）以及AC-AC变换器。本书不仅涵盖了静态分析，更着重于动态响应、稳态性能以及关键参数的计算与验证。 第一部分：功率变换器基础理论与拓扑结构 本部分首先奠定了功率变换器研究的理论基础。我们将从开关器件（如MOSFET, IGBT, SiC, GaN等）的特性、工作原理以及选择标准讲起，深入理解其在功率变换过程中的作用。随后，详细阐述功率变换器中的关键参数，如纹波、效率、功率密度、电磁兼容性（EMC）等，并分析它们对系统性能的影响。 接着，我们将系统性地介绍各种主流的功率变换器拓扑。 DC-DC变换器： 降压（Buck）变换器： 详述其工作模式（断续导通模式 CCM 和 连续导通模式 DCM），分析电感电流、输出电压纹波的产生机制，推导关键元件（电感、电容、开关管）的参数选择公式。 升压（Boost）变换器： 类似Buck变换器，深入分析其工作原理，以及在不同负载条件下的表现。 升降压（Buck-Boost）变换器： 介绍其负输出特性，以及在多级功率变换系统中的应用。 SEPIC和Cuk变换器： 重点分析其隔离与非隔离特性，以及它们在特定应用场景（如电池充电、LED驱动）中的优势。 多相（Multi-phase）DC-DC变换器： 探讨其提高功率密度、降低纹波、改善动态响应的原理和实现方法。 谐振DC-DC变换器： 介绍软开关技术（ZVS, ZCS）在谐振变换器中的应用，分析其提高效率、降低EMI的潜力。 DC-AC逆变器： 单相逆变器： 从基本的全桥、半桥结构出发，详细分析PWM（脉冲宽度调制）控制策略，包括SPWM、APWM等，以及如何通过调制实现正弦输出。 三相逆变器： 介绍三相逆变器的基本拓扑，如六开关三相逆变器，深入探讨空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）技术，分析其如何实现对三相输出电压矢量的高效控制，以及在电机驱动、并网逆变器等领域的重要性。 多电平逆变器： 引入NPC（中点箝位）、FC（飞跨电容）、H桥级联等拓扑，分析其降低器件电压应力、减小输出谐波、提高系统效率的优势，并探讨其在特高压输电、新能源汽车等领域的应用前景。 AC-DC整流器： 无源整流器： 从传统的二极管桥式整流器出发，分析其输出电压纹波、功率因数较低的问题。 有源整流器（PFC）： 重点介绍单相和三相有源PFC电路的原理，详细讲解如何通过控制技术（如平均电流控制、峰值电流控制）实现高功率因数、低谐波注入，以及其在配电网、设备电源中的必要性。 AC-AC变换器： 直接AC-AC变换器（Matrix Converter）： 介绍其利用开关矩阵实现AC-AC直接变换的原理，分析其高效率、低谐波的特点，以及在电机调速等领域的应用。 间接AC-AC变换器： 介绍其通过DC-DC变换和DC-AC逆变器组成的双级结构，分析其灵活性和控制的便利性。 第二部分：功率变换器的控制策略与优化 本部分将聚焦于功率变换器的控制技术，这是实现高性能、高效率的关键。 基本控制方法： 电压模式控制（VMC）： 介绍其原理，以及在简单拓扑中的应用。 电流模式控制（CMC）： 深入分析电压电流双环控制、平均电流控制、峰值电流控制等，以及它们在瞬态响应、稳定性方面的优劣。 PID控制器设计： 详细讲解PID控制器在功率变换器闭环控制中的应用，包括增益裕度、相位裕度分析，以及如何进行参数整定以获得最佳性能。 高级控制技术： 数字控制： 介绍微控制器（MCU）在功率变换器中的应用，如何实现复杂的控制算法，以及DSP、FPGA在高性能功率变换器中的作用。 模型预测控制（MPC）： 探讨MPC在功率变换器中的应用，分析其利用系统模型预测未来状态并优化控制信号的优势，以及在多电平逆变器、新能源并网等复杂系统中的潜力。 滑模变结构控制（SMC）： 介绍SMC的鲁棒性，以及在参数变化、干扰存在的环境下的应用。 效率优化与功率密度提升： 软开关技术： 深入分析零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）的实现方法，以及在LLC、移相全桥等谐振变换器中的应用，探讨如何有效降低开关损耗。 磁性元件设计与优化： 讲解电感器和变压器的设计原则，包括磁芯材料的选择、绕组设计、损耗分析，以及如何通过集成化和优化设计提升功率密度。 PCB布局与散热设计： 强调PCB布局对寄生参数和EMI的影响，以及有效的散热设计对于确保器件可靠工作和提升功率密度的重要性。 新型半导体器件的应用： 探讨SiC和GaN等宽禁带半导体器件在提高效率、提升开关频率、减小体积方面的优势，并分析其在不同功率变换器拓扑中的应用前景。 第三部分：特定应用领域的功率变换器设计 本部分将结合实际应用，深入讲解不同领域中功率变换器的设计要点和挑战。 新能源领域： 太阳能光伏逆变器： 重点关注MPPT（最大功率点跟踪）算法的设计，以及并网逆变器所需的低谐波、高功率因数、频率和电压适应性等要求。 风力发电变流器： 探讨风机电力电子变流器的拓扑选择、控制策略，以及如何应对风速变化带来的挑战。 储能系统变流器： 介绍储能PCS（功率控制系统）的设计，包括DC-DC升压、DC-AC逆变以及电池管理系统（BMS）的接口。 电动汽车（EV）领域： 车载充电机（OBC）： 讨论OBC的设计，包括功率因数校正、高效率、高功率密度以及对电池的精确充电控制。 DC-DC变换器： 介绍车内不同电压轨（如12V、48V、高压）之间的DC-DC变换器设计，以及其在电动汽车供电系统中的作用。 电机驱动器： 重点分析用于驱动永磁同步电机（PMSM）、感应电机（IM）等的三相逆变器的设计与控制，包括转矩控制、速度控制以及再生制动等功能。 工业电源与通信电源： 高功率密度开关电源（SMPS）： 探讨如何通过拓扑优化、高频化和器件集成来提升功率密度，满足服务器、通信基站等应用的需求。 冗余电源与热插拔技术： 介绍如何设计具备高可靠性和易维护性的工业电源系统。 LED照明驱动： 讲解LED驱动电源的设计，包括恒流控制、调光技术（PWM调光、模拟调光），以及如何满足高效率、长寿命的要求。 第四部分：仿真与实验验证 本书高度重视理论与实践的结合。 仿真工具的应用： 详细介绍MATLAB/Simulink、PSIM、PLECS等仿真软件在功率变换器建模、仿真分析、控制算法验证中的应用。 PCB设计与制作： 提供功率变换器PCB布局的实践指导，强调寄生参数的控制和EMC设计。 实验平台搭建与测试： 指导读者如何搭建实验平台，进行稳态、动态性能测试，包括效率曲线、纹波测量、瞬态响应测试等。 故障分析与诊断： 探讨功率变换器常见的故障模式，以及如何进行故障诊断和排除。 本书特点： 理论与实践深度结合： 既有严谨的理论推导，又有丰富的工程实践指导。 循序渐进，由浅入深： 从基础概念出发，逐步深入到高级技术和应用。 拓扑结构全面： 涵盖了当前主流的各类功率变换器拓扑。 控制策略多样： 介绍了从经典PID到先进模型预测控制的多种控制方法。 应用领域广泛： 覆盖了新能源、电动汽车、工业等多个重要领域。 注重优化与前沿技术： 强调效率提升、功率密度增大以及新型半导体器件的应用。 仿真与实验并重： 强调理论验证与实际测试的重要性。 本书旨在为电力电子工程师、研究生以及相关领域的科研人员提供一本全面、深入且实用的参考书，帮助他们掌握功率变换器的设计、分析与优化技能，并解决实际工程问题。

评分☆☆☆☆☆

哇，这本书真是让人大开眼界！我本来以为我对电力电子领域已经算是有相当的了解了，特别是关于开关电源和电机驱动方面，但这本书深入探讨的一些高级话题，比如高频脉冲宽度调制（PWM）的优化算法、磁性元件的集成设计，以及如何处理EMI/EMC问题，真的让我受益匪浅。作者并没有仅仅停留在理论层面，而是结合了大量的工程实践案例，比如在电动汽车的牵引逆变器设计中如何平衡效率和热管理，以及在可再生能源并网系统中如何实现电网支撑功能。这本书的结构安排得非常合理，从基础理论的巩固，到中级应用，再到尖端技术的剖析，层次分明，引导性很强。尤其是关于新型半导体器件，如SiC和GaN在高功率密度应用中的局限性与突破，分析得鞭辟入里，让我对未来电力电子的发展方向有了更清晰的认识。对于那些希望从“会用”到“精通”的工程师来说，这本书无疑是一部必备的工具书，它不仅仅是知识的堆砌，更是作者多年实践经验的结晶，读起来让人感到踏实和可靠。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我刚翻开这本书的时候，感觉有点吃力，因为它涉及的数学推导和建模过程相当严谨，不是那种轻轻松松就能读完的“快餐读物”。但是，一旦你静下心来，跟着作者的思路一步步走下去，你会发现那些复杂的公式背后，隐藏着对物理现象最本质的洞察。比如，在讲解谐振式变换器拓扑的动态响应时，作者引入了状态空间平均法，并通过详细的例子展示了如何通过调整控制参数来抑制次谐波振荡。我特别欣赏作者对“健壮性设计”这一概念的强调，他不仅仅教你怎么设计一个“能工作”的电路，更重要的是教你怎么设计一个在各种温度、负载波动下都能“稳定可靠”运行的系统。这本书的排版和图表质量也值得称赞，很多复杂的波形图和系统框图都绘制得清晰直观，极大地减轻了理解抽象概念的难度。如果你对控制理论有一定基础，并希望在电力电子控制领域有更深层次的突破，这本书绝对值得你投入时间和精力去钻研。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受是它的“广度”和“深度”达到了一个令人惊叹的平衡。我原以为一本技术专著要么会过于偏重理论的深挖而脱离实际，要么会流于表面的应用介绍。然而，这本书却巧妙地将两者融合。它不仅涵盖了从传统的电压源/电流源逆变器到多电平拓扑的全面介绍，还专门辟出一章来探讨现代电力电子系统中的软件和固件实现挑战。我特别关注了其中关于传感器技术在电流环和电压环中的应用精度分析部分，作者详细对比了霍尔传感器、Shunt电阻以及光耦隔离采样在不同工作条件下的误差特性，并给出了实用的校准方案。此外，书中对数字信号处理器（DSP）和FPGA在实时控制中的编程范式也进行了深入探讨，这对于当前依赖于高性能微控制器进行复杂算法实现的工程师来说，价值无可估量。这本书不是那种读完就束之高阁的参考书，而是一本需要经常翻阅、随时对照的“案头助手”。

评分☆☆☆☆☆

我是一个偏向于硬件结构和功率器件选择的研究者，起初对偏控制的书籍兴趣不大，但这本书对功率半导体模块化封装的散热设计和寄生参数影响的分析，彻底改变了我的看法。作者没有将功率器件视为理想的开关，而是深入探讨了封装材料的热阻、引线电感对开关损耗和瞬态过冲的实际影响。他展示了一系列通过优化PCB布局和引线连接来最小化寄生电感的案例，这对于设计高频、大功率密度转换器至关重要。更让我惊喜的是，书中还涉及了材料科学在电力电子中的应用，比如新型磁芯材料的损耗特性曲线与温度的关系，以及如何根据工作频率选择最优的铁氧体等级。这些内容拓宽了我的视野，让我明白，一个成功的电力电子系统，绝对是电路拓扑、控制算法和物理实现三者高度耦合的成果。这本书的视角非常全面，对于任何想在系统层面进行优化的工程师都是一个宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常具有引导性，就像一位经验丰富的老教授在给你“讲故事”一样，虽然主题是技术性极强的“变流技术”，但读起来一点也不枯燥。我最喜欢的是其中穿插的一些“设计陷阱”解析，作者会用一个小型的案例研究来展示，如果忽略了某个看似微小的效应（比如死区时间的非对称性，或者控制回路中的相位裕度不足），最终会导致整个系统如何灾难性地失效。这些“反面教材”比单纯的正面理论讲解更有冲击力，让人印象深刻。在系统级调试的章节，作者分享了一套系统的故障排查流程，从最基础的电源域检查，到复杂的软件逻辑验证，层次分明，实用性极强。对于刚步入电力电子行业的新人来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种科学的、严谨的工程思维方式。它教会你如何带着批判性的眼光去看待每一个设计决策，如何预见潜在的风险，这比任何单一的技术点都更为宝贵。